Гідроксипропілметилцелюлозає різновидом неіонного змішаного ефіру целюлози. На відміну від іонного змішаного ефіру метилкарбоксиметилцелюлози, він не реагує з важкими металами. Через різне співвідношення вмісту метоксилу та гідроксипропілу в гідроксипропілметилцелюлозі та різну в'язкість, існує багато різновидів з різними властивостями, наприклад, високий вміст метоксилу та низький вміст гідроксипропілу. Його характеристики близькі до властивостей метилцелюлози, тоді як характеристики низького вмісту метоксилу та високого вмісту гідроксипропілу близькі до властивостей гідроксипропілметилцелюлози. Однак, у кожному різновиді, хоча міститься лише невелика кількість гідроксипропілової або метоксильної групи, існують великі відмінності в розчинності в органічних розчинниках або температурі флокуляції у водних розчинах.
(1) Розчинні властивості гідроксипропілметилцелюлози
① Розчинність гідроксипропілметилцелюлози у водіГідроксипропілметилцелюлозаНасправді це різновид метилцелюлози, модифікованої пропіленоксидом (метоксипропіленом), тому вона все ще має ті ж властивості, що й метилцелюлоза, має подібні характеристики розчинності в холодній воді та нерозчинності в гарячій воді. Однак, через модифіковану гідроксипропілову групу, температура її гелеутворення в гарячій воді значно вища, ніж у метилцелюлози. Наприклад, в'язкість водного розчину гідроксипропілметилцелюлози з 2% ступенем заміщення метоксигрупою DS=0,73 та вмістом гідроксипропілу MS=0,46 становить 500 мПа·с при 20°C, а температура гелеутворення може досягати близько 100°C, тоді як для метилцелюлози при тій самій температурі вона становить лише близько 55°C. Що стосується її розчинності у воді, то вона також значно покращилася. Наприклад, подрібнену гідроксипропілметилцелюлозу (гранульована форма 0,2~0,5 мм при 20°C з в'язкістю 4% водного розчину 2 Па·с можна придбати при кімнатній температурі, вона легко розчиняється у воді без охолодження.
② Розчинність гідроксипропілметилцелюлози в органічних розчинниках. Розчинність гідроксипропілметилцелюлози в органічних розчинниках також краща, ніж у метилцелюлози. Метилцелюлоза повинна мати ступінь метоксил-заміщення 2,1. Вищезазначені продукти, але містять гідроксипропіл MS=1,5~1,8 та метокси DS=0,2~1,0, мають високов'язку гідроксипропілметилцелюлозу із загальним ступенем заміщення вище 1,8, розчиняються в безводних розчинах метанолу та етанолу, мають термопластичність та розчинність у воді. Вона також розчинна в хлорованих вуглеводнях, таких як метиленхлорид та хлороформ, та органічних розчинниках, таких як ацетон, ізопропанол та діацетоновий спирт. Її розчинність в органічних розчинниках краща, ніж розчинність у воді.
(2) Фактори, що впливають на в'язкість гідроксипропілметилцелюлози. Стандартне визначення в'язкості гідроксипропілметилцелюлози відбувається так само, як і в інших ефірів целюлози. Вона вимірюється при 20°C з 2% водним розчином як стандартом. В'язкість одного й того ж продукту зростає зі збільшенням концентрації. Для продуктів з різною молекулярною масою при однаковій концентрації продукт з більшою молекулярною масою має вищу в'язкість. Її зв'язок з температурою подібний до зв'язку з метилцелюлозою. При підвищенні температури в'язкість починає падати, але коли вона досягає певної температури, в'язкість раптово підвищується і відбувається гелеутворення. Температура гелеутворення продуктів з низькою в'язкістю вища. Її точка гелеутворення пов'язана не тільки з в'язкістю ефіру, але й зі співвідношенням метоксилової та гідроксипропілової груп в ефірі та розміром загального ступеня заміщення. Слід зазначити, що гідроксипропілметилцелюлоза також є псевдопластичною, і її розчин стабільний при кімнатній температурі без будь-якого зниження в'язкості, за винятком можливості ферментативного розкладання.
(3) Солестійкість гідроксипропілметилцелюлози. Оскільки гідроксипропілметилцелюлоза є неіонним ефіром, вона не іонізується у водному середовищі, на відміну від інших іонних ефірів целюлози, таких як карбоксиметилцелюлоза, у розчині не реагує з іонами важких металів та не випадає в осад. Загальні солі, такі як хлорид, бромід, фосфат, нітрат тощо, не випадають у осад при додаванні до їх водного розчину. Однак додавання солі певним чином впливає на температуру флокуляції водного розчину. Коли концентрація солі збільшується, температура гелю знижується. Коли концентрація солі нижче точки флокуляції, в'язкість розчину має тенденцію до збільшення. Тому додавання певної кількості солі під час застосування може досягти ефекту загущення більш економічно. Тому в деяких випадках для досягнення ефекту загущення краще використовувати суміш ефіру целюлози та солі, ніж розчин ефіру з вищою концентрацією.
(4) Стійкість гідроксипропілметилцелюлози до кислот та лугів. Гідроксипропілметилцелюлоза, як правило, стійка до кислот та лугів і не піддається впливу в діапазоні pH 2~12. Вона може витримувати певну кількість легких кислот, таких як мурашина кислота, оцтова кислота, лимонна кислота, бурштинова кислота, фосфорна кислота, борна кислота тощо. Але концентрована кислота має ефект зниження в'язкості. Луги, такі як їдкий натр, їдкий калій та вапняна вода, не впливають на неї, але можуть дещо збільшити в'язкість розчину, а потім повільно зменшити її.
(5) Змішуваність гідроксипропілметилцелюлози Розчин гідроксипропілметилцелюлози можна змішувати з водорозчинними полімерними сполуками для отримання однорідного та прозорого розчину з вищою в'язкістю. Ці полімерні сполуки включають поліетиленгліколь, полівінілацетат, полісилікон, поліметилвінілсилоксан, гідроксиетилцелюлозу та метилцелюлозу. Природні високомолекулярні сполуки, такі як гуміарабік, камедь ріжкового дерева, камедь карая тощо, також мають добру сумісність з цим розчином. Гідроксипропілметилцелюлозу також можна змішувати з манітоловим ефіром або сорбітоловим ефіром стеаринової кислоти або пальмітинової кислоти, а також з гліцерином, сорбітом та манітом, і ці сполуки можна використовувати як пластифікатор гідроксипропілметилцелюлози для целюлози.
(6) Нерозчинний водорозчиннийефіри целюлозиГідроксипропілметилцелюлоза може здійснювати поверхневе зшивання з альдегідами, в результаті чого ці водорозчинні ефіри осідають у розчині та стають нерозчинними у воді. Альдегіди, що роблять гідроксипропілметилцелюлозу нерозчинною, включають формальдегід, гліоксаль, бурштиновий альдегід, адипальдегід тощо. При використанні формальдегіду слід звертати особливу увагу на значення pH розчину, серед яких гліоксаль реагує швидше, тому гліоксаль зазвичай використовується як зшиваючий агент у промисловому виробництві. Дозування цього виду зшиваючого агента в розчині становить 0,2%~10% від маси ефіру, бажано 7%~10%, наприклад, 3,3%~6% гліоксалю є найбільш підходящим. Зазвичай температура обробки становить 0~30℃, а час - 1~120 хвилин. Реакцію зшивання необхідно проводити в кислих умовах. Зазвичай, pH розчину доводять до приблизно 2~6 шляхом додавання неорганічної сильної кислоти або органічної карбонової кислоти до розчину, бажано від 4~6, а потім додають альдегіди для проведення реакції зшивання. Використовувана кислота включає хлоридну кислоту, сірчану кислоту, фосфорну кислоту, мурашину кислоту, оцтову кислоту, гідроксиоцтову кислоту, бурштинову кислоту або лимонну кислоту тощо, де доцільно використовувати мурашину або оцтову кислоту, а мурашина кислота є оптимальною. Кислоту та альдегід також можна додавати одночасно, щоб розчин пройшов реакцію зшивання в межах бажаного діапазону pH. Ця реакція часто використовується в процесі остаточної обробки в процесі отримання ефірів целюлози. Після того, як ефір целюлози стане нерозчинним, його зручно використовувати.
Вода з температурою 20~25℃ для промивання та очищення. Під час використання продукту до розчину можна додавати лужні речовини для регулювання pH розчину, щоб він був лужним, і продукт швидко розчинятиметься в розчині. Цей метод також застосовується для обробки плівки після того, як розчин целюлозного ефіру перетворився на нерозчинну плівку.
(7) Теоретично, стійкість гідроксипропілметилцелюлози до ферментів полягає в тому, що похідні целюлози, такі як кожна ангідроглюкозна група, нелегко інфікуються мікроорганізмами, якщо є міцно зв'язана замісна група, але насправді готовий продукт, коли значення заміщення перевищує 1, також руйнується ферментами, що означає, що ступінь заміщення кожної групи в целюлозному ланцюзі недостатньо рівномірний, і мікроорганізми можуть руйнувати незаміщену ангідроглюкозну групу, утворюючи цукри як поживні речовини для засвоєння мікроорганізмами. Тому, якщо ступінь етерифікаційного заміщення целюлози збільшується, стійкість ефіру целюлози до ферментативної ерозії також зростає. Згідно з повідомленнями, в результаті гідролізу, отриманого ферментами, залишкова в'язкість гідроксипропілметилцелюлози (DS=1,9) становить 13,2%, метилцелюлози (DS=1,83) - 7,3%, метилцелюлози (DS=1,66) - 3,8%, а гідроксиетилцелюлози - 1,7%. Можна побачити, що гідроксипропілметилцелюлоза має сильну антиферментну здатність. Таким чином, чудова стійкість гідроксипропілметилцелюлози до ферментів у поєднанні з її доброю диспергованістю, загусниками та плівкоутворюючими властивостями використовується у водоемульсійних покриттях тощо і, як правило, не потребує додавання консервантів. Однак, для тривалого зберігання розчину або можливого забруднення ззовні, консерванти можна додавати як запобіжний захід, і вибір може визначатися відповідно до кінцевих вимог до розчину. Фенілртуть ацетат та фторсилікат марганцю є ефективними консервантами, але всі вони мають токсичність, тому слід звертати увагу на операцію. Зазвичай до розчину можна додавати 1~5 мг фенілртуть ацетату на літр дозування.
(8) ВиконаннягідроксипропілметилцелюлозаПлівка Гідроксипропілметилцелюлоза має чудові плівкоутворювальні властивості. Її водний розчин або розчин органічного розчинника наносять на скляну пластину, і після висихання вона стає безбарвною та прозорою. Плівка є міцною. Вона має добру вологостійкість і залишається твердою за високих температур. Додавання гігроскопічного пластифікатора може покращити її подовження та гнучкість. Для покращення гнучкості найбільш підходять пластифікатори, такі як гліцерин та сорбіт. Зазвичай концентрація розчину становить 2%~3%, а кількість пластифікатора — 10%~20% ефіру целюлози. Якщо вміст пластифікатора занадто високий, при високій вологості відбудеться колоїдна дегідратаційна усадка. Міцність на розтяг плівки з доданим пластифікатором набагато більша, ніж без пластифікатора, і збільшується зі збільшенням доданої кількості. Що стосується гігроскопічності плівки, вона також збільшується зі збільшенням кількості пластифікатора.
Час публікації: 25 квітня 2024 р.