Tính chất của hydroxypropyl methylcellulose

Hydroxypropyl methylcellulose là một loại ether hỗn hợp cellulose không ion. Không giống như ion methyl carboxymethyl cellulose hỗn hợp ether, nó không phản ứng với kim loại nặng. Do tỷ lệ khác nhau của hàm lượng methoxyl và hàm lượng hydroxypropyl trong hydroxypropyl methylcellulose và độ nhớt khác nhau, nên có nhiều loại có các đặc tính khác nhau, ví dụ, hàm lượng methoxyl cao và hàm lượng hydroxypropyl thấp. Hiệu suất của nó gần giống với methyl cellulose, trong khi hàm lượng thấp hàm lượng methoxyl và hàm lượng hydroxypropyl cao gần bằng hàm lượng hydroxypropyl methyl cellulose. Tuy nhiên, ở mỗi loại, mặc dù chỉ chứa một lượng nhỏ nhóm hydroxypropyl hoặc một lượng nhỏ nhóm methoxyl nhưng có sự khác biệt lớn về độ hòa tan trong dung môi hữu cơ hoặc nhiệt độ keo tụ trong dung dịch nước.

(1) Tính chất hòa tan của hydroxypropyl methylcellulose
①Độ hòa tan của hydroxypropyl methylcellulose trong nước Hydroxypropyl methylcellulose thực chất là một loại methylcellulose được biến đổi bởi propylene oxit (methoxypropylene), vì vậy nó vẫn có các đặc tính tương tự như methyl cellulose Cellulose có đặc tính tương tự như độ hòa tan trong nước lạnh và không hòa tan trong nước nóng. Tuy nhiên, do nhóm hydroxypropyl biến tính nên nhiệt độ gel hóa của nó trong nước nóng cao hơn nhiều so với methyl cellulose. Ví dụ, độ nhớt của dung dịch nước hydroxypropyl methylcellulose với hàm lượng methoxy thay thế 2% DS = 0,73 và hàm lượng hydroxypropyl MS = 0,46 là 500 mpa·s ở 20°C, và nhiệt độ gel của nó có thể đạt tới gần 100°C, trong khi methyl cellulose ở cùng nhiệt độ chỉ khoảng 55°C. Về khả năng hòa tan trong nước, nó cũng đã được cải thiện rất nhiều. Ví dụ, có thể mua hydroxypropyl methylcellulose dạng bột (dạng hạt 0,2 ~ 0,5mm ở 20°C với độ nhớt dung dịch nước 4% là 2pa·s ở nhiệt độ phòng, nó dễ dàng hòa tan trong nước mà không cần làm mát.

②Độ hòa tan của hydroxypropyl methylcellulose trong dung môi hữu cơ Độ hòa tan của hydroxypropyl methylcellulose trong dung môi hữu cơ cũng tốt hơn so với methylcellulose. Đối với các sản phẩm trên 2,1, hydroxypropyl methylcellulose có độ nhớt cao chứa hydroxypropyl MS=1,5 ~ 1,8 và methoxy DS = 0,2 ~ 1,0, với tổng mức độ thay thế trên 1,8, hòa tan trong dung dịch metanol và etanol khan. Môi trường, nhựa nhiệt dẻo và hòa tan trong nước . Nó cũng hòa tan trong các hydrocacbon clo hóa như methylene chloride và chloroform, và các dung môi hữu cơ như axeton, isopropanol và rượu diacetone. Độ hòa tan của nó trong dung môi hữu cơ tốt hơn độ hòa tan trong nước.

(2) Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của hydroxypropyl methylcellulose Việc xác định độ nhớt tiêu chuẩn của hydroxypropyl methylcellulose cũng giống như các ete xenluloza khác và được đo ở 20°C bằng dung dịch nước 2% làm chuẩn. Độ nhớt của cùng một sản phẩm tăng lên khi tăng nồng độ. Đối với các sản phẩm có trọng lượng phân tử khác nhau ở cùng nồng độ thì sản phẩm có trọng lượng phân tử lớn hơn sẽ có độ nhớt cao hơn. Mối quan hệ của nó với nhiệt độ tương tự như mối quan hệ của metyl cellulose. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt bắt đầu giảm, nhưng khi đạt đến nhiệt độ nhất định, độ nhớt tăng đột ngột và xảy ra hiện tượng gel hóa. Nhiệt độ gel của sản phẩm có độ nhớt thấp cao hơn. cao. Điểm gel của nó không chỉ liên quan đến độ nhớt của ether mà còn liên quan đến tỷ lệ thành phần của nhóm methoxyl và nhóm hydroxypropyl trong ether và kích thước của tổng mức độ thay thế. Cần lưu ý rằng hydroxypropyl methylcellulose cũng là giả nhựa và dung dịch của nó ổn định ở nhiệt độ phòng mà không có bất kỳ sự suy giảm độ nhớt nào ngoại trừ khả năng phân hủy enzyme.

(3) Khả năng chịu muối của hydroxypropyl methylcellulose Vì hydroxypropyl methylcellulose là một ete không ion nên nó không bị ion hóa trong môi trường nước, không giống như các ete cellulose ion khác, Ví dụ, carboxymethyl cellulose phản ứng với các ion kim loại nặng và kết tủa trong dung dịch. Các muối thông thường như clorua, bromua, photphat, nitrat, v.v. sẽ không kết tủa khi thêm vào dung dịch nước. Tuy nhiên, việc bổ sung muối có ảnh hưởng nhất định đến nhiệt độ keo tụ của dung dịch nước. Khi nồng độ muối tăng thì nhiệt độ gel giảm. Khi nồng độ muối ở dưới điểm keo tụ thì độ nhớt của dung dịch có xu hướng tăng lên. Do đó, một lượng muối nhất định được thêm vào. , trong ứng dụng, nó có thể đạt được hiệu quả làm dày kinh tế hơn. Do đó, trong một số ứng dụng, tốt hơn là sử dụng hỗn hợp ete xenlulo và muối hơn là dung dịch ete có nồng độ cao hơn để đạt được hiệu quả làm đặc.

(4) Axit hydroxypropyl methylcellulose và kháng kiềm Hydroxypropyl methylcellulose nói chung ổn định với axit và kiềm, và không bị ảnh hưởng trong phạm vi pH 2 ~ 12. Nó có thể chịu được một lượng axit nhẹ nhất định, như axit formic, axit axetic, axit xitric, axit succinic, axit photphoric, axit boric, v.v. Nhưng axit đậm đặc có tác dụng làm giảm độ nhớt. Các chất kiềm như xút, kali xút và nước vôi không có tác dụng với nó, nhưng chúng có thể làm tăng nhẹ độ nhớt của dung dịch, sau đó giảm từ từ.

(5) Khả năng tương thích của hydroxypropyl methylcellulose Dung dịch hydroxypropyl methylcellulose có thể được trộn với các hợp chất polymer tan trong nước để tạo thành dung dịch đồng nhất và trong suốt với độ nhớt cao hơn. Các hợp chất polymer này bao gồm polyethylen glycol, polyvinyl axetat, polysilicone, polymethylvinylsiloxane, hydroxyethyl cellulose và methyl cellulose. Các hợp chất phân tử cao tự nhiên như kẹo cao su arabic, kẹo cao su châu chấu, kẹo cao su karaya, v.v. cũng có khả năng tương thích tốt với dung dịch của nó. Hydroxypropyl methylcellulose cũng có thể được trộn với este mannitol hoặc este sorbitol của axit stearic hoặc axit palmitic, và cũng có thể được trộn với glycerin, sorbitol và mannitol, và các hợp chất này có thể được sử dụng làm chất dẻo hydroxypropyl methylcellulose cho cellulose.

(6) Các ete cellulose hòa tan trong nước của hydroxypropyl methylcellulose có thể thực hiện liên kết ngang bề mặt với aldehyd, do đó các ete hòa tan trong nước này kết tủa trong dung dịch và không hòa tan trong nước. Các aldehyd làm cho hydroxypropyl methylcellulose không hòa tan bao gồm formaldehyde, glyoxal, aldehyd succinic, adipaldehyde, v.v. Khi sử dụng formaldehyde, cần đặc biệt chú ý đến giá trị pH của dung dịch, trong đó glyoxal phản ứng nhanh hơn, vì vậy glyoxal thường được sử dụng làm chất tạo liên kết ngang đại lý trong sản xuất công nghiệp. Lượng chất liên kết ngang này trong dung dịch là 0,2% ~ 10% khối lượng ether, tốt nhất là 7% ~ 10%, ví dụ, 3,3% ~ 6% glyoxal là phù hợp nhất. Thông thường, nhiệt độ xử lý là 0 ~ 30oC và thời gian là 1 ~ 120 phút. Phản ứng liên kết ngang cần được thực hiện trong điều kiện axit. Nói chung, dung dịch trước tiên được thêm axit mạnh vô cơ hoặc axit cacboxylic hữu cơ để điều chỉnh độ pH của dung dịch đến khoảng 2 ~ 6, tốt nhất là trong khoảng 4 ~ 6, sau đó thêm aldehyd để thực hiện phản ứng liên kết ngang. Axit được sử dụng có axit clohydric, axit sulfuric, axit photphoric, axit formic, axit axetic, axit hydroxyacetic, axit succinic hoặc axit citric, v.v., trong đó nên sử dụng axit formic hoặc axit axetic và axit formic là tối ưu. Axit và aldehyd cũng có thể được thêm đồng thời để cho phép dung dịch trải qua phản ứng liên kết ngang trong phạm vi pH mong muốn. Phản ứng này thường được sử dụng trong quá trình xử lý cuối cùng trong quá trình điều chế ete xenlulo. Sau khi ether cellulose không hòa tan, thuận tiện sử dụng

Nước 20 ~ 25oC để rửa và thanh lọc. Khi sử dụng sản phẩm, có thể thêm chất kiềm vào dung dịch của sản phẩm để điều chỉnh độ pH của dung dịch thành kiềm, sản phẩm sẽ hòa tan nhanh chóng trong dung dịch. Phương pháp này cũng có thể áp dụng để xử lý màng sau khi dung dịch ete xenlulo được tạo thành màng để tạo thành màng không hòa tan.

(7) Khả năng kháng enzyme của hydroxypropyl methylcellulose Về lý thuyết, các dẫn xuất cellulose, chẳng hạn như nhóm thế liên kết chắc chắn trên mỗi nhóm anhydroglucose, không dễ bị vi khuẩn ăn mòn, nhưng trên thực tế, khi giá trị thay thế của thành phẩm vượt quá 1, nó sẽ cũng bị phân hủy bởi enzyme, nghĩa là mức độ thay thế của từng nhóm trên chuỗi cellulose không đủ đồng đều và vi sinh vật có thể ăn mòn nhóm anhydroglucose không được thay thế. Đường được hình thành và hấp thụ làm chất dinh dưỡng cho vi sinh vật. Do đó, nếu mức độ thay thế ether hóa của cellulose tăng lên thì khả năng chống xói mòn enzyme của ether cellulose cũng sẽ tăng lên. Theo báo cáo, trong điều kiện được kiểm soát, kết quả thủy phân của enzyme, độ nhớt còn lại của hydroxypropyl methylcellulose (DS=1,9) là 13,2%, methylcellulose (DS=1,83) là 7,3%, methylcellulose (DS=1,66) là 3,8%, và hydroxyethyl cellulose là 1,7%. Có thể thấy, hydroxypropyl methylcellulose có khả năng kháng enzyme mạnh. Do đó, khả năng kháng enzyme tuyệt vời của hydroxypropyl methylcellulose, kết hợp với khả năng phân tán, làm đặc và tạo màng tốt, được sử dụng trong lớp phủ nhũ tương nước, v.v., và nói chung không cần thêm chất bảo quản. Tuy nhiên, để bảo quản dung dịch lâu dài hoặc có thể bị nhiễm bẩn từ bên ngoài, có thể thêm chất bảo quản để đề phòng và việc lựa chọn có thể được xác định theo yêu cầu cuối cùng của dung dịch. Phenylmercuric axetat và mangan fluorosilicate là những chất bảo quản hiệu quả nhưng đều có Độc tính, cần chú ý khi vận hành. Nói chung, có thể thêm 1 ~ 5 mg phenyl thủy ngân axetat vào dung dịch cho mỗi lít liều lượng.

(8) Hiệu suất của màng hydroxypropyl methylcellulose Hydroxypropyl methylcellulose có đặc tính tạo màng tuyệt vời. Dung dịch nước hoặc dung dịch dung môi hữu cơ của nó được phủ lên tấm kính và trở nên tự do sau khi sấy khô. Màu sắc, màng trong suốt và bền. Nó có khả năng chống ẩm tốt và vẫn rắn chắc ở nhiệt độ cao. Nếu thêm chất làm dẻo hút ẩm, độ giãn dài và tính linh hoạt của nó có thể được tăng cường. Về mặt cải thiện tính linh hoạt, các chất làm dẻo như glycerin và sorbitol là phù hợp nhất. Thông thường, nồng độ dung dịch là 2% ~ 3% và lượng chất làm dẻo là 10% ~ 20% ete xenlulo. Nếu hàm lượng chất làm dẻo quá cao, sự co ngót do mất nước dạng keo sẽ xảy ra ở độ ẩm cao. Độ bền kéo của màng có thêm chất làm dẻo lớn hơn nhiều so với màng không có chất làm dẻo và tăng lên khi lượng bổ sung tăng lên. Về độ hút ẩm của màng, nó cũng tăng lên khi tăng lượng chất hóa dẻo.