히드록시프로필메틸셀룰로오스의 특성

히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 비이온성 셀룰로오스 혼합 에테르의 일종입니다. 이온성 메틸 카르복시메틸 셀룰로오스 혼합 에테르와 달리 중금속과 반응하지 않습니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 메톡실기와 히드록시프로필기의 비율이 다르고 점도가 다르기 때문에 다양한 특성을 가진 여러 종류가 있습니다. 예를 들어, 메톡실기가 높은 품종과 히드록시프로필기가 낮은 품종은 메틸셀룰로오스에 가까운 성능을 보이며, 메톡실기가 낮고 히드록시프로필기가 높은 품종은 히드록시프로필 메틸셀룰로오스에 가까운 성능을 보입니다. 그러나 각 품종은 히드록시프로필기 또는 메톡실기의 함량이 적더라도 유기 용매에 대한 용해도나 수용액에서의 응집 온도에 큰 차이가 있습니다.

(1) 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 용해도 특성
① 물에 대한 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 용해도 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 실제로 프로필렌 옥사이드(메톡시프로필렌)로 변성된 메틸셀룰로오스의 일종이므로 메틸셀룰로오스와 동일한 특성을 유지합니다.셀룰로오스는 냉수 용해성과 온수 불용성이라는 유사한 특성을 가지고 있습니다.그러나 변성된 히드록시프로필기로 인해 온수에서의 겔화 온도는 메틸셀룰로오스보다 훨씬 높습니다.예를 들어, 메톡시 함량이 2%이고 치환도 DS=0.73이고 히드록시프로필 함량 MS=0.46인 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 수용액의 점도는 20°C에서 500 mpa·s이며 겔 온도는 100°C에 근접할 수 있는 반면, 같은 온도에서 메틸셀룰로오스는 약 55°C에 불과합니다.물에 대한 용해도도 크게 향상되었습니다. 예를 들어, 분쇄된 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(과립 모양 0.2~0.5mm, 20°C, 4% 수용액 점도 2pa•s)는 실온에서 물에 쉽게 녹으며 냉각하지 않아도 됩니다.

②히드록시프로필메틸셀룰로오스의 유기 용매 용해도 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 유기 용매에 대한 용해도가 메틸셀룰로오스보다 우수합니다. 2.1 이상 제품의 경우, 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 총 치환도가 1.8 이상인 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 MS=1.5~1.8, 메톡시메틸셀룰로오스의 DS=0.2~1.0이며 무수 메탄올 및 에탄올 용액에 용해되며, 열가소성이며 수용성입니다. 또한 염화메틸렌, 클로로포름과 같은 염소화 탄화수소와 아세톤, 이소프로판올, 디아세톤알코올과 같은 유기 용매에도 용해됩니다. 유기 용매에 대한 용해도는 물에 대한 용해도보다 우수합니다.

(2) 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스의 점도에 영향을 미치는 요인 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스의 표준 점도 측정은 다른 셀룰로오스 에테르와 동일하며, 2% 수용액을 표준으로 하여 20°C에서 측정한다. 동일 제품의 점도는 농도가 증가함에 따라 증가한다. 동일 농도에서 분자량이 다른 제품의 경우 분자량이 큰 제품은 점도가 높다. 온도와의 관계는 메틸셀룰로오스와 유사하다. 온도가 상승하면 점도가 감소하기 시작하지만, 특정 온도에 도달하면 점도가 갑자기 상승하고 겔화가 발생한다. 저점도 제품의 겔 온도가 더 높다. 겔점은 에테르의 점도뿐만 아니라 에테르의 메톡실기와 하이드록시프로필기의 조성비 및 전체 치환도의 크기와 관련이 있다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 역시 의사가소성이며, 효소 분해 가능성을 제외하면 점도 저하 없이 실온에서 용액이 안정하다는 점에 유의해야 합니다.

(3) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 내염성 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 비이온성 에테르이기 때문에 다른 이온성 셀룰로오스 에테르와 달리 물 매체에서 이온화되지 않습니다.예를 들어, 카르복시메틸 셀룰로오스는 중금속 이온과 반응하여 용액에서 침전됩니다.염화물, 브롬화물, 인산염, 질산염 등과 같은 일반적인 염은 수용액에 첨가해도 침전되지 않습니다.그러나 소금을 첨가하면 수용액의 응집 온도에 약간의 영향을 미칩니다.염 농도가 증가하면 겔 온도가 감소합니다.염 농도가 응집점 미만이면 용액의 점도가 증가하는 경향이 있습니다.따라서 일정량의 소금을 첨가합니다., 응용 분야에서는 더 경제적으로 증점 효과를 얻을 수 있습니다.따라서 일부 응용 분야에서는 증점 효과를 얻기 위해 더 높은 농도의 에테르 용액보다 셀룰로오스 에테르와 소금의 혼합물을 사용하는 것이 더 좋습니다.

(4) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 내산성 및 내알칼리성 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 일반적으로 산과 알칼리에 안정하며 pH 2~12 범위에서 영향을 받지 않습니다. 포름산, 아세트산, 구연산, 숙신산, 인산, 붕산 등과 같은 경산에는 일정량 견딜 수 있습니다. 그러나 진한 산은 점도를 감소시키는 효과가 있습니다. 가성소다, 가성칼륨, 석회수와 같은 알칼리는 점도에 영향을 미치지 않지만 용액의 점도를 약간 증가시킨 후 서서히 감소시킬 수 있습니다.

(5) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 상용성 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 용액은 수용성 고분자 화합물과 혼합하여 점도가 더 높은 균일하고 투명한 용액을 형성할 수 있습니다. 이러한 고분자 화합물에는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리실리콘, 폴리메틸비닐실록산, 히드록시에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스가 포함됩니다. 아라비아 검, 로커스트 빈 검, 카라야 검 등과 같은 천연 고분자 화합물도 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 용액과 상용성이 좋습니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 스테아르산 또는 팔미트산의 만니톨 에스테르 또는 소르비톨 에스테르와 혼합할 수 있으며, 글리세린, 소르비톨, 만니톨과도 혼합할 수 있으며, 이러한 화합물은 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 셀룰로오스 가소제로 사용할 수 있습니다.

(6) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 불용성 수용성 셀룰로오스 에테르는 알데히드와 표면 가교를 수행할 수 있으므로 이러한 수용성 에테르가 용액에 침전되어 물에 불용성으로 됩니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스를 불용성으로 만드는 알데히드에는 포름알데히드, 글리옥살, 숙신산 알데히드, 아디프알데히드 등이 있습니다. 포름알데히드를 사용할 때는 용액의 pH 값에 특별한 주의를 기울여야 하며, 그중 글리옥살은 반응이 더 빠르기 때문에 글리옥살은 산업 생산에서 가교제로 일반적으로 사용됩니다. 이러한 종류의 가교제의 용액 내 양은 에테르 질량의 0.2%~10%, 바람직하게는 7%~10%, 예를 들어 글리옥살 3.3%~6%가 가장 적합합니다. 일반적으로 처리 온도는 0~30℃이고 시간은 1~120분입니다. 가교 반응은 산성 조건에서 수행해야 합니다. 일반적으로 용액에 무기 강산이나 유기 카르복실산을 먼저 첨가하여 용액의 pH를 약 2~6, 바람직하게는 4~6으로 조정한 후, 알데히드를 첨가하여 가교 반응을 진행합니다. 사용되는 산으로는 염산, 황산, 인산, 포름산, 아세트산, 하이드록시아세트산, 숙신산 또는 구연산 등이 있으며, 포름산이나 아세트산을 첨가하는 것이 바람직하며, 포름산이 최적입니다. 산과 알데히드를 동시에 첨가하여 원하는 pH 범위 내에서 용액의 가교 반응을 유도할 수도 있습니다. 이 반응은 셀룰로스 에테르 제조 공정의 최종 처리 공정에서 자주 사용됩니다. 셀룰로스 에테르가 불용성 상태가 되면,

세척 및 정제에는 20~25℃의 물을 사용합니다. 제품 사용 시, 제품 용액에 알칼리성 물질을 첨가하여 용액의 pH를 알칼리성으로 조절하면 제품이 용액에 빠르게 용해됩니다. 이 방법은 셀룰로스 에테르 용액을 필름으로 만들어 불용성 필름으로 만든 후 필름 처리에도 적용할 수 있습니다.

(7) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 효소 저항성 이론상, 각 무수포도당기에 단단히 결합된 치환기와 같은 셀룰로오스 유도체는 미생물 침식에 취약하지 않지만, 실제로 완제품의 치환가가 1을 초과하면 효소에 의해 분해되어 셀룰로오스 사슬의 각 기의 치환도가 충분히 균일하지 않아 미생물이 치환되지 않은 무수포도당기를 침식할 수 있습니다.당은 미생물의 영양분으로 형성되어 흡수됩니다.따라서 셀룰로오스의 에테르화 치환도가 증가하면 셀룰로오스 에테르의 효소 침식에 대한 저항성도 증가합니다. 보고에 따르면, 제어된 조건 하에서 효소의 가수분해 결과, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스(DS=1.9)의 잔류 점도는 13.2%, 메틸셀룰로오스(DS=1.83)는 7.3%, 메틸셀룰로오스(DS=1.66)는 3.8%, 히드록시에틸셀룰로오스는 1.7%였습니다. 이를 통해 히드록시프로필 메틸셀룰로오스가 강력한 항효소 능력을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 따라서 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 우수한 효소 저항성과 우수한 분산성, 증점성 및 필름 형성 특성을 결합하여 수성 에멀젼 코팅 등에 사용되며 일반적으로 방부제를 첨가할 필요가 없습니다. 그러나 용액의 장기 보관이나 외부 오염 가능성에 대비하여 방부제를 첨가할 수 있으며, 최종 용액의 요구 사항에 따라 선택해야 합니다. 페닐수은 아세트산염과 플루오로규산망간은 효과적인 방부제이지만, 모두 독성이 있으므로 사용 시 주의해야 합니다. 일반적으로 1회 투여량 1리터당 페닐수은 아세트산염 1~5mg을 용액에 첨가할 수 있습니다.

(8) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 필름의 성능 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 우수한 필름 형성 특성을 가지고 있습니다. 수용액 또는 유기 용매 용액을 유리판에 코팅하면 건조 후 유리화됩니다. 색상이 있고 투명하며 질긴 필름입니다. 내습성이 우수하고 고온에서도 고체 상태를 유지합니다. 흡습성 가소제를 첨가하면 신율과 유연성을 향상시킬 수 있습니다. 유연성 향상 측면에서는 글리세린, 소르비톨과 같은 가소제가 가장 적합합니다. 일반적으로 용액 농도는 2%~3%이고, 가소제의 양은 셀룰로오스 에테르의 10%~20%입니다. 가소제 함량이 너무 높으면 고습에서 콜로이드 탈수 수축이 발생합니다. 가소제를 첨가한 필름의 인장 강도는 가소제를 첨가하지 않은 필름보다 훨씬 크며, 첨가량이 증가할수록 증가합니다. 필름의 흡습성도 가소제의 양이 증가함에 따라 증가합니다.