Właściwości hydroksypropylometylocelulozy

Hydroksypropylometyloceluloza jest rodzajem niejonowego eteru mieszanego celulozy. W przeciwieństwie do jonowego eteru mieszanego metylokarboksymetylocelulozy nie reaguje z metalami ciężkimi. Ze względu na różne stosunki zawartości metoksylu i zawartości hydroksypropylu w hydroksypropylometylocelulozie i różne lepkości, istnieje wiele odmian o różnych właściwościach, na przykład o wysokiej zawartości metoksylu i niskiej zawartości hydroksypropylu. Jej wydajność jest zbliżona do wydajności metylocelulozy, podczas gdy niska zawartość metoksylu i wysoka zawartość hydroksypropylu jest zbliżona do wydajności hydroksypropylometylocelulozy. Jednak w każdej odmianie, chociaż zawarta jest tylko niewielka ilość grupy hydroksypropylowej lub niewielka ilość grupy metoksylowej, występują duże różnice w rozpuszczalności w rozpuszczalnikach organicznych lub temperaturze flokulacji w roztworach wodnych.

(1) Właściwości rozpuszczalności hydroksypropylometylocelulozy
①Rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy w wodzie Hydroksypropylometyloceluloza jest w rzeczywistości rodzajem metylocelulozy modyfikowanej tlenkiem propylenu (metoksypropylenem), więc nadal ma takie same właściwości jak metyloceluloza. Celuloza ma podobne cechy rozpuszczalności w zimnej wodzie i nierozpuszczalności w gorącej wodzie. Jednak ze względu na zmodyfikowaną grupę hydroksypropylową jej temperatura żelowania w gorącej wodzie jest znacznie wyższa niż metylocelulozy. Na przykład lepkość wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy z 2% zawartością metoksy, stopniem podstawienia DS = 0,73 i zawartością hydroksypropylu MS = 0,46 wynosi 500 mpa·s w 20°C, a jej temperatura żelowania może osiągnąć blisko 100°C, podczas gdy metyloceluloza w tej samej temperaturze wynosi tylko około 55°C. Jeśli chodzi o jej rozpuszczalność w wodzie, została ona również znacznie poprawiona. Na przykład sproszkowaną hydroksypropylometylocelulozę (ziarnistą o wymiarach 0,2–0,5 mm w temperaturze 20°C i lepkości 4% roztworu wodnego wynoszącej 2 pa•s) można kupić w cenie 1,5 l. W temperaturze pokojowej łatwo rozpuszcza się w wodzie bez konieczności chłodzenia.

②Rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy w rozpuszczalnikach organicznych Rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy w rozpuszczalnikach organicznych jest również lepsza niż metylocelulozy. W przypadku produktów powyżej 2,1, hydroksypropylometyloceluloza o dużej lepkości zawierająca hydroksypropyl MS = 1,5~1,8 i metoksy DS = 0,2~1,0, o całkowitym stopniu podstawienia powyżej 1,8, jest rozpuszczalna w bezwodnych roztworach metanolu i etanolu Średnia, termoplastyczna i rozpuszczalna w wodzie. Jest również rozpuszczalna w chlorowanych węglowodorach, takich jak chlorek metylenu i chloroform, oraz rozpuszczalnikach organicznych, takich jak aceton, izopropanol i alkohol diacetonowy. Jej rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych jest lepsza niż rozpuszczalność w wodzie.

(2) Czynniki wpływające na lepkość hydroksypropylometylocelulozy Standardowe oznaczanie lepkości hydroksypropylometylocelulozy jest takie samo jak innych eterów celulozy i jest mierzone w temperaturze 20°C przy użyciu 2% roztworu wodnego jako wzorca. Lepkość tego samego produktu wzrasta wraz ze wzrostem stężenia. W przypadku produktów o różnych masach cząsteczkowych przy tym samym stężeniu, produkt o większej masie cząsteczkowej ma wyższą lepkość. Jego związek z temperaturą jest podobny do związku metylocelulozy. Gdy temperatura wzrasta, lepkość zaczyna spadać, ale gdy osiągnie pewną temperaturę, lepkość nagle wzrasta i następuje żelowanie. Temperatura żelowania produktów o niskiej lepkości jest wyższa. jest wysoka. Jego punkt żelowania jest związany nie tylko z lepkością eteru, ale również ze stosunkiem składu grupy metoksylowej i grupy hydroksypropylowej w eterze i wielkością całkowitego stopnia podstawienia. Należy zauważyć, że hydroksypropylometyloceluloza jest również pseudoplastyczna, a jej roztwór jest stabilny w temperaturze pokojowej, nie ulegając pogorszeniu lepkości, z wyjątkiem ewentualnej degradacji enzymatycznej.

(3) Tolerancja hydroksypropylometylocelulozy na sól Ponieważ hydroksypropylometyloceluloza jest eterem niejonowym, nie jonizuje w środowisku wodnym, w przeciwieństwie do innych jonowych eterów celulozy. Na przykład karboksymetyloceluloza reaguje z jonami metali ciężkich i wytrąca się w roztworze. Ogólne sole, takie jak chlorek, bromek, fosforan, azotan itp. nie wytrącają się po dodaniu do jej wodnego roztworu. Jednak dodanie soli ma pewien wpływ na temperaturę flokulacji jej wodnego roztworu. Gdy stężenie soli wzrasta, temperatura żelu spada. Gdy stężenie soli jest poniżej punktu flokulacji, lepkość roztworu ma tendencję do wzrostu. Dlatego dodaje się pewną ilość soli. , w zastosowaniu, może osiągnąć efekt zagęszczania bardziej ekonomicznie. Dlatego w niektórych zastosowaniach lepiej jest użyć mieszaniny eteru celulozy i soli niż wyższego stężenia roztworu eteru, aby uzyskać efekt zagęszczania.

(4) Odporność na kwasy i zasady hydroksypropylometylocelulozy Hydroksypropylometyloceluloza jest na ogół odporna na kwasy i zasady i nie jest narażona na działanie kwasów w zakresie pH 2~12. Może wytrzymać pewną ilość kwasów lekkich, takich jak kwas mrówkowy, kwas octowy, kwas cytrynowy, kwas bursztynowy, kwas fosforowy, kwas borowy itp. Jednak stężony kwas ma działanie zmniejszające lepkość. Zasady, takie jak soda kaustyczna, ług potasowy i woda wapienna, nie mają na nią wpływu, ale mogą nieznacznie zwiększyć lepkość roztworu, a następnie powoli ją zmniejszyć.

(5) Zgodność hydroksypropylometylocelulozy Roztwór hydroksypropylometylocelulozy można mieszać z rozpuszczalnymi w wodzie związkami polimerowymi, aby utworzyć jednolity i przezroczysty roztwór o wyższej lepkości. Te związki polimerowe obejmują glikol polietylenowy, octan poliwinylu, polisilikon, polimetylowinylosiloksan, hydroksyetylocelulozę i metylocelulozę. Naturalne związki o dużej masie cząsteczkowej, takie jak guma arabska, guma z nasion chleba świętojańskiego, guma karaya itp., również mają dobrą zgodność z jej roztworem. Hydroksypropylometylocelulozę można również mieszać z estrem mannitolu lub estrem sorbitolu kwasu stearynowego lub kwasu palmitynowego, a także z gliceryną, sorbitolem i mannitolem, a związki te można stosować jako plastyfikator hydroksypropylometylocelulozy do celulozy.

(6) Nierozpuszczalne rozpuszczalne w wodzie etery celulozy hydroksypropylometylocelulozy mogą przeprowadzać sieciowanie powierzchniowe z aldehydami, tak że te rozpuszczalne w wodzie etery wytrącają się w roztworze i stają się nierozpuszczalne w wodzie. Aldehydy, które sprawiają, że hydroksypropylometyloceluloza jest nierozpuszczalna, obejmują formaldehyd, glioksal, aldehyd bursztynowy, adypaldehyd itp. Podczas stosowania formaldehydu należy zwrócić szczególną uwagę na wartość pH roztworu, wśród których glioksal reaguje szybciej, dlatego glioksal jest powszechnie stosowany jako środek sieciujący w produkcji przemysłowej. Ilość tego rodzaju środka sieciującego w roztworze wynosi 0,2%~10% masy eteru, najlepiej 7%~10%, na przykład 3,3%~6% glioksalu jest najbardziej odpowiednie. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura obróbki wynosi 0~30℃, a czas 1~120 min. Reakcja sieciowania musi być przeprowadzona w warunkach kwaśnych. Zazwyczaj do roztworu najpierw dodaje się nieorganiczny mocny kwas lub organiczny kwas karboksylowy, aby dostosować pH roztworu do około 2~6, najlepiej między 4~6, a następnie dodaje się aldehydy, aby przeprowadzić reakcję sieciowania. Zastosowany kwas to kwas solny, kwas siarkowy, kwas fosforowy, kwas mrówkowy, kwas octowy, kwas hydroksyoctowy, kwas bursztynowy lub kwas cytrynowy itp., przy czym zaleca się kwas mrówkowy lub kwas octowy, a optymalny jest kwas mrówkowy. Kwas i aldehyd można również dodawać jednocześnie, aby umożliwić roztworowi przejście reakcji sieciowania w pożądanym zakresie pH. Ta reakcja jest często stosowana w końcowym procesie obróbki w procesie przygotowywania eterów celulozy. Po tym, jak eter celulozy stanie się nierozpuszczalny, wygodnie jest użyć

20~25℃ wody do mycia i oczyszczania. Gdy produkt jest w użyciu, substancje alkaliczne mogą być dodawane do roztworu produktu, aby dostosować pH roztworu do zasadowego, a produkt szybko rozpuści się w roztworze. Ta metoda jest również stosowana do obróbki folii po tym, jak roztwór eteru celulozy zostanie przekształcony w folię, aby stała się nierozpuszczalna.

(7) Odporność hydroksypropylometylocelulozy na enzymy Teoretycznie pochodne celulozy, takie jak mocno związana grupa podstawnikowa na każdej grupie anhydroglukozy, nie są podatne na erozję mikrobiologiczną, ale w rzeczywistości, gdy wartość podstawienia gotowego produktu przekroczy 1, zostanie on również zdegradowany przez enzymy, co oznacza, że ​​stopień podstawienia każdej grupy na łańcuchu celulozy nie jest wystarczająco jednolity, a mikroorganizmy mogą erodować na niepodstawionej grupie anhydroglukozy. Cukry są tworzone i wchłaniane jako składniki odżywcze dla mikroorganizmów. Dlatego też, jeśli stopień podstawienia eteryfikacyjnego celulozy wzrasta, odporność na erozję enzymatyczną eteru celulozy również wzrośnie. Według raportów, w kontrolowanych warunkach, wyniki hydrolizy enzymów, lepkość resztkowa hydroksypropylometylocelulozy (DS = 1,9) wynosi 13,2%, metylocelulozy (DS = 1,83) wynosi 7,3%, metylocelulozy (DS = 1,66) wynosi 3,8%, a hydroksyetylocelulozy wynosi 1,7%. Można zauważyć, że hydroksypropylometyloceluloza ma silne właściwości antyenzymatyczne. Dlatego doskonała odporność enzymatyczna hydroksypropylometylocelulozy, w połączeniu z jej dobrą dyspergowalnością, zagęszczaniem i właściwościami tworzącymi film, jest stosowana w powłokach emulsyjnych wodnych itp. i na ogół nie wymaga dodawania środków konserwujących. Jednak w przypadku długotrwałego przechowywania roztworu lub możliwego zanieczyszczenia z zewnątrz, środki konserwujące można dodać jako środek ostrożności, a wybór można określić zgodnie z ostatecznymi wymaganiami roztworu. Octan fenylortęciowy i fluorokrzemian manganu są skutecznymi środkami konserwującymi, ale wszystkie mają toksyczność, należy zwrócić uwagę na działanie. Ogólnie rzecz biorąc, do roztworu można dodać 1~5 mg octanu fenylortęci na litr dawki.

(8) Wydajność folii hydroksypropylometylocelulozowej Hydroksypropylometyloceluloza ma doskonałe właściwości tworzenia filmu. Jej wodny roztwór lub roztwór rozpuszczalnika organicznego jest powlekany na płytce szklanej i staje się wolny po wyschnięciu. Kolorowa, przezroczysta i wytrzymała folia. Ma dobrą odporność na wilgoć i pozostaje stała w wysokich temperaturach. Jeśli doda się higroskopijny plastyfikator, można zwiększyć jej wydłużenie i elastyczność. Jeśli chodzi o poprawę elastyczności, najbardziej odpowiednie są plastyfikatory, takie jak gliceryna i sorbitol. Ogólnie rzecz biorąc, stężenie roztworu wynosi 2%~3%, a ilość plastyfikatora wynosi 10%~20% eteru celulozy. Jeśli zawartość plastyfikatora jest zbyt wysoka, przy wysokiej wilgotności wystąpi skurcz odwodnienia koloidalnego. Wytrzymałość na rozciąganie folii z dodanym plastyfikatorem jest znacznie większa niż bez plastyfikatora i wzrasta wraz ze wzrostem dodanej ilości. Jeśli chodzi o higroskopijność folii, wzrasta ona również wraz ze wzrostem ilości plastyfikatora.