Гидроксипропилметилцеллюлоза является разновидностью неионного смешанного эфира целлюлозы. В отличие от ионного смешанного эфира метилкарбоксиметилцеллюлозы, он не реагирует с тяжелыми металлами. Из-за различных соотношений содержания метоксила и содержания гидроксипропила в гидроксипропилметилцеллюлозе и различной вязкости существует множество разновидностей с различными свойствами, например, высокое содержание метоксила и низкое содержание гидроксипропила. Его эксплуатационные характеристики близки к эксплуатационным характеристикам метилцеллюлозы, в то время как низкое содержание метоксила и высокое содержание гидроксипропила близки к эксплуатационным характеристикам гидроксипропилметилцеллюлозы. Однако в каждой разновидности, хотя и содержится лишь небольшое количество гидроксипропильной группы или небольшое количество метоксильной группы, существуют большие различия в растворимости в органических растворителях или температуре флокуляции в водных растворах.
(1) Свойства растворимости гидроксипропилметилцеллюлозы
①Растворимость гидроксипропилметилцеллюлозы в воде Гидроксипропилметилцеллюлоза на самом деле является разновидностью метилцеллюлозы, модифицированной пропиленоксидом (метоксипропиленом), поэтому она по-прежнему имеет те же свойства, что и метилцеллюлоза Целлюлоза имеет схожие характеристики растворимости в холодной воде и нерастворимости в горячей воде. Однако из-за модифицированной гидроксипропильной группы ее температура гелеобразования в горячей воде намного выше, чем у метилцеллюлозы. Например, вязкость водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы с 2% содержанием метокси, степенью замещения DS=0,73 и содержанием гидроксипропила MS=0,46 составляет 500 мПа·с при 20°C, а ее температура гелеобразования может достигать почти 100°C, в то время как метилцеллюлоза при той же температуре составляет всего около 55°C. Что касается ее растворимости в воде, она также была значительно улучшена. Например, измельченную гидроксипропилметилцеллюлозу (гранулированная форма 0,2~0,5 мм при 20°С с вязкостью 4%-ного водного раствора 2 Па•с) можно приобрести по цене 1000000. При комнатной температуре она легко растворяется в воде без охлаждения.
②Растворимость гидроксипропилметилцеллюлозы в органических растворителях Растворимость гидроксипропилметилцеллюлозы в органических растворителях также лучше, чем у метилцеллюлозы. Для продуктов выше 2,1 высоковязкая гидроксипропилметилцеллюлоза, содержащая гидроксипропил MS=1,5~1,8 и метокси DS=0,2~1,0, с общей степенью замещения выше 1,8, растворима в безводных метаноловых и этанольных растворах Средняя, термопластичная и водорастворимая. Она также растворима в хлорированных углеводородах, таких как метиленхлорид и хлороформ, и органических растворителях, таких как ацетон, изопропанол и диацетоновый спирт. Ее растворимость в органических растворителях лучше, чем растворимость в воде.
(2) Факторы, влияющие на вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы Стандартное определение вязкости гидроксипропилметилцеллюлозы такое же, как и для других эфиров целлюлозы, и измеряется при 20 °C с 2% водным раствором в качестве стандарта. Вязкость одного и того же продукта увеличивается с увеличением концентрации. Для продуктов с разной молекулярной массой при одинаковой концентрации продукт с большей молекулярной массой имеет более высокую вязкость. Его связь с температурой аналогична связи с метилцеллюлозой. При повышении температуры вязкость начинает уменьшаться, но при достижении определенной температуры вязкость внезапно возрастает и происходит гелеобразование. Температура гелеобразования низковязких продуктов выше. является высокой. Его точка гелеобразования связана не только с вязкостью эфира, но также связана с соотношением состава метоксильной группы и гидроксипропильной группы в эфире и размером общей степени замещения. Следует отметить, что гидроксипропилметилцеллюлоза также является псевдопластичной, и ее раствор стабилен при комнатной температуре без какого-либо ухудшения вязкости, за исключением возможности ферментативного разложения.
(3) Солеустойчивость гидроксипропилметилцеллюлозы Поскольку гидроксипропилметилцеллюлоза является неионным эфиром, она не ионизируется в водной среде, в отличие от других ионных эфиров целлюлозы. Например, карбоксиметилцеллюлоза реагирует с ионами тяжелых металлов и выпадает в осадок в растворе. Обычные соли, такие как хлорид, бромид, фосфат, нитрат и т. д., не выпадают в осадок при добавлении в ее водный раствор. Однако добавление соли оказывает некоторое влияние на температуру флокуляции ее водного раствора. Когда концентрация соли увеличивается, температура геля снижается. Когда концентрация соли ниже точки флокуляции, вязкость раствора имеет тенденцию к увеличению. Поэтому добавляется определенное количество соли. , при применении он может достичь эффекта загущения более экономично. Поэтому в некоторых применениях лучше использовать смесь эфира целлюлозы и соли, чем более высокую концентрацию раствора эфира для достижения эффекта загущения.
(4) Устойчивость гидроксипропилметилцеллюлозы к кислотам и щелочам Гидроксипропилметилцеллюлоза, как правило, устойчива к кислотам и щелочам и не подвержена влиянию в диапазоне pH 2~12. Она может выдерживать определенное количество легких кислот, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, янтарная кислота, фосфорная кислота, борная кислота и т. д. Но концентрированная кислота оказывает эффект снижения вязкости. Щелочи, такие как едкий натр, едкое кали и известковая вода, не оказывают на нее никакого влияния, но они могут немного увеличить вязкость раствора, а затем медленно ее уменьшить.
(5) Совместимость гидроксипропилметилцеллюлозы Раствор гидроксипропилметилцеллюлозы можно смешивать с водорастворимыми полимерными соединениями для образования однородного и прозрачного раствора с более высокой вязкостью. Эти полимерные соединения включают полиэтиленгликоль, поливинилацетат, полисиликон, полиметилвинилсилоксан, гидроксиэтилцеллюлозу и метилцеллюлозу. Натуральные высокомолекулярные соединения, такие как гуммиарабик, камедь рожкового дерева, камедь карайи и т. д., также имеют хорошую совместимость с его раствором. Гидроксипропилметилцеллюлозу также можно смешивать с эфиром маннита или эфиром сорбита стеариновой кислоты или пальмитиновой кислоты, а также можно смешивать с глицерином, сорбитом и маннитом, и эти соединения можно использовать в качестве пластификатора гидроксипропилметилцеллюлозы для целлюлозы.
(6) Нерастворимые водорастворимые эфиры целлюлозы гидроксипропилметилцеллюлозы могут осуществлять поверхностное сшивание с альдегидами, так что эти водорастворимые эфиры осаждаются в растворе и становятся нерастворимыми в воде. Альдегиды, которые делают гидроксипропилметилцеллюлозу нерастворимой, включают формальдегид, глиоксаль, янтарный альдегид, адипальдегид и т. д. При использовании формальдегида особое внимание следует уделять значению pH раствора, среди которых глиоксаль реагирует быстрее, поэтому глиоксаль обычно используется в качестве сшивающего агента в промышленном производстве. Количество этого вида сшивающего агента в растворе составляет 0,2% ~ 10% от массы эфира, предпочтительно 7% ~ 10%, например, наиболее подходящим является 3,3% ~ 6% глиоксаля. Обычно температура обработки составляет 0 ~ 30 ℃, а время составляет 1 ~ 120 мин. Реакцию сшивания необходимо проводить в кислых условиях. Обычно в раствор сначала добавляют неорганическую сильную кислоту или органическую карбоновую кислоту, чтобы отрегулировать pH раствора примерно до 2~6, предпочтительно между 4~6, а затем добавляют альдегиды, чтобы провести реакцию сшивания. Используемая кислота имеет соляную кислоту, серную кислоту, фосфорную кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, гидроксиуксусную кислоту, янтарную кислоту или лимонную кислоту и т. д., причем муравьиная кислота или уксусная кислота являются целесообразными, а муравьиная кислота является оптимальной. Кислоту и альдегид также можно добавлять одновременно, чтобы позволить раствору пройти реакцию сшивания в желаемом диапазоне pH. Эта реакция часто используется в процессе окончательной обработки в процессе приготовления эфиров целлюлозы. После того, как эфир целлюлозы станет нерастворимым, его удобно использовать
Вода 20~25℃ для промывки и очистки. Когда продукт используется, щелочные вещества могут быть добавлены в раствор продукта, чтобы отрегулировать pH раствора до щелочного, и продукт будет быстро растворяться в растворе. Этот метод также применим к обработке пленки после того, как раствор эфира целлюлозы превращен в пленку, чтобы сделать ее нерастворимой пленкой.
(7) Устойчивость гидроксипропилметилцеллюлозы к ферментам Теоретически производные целлюлозы, такие как прочно связанная замещающая группа на каждой ангидроглюкозной группе, не подвержены микробной эрозии, но на самом деле, когда значение замещения готового продукта превышает 1, он также будет разрушаться ферментами, что означает, что степень замещения каждой группы на целлюлозной цепи недостаточно равномерна, и микроорганизмы могут разрушать незамещенную ангидроглюкозную группу. Сахара образуются и усваиваются в качестве питательных веществ для микроорганизмов. Поэтому, если степень этерификации замещения целлюлозы увеличивается, устойчивость к ферментативной эрозии эфира целлюлозы также увеличится. Согласно отчетам, в контролируемых условиях результаты гидролиза ферментов, остаточная вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы (DS=1,9) составляет 13,2%, метилцеллюлозы (DS=1,83) - 7,3%, метилцеллюлозы (DS=1,66) - 3,8% и гидроксиэтилцеллюлозы - 1,7%. Видно, что гидроксипропилметилцеллюлоза обладает сильной антиферментной способностью. Поэтому отличная ферментоустойчивость гидроксипропилметилцеллюлозы в сочетании с ее хорошей диспергируемостью, загущающими и пленкообразующими свойствами используется в водно-эмульсионных покрытиях и т. д., и, как правило, не требует добавления консервантов. Однако для длительного хранения раствора или возможного загрязнения извне консерванты можно добавлять в качестве меры предосторожности, и выбор может быть определен в соответствии с конечными требованиями к раствору. Ацетат фенилртути и фторсиликат марганца являются эффективными консервантами, но все они токсичны, необходимо уделять внимание эксплуатации. Обычно в раствор можно добавлять 1~5 мг ацетата фенилртути на литр дозировки.
(8) Характеристики пленки гидроксипропилметилцеллюлозы Гидроксипропилметилцеллюлоза обладает превосходными пленкообразующими свойствами. Ее водный раствор или раствор органического растворителя наносится на стеклянную пластину, и после высыхания она становится свободной. Цветная, прозрачная и прочная пленка. Она обладает хорошей влагостойкостью и остается твердой при высоких температурах. Если добавить гигроскопичный пластификатор, ее удлинение и гибкость могут быть улучшены. С точки зрения улучшения гибкости наиболее подходящими являются такие пластификаторы, как глицерин и сорбит. Обычно концентрация раствора составляет 2% ~ 3%, а количество пластификатора составляет 10% ~ 20% эфира целлюлозы. Если содержание пластификатора слишком велико, при высокой влажности произойдет коллоидная дегидратационная усадка. Прочность на разрыв пленки с добавлением пластификатора намного больше, чем без пластификатора, и она увеличивается с увеличением добавленного количества. Что касается гигроскопичности пленки, она также увеличивается с увеличением количества пластификатора.
Время публикации: 20 декабря 2022 г.