Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)Hydroxypropyl methylcellulose là một loại ete hỗn hợp cellulose không ion, tan trong nước. Nó có dạng bột hoặc hạt màu trắng đến hơi vàng, không vị, không mùi, không độc hại, ổn định về mặt hóa học và hòa tan trong nước tạo thành dung dịch mịn, trong suốt và nhớt. Một trong những đặc tính quan trọng nhất của hydroxypropyl methylcellulose trong ứng dụng là khả năng làm tăng độ nhớt của chất lỏng. Hiệu quả làm đặc phụ thuộc vào mức độ trùng hợp (DP) của sản phẩm, nồng độ ete cellulose trong dung dịch nước, tốc độ cắt và nhiệt độ dung dịch, cùng các yếu tố khác.
01
Loại dung dịch: Dung dịch HPMC trong nước
Nhìn chung, ứng suất của chất lỏng trong dòng chảy cắt có thể được biểu thị như một hàm chỉ phụ thuộc vào tốc độ cắt ƒ(γ), miễn là nó không phụ thuộc vào thời gian. Tùy thuộc vào dạng của ƒ(γ), chất lỏng có thể được chia thành các loại khác nhau, cụ thể là: chất lỏng Newton, chất lỏng giãn nở, chất lỏng giả dẻo và chất lỏng dẻo Bingham.
Các ete xenluloza được chia thành hai loại: một là ete xenluloza không ion và loại kia là ete xenluloza ion. Để nghiên cứu tính chất lưu biến của hai loại ete xenluloza này, SC Naik và cộng sự đã tiến hành một nghiên cứu so sánh toàn diện và có hệ thống về dung dịch hydroxyethyl xenluloza và natri carboxymethyl xenluloza. Kết quả cho thấy cả dung dịch ete xenluloza không ion và dung dịch ete xenluloza ion đều có tính chất giả dẻo. Các dòng chảy, tức là dòng chảy phi Newton, chỉ tiến gần đến chất lỏng Newton ở nồng độ rất thấp. Tính chất giả dẻo của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose đóng vai trò quan trọng trong ứng dụng. Ví dụ, khi được sử dụng trong lớp phủ, do đặc tính giảm độ nhớt khi chịu lực cắt của dung dịch nước, độ nhớt của dung dịch giảm khi tốc độ cắt tăng, điều này có lợi cho sự phân tán đồng đều các hạt sắc tố, đồng thời làm tăng tính lưu động của lớp phủ. Hiệu quả rất lớn; trong khi ở trạng thái nghỉ, độ nhớt của dung dịch tương đối lớn, điều này ngăn chặn hiệu quả sự lắng đọng của các hạt sắc tố trong lớp phủ.
02
Phương pháp thử độ nhớt HPMC
Một chỉ số quan trọng để đo lường hiệu quả làm đặc của hydroxypropyl methylcellulose là độ nhớt biểu kiến của dung dịch nước. Các phương pháp đo độ nhớt biểu kiến thường bao gồm phương pháp độ nhớt mao dẫn, phương pháp độ nhớt quay và phương pháp độ nhớt quả cầu rơi.
Trong đó: là độ nhớt biểu kiến, mPa s; K là hằng số của nhớt kế; d là mật độ của mẫu dung dịch ở 20/20°C; t là thời gian dung dịch chảy qua phần trên của nhớt kế đến vạch dưới, s; là thời gian đo được khi dầu chuẩn chảy qua nhớt kế.
Tuy nhiên, phương pháp đo bằng nhớt kế mao dẫn phức tạp hơn. Độ nhớt của nhiều chất lỏng cần đo đạc.ete xenlulozaRất khó phân tích các dung dịch này bằng nhớt kế mao dẫn vì chúng chứa một lượng nhỏ chất không tan, chỉ được phát hiện khi nhớt kế mao dẫn bị tắc. Do đó, hầu hết các nhà sản xuất sử dụng nhớt kế quay để kiểm soát chất lượng hydroxypropyl methylcellulose. Vi kế Brookfield thường được sử dụng ở nước ngoài, còn vi kế NDJ được sử dụng ở Trung Quốc.
03
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của HPMC
3.1 Mối quan hệ với mức độ tập hợp
Khi các thông số khác không đổi, độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose tỷ lệ thuận với độ trùng hợp (DP), khối lượng phân tử hoặc chiều dài chuỗi phân tử, và tăng lên khi độ trùng hợp tăng. Hiệu ứng này rõ rệt hơn ở trường hợp độ trùng hợp thấp so với trường hợp độ trùng hợp cao.
3.2 Mối quan hệ giữa độ nhớt và nồng độ
Độ nhớt của hydroxypropyl methylcellulose tăng lên khi nồng độ sản phẩm trong dung dịch nước tăng. Ngay cả một sự thay đổi nhỏ về nồng độ cũng sẽ gây ra sự thay đổi lớn về độ nhớt. Với độ nhớt danh nghĩa của hydroxypropyl methylcellulose, ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ dung dịch đến độ nhớt của dung dịch ngày càng rõ rệt hơn.
3.3 Mối quan hệ giữa độ nhớt và tốc độ biến dạng cắt
Dung dịch hydroxypropyl methylcellulose trong nước có đặc tính giảm độ nhớt khi chịu lực cắt. Hydroxypropyl methylcellulose với độ nhớt danh nghĩa khác nhau được pha thành dung dịch nước 2%, và độ nhớt của nó được đo ở các tốc độ cắt khác nhau. Kết quả như thể hiện trong hình vẽ. Ở tốc độ cắt thấp, độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose không thay đổi đáng kể. Khi tốc độ cắt tăng, độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose có độ nhớt danh nghĩa cao hơn giảm rõ rệt hơn, trong khi dung dịch có độ nhớt thấp không giảm rõ rệt.
3.4 Mối quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ
Độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của dung dịch giảm. Như hình vẽ minh họa, dung dịch được pha chế thành dung dịch nước với nồng độ 2%, và sự thay đổi độ nhớt khi nhiệt độ tăng được đo đạc.
3.5 Các yếu tố ảnh hưởng khác
Độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose trong nước cũng bị ảnh hưởng bởi các chất phụ gia trong dung dịch, giá trị pH của dung dịch và sự phân hủy sinh học. Thông thường, để đạt được hiệu suất độ nhớt tốt hơn hoặc giảm chi phí sử dụng, cần phải thêm các chất điều chỉnh lưu biến, chẳng hạn như đất sét, đất sét biến tính, bột polyme, ete tinh bột và copolyme béo, vào dung dịch hydroxypropyl methylcellulose trong nước. Ngoài ra, các chất điện giải như clorua, bromua, phosphat, nitrat, v.v. cũng có thể được thêm vào dung dịch nước. Các chất phụ gia này không chỉ ảnh hưởng đến tính chất độ nhớt của dung dịch nước mà còn ảnh hưởng đến các tính chất ứng dụng khác của hydroxypropyl methylcellulose như khả năng giữ nước, khả năng chống chảy xệ, v.v.
Độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose trong nước hầu như không bị ảnh hưởng bởi axit và kiềm, và nhìn chung ổn định trong khoảng từ 3 đến 11. Nó có thể chịu được một lượng nhất định các axit yếu, chẳng hạn như axit formic, axit axetic, axit phosphoric, axit boric, axit citric, v.v. Tuy nhiên, axit đậm đặc sẽ làm giảm độ nhớt. Nhưng natri hydroxit, kali hydroxit, nước vôi trong, v.v. lại ít ảnh hưởng đến nó. So với các ete xenluloza khác,hydroxypropyl methylcelluloseDung dịch nước có độ ổn định kháng khuẩn tốt, lý do chính là hydroxypropyl methylcellulose có các nhóm kỵ nước với mức độ thế cao và cản trở không gian của các nhóm. Tuy nhiên, vì phản ứng thế thường không đồng đều, đơn vị anhydroglucose không được thế dễ bị vi sinh vật ăn mòn nhất, dẫn đến sự phân hủy các phân tử ete cellulose và đứt mạch. Biểu hiện là độ nhớt biểu kiến của dung dịch nước giảm. Nếu cần bảo quản dung dịch nước hydroxypropyl methylcellulose trong thời gian dài, nên thêm một lượng nhỏ chất kháng nấm để độ nhớt không thay đổi đáng kể. Khi lựa chọn chất kháng nấm, chất bảo quản hoặc chất diệt nấm, cần chú ý đến an toàn và chọn các sản phẩm không độc hại cho cơ thể người, có tính chất ổn định và không mùi, chẳng hạn như thuốc diệt nấm AMICAL của DOW Chem, chất bảo quản CANGUARD64, chất diệt khuẩn FUELSAVER và các sản phẩm khác có thể phát huy tác dụng tương ứng.
Thời gian đăng bài: 28/04/2024