Hidroksipropil metil selüloz (HPMC) nedir?

Hidroksipropil metil selüloz (HPMC), iyonik olmayan bir selüloz eter karışımıdır ve iyonik metil karboksimetil selüloz eter karışımından farklıdır; ağır metallerle reaksiyona girmez. Hidroksipropil metil selüloz içeriği ve hidroksipropil içeriğinin farklı oranları ve viskozitesi nedeniyle, performans açısından farklı çeşitler ortaya çıkmıştır. Örneğin, yüksek metoksil içeriği ve düşük hidroksipropil içeriğine sahip çeşitlerin performansı metil selüloza yakınken, düşük metoksil içeriği ve yüksek hidroksipropil içeriğine sahip çeşitlerin performansı hidroksipropil metil selüloza yakındır. Ancak her çeşitte, az miktarda hidroksipropil veya az miktarda metoksil içermesine rağmen, organik çözücülerdeki çözünürlük veya sulu çözeltideki pıhtılaşma sıcaklığı açısından büyük farklılıklar vardır.
 
1, hidroksipropil metil selüloz çözünürlüğü
Hidroksipropil metil selülozun suda çözünürlüğü aslında bir tür propilen oksit (metiloksipropil halkası) ile modifiye edilmiş metil selülozdur, bu nedenle metil selüloz ile benzer şekilde soğuk suda çözünür ve sıcak suda çözünmez özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, modifiye edilmiş hidroksipropilin jelleşme sıcaklığı, sıcak suda metil selülozunkinden çok daha yüksektir. Örneğin, %2 metoksi içeriğine (DS=0,73) ve hidroksipropil içeriğine (MS=0,46) sahip hidroksipropil metilselüloz sulu çözeltisinin viskozitesi 20℃'de 500 mpa'dır. S ürününün jelleşme sıcaklığı 100℃'ye yakınken, aynı sıcaklıktaki metil selülozun jelleşme sıcaklığı sadece yaklaşık 55℃'dir. Suda çözünürlüğüne gelince, bu da büyük ölçüde iyileştirilmiştir; örneğin, hidroksipropil metilselülozun (20℃'de %4 sulu çözeltide 0,2~0,5 mm tanecik boyutu, 2 pA viskozite) ezilmesinden sonra elde edilen ürünler, oda sıcaklığında soğutmaya gerek kalmadan suda kolayca çözünebilir.
 
(2) Hidroksipropil metil selülozun organik çözücülerdeki çözünürlüğü, metil selülozdan daha iyidir; metil selüloz, 2,1 veya daha fazla metoksi ikame derecesine sahip ürünler gerektirir ve hidroksipropil MS=1,5~1,8 ve metoksi DS=0,2~1,0 içerir. Toplam ikame derecesi 1,8'in üzerinde olan yüksek viskoziteli hidroksipropil metil selüloz, susuz metanol ve etanol çözeltilerinde çözünür ve termoplastik ve suda çözünürlüğe sahiptir. Ayrıca diklorometan ve triklorometan gibi klorlu hidrokarbonlarda ve aseton, izopropil alkol ve diaseton alkol gibi organik çözücülerde de çözünür. Organik çözücülerdeki çözünürlüğü, suda çözünürlüğünden daha üstündür.
 
2. Hidroksipropil metil selüloz viskozitesini etkileyen faktörler
Hidroksipropil metilselüloz viskozite faktörleri, hidroksipropil metilselüloz standart viskozite tayini ve diğer selüloz eterleri için aynı şekilde, %2'lik sulu çözelti standart tayini olarak 20℃'de yapılır. Aynı ürünün viskozitesi, konsantrasyon artışıyla birlikte artar; aynı konsantrasyondaki farklı molekül ağırlıklı ürünlerde ise, molekül ağırlığı yüksek olan ürünün viskozitesi daha yüksektir. Sıcaklıkla ilişkisi metil selülozunkine benzer. Sıcaklık yükseldikçe viskozite düşmeye başlar, ancak belirli bir sıcaklığa ulaştığında viskozite aniden yükselir ve jelasyon meydana gelir. Düşük viskoziteli ürünlerin jelasyon sıcaklığı, yüksek viskoziteli ürünlere göre daha yüksektir. Jelasyon noktası seviyesi, eterin yüksek ve düşük viskozitesine ek olarak, eter metoksi ve hidroksipropil grubu bileşim oranı ve toplam ikame derecesi ile de ilişkilidir. Hidroksipropil metilselülozun aynı zamanda psödoplastik olduğu da belirtilmelidir; çözeltisi oda sıcaklığında saklandığında stabildir ve enzimatik bozunma olasılığı dışında viskozitede herhangi bir bozulma göstermez.
 
3, hidroksipropil metil selüloz asit ve alkali direnci
Hidroksipropil metilselüloz asit, alkali ve alkali maddelerle genellikle stabildir ve pH 2~12 aralığında etkilenmez. Formik asit, asetik asit, sitrik asit, süksinik asit, fosforik asit, borik asit gibi hafif asitlere belirli miktarda dayanabilir. Ancak konsantre asitler viskoziteyi azaltıcı etkiye sahiptir. Kostik soda, kostik potasyum ve kireç suyu gibi alkaliler üzerinde etkisi yoktur, ancak çözeltinin viskozitesini hafifçe artırma etkisi zamanla yavaş yavaş azalacaktır.
 
4. Hidroksipropil metil selüloz karıştırılabilir.
Hidroksipropil metil selüloz çözeltisi, suda çözünebilen polimer bileşikleriyle karıştırılarak daha yüksek viskoziteye sahip homojen, şeffaf bir çözelti elde edilebilir. Bu yüksek moleküler ağırlıklı bileşikler arasında polietilen glikol, polivinil asetat, polisilikon, polimetil vinil siloksan, hidroksietil selüloz ve metil selüloz vb. bulunur. Arap zamkı, keçiboynuzu zamkı, diken ağacı zamkı gibi doğal polimer bileşikleri de çözeltisiyle iyi bir karışım oluşturur. Hidroksipropil metil selüloz ayrıca stearik asit veya palmitik asit manitol esteri veya sorbitol esteri ile karıştırılabilir; ayrıca gliserol, sorbitol ve manitol ile de karıştırıldığında hidroksipropil metil selüloz plastikleştirici olarak kullanılabilir.
 
5, hidroksipropil metil selüloz suda çözünmez suda çözünür
Hidroksipropil metil selüloz, suda çözünmeyen selüloz etere dönüştürülebilir; aldehitlerle yüzey çapraz bağlanması yapılarak bu suda çözünen eterler çözeltide çökelir ve suda çözünmez hale gelir. Ayrıca hidroksipropil metil selüloz, aldehit, formaldehit, glioksal, süksinaldehit, dialdehit vb. ile çözünmez hale getirilebilir. Formaldehit kullanımında çözeltinin pH değerine özellikle dikkat edilmelidir; glioksal reaksiyonu daha hızlı gerçekleştiğinden, endüstriyel üretimde genellikle çapraz bağlama ajanı olarak glioksal kullanılır. Bu tür çapraz bağlama ajanının çözeltideki dozu, eter kütlesinin %0,2 ila %10'u arasındadır, en iyisi %7 ila %10'dur; örneğin %3,3 ila %6 oranında glioksal kullanımı en uygunudur. Genel işlem sıcaklığı 0 ila 30℃, süre ise 1 ila 120 dakikadır. Çapraz bağlama reaksiyonu asidik koşullar altında gerçekleştirilmelidir. Genellikle, çözeltinin pH'ını yaklaşık 2-6, tercihen 4-6 arasına ayarlamak için çözeltiye inorganik kuvvetli asit veya organik karboksilik asit eklenir ve daha sonra çapraz bağlama reaksiyonu için aldehitler eklenir. Kullanılan asitler hidroklorik asit, sülfürik asit, fosforik asit, formik asit, asetik asit, hidroksi asetik asit, süksinik asit veya sitrik asittir; bunlar arasında formik asit veya asetik asit en iyisidir. Çözeltinin istenen pH aralığında çapraz bağlanmasını sağlamak için asitler ve aldehitler aynı anda da eklenebilir. Bu reaksiyon genellikle selüloz eter hazırlama işleminin son aşamasında kullanılır, böylece selüloz eter çözünmez, 20-25℃ su ile yıkama ve saflaştırma kolaylaşır. Ürün kullanıldığında, çözeltinin pH'ını alkali hale getirmek için ürün çözeltisine alkali maddeler eklenebilir ve ürün çözeltide hızla çözünür. Bu yöntem, selüloz eter çözeltisi kullanılarak bir film oluşturulduğunda ve daha sonra film çözünmez bir film haline getirilmek üzere işlendiğinde de kullanılabilir.
 
6, hidroksipropil metil selüloz anti-enzim
Teoride, selüloz türevlerinin enzim direnci, her bir anhidroglukoz grubunun katı bir şekilde yer değiştirme grupları içermesi gibi, mikroorganizmaların erozyonuna karşı daha az duyarlı olmaları nedeniyle daha düşüktür. Ancak gerçekte, nihai üründe yer değiştirme değeri 1'den fazla olduğunda, enzimle parçalanma da söz konusudur. Bu durum, selüloz zincirindeki her bir grubun yer değiştirme derecesinin homojen olmamasından kaynaklanmaktadır. Mikroorganizmalar, yakındaki yer değiştirmemiş dehidrate glikoz gruplarını aşındırarak şekerler oluşturabilir ve bu şekerler mikroorganizmalar tarafından besin olarak emilebilir. Bu nedenle, selülozun eterleştirme yer değiştirme derecesi arttıkça, selüloz eterinin enzimatik erozyona karşı direnci de artacaktır. Kontrollü koşullar altında, hidroksipropil metil selüloz (DS=1,9), metil selüloz (DS=1,83), metil selüloz (DS=1,66) ve hidroksietil selüloz (%1,7)'nin kalıntı viskozitelerinin sırasıyla %13,2, %7,3, %3,8 ve %1,7 olduğu bildirilmiştir. Hidroksipropil metil selüloz güçlü anti-enzim özelliğine sahiptir. Bu nedenle, hidroksipropil metil selüloz mükemmel anti-enzim özelliğinin yanı sıra iyi dağılım, koyulaştırma ve film oluşturma özelliği sayesinde emülsiyon kaplamalarında vb. kullanılır ve genellikle koruyucu madde eklenmesine gerek duyulmaz. Bununla birlikte, çözeltinin uzun süreli saklanmasını veya dış dünyadan gelebilecek olası kontaminasyonu önlemek için koruyucu madde eklenebilir; bu koruyucu maddenin seçimi, çözeltinin nihai gereksinimlerine göre belirlenebilir. Fenilmerkürik asetat ve manganez flüosilikat etkili koruyucu maddelerdir, ancak toksiktirler ve dikkatli kullanılmalıdırlar. Genellikle, her litre çözeltiye 1~5 mg fenilmerkürik asetat eklenebilir.
 
7. Hidroksipropil metil selüloz membran performansı
Hidroksipropil metil selüloz filminin performansı mükemmeldir; sulu çözeltisi veya organik çözücü çözeltisi cam plakaya kaplandığında, kuruduktan sonra renksiz, şeffaf ve dayanıklı bir film haline gelir. İyi nem direncine sahiptir ve yüksek sıcaklıklarda katı halde kalır. Örneğin, higroskopik plastikleştirici ilavesi, uzama ve esnekliğini artırabilir, bükülmeyi iyileştirebilir; gliserol ve sorbitol gibi plastikleştiriciler en uygun olanlardır. Genel çözelti konsantrasyonu %2~3, plastikleştirici dozu ise selüloz eterinin %10~20'sidir. Plastikleştirici içeriği fazla olursa, yüksek nemde kolloid dehidrasyonuna bağlı büzülme olayı meydana gelebilir. Plastikleştirici ilave edilmiş filmin çekme dayanımı, ilave edilmemiş filme göre çok daha büyüktür ve ilave edilen miktar arttıkça artar; aynı şekilde filmin higroskopikliği de plastikleştirici miktarı arttıkça artar.