Гідроксипропілметилцелюлоза ГПМЦ — це неіонний змішаний ефір целюлози, що відрізняється від іонного змішаного ефіру метилкарбоксиметилцелюлози, і не реагує з важкими металами. Через вміст гідроксипропілметилцелюлози та різну пропорцію гідроксипропілу та в'язкість кисневих радикалів, їх характеристики відрізняються, наприклад, різновиди з високим вмістом метоксилу та низьким вмістом гідроксипропілу близькі до метилцелюлози, а різновиди з низьким вмістом метоксилу та високим вмістом гідроксипропілу близькі до гідроксипропілметилцелюлози. Однак, хоча кожен різновид містить лише невелику кількість гідроксипропілу або невелику кількість метоксилу, розчинність в органічних розчинниках або температура флокуляції у водному розчині суттєво відрізняються.
1, розчинність гідроксипропілметилцелюлози
Гідроксипропілметилцелюлоза за розчинністю у воді гідроксипропілметилцелюлоза насправді є різновидом модифікованої метилцелюлози, оксидом пропілену (метилоксипропілове кільце), тому вона має схожі з метилцелюлозою характеристики розчинності в холодній воді та нерозчинності в гарячій воді. Однак температура гелеутворення модифікованої гідроксипропілцелюлози значно вища, ніж у метилцелюлози в гарячій воді. Наприклад, в'язкість водного розчину гідроксипропілметилцелюлози з 2% вмістом метоксигрупи DS=0,73 та вмістом гідроксипропілгрупи MS=0,46 становить 500 МПа при 20℃. Температура гелеутворення продукту S близька до 100℃, тоді як метилцелюлоза за тієї ж температури становить лише близько 55℃. Що стосується її розчинності у воді, вона також значно покращується, наприклад, після подрібнення гідроксипропілметилцелюлози (форма зерен 0,2~0,5 мм при 20℃) в'язкість 4% водного розчину становить 2пА. Продукти S можна легко розчинити у воді без охолодження при кімнатній температурі.
(2) Гідроксипропілметилцелюлоза в органічних розчинниках також має кращу розчинність, ніж метилцелюлоза, метилцелюлоза потребує ступеня метоксизаміщення 2,1 або більше продуктів, містить гідроксипропіл MS=1,5~1,8 та метокси DS=0,2~1,0. Високов'язка гідроксипропілметилцелюлоза із загальним ступенем заміщення вище 1,8 розчинна в безводних розчинах метанолу та етанолу, має термопластичну та водорозчинну здатність. Вона також розчинна в хлорованих вуглеводнях, таких як дихлорметан та трихлорметан, та органічних розчинниках, таких як ацетон, ізопропіловий спирт та діацетоновий спирт. Її розчинність в органічних розчинниках вища, ніж у воді.
2, в'язкість гідроксипропілметилцелюлози факторів впливу
Коефіцієнти в'язкості гідроксипропілметилцелюлози для визначення стандартної в'язкості гідроксипропілметилцелюлози та інших ефірів целюлози однакові, вони вимірюються при 20℃ з 2% водним розчином як стандартним визначенням. В'язкість одного й того ж продукту, зі збільшенням концентрації та збільшенням однакової концентрації продуктів з різною молекулярною масою, має високу молекулярну масу продукту. Її залежність від температури подібна до залежності метилцелюлози. При підвищенні температури в'язкість починає знижуватися, але коли вона досягає певної температури, в'язкість раптово зростає і відбувається гелеутворення. Температура гелеутворення продуктів з низькою в'язкістю вища, ніж у продуктів з високою в'язкістю. Рівень точки гелеутворення, окрім високої та низької в'язкості ефіру, також пов'язаний зі співвідношенням метокси- та гідроксипропілгруп ефіру та загальним ступенем заміщення. Слід зазначити, що гідроксипропілметилцелюлоза також є псевдопластичною; її розчин стабільний при зберіганні при кімнатній температурі та не демонструє жодного зниження в'язкості, за винятком можливості ферментативного розкладання.
3, стійкість до кислот та лугів гідроксипропілметилцелюлози
Гідроксипропілметилцелюлозна кислота, луг, гідроксипропілметилцелюлозна кислота та луги, загалом стабільні, не змінюються в діапазоні pH PH2~12, можуть 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 каустична сода, каустична калій та вапняна вода, не впливають на неї, але ефект незначного підвищення в'язкості розчину буде поступово зменшуватися в майбутньому.
4, гідроксипропілметилцелюлозу можна змішувати
Розчин гідроксипропілметилцелюлози можна змішувати з водорозчинними полімерними сполуками, утворюючи однорідний прозорий розчин з вищою в'язкістю. До таких високомолекулярних сполук належать поліетиленгліколь, полівінілацетат, полісилікон, поліметилвінілсилоксан, гідроксиетилцелюлоза, метилцелюлоза тощо. Природні полімерні сполуки, такі як гуміарабік, камедь ріжкового дерева, камедь терну тощо, також добре змішуються зі своїм розчином. Гідроксипропілметилцелюлозу також можна змішувати зі стеариновою або пальмітиновою кислотою, манітоловим ефіром або сорбітоловим ефіром, а також з гліцерином, сорбітом та манітом; ці сполуки можна використовувати як пластифікатор гідроксипропілметилцелюлози.
5, гідроксипропілметилцелюлоза нерозчинна у воді розчинна
Гідроксипропілметилцелюлоза, нерозчинний у воді ефір целюлози, може поверхнево зшиватися з альдегідами, що призводить до осадження цих водорозчинних ефірів у розчині та їх нерозчинності у воді. Також гідроксипропілметилцелюлоза нерозчинна з альдегідами, формальдегідами, гліоксалем, сукцинальдегідами, діальдегідами тощо. При використанні формальдегіду слід звертати особливу увагу на значення pH розчину, оскільки при цьому реакція з гліоксалем відбувається швидше, тому в промисловому виробництві гліоксаль зазвичай використовується як зшиваючий агент. Дозування цього зшиваючого агента в розчині становить 0,2%~10% від маси ефіру, найкраще 7%~10%, наприклад, найкраще використовувати гліоксаль з 3,3%~6%. Загальна температура обробки становить 0~30℃, час 1~120 хвилин. Реакцію зшивання необхідно проводити в кислих умовах. Зазвичай, до розчину додають неорганічну сильну кислоту або органічну карбонову кислоту для регулювання pH розчину приблизно до 2~6, бажано між 4~6, а потім додають альдегіди для реакції зшивання. Використовувані кислоти - це хлоридна кислота, сірчана кислота, фосфорна кислота, мурашина кислота, оцтова кислота, гідроксиоцтова кислота, бурштинова кислота або лимонна кислота, серед яких мурашина кислота або оцтова кислота є найкращими, тоді як мурашина кислота - найкраща. Кислоти та альдегіди також можуть бути додані одночасно, щоб розчин міг бути зшитий у бажаному діапазоні pH. Ця реакція часто використовується в заключному процесі приготування целюлозного ефіру, щоб целюлозний ефір не розчинявся, для промивання та очищення легко використовувати воду з температурою 20~25℃. Під час використання продукту до розчину продукту можна додавати лужні речовини для регулювання pH розчину до лужного стану, і продукт швидко розчиняється в розчині. Цей метод також можна використовувати, коли розчин целюлозного ефіру використовується для виготовлення плівки, а потім плівку обробляють для створення нерозчинної плівки.
6, антифермент гідроксипропілметилцелюлози
Теоретично, гідроксипропілметилцелюлоза має стійкість до ферментів похідних целюлози, оскільки кожна ангідроглюкозна група має тверду комбінацію замісних груп, що робить мікроорганізми менш схильними до ерозії, але насправді готовий продукт зі значенням заміщення більше 1 також розкладається ферментами. Це описує, що ступінь заміщення кожної групи в целюлозному ланцюзі неоднорідний. Мікроорганізми можуть руйнувати поблизу незаміщених дегідратованих глюкозних груп цукри, утворюючи цукри, які можуть поглинатися мікроорганізмами як їжа. Тому, якщо ступінь етерифікації заміщення целюлози підвищується, стійкість ефіру целюлози до ферментативної ерозії підвищується. Повідомляється, що за контрольованих умов залишкова в'язкість гідроксипропілметилцелюлози (DS=1,9), метилцелюлози (DS=1,83), метилцелюлози (DS=1,66) та гідроксиетилцелюлози (1,7%) становила 13,2%, 7,3%, 3,8% та 1,7% відповідно. Гідроксипропілметилцелюлоза має сильну антиферментну здатність. Таким чином, гідроксипропілметилцелюлоза, чудовий антиферментний засіб, у поєднанні з хорошою дисперсністю, загущенням та плівкоутворенням, застосовується в емульсійних покриттях тощо, і зазвичай не потребує додавання консервантів. Однак, щоб запобігти тривалому зберіганню розчину або можливому забрудненню із зовнішнього світу, можна додавати консерванти, вибір яких можна визначати відповідно до кінцевих вимог до розчину. Фенілртутьацетат та фтористосилікат марганцю є ефективними консервантами, але вони токсичні та потребують обережного використання. Зазвичай на кожен літр розчину можна додавати 1~5 мг фенілртутьацетату.
7, продуктивність мембрани гідроксипропілметилцелюлози
Гідроксипропілметилцелюлозна плівка гідроксипропілметилцелюлози має чудові характеристики. Її водний розчин або розчин органічного розчинника, нанесений на скляну пластину, після висихання стає безбарвною, прозорою та міцною плівкою. Вона має добру вологостійкість та залишається твердою за високих температур. Наприклад, додавання гігроскопічного пластифікатора може підвищити її подовження та гнучкість, а для покращення гнучкості найбільш доцільними є гліцерин, сорбіт та інші пластифікатори. Загальна концентрація розчину становить 2%~3%, дозування пластифікатора — 10%~20% ефіру целюлози. Якщо вміст пластифікатора високий, при високій вологості може виникнути явище усадки або дегідратації колоїду. Міцність на розтяг плівки з доданим пластифікатором набагато більша, ніж плівки без доданого, і збільшується зі збільшенням кількості доданого пластифікатора, так само як і гігроскопічність плівки.
Час публікації: 08 вересня 2022 р.