Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) є неіонним водорозчинним змішаним ефіром целюлози.Зовнішній вигляд являє собою білий або злегка жовтий порошок або гранульований матеріал, без смаку, запаху, нетоксичний, хімічно стабільний і розчиняється у воді, утворюючи гладкий, прозорий і в’язкий розчин.Однією з найважливіших властивостей гідроксипропілметилцелюлози в застосуванні є те, що вона підвищує в'язкість рідини.Ефект загущення залежить від ступеня полімеризації (СП) продукту, концентрації ефіру целюлози у водному розчині, швидкості зсуву та температури розчину.І інші фактори.
01
Рідкий тип водного розчину HPMC
Загалом, напруга рідини в потоці зсуву може бути виражена як функція лише швидкості зсуву ƒ(γ), якщо вона не залежить від часу.Залежно від форми ƒ(γ) рідини можна розділити на різні типи, а саме: ньютонівські рідини, дилатантні рідини, псевдопластичні рідини та пластичні рідини Бінгема.
Прості ефіри целюлози поділяються на дві категорії: одна - це неіонний ефір целюлози, а інша - іонний ефір целюлози.Для реології цих двох типів ефірів целюлози.SC Naik та ін.провів комплексне та систематичне порівняльне дослідження розчинів гідроксиетилцелюлози та натрійкарбоксиметилцелюлози.Результати показали, що як розчини неіонного ефіру целюлози, так і розчини іонного ефіру целюлози були псевдопластичними.Потоки, тобто неньютонівські течії, наближаються до ньютонівських рідин лише при дуже малих концентраціях.Псевдопластичність розчину гідроксипропілметилцелюлози відіграє важливу роль у застосуванні.Наприклад, при нанесенні в покриття, завдяки характеристикам розрідження зсуву водних розчинів, в’язкість розчину зменшується зі збільшенням швидкості зсуву, що сприяє рівномірному розподілу частинок пігменту, а також підвищує плинність покриття. .Ефект дуже великий;у стані спокою в'язкість розчину відносно велика, що ефективно запобігає відкладенню частинок пігменту в покритті.
02
Метод випробування в'язкості HPMC
Важливим показником для вимірювання ефекту загущення гідроксипропілметилцелюлози є уявна в'язкість водного розчину.Методи вимірювання уявної в'язкості зазвичай включають метод капілярної в'язкості, метод ротаційної в'язкості та метод в'язкості падаючої кульки.
де: уявна в'язкість, мПа·с;К - постійна віскозиметра;d – густина зразка розчину при 20/20°С;t - час проходження розчину через верхню частину віскозиметра до нижньої позначки, с;Вимірюється час, протягом якого стандартне масло протікає через віскозиметр.
Однак спосіб вимірювання капілярним віскозиметром більш клопіткий.В’язкість багатьох ефірів целюлози важко аналізувати за допомогою капілярного віскозиметра, оскільки ці розчини містять сліди нерозчинних речовин, які виявляються лише тоді, коли капілярний віскозиметр заблоковано.Тому більшість виробників використовують ротаційні віскозиметри для контролю якості гідроксипропілметилцелюлози.Віскозиметри Брукфілда зазвичай використовуються в зарубіжних країнах, а віскозиметри NDJ використовуються в Китаї.
03
Фактори, що впливають на в'язкість ГПМЦ
3.1 Зв'язок зі ступенем агрегації
Коли інші параметри залишаються незмінними, в'язкість розчину гідроксипропілметилцелюлози пропорційна ступеню полімеризації (DP) або молекулярній масі або довжині молекулярного ланцюга і збільшується зі збільшенням ступеня полімеризації.Цей ефект більш виражений у випадку низького ступеня полімеризації, ніж у випадку високого ступеня полімеризації.
3.2 Зв'язок між в'язкістю і концентрацією
В'язкість гідроксипропілметилцелюлози зростає зі збільшенням концентрації продукту у водному розчині.Навіть невелика зміна концентрації призведе до значної зміни в'язкості.При номінальній в’язкості гідроксипропілметилцелюлози Вплив зміни концентрації розчину на в’язкість розчину стає все більш очевидним.
3.3 Зв’язок між в’язкістю та швидкістю зсуву
Водний розчин гідроксипропілметилцелюлози має властивість розріджуватися при зсуві.Гідроксипропілметилцелюлозу різної номінальної в’язкості готують у 2% водному розчині та відповідно вимірюють її в’язкість при різних швидкостях зсуву.Результати такі, як показано на малюнку.При низькій швидкості зсуву в'язкість розчину гідроксипропілметилцелюлози істотно не змінилася.Зі збільшенням швидкості зсуву в’язкість розчину гідроксипропілметилцелюлози з вищою номінальною в’язкістю зменшувалася більш очевидно, тоді як розчину з низькою в’язкістю не зменшувалась явно.
3.4 Зв'язок між в'язкістю і температурою
На в'язкість розчину гідроксипропілметилцелюлози сильно впливає температура.З підвищенням температури в'язкість розчину зменшується.Як показано на малюнку, його готують у водний розчин з концентрацією 2%, і вимірюють зміну в’язкості зі збільшенням температури.
3.5 Інші фактори впливу
На в'язкість водного розчину гідроксипропілметилцелюлози також впливають добавки в розчині, значення рН розчину та мікробне розкладання.Зазвичай, щоб отримати кращі показники в'язкості або знизити вартість використання, необхідно додавати модифікатори реології, такі як глина, модифікована глина, полімерний порошок, ефір крохмалю та аліфатичний співполімер, до водного розчину гідроксипропілметилцелюлози., а електроліти, такі як хлорид, бромід, фосфат, нітрат тощо, також можна додати до водного розчину.Ці добавки впливатимуть не лише на властивості в’язкості водного розчину, а й на інші властивості гідроксипропілметилцелюлози, такі як утримання води., стійкість до провисання тощо.
На в'язкість водного розчину гідроксипропілметилцелюлози майже не впливають кислоти та луги, і вона, як правило, стабільна в діапазоні від 3 до 11. Він може витримувати певну кількість слабких кислот, таких як мурашина кислота, оцтова кислота, фосфорна кислота , борна кислота, лимонна кислота тощо. Однак концентрована кислота зменшить в’язкість.А ось каустична сода, гідроксид калію, вапняна вода та ін.Порівняно з іншими простими ефірами целюлози, водний розчин гідроксипропілметилцелюлози має хорошу антимікробну стабільність, головною причиною є те, що гідроксипропілметилцелюлоза має гідрофобні групи з високим ступенем заміщення та стеричними перешкодами груп. Однак, оскільки реакція заміщення зазвичай не є рівномірною, незаміщена ангідроглюкозна одиниця найлегше руйнується мікроорганізмами, що призводить до деградації молекул ефіру целюлози та розриву ланцюга.Продуктивність полягає в тому, що видима в'язкість водного розчину зменшується.Якщо необхідно зберігати водний розчин гідроксипропілметилцелюлози протягом тривалого часу, рекомендується додати незначну кількість протигрибкового засобу, щоб в'язкість не змінилася суттєво.При виборі протигрибкових засобів, консервантів або фунгіцидів слід звертати увагу на безпеку, а також вибирати продукти, які не є токсичними для організму людини, мають стабільні властивості та не мають запаху, наприклад, фунгіциди AMICAL від DOW Chem, консерванти CANGUARD64, бактеріальні засоби FUELSAVER. та інші продукти.може відігравати відповідну роль.
Час публікації: 20 жовтня 2022 р