Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist ein nichtionischer Cellulosemischether und ein ionischer Methylcarboxymethylcellulosemischether. Es reagiert nicht mit Schwermetallen. Aufgrund des unterschiedlichen Hydroxypropylmethylcellulosegehalts und der Viskosität sowie der Bildung von Sauerstoffradikalen unterscheiden sich die Sorten hinsichtlich ihrer Leistung. So liegen Sorten mit hohem Methoxyl- und niedrigem Hydroxypropylgehalt in ihrer Leistung nahe an der von Methylcellulose, während Sorten mit niedrigem Methoxyl- und hohem Hydroxypropylgehalt in ihrer Leistung nahe an der von Hydroxypropylmethylcellulose liegen. Obwohl jede Sorte nur geringe Mengen Hydroxypropyl oder Methoxy enthält, gibt es große Unterschiede in der Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln oder der Flockungstemperatur in wässriger Lösung.
1, Hydroxypropylmethylcellulose-Löslichkeit
Hydroxypropylmethylcellulose ist eine mit Propylenoxid (Methyloxypropylring) modifizierte Methylcellulose und weist daher ähnliche Eigenschaften wie Methylcellulose auf: Sie ist in kaltem Wasser löslich, in heißem Wasser jedoch unlöslich. Die Gelierungstemperatur von modifizierter Hydroxypropylmethylcellulose in heißem Wasser ist jedoch deutlich höher als die von Methylcellulose. Beispielsweise beträgt die Viskosität einer wässrigen Hydroxypropylmethylcelluloselösung mit 2 % Methoxy (DS = 0,73) und Hydroxypropyl (MS = 0,46) bei 20 °C 500 MPa. Die Gelierungstemperatur des Produkts von S liegt bei etwa 100 °C, während die von Methylcellulose bei gleicher Temperatur nur etwa 55 °C beträgt. Auch die Wasserlöslichkeit ist deutlich verbessert. Beispielsweise können Produkte nach dem Zerkleinern von Hydroxypropylmethylcellulose (Kornform 0,2–0,5 mm) bei 20 °C (4 %) und einer wässrigen Viskosität von 2 pA? S ohne Abkühlung bei Raumtemperatur leicht in Wasser gelöst werden.
(2) Hydroxypropylmethylcellulose hat eine bessere Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln als Methylcellulose. Methylcellulose benötigt einen Methoxysubstitutionsgrad von 2,1 oder mehr und enthält Hydroxypropylmethylcellulose (MS = 1,5–1,8) und Methoxymethylcellulose (DS = 0,2–1,0). Hochviskose Hydroxypropylmethylcellulose mit einem Gesamtsubstitutionsgrad über 1,8 ist in wasserfreien Methanol- und Ethanollösungen löslich und weist eine thermoplastische und wasserlösliche Konsistenz auf. Sie ist außerdem in chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Dichlormethan und Trichlormethan sowie in organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Isopropylalkohol und Diacetonalkohol löslich. Ihre Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln ist der Wasserlöslichkeit überlegen.
2, Hydroxypropylmethylcellulose Viskosität der Einflussfaktoren
Die Standardviskositätsbestimmung von Hydroxypropylmethylcellulose und anderen Celluloseethern erfolgt analog dazu in einer 2%igen Wasserlösung bei 20 °C. Die Viskosität desselben Produkts nimmt mit zunehmender Konzentration zu, und bei Produkten mit unterschiedlichem Molekulargewicht und gleicher Konzentration weist das Produkt eine hohe Viskosität auf. Die Abhängigkeit von der Temperatur ähnelt der von Methylcellulose. Bei steigender Temperatur beginnt die Viskosität zu sinken, doch ab einer bestimmten Temperatur steigt sie plötzlich an und es kommt zur Gelierung. Die Gelierungstemperatur von Produkten mit niedriger Viskosität ist höher als die von Produkten mit hoher Viskosität. Die Höhe des Gelpunkts hängt nicht nur von der hohen bzw. niedrigen Viskosität des Ethers ab, sondern auch vom Verhältnis der Methoxy- und Hydroxypropylgruppen der Ether und dem Gesamtsubstitutionsgrad. Hydroxypropylmethylcellulose ist pseudoplastisch. Ihre Lösung ist bei Raumtemperatur stabil und weist, abgesehen von einem möglichen enzymatischen Abbau, keine Viskositätsminderung auf.
3, Hydroxypropylmethylcellulose Säure und alkalische Beständigkeit
Hydroxypropylmethylcellulosesäure und Alkali sind im Allgemeinen stabil und werden im pH-Bereich von 2 bis 12 nicht beeinträchtigt. Sie können einer bestimmten Menge leichter Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure, Bernsteinsäure, Phosphorsäure und Borsäure standhalten. Konzentrierte Säuren verringern jedoch die Viskosität. Alkalien wie Ätznatron, Ätzkali und Kalkwasser haben keinen Einfluss darauf, erhöhen die Viskosität der Lösung jedoch leicht und nehmen mit der Zeit wieder ab.
4, Hydroxypropylmethylcellulose kann gemischt werden
Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung kann mit wasserlöslichen Polymerverbindungen gemischt werden und bildet eine gleichmäßig transparente Lösung mit höherer Viskosität. Zu diesen hochmolekularen Verbindungen gehören Polyethylenglykol, Polyvinylacetat, Polysilikon, Polymethylvinylsiloxan sowie Hydroxyethylcellulose und Methylcellulose. Natürliche Polymerverbindungen wie Gummi arabicum, Johannisbrotkernmehl, Dornbaumharz usw. lassen sich ebenfalls gut mit der Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung mischen. Hydroxypropylmethylcellulose kann auch mit Stearinsäure- oder Palmitinsäure-Mannitolester oder Sorbitolester, aber auch mit Glycerin, Sorbit und Mannitol gemischt werden. Diese Verbindungen können als Weichmacher für Hydroxypropylmethylcellulose verwendet werden.
5, Hydroxypropylmethylcellulose unlöslich wasserlöslich
Hydroxypropylmethylcellulose ist ein wasserunlöslicher Celluloseether, der eine Oberflächenvernetzung mit Aldehyden eingehen kann, wodurch die wasserlöslichen Ether in der Lösung ausgefällt und wasserunlöslich werden. Hydroxypropylmethylcellulose wird auch durch Aldehyde, Formaldehyd, Glyoxal, Succinaldehyd und Dialdehyd unlöslich. Bei der Verwendung von Formaldehyd muss besonders auf den pH-Wert der Lösung geachtet werden, da Glyoxal in diesem schneller reagiert. Daher wird Glyoxal in der industriellen Produktion häufig als Vernetzungsmittel verwendet. Die Dosierung dieses Vernetzungsmittels in der Lösung beträgt 0,2–10 % der Ethermasse, optimal sind 7–10 %, beispielsweise ist die Verwendung von 3,3–6 % Glyoxal am geeignetsten. Die allgemeine Behandlungstemperatur beträgt 0–30 °C, die Dauer 1–120 Min. Die Vernetzungsreaktion muss unter sauren Bedingungen durchgeführt werden. Im Allgemeinen wird der Lösung eine anorganische starke Säure oder eine organische Carbonsäure zugegeben, um den pH-Wert der Lösung auf etwa 2 bis 6, vorzugsweise 4 bis 6, einzustellen. Anschließend werden zur Vernetzungsreaktion Aldehyde zugegeben. Als Säuren werden Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Hydroxyessigsäure, Bernsteinsäure oder Zitronensäure verwendet, wobei Ameisensäure oder Essigsäure am besten geeignet sind. Säuren und Aldehyde können auch gleichzeitig zugegeben werden, um die Lösung im gewünschten pH-Bereich zu vernetzen. Diese Reaktion wird häufig im letzten Schritt der Celluloseether-Herstellung verwendet, damit sich der Celluloseether nicht auflöst. Zum Waschen und Reinigen kann einfach 20 bis 25 °C warmes Wasser verwendet werden. Bei Gebrauch des Produkts können der Lösung alkalische Substanzen zugegeben werden, um den pH-Wert der Lösung alkalisch einzustellen. Das Produkt löst sich dann schnell in der Lösung auf. Dieses Verfahren kann auch verwendet werden, wenn eine Celluloseetherlösung zur Herstellung eines Films verwendet wird und der Film anschließend behandelt wird, um einen unlöslichen Film herzustellen.
6, Hydroxypropylmethylcellulose-Antienzym
Die enzymatische Resistenz von Hydroxypropylmethylcellulose-Derivaten ist theoretisch gegeben, da jede Anhydroglucosegruppe eine feste Kombination von Substitutionsgruppen aufweist, die Mikroorganismen weniger anfällig für Infektionen macht. Tatsächlich wird das fertige Produkt jedoch um mehr als 1 substituiert, was auch durch enzymatischen Abbau bedingt ist. Der Substitutionsgrad der einzelnen Gruppen in der Cellulosekette ist daher nicht einheitlich. Mikroorganismen können nahegelegene, unsubstituierte dehydrierte Glucosegruppen abbauen und Zucker bilden, der von Mikroorganismen als Nahrung aufgenommen werden kann. Daher erhöht sich mit zunehmendem Veretherungsgrad der Cellulose auch die Resistenz des Celluloseethers gegen enzymatische Erosion. Es wird berichtet, dass unter kontrollierten Bedingungen die Restviskosität von Hydroxypropylmethylcellulose (DS = 1,9), Methylcellulose (DS = 1,83), Methylcellulose (DS = 1,66) und Hydroxyethylcellulose (1,7 %) 13,2 %, 7,3 %, 3,8 % bzw. 1,7 % betrug. Hydroxypropylmethylcellulose hat eine starke antientzündliche Wirkung. Daher ist Hydroxypropylmethylcellulose ein ausgezeichnetes antientzündliches Mittel. In Kombination mit seiner guten Dispersions-, Verdickungs- und Filmbildungswirkung kann sie in Emulsionsbeschichtungen usw. eingesetzt werden und erfordert im Allgemeinen keine Zugabe von Konservierungsmitteln. Um jedoch eine langfristige Lagerung der Lösung oder eine mögliche Kontamination von außen zu verhindern, können Konservierungsmittel zugesetzt werden. Die Auswahl kann entsprechend den endgültigen Anforderungen der Lösung erfolgen. Phenylquecksilberacetat und Manganfluorsilikat sind wirksame Konservierungsmittel, aber sie sind giftig und müssen mit Vorsicht verwendet werden. Im Allgemeinen können jedem Liter Lösung 1–5 mg Phenylquecksilberacetat hinzugefügt werden.
7. Leistung der Hydroxypropylmethylcellulosemembran
Hydroxypropylmethylcellulosefilme weisen eine hervorragende Filmleistung auf. Wenn eine wässrige Lösung oder eine Lösung eines organischen Lösungsmittels auf eine Glasplatte aufgetragen wird, entsteht nach dem Trocknen ein farbloser, transparenter und zäher Film. Der Film ist gut feuchtigkeitsbeständig und bleibt auch bei hohen Temperaturen fest. Dehnbarkeit und Flexibilität lassen sich durch Zugabe eines hygroskopischen Weichmachers verbessern. Zur Verbesserung der Biegsamkeit eignen sich am besten Glycerin, Sorbit und andere Weichmacher. Die übliche Lösungskonzentration beträgt 2–3 %, die Weichmacherdosis 10–20 % Celluloseether. Bei zu hoher Weichmacherkonzentration kann es bei hoher Luftfeuchtigkeit zu Schrumpfung durch Kolloidentwässerung kommen. Die Zugfestigkeit eines Films mit zugesetztem Weichmacher ist wesentlich höher als ohne und steigt mit der Menge des zugesetzten Weichmachers, und auch die Hygroskopizität des Films steigt mit der Menge des Weichmachers.
Beitragszeit: 08.09.2022