Eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose

Hydroxypropylmethylcellulose is een soort niet-ionische cellulose-gemengde ether. In tegenstelling tot ionische methylcarboxymethylcellulose gemengde ether reageert het niet met zware metalen. Vanwege de verschillende verhoudingen tussen het methoxylgehalte en het hydroxypropylgehalte in hydroxypropylmethylcellulose en de verschillende viscositeiten, zijn er veel varianten met verschillende eigenschappen, bijvoorbeeld een hoog methoxylgehalte en een laag hydroxypropylgehalte. De prestaties liggen dicht bij die van methylcellulose, terwijl die van lage het methoxylgehalte en het hoge hydroxypropylgehalte liggen dicht bij dat van hydroxypropylmethylcellulose. Hoewel er bij elke variëteit slechts een kleine hoeveelheid hydroxypropylgroep of een kleine hoeveelheid methoxylgroep aanwezig is, zijn er echter grote verschillen in de oplosbaarheid in organische oplosmiddelen of de uitvloktemperatuur in waterige oplossingen.

(1) Oplosbaarheidseigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose
①Oplosbaarheid van hydroxypropylmethylcellulose in water Hydroxypropylmethylcellulose is eigenlijk een soort methylcellulose gemodificeerd door propyleenoxide (methoxypropyleen), dus het heeft nog steeds dezelfde eigenschappen als methylcellulose. Cellulose heeft vergelijkbare kenmerken van oplosbaarheid in koud water en onoplosbaarheid in warm water. Vanwege de gemodificeerde hydroxypropylgroep is de geleringstemperatuur in heet water echter veel hoger dan die van methylcellulose. De viscositeit van een waterige oplossing van hydroxypropylmethylcellulose met een substitutiegraad van 2% methoxygehalte DS=0,73 en een hydroxypropylgehalte MS=0,46 is bijvoorbeeld 500 mpa·s bij 20°C, en de geltemperatuur ervan kan bijna 100°C bereiken, terwijl methylcellulose bij dezelfde temperatuur slechts ongeveer 55°C. Wat de oplosbaarheid in water betreft, deze is ook aanzienlijk verbeterd. Het verpulverde hydroxypropylmethylcellulose (korrelvorm 0,2~0,5 mm bij 20°C met een 4% waterige oplossingsviscositeit van 2pa·s) kan bijvoorbeeld worden gekocht bij kamertemperatuur. Het is gemakkelijk oplosbaar in water zonder afkoeling.

②Oplosbaarheid van hydroxypropylmethylcellulose in organische oplosmiddelen De oplosbaarheid van hydroxypropylmethylcellulose in organische oplosmiddelen is ook beter dan die van methylcellulose. Voor producten boven 2,1 is hydroxypropylmethylcellulose met hoge viscositeit, bevattende hydroxypropyl MS=1,5~1,8 en methoxy DS=0,2~1,0, met een totale substitutiegraad boven 1,8, oplosbaar in watervrije methanol- en ethanoloplossingen. Medium, en thermoplastisch en in water oplosbaar . Het is ook oplosbaar in gechloreerde koolwaterstoffen zoals methyleenchloride en chloroform, en organische oplosmiddelen zoals aceton, isopropanol en diacetonalcohol. De oplosbaarheid in organische oplosmiddelen is beter dan de oplosbaarheid in water.

(2) Factoren die de viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose beïnvloeden De standaardbepaling van de viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose is dezelfde als die van andere cellulose-ethers en wordt gemeten bij 20°C met een 2% waterige oplossing als standaard. De viscositeit van hetzelfde product neemt toe met de toename van de concentratie. Voor producten met verschillende molecuulgewichten bij dezelfde concentratie heeft het product met een groter molecuulgewicht een hogere viscositeit. De relatie met de temperatuur is vergelijkbaar met die van methylcellulose. Wanneer de temperatuur stijgt, begint de viscositeit af te nemen, maar wanneer een bepaalde temperatuur wordt bereikt, stijgt de viscositeit plotseling en treedt gelering op. De geltemperatuur van producten met een lage viscositeit is hoger. is hoog. Het gelpunt ervan houdt niet alleen verband met de viscositeit van ether, maar ook met de samenstellingsverhouding van de methoxylgroep en de hydroxypropylgroep in ether en de grootte van de totale substitutiegraad. Opgemerkt moet worden dat hydroxypropylmethylcellulose ook pseudoplastisch is en dat de oplossing ervan stabiel is bij kamertemperatuur zonder enige verslechtering van de viscositeit, behalve de mogelijkheid van enzymatische afbraak.

(3) De zouttolerantie van hydroxypropylmethylcellulose Omdat hydroxypropylmethylcellulose een niet-ionische ether is, ioniseert het niet in watermedia, in tegenstelling tot andere ionische cellulose-ethers. Carboxymethylcellulose reageert bijvoorbeeld met zware metaalionen en slaat neer in de oplossing. Algemene zouten zoals chloride, bromide, fosfaat, nitraat, enz. Zullen niet neerslaan wanneer ze aan de waterige oplossing worden toegevoegd. De toevoeging van zout heeft echter enige invloed op de uitvloktemperatuur van de waterige oplossing ervan. Wanneer de zoutconcentratie toeneemt, daalt de geltemperatuur. Wanneer de zoutconcentratie onder het uitvlokpunt ligt, heeft de viscositeit van de oplossing de neiging toe te nemen. Daarom wordt een bepaalde hoeveelheid zout toegevoegd. Bij toepassing kan het op economischere wijze een verdikkingseffect bereiken. Daarom is het bij sommige toepassingen beter om een ​​mengsel van cellulose-ether en zout te gebruiken dan een hogere concentratie etheroplossing om het verdikkende effect te bereiken.

(4) Hydroxypropylmethylcellulosezuur- en alkalibestendigheid Hydroxypropylmethylcellulose is over het algemeen stabiel tegen zuren en alkaliën en wordt niet beïnvloed in het bereik van pH 2-12. Het is bestand tegen een bepaalde hoeveelheid lichte zuren, zoals mierenzuur, azijnzuur, citroenzuur, barnsteenzuur, fosforzuur, boorzuur, enz. Maar geconcentreerd zuur heeft het effect dat het de viscositeit verlaagt. Alkaliën zoals bijtende soda, bijtende potas en kalkwater hebben er geen effect op, maar ze kunnen de viscositeit van de oplossing enigszins verhogen en vervolgens langzaam verlagen.

(5) Compatibiliteit van hydroxypropylmethylcellulose Hydroxypropylmethylcellulose-oplossing kan worden gemengd met in water oplosbare polymeerverbindingen om een ​​uniforme en transparante oplossing met hogere viscositeit te vormen. Deze polymeerverbindingen omvatten polyethyleenglycol, polyvinylacetaat, polysiliconen, polymethylvinylsiloxaan, hydroxyethylcellulose en methylcellulose. Natuurlijke hoogmoleculaire verbindingen zoals Arabische gom, johannesbroodpitmeel, karayagom, enz. zijn ook goed verenigbaar met de oplossing ervan. Hydroxypropylmethylcellulose kan ook worden gemengd met mannitolester of sorbitolester van stearinezuur of palmitinezuur, en kan ook worden gemengd met glycerine, sorbitol en mannitol, en deze verbindingen kunnen worden gebruikt als hydroxypropylmethylcelluloseweekmaker voor cellulose.

(6) Onoplosbare in water oplosbare cellulose-ethers van hydroxypropylmethylcellulose kunnen oppervlakteverknoping met aldehyden uitvoeren, zodat deze in water oplosbare ethers in de oplossing neerslaan en onoplosbaar worden in water. De aldehyden die hydroxypropylmethylcellulose onoplosbaar maken zijn onder meer formaldehyde, glyoxal, barnsteenaldehyde, adipaldehyde, enz. Bij gebruik van formaldehyde moet speciale aandacht worden besteed aan de pH-waarde van de oplossing, waarbij glyoxal sneller reageert, daarom wordt glyoxal vaak gebruikt als verknoping. agent in de industriële productie. De hoeveelheid van dit soort verknopingsmiddel in de oplossing bedraagt ​​0,2%-10% van de ethermassa, bij voorkeur 7%-10%; 3,3%-6% glyoxal is bijvoorbeeld het meest geschikt. Over het algemeen is de behandelingstemperatuur 0 ~ 30 ℃ en de tijd 1 ~ 120 minuten. De verknopingsreactie moet onder zure omstandigheden worden uitgevoerd. Over het algemeen wordt de oplossing eerst toegevoegd met anorganisch sterk zuur of organisch carbonzuur om de pH van de oplossing in te stellen op ongeveer 2 ~ 6, bij voorkeur tussen 4 ~ 6, en vervolgens worden aldehyden toegevoegd om de verknopingsreactie uit te voeren. Het gebruikte zuur heeft zoutzuur, zwavelzuur, fosforzuur, mierenzuur, azijnzuur, hydroxyazijnzuur, barnsteenzuur of citroenzuur etc., waarbij mierenzuur of azijnzuur raadzaam is en mierenzuur optimaal is. Het zuur en het aldehyde kunnen ook gelijktijdig worden toegevoegd om de oplossing een verknopingsreactie te laten ondergaan binnen het gewenste pH-bereik. Deze reactie wordt vaak gebruikt in het eindbehandelingsproces bij het bereidingsproces van cellulose-ethers. Nadat de cellulose-ether onoplosbaar is, is deze gemakkelijk te gebruiken

20 ~ 25 ℃ water voor wassen en zuivering. Wanneer het product in gebruik is, kunnen alkalische stoffen aan de oplossing van het product worden toegevoegd om de pH van de oplossing alkalisch te maken, en het product zal snel in de oplossing oplossen. Deze methode is ook toepasbaar op de behandeling van de film nadat de cellulose-etheroplossing tot een film is gemaakt om er een onoplosbare film van te maken.

(7) Enzymresistentie van hydroxypropylmethylcellulose In theorie zijn cellulosederivaten, zoals een stevig gebonden substituentgroep op elke anhydroglucosegroep, niet gevoelig voor microbiële erosie, maar als de substitutiewaarde van het eindproduct hoger is dan 1, zal dit in feite wel het geval zijn. worden ook afgebroken door enzymen, wat betekent dat de substitutiegraad van elke groep op de celluloseketen niet uniform genoeg is, en dat micro-organismen kunnen eroderen op de ongesubstitueerde anhydroglucosegroep. Suikers worden gevormd en opgenomen als voedingsstoffen voor micro-organismen. Als de mate van veretheringssubstitutie van cellulose toeneemt, zal daarom ook de weerstand tegen enzymatische erosie van cellulose-ether toenemen. Volgens rapporten zijn de hydrolyseresultaten van de enzymen onder gecontroleerde omstandigheden, de resterende viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose (DS = 1,9) 13,2%, methylcellulose (DS = 1,83) 7,3%, methylcellulose (DS = 1,66) 3,8%. en hydroxyethylcellulose is 1,7%. Het is duidelijk dat hydroxypropylmethylcellulose een sterk anti-enzymvermogen heeft. Daarom wordt de uitstekende enzymresistentie van hydroxypropylmethylcellulose, gecombineerd met zijn goede dispergeerbaarheid, verdikkings- en filmvormende eigenschappen, gebruikt in wateremulsiecoatings enz., en hoeven er in het algemeen geen conserveermiddelen aan te worden toegevoegd. Voor de langdurige opslag van de oplossing of mogelijke besmetting van buitenaf kunnen echter uit voorzorg conserveermiddelen worden toegevoegd en kan de keuze worden bepaald op basis van de uiteindelijke eisen van de oplossing. Fenylkwikacetaat en mangaanfluorsilicaat zijn effectieve conserveermiddelen, maar ze hebben allemaal toxiciteit, er moet aandacht aan de werking worden besteed. Over het algemeen kan per liter dosering 1-5 mg fenylkwikacetaat aan de oplossing worden toegevoegd.

(8) Prestaties van hydroxypropylmethylcellulosefilm Hydroxypropylmethylcellulose heeft uitstekende filmvormende eigenschappen. De waterige oplossing of organische oplosmiddeloplossing wordt op een glasplaat aangebracht en komt na drogen vrij. Kleur, transparant en taai folie. Het heeft een goede vochtbestendigheid en blijft stevig bij hoge temperaturen. Als hygroscopische weekmaker wordt toegevoegd, kunnen de rek en flexibiliteit ervan worden verbeterd. Wat betreft het verbeteren van de flexibiliteit zijn weekmakers zoals glycerine en sorbitol het meest geschikt. Over het algemeen is de oplossingsconcentratie 2% ~ 3% en de hoeveelheid weekmaker 10% ~ 20% cellulose-ether. Als het gehalte aan weekmaker te hoog is, zal bij hoge luchtvochtigheid colloïdale uitdrogingskrimp optreden. De treksterkte van de film met toegevoegde weekmaker is veel groter dan die zonder weekmaker, en neemt toe met de toename van de toegevoegde hoeveelheid. Wat de hygroscopiciteit van de film betreft, deze neemt ook toe met de toename van de hoeveelheid weekmaker.