Hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un èter mixt de cel·lulosa soluble en aigua no iònic.L'aspecte és de pols o material granular de color blanc a lleugerament groc, insípid, inodor, no tòxic, químicament estable i es dissol en aigua per formar una solució llisa, transparent i viscosa.Una de les propietats més importants de la hidroxipropil metilcel·lulosa en aplicació és que augmenta la viscositat del líquid.L'efecte espessidor depèn del grau de polimerització (DP) del producte, la concentració d'èter de cel·lulosa a la solució aquosa, la velocitat de cisalla i la temperatura de la solució.I altres factors.
01
Tipus de fluid de solució aquosa HPMC
En general, la tensió d'un fluid en flux de cisalla només es pot expressar en funció de la velocitat de cisalla ƒ(γ), sempre que no depengui del temps.Segons la forma de ƒ(γ), els fluids es poden dividir en diferents tipus, a saber: fluids newtonians, fluids dilatants, fluids pseudoplàstics i fluids plàstics de Bingham.
Els èters de cel·lulosa es divideixen en dues categories: un és èter de cel·lulosa no iònic i l'altre és èter de cel·lulosa iònic.Per a la reologia d'aquests dos tipus d'èters de cel·lulosa.SC Naik et al.va realitzar un estudi comparatiu exhaustiu i sistemàtic sobre solucions d'hidroxietilcel·lulosa i carboximetil cel·lulosa sòdica.Els resultats van mostrar que tant les solucions d'èter de cel·lulosa no iònic com les solucions d'èter de cel·lulosa iònica eren pseudoplàstiques.Els fluxos, és a dir, els no newtonians, s'acosten als líquids newtonians només a concentracions molt baixes.La pseudoplasticitat de la solució d'hidroxipropil metilcel·lulosa té un paper important en l'aplicació.Per exemple, quan s'aplica en recobriments, a causa de les característiques d'aprimament de cisalla de les solucions aquoses, la viscositat de la solució disminueix amb l'augment de la velocitat de cisalla, la qual cosa afavoreix la dispersió uniforme de les partícules de pigment i també augmenta la fluïdesa del recobriment. .L'efecte és molt gran;mentre està en repòs, la viscositat de la solució és relativament gran, cosa que evita efectivament la deposició de partícules de pigment al recobriment.
02
Mètode de prova de viscositat HPMC
Un indicador important per mesurar l'efecte espessidor de la hidroxipropil metilcel·lulosa és la viscositat aparent de la solució aquosa.Els mètodes de mesura de la viscositat aparent solen incloure el mètode de la viscositat capil·lar, el mètode de la viscositat rotacional i el mètode de la viscositat de la bola caiguda.
on: és la viscositat aparent, mPa s;K és la constant del viscosímetre;d és la densitat de la mostra de solució a 20/20 °C;t és el temps en què la solució passa per la part superior del viscosímetre fins a la marca inferior, s;Es mesura el temps que l'oli estàndard passa pel viscosímetre.
Tanmateix, el mètode de mesura per viscosímetre capil·lar és més problemàtic.Les viscositats de molts èters de cel·lulosa són difícils d'analitzar amb un viscosímetre capil·lar perquè aquestes solucions contenen traces de matèria insoluble que només es detecten quan el viscosímetre capil·lar està bloquejat.Per tant, la majoria dels fabricants utilitzen viscosímetres rotatius per controlar la qualitat de la hidroxipropil metilcel·lulosa.Els viscosímetres Brookfield s'utilitzen habitualment a països estrangers i els viscosímetres NDJ s'utilitzen a la Xina.
03
Factors que influeixen en la viscositat HPMC
3.1 Relació amb el grau d'agregació
Quan altres paràmetres romanen sense canvis, la viscositat de la solució d'hidroxipropil metilcel·lulosa és proporcional al grau de polimerització (DP) o al pes molecular o a la longitud de la cadena molecular, i augmenta amb l'augment del grau de polimerització.Aquest efecte és més pronunciat en el cas de baix grau de polimerització que en el cas d'alt grau de polimerització.
3.2 Relació entre viscositat i concentració
La viscositat de la hidroxipropil metilcel·lulosa augmenta amb l'augment de la concentració del producte en la solució aquosa.Fins i tot un petit canvi de concentració provocarà un gran canvi de viscositat.Amb la viscositat nominal de la hidroxipropil metilcel·lulosa L'efecte del canvi de concentració de la solució sobre la viscositat de la solució és cada cop més evident.
3.3 Relació entre viscositat i velocitat de cisalla
La solució aquosa d'hidroxipropil metilcel·lulosa té la propietat d'aprimar per cisalla.La hidroxipropil metilcel·lulosa de diferent viscositat nominal es prepara en una solució aquosa al 2% i es mesura la seva viscositat a diferents velocitats de cisalla, respectivament.Els resultats són els següents Com es mostra a la figura.A baixa velocitat de cisalla, la viscositat de la solució d'hidroxipropil metilcel·lulosa no va canviar significativament.Amb l'augment de la velocitat de cisalla, la viscositat de la solució d'hidroxipropil metilcel·lulosa amb una viscositat nominal més alta va disminuir de manera més evident, mentre que la solució amb una viscositat baixa no va disminuir evidentment.
3.4 Relació entre viscositat i temperatura
La viscositat de la solució d'hidroxipropil metilcel·lulosa es veu molt afectada per la temperatura.A mesura que augmenta la temperatura, la viscositat de la solució disminueix.Com es mostra a la figura, es prepara en una solució aquosa amb una concentració del 2% i es mesura el canvi de viscositat amb l'augment de la temperatura.
3.5 Altres factors que influeixen
La viscositat de la solució aquosa d'hidroxipropil metilcel·lulosa també es veu afectada pels additius de la solució, el valor del pH de la solució i la degradació microbiana.Normalment, per obtenir un millor rendiment de viscositat o reduir el cost d'ús, cal afegir modificadors de reologia, com ara argila, argila modificada, pols de polímer, èter de midó i copolímer alifàtic, a la solució aquosa d'hidroxipropil metilcel·lulosa., i també es poden afegir electròlits com clorur, bromur, fosfat, nitrat, etc. a la solució aquosa.Aquests additius no només afectaran les propietats de viscositat de la solució aquosa, sinó que també afectaran altres propietats d'aplicació de la hidroxipropil metilcel·lulosa com la retenció d'aigua., resistència a la caiguda, etc.
La viscositat de la solució aquosa d'hidroxipropil metilcel·lulosa gairebé no es veu afectada per l'àcid i l'àlcali, i generalment és estable en el rang de 3 a 11. Pot suportar una certa quantitat d'àcids febles, com ara àcid fòrmic, àcid acètic, àcid fosfòric. , àcid bòric, àcid cítric, etc. No obstant això, l'àcid concentrat reduirà la viscositat.Però la sosa càustica, l'hidròxid de potassi, l'aigua de calç, etc. hi tenen poc efecte.En comparació amb altres èters de cel·lulosa, la solució aquosa d'hidroxipropilmetilcel·lulosa té una bona estabilitat antimicrobiana, la raó principal és que la hidroxipropilmetilcel·lulosa té grups hidròfobs amb un alt grau de substitució i un obstacle estèric de grups. És més fàcilment erosionat pels microorganismes, donant lloc a la degradació de les molècules d'èter de cel·lulosa i la escissió de la cadena.El rendiment és que la viscositat aparent de la solució aquosa disminueix.Si és necessari emmagatzemar la solució aquosa d'hidroxipropil metilcel·lulosa durant molt de temps, es recomana afegir una petita quantitat d'agent antifúngic perquè la viscositat no canviï significativament.Quan escolliu agents antifúngics, conservants o fungicides, heu de parar atenció a la seguretat i triar productes que no siguin tòxics per al cos humà, tinguin propietats estables i siguin inodores, com ara els fungicides AMICAL de DOW Chem, els conservants CANGUARD64, els bacteris FUELSAVER. i altres productes.pot tenir un paper corresponent.
Hora de publicació: 20-octubre-2022