Hidroksipropil metilselüloz (HPMC)Hidroksipropil metilselüloz, iyonik olmayan, suda çözünebilen bir selüloz eter karışımıdır. Görünümü beyazdan hafif sarıya kadar toz veya granül halindedir, tatsız, kokusuz, toksik olmayan, kimyasal olarak kararlıdır ve suda çözünerek pürüzsüz, şeffaf ve viskoz bir çözelti oluşturur. Hidroksipropil metilselülozun uygulamadaki en önemli özelliklerinden biri, sıvının viskozitesini artırmasıdır. Kalınlaştırma etkisi, ürünün polimerizasyon derecesine (DP), sulu çözeltideki selüloz eter konsantrasyonuna, kayma hızına ve çözelti sıcaklığına ve diğer faktörlere bağlıdır.
01
HPMC sulu çözeltisinin akışkan türü
Genel olarak, kayma akışındaki bir akışkanın gerilimi, zamana bağlı olmadığı sürece, yalnızca kayma hızı ƒ(γ)'nin bir fonksiyonu olarak ifade edilebilir. ƒ(γ)'nin biçimine bağlı olarak, akışkanlar farklı tiplere ayrılabilir: Newtonyen akışkanlar, dilatant akışkanlar, psödoplastik akışkanlar ve Bingham plastik akışkanlar.
Selüloz eterler iki kategoriye ayrılır: biri iyonik olmayan selüloz eter, diğeri ise iyonik selüloz eterdir. Bu iki tip selüloz eterin reolojisi için SC Naik ve arkadaşları, hidroksietil selüloz ve sodyum karboksimetil selüloz çözeltileri üzerinde kapsamlı ve sistematik bir karşılaştırmalı çalışma yürütmüştür. Sonuçlar, hem iyonik olmayan selüloz eter çözeltilerinin hem de iyonik selüloz eter çözeltilerinin psödoplastik akışlar, yani Newton dışı akışlar olduğunu ve Newton sıvılarına yalnızca çok düşük konsantrasyonlarda yaklaştığını göstermiştir. Hidroksipropil metilselüloz çözeltisinin psödoplastikliği uygulamada önemli bir rol oynar. Örneğin, kaplamalarda kullanıldığında, sulu çözeltilerin kayma inceltme özelliklerinden dolayı, çözeltinin viskozitesi kayma hızının artmasıyla azalır; bu da pigment parçacıklarının homojen dağılımına katkıda bulunur ve kaplamanın akışkanlığını artırır. Etkisi çok büyüktür; durgun haldeyken çözeltinin viskozitesi nispeten yüksektir, bu da pigment parçacıklarının kaplamada birikmesini etkili bir şekilde önler.
02
HPMC Viskozite Test Yöntemi
Hidroksipropil metilselülozun koyulaştırıcı etkisini ölçmek için önemli bir gösterge, sulu çözeltinin görünür viskozitesidir. Görünür viskozite ölçüm yöntemleri genellikle kılcal viskozite yöntemi, dönme viskozite yöntemi ve düşen bilye viskozite yöntemini içerir.
Burada: μ, görünen viskozitedir (mPa·s); K, viskozimetre sabitidir; d, 20/20°C'deki çözelti numunesinin yoğunluğudur; t, çözeltinin viskozimetrenin üst kısmından alt işaretine kadar geçmesi için geçen süredir (s); Standart yağın viskozimetreden akış süresi ölçülür.
Ancak, kılcal viskozimetre ile ölçüm yöntemi daha zahmetlidir. Birçok maddenin viskozitesi...selüloz eterleriBu çözeltiler, kılcal viskozimetre ile analiz edilmesi zordur çünkü bu çözeltiler, yalnızca kılcal viskozimetre tıkandığında tespit edilebilen eser miktarda çözünmeyen madde içerir. Bu nedenle, çoğu üretici hidroksipropil metilselülozun kalitesini kontrol etmek için döner viskozimetreler kullanır. Yabancı ülkelerde Brookfield viskozimetreleri, Çin'de ise NDJ viskozimetreleri yaygın olarak kullanılmaktadır.
03
HPMC viskozitesini etkileyen faktörler
3.1 Birleşme derecesiyle ilişkisi
Diğer parametreler değişmeden kaldığında, hidroksipropil metilselüloz çözeltisinin viskozitesi, polimerizasyon derecesi (DP), moleküler ağırlık veya moleküler zincir uzunluğu ile orantılıdır ve polimerizasyon derecesinin artmasıyla artar. Bu etki, yüksek polimerizasyon derecesine kıyasla düşük polimerizasyon derecesinde daha belirgindir.
3.2 Viskozite ve konsantrasyon arasındaki ilişki
Hidroksipropil metilselülozun viskozitesi, sulu çözeltideki ürün konsantrasyonunun artmasıyla artar. Konsantrasyondaki küçük bir değişiklik bile viskozitede büyük bir değişikliğe neden olur. Hidroksipropil metilselülozun nominal viskozitesiyle birlikte, çözelti konsantrasyonundaki değişimin çözelti viskozitesi üzerindeki etkisi giderek daha belirgin hale gelir.
3.3 Viskozite ve kayma hızı arasındaki ilişki
Hidroksipropil metilselüloz sulu çözeltisi, kayma incelmesi özelliğine sahiptir. Farklı nominal viskozitelere sahip hidroksipropil metilselüloz, %2'lik sulu çözelti haline getirilmiş ve farklı kayma hızlarındaki viskoziteleri ayrı ayrı ölçülmüştür. Sonuçlar şekilde gösterildiği gibidir. Düşük kayma hızında, hidroksipropil metilselüloz çözeltisinin viskozitesinde önemli bir değişiklik gözlenmemiştir. Kayma hızının artmasıyla birlikte, daha yüksek nominal viskoziteye sahip hidroksipropil metilselüloz çözeltisinin viskozitesi daha belirgin şekilde azalırken, düşük viskoziteli çözeltinin viskozitesinde belirgin bir azalma olmamıştır.
3.4 Viskozite ve sıcaklık arasındaki ilişki
Hidroksipropil metilselüloz çözeltisinin viskozitesi sıcaklıktan büyük ölçüde etkilenir. Sıcaklık arttıkça çözeltinin viskozitesi azalır. Şekilde gösterildiği gibi, %2 konsantrasyonlu sulu bir çözelti hazırlanmış ve sıcaklık artışıyla viskozitedeki değişim ölçülmüştür.
3.5 Diğer etkileyen faktörler
Hidroksipropil metilselülozun sulu çözeltisinin viskozitesi, çözeltideki katkı maddelerinden, çözeltinin pH değerinden ve mikrobiyal bozunmadan da etkilenir. Genellikle, daha iyi viskozite performansı elde etmek veya kullanım maliyetini düşürmek için, hidroksipropil metilselülozun sulu çözeltisine kil, modifiye kil, polimer tozu, nişasta eter ve alifatik kopolimer gibi reoloji değiştiriciler eklemek gerekir; ayrıca klorür, bromür, fosfat, nitrat vb. elektrolitler de sulu çözeltiye eklenebilir. Bu katkı maddeleri sadece sulu çözeltinin viskozite özelliklerini değil, aynı zamanda su tutma, sarkma direnci vb. gibi hidroksipropil metilselülozun diğer uygulama özelliklerini de etkileyecektir.
Hidroksipropil metilselülozun sulu çözeltisinin viskozitesi asit ve alkalilerden neredeyse hiç etkilenmez ve genellikle 3 ila 11 aralığında stabildir. Formik asit, asetik asit, fosforik asit, borik asit, sitrik asit vb. gibi belirli miktarda zayıf asitlere dayanabilir. Ancak, konsantre asit viskoziteyi azaltır. Kostik soda, potasyum hidroksit, kireç suyu vb. ise üzerinde çok az etkiye sahiptir. Diğer selüloz eterleriyle karşılaştırıldığında,hidroksipropil metilselülozSulu çözeltinin iyi bir antimikrobiyal stabiliteye sahip olmasının temel nedeni, hidroksipropil metilselülozun yüksek derecede ikame edilmiş ve sterik engelleme özelliğine sahip hidrofobik gruplara sahip olmasıdır. Bununla birlikte, ikame reaksiyonu genellikle homojen olmadığından, ikame edilmemiş anhidroglukoz birimi mikroorganizmalar tarafından en kolay şekilde aşındırılır ve bu da selüloz eter moleküllerinin bozulmasına ve zincir kırılmasına neden olur. Bu durum, sulu çözeltinin görünür viskozitesinin azalmasıyla sonuçlanır. Hidroksipropil metilselülozun sulu çözeltisinin uzun süre saklanması gerekiyorsa, viskozitenin önemli ölçüde değişmemesi için eser miktarda antifungal madde eklenmesi önerilir. Antifungal maddeler, koruyucular veya mantar ilaçları seçerken güvenliğe dikkat edilmeli ve insan vücuduna toksik olmayan, stabil özelliklere sahip ve kokusuz ürünler tercih edilmelidir; örneğin DOW Chem'in AMICAL mantar ilaçları, CANGUARD64 koruyucuları, FUELSAVER bakteri önleyici maddeleri ve diğer ürünler bu konuda uygun rol oynayabilir.
Yayın tarihi: 28 Nisan 2024