L'idrossipropilmetilcellulosa è un tipo di etere misto di cellulosa non ionica. A differenza dell'etere misto ionico di metilcarbossimetilcellulosa, non reagisce con i metalli pesanti. A causa dei diversi rapporti tra contenuto di metossile e contenuto di idrossipropile nell'idrossipropilmetilcellulosa e diverse viscosità, esistono molte varietà con proprietà diverse, ad esempio alto contenuto di metossile e basso contenuto di idrossipropile. Le sue prestazioni sono vicine a quelle della metilcellulosa, mentre quelle a basso contenuto il contenuto di metossile e l'alto contenuto di idrossipropile sono vicini a quelli dell'idrossipropilmetilcellulosa. Tuttavia, in ciascuna varietà, sebbene sia contenuta solo una piccola quantità di gruppo idrossipropilico o una piccola quantità di gruppo metossilico, vi sono grandi differenze nella solubilità in solventi organici o nella temperatura di flocculazione in soluzioni acquose.
(1) Proprietà di solubilità dell'idrossipropilmetilcellulosa
①Solubilità dell'idrossipropilmetilcellulosa in acqua L'idrossipropilmetilcellulosa è in realtà un tipo di metilcellulosa modificata dall'ossido di propilene (metossipropilene), quindi ha ancora le stesse proprietà della metilcellulosa. La cellulosa ha caratteristiche simili di solubilità in acqua fredda e insolubilità in acqua calda. Tuttavia, a causa del gruppo idrossipropilico modificato, la sua temperatura di gelificazione in acqua calda è molto più elevata di quella della metilcellulosa. Ad esempio, la viscosità della soluzione acquosa di idrossipropilmetilcellulosa con grado di sostituzione del contenuto metossilico al 2% DS=0,73 e contenuto di idrossipropile MS=0,46 è 500 mpa·s a 20°C e la temperatura del gel può raggiungere quasi 100°C, mentre la metilcellulosa alla stessa temperatura è solo di circa 55°C. Anche la sua solubilità in acqua è stata notevolmente migliorata. Ad esempio, l'idrossipropilmetilcellulosa polverizzata (forma granulare 0,2~0,5 mm a 20°C con una viscosità della soluzione acquosa al 4% di 2pa•s può essere acquistata a temperatura ambiente, è facilmente solubile in acqua senza raffreddamento.
②Solubilità dell'idrossipropilmetilcellulosa in solventi organici Anche la solubilità dell'idrossipropilmetilcellulosa nei solventi organici è migliore di quella della metilcellulosa. Per i prodotti superiori a 2,1, l'idrossipropilmetilcellulosa ad alta viscosità contenente idrossipropil MS = 1,5 ~ 1,8 e metossi DS = 0,2 ~ 1,0, con un grado totale di sostituzione superiore a 1,8, è solubile in soluzioni di metanolo ed etanolo anidro Medio, termoplastico e solubile in acqua . È anche solubile in idrocarburi clorurati come cloruro di metilene e cloroformio e solventi organici come acetone, isopropanolo e alcool diacetone. La sua solubilità nei solventi organici è migliore della solubilità in acqua.
(2) Fattori che influenzano la viscosità dell'idrossipropilmetilcellulosa La determinazione standard della viscosità dell'idrossipropilmetilcellulosa è la stessa di altri eteri di cellulosa e viene misurata a 20°C con una soluzione acquosa al 2% come standard. La viscosità dello stesso prodotto aumenta all'aumentare della concentrazione. Per prodotti con pesi molecolari diversi alla stessa concentrazione, il prodotto con peso molecolare maggiore ha una viscosità maggiore. Il suo rapporto con la temperatura è simile a quello della metilcellulosa. Quando la temperatura aumenta, la viscosità inizia a diminuire, ma quando raggiunge una certa temperatura, la viscosità aumenta improvvisamente e avviene la gelificazione. La temperatura del gel dei prodotti a bassa viscosità è più elevata. è alto. Il suo punto di gelificazione non è solo correlato alla viscosità dell'etere, ma anche al rapporto di composizione del gruppo metossilico e del gruppo idrossipropilico nell'etere e all'entità del grado di sostituzione totale. Va notato che anche l'idrossipropilmetilcellulosa è pseudoplastica e la sua soluzione è stabile a temperatura ambiente senza alcuna degradazione della viscosità tranne la possibilità di degradazione enzimatica.
(3) La tolleranza al sale dell'idrossipropilmetilcellulosa Poiché l'idrossipropilmetilcellulosa è un etere non ionico, non si ionizza in mezzo acquoso, a differenza di altri eteri ionici di cellulosa. Ad esempio, la carbossimetilcellulosa reagisce con ioni di metalli pesanti e precipita nella soluzione. Sali generali come cloruro, bromuro, fosfato, nitrato, ecc. non precipiteranno quando aggiunti alla sua soluzione acquosa. Tuttavia, l'aggiunta di sale ha una certa influenza sulla temperatura di flocculazione della sua soluzione acquosa. Quando la concentrazione del sale aumenta, la temperatura del gel diminuisce. Quando la concentrazione del sale è inferiore al punto di flocculazione la viscosità della soluzione tende ad aumentare. Pertanto, viene aggiunta una certa quantità di sale. , nell'applicazione, può ottenere un effetto addensante in modo più economico. Pertanto, in alcune applicazioni, è meglio utilizzare una miscela di etere di cellulosa e sale piuttosto che una concentrazione più elevata di soluzione eterea per ottenere l'effetto addensante.
(4) Resistenza all'acido e agli alcali dell'idrossipropilmetilcellulosa L'idrossipropilmetilcellulosa è generalmente stabile agli acidi e agli alcali e non viene influenzata nell'intervallo di pH 2~12. Può sopportare una certa quantità di acidi leggeri, come acido formico, acido acetico, acido citrico, acido succinico, acido fosforico, acido borico, ecc. Ma l'acido concentrato ha l'effetto di ridurre la viscosità. Gli alcali come la soda caustica, la potassa caustica e l'acqua di calce non hanno alcun effetto su di essa, ma possono aumentare leggermente la viscosità della soluzione, per poi diminuirla lentamente.
(5) Compatibilità dell'idrossipropilmetilcellulosa La soluzione di idrossipropilmetilcellulosa può essere miscelata con composti polimerici idrosolubili per formare una soluzione uniforme e trasparente con maggiore viscosità. Questi composti polimerici includono polietilenglicole, polivinilacetato, polisilicone, polimetilvinilsilossano, idrossietilcellulosa e metilcellulosa. Anche i composti naturali ad alto peso molecolare come la gomma arabica, la gomma di semi di carrube, la gomma karaya, ecc. hanno una buona compatibilità con la sua soluzione. L'idrossipropilmetilcellulosa può anche essere miscelata con mannitolo estere o sorbitolo estere di acido stearico o acido palmitico e può anche essere miscelata con glicerina, sorbitolo e mannitolo e questi composti possono essere utilizzati come idrossipropilmetilcellulosa Plastificante per cellulosa.
(6) Gli eteri di cellulosa insolubili e solubili in acqua dell'idrossipropilmetilcellulosa possono effettuare reticolazione superficiale con le aldeidi, in modo che questi eteri idrosolubili vengano precipitati nella soluzione e diventino insolubili in acqua. Le aldeidi che rendono insolubile l'idrossipropilmetilcellulosa includono formaldeide, gliossale, aldeide succinica, adipaldeide, ecc. Quando si utilizza la formaldeide, è necessario prestare particolare attenzione al valore del pH della soluzione, tra cui il gliossale reagisce più velocemente, quindi il gliossale è comunemente usato come reticolante agente nella produzione industriale. La quantità di questo tipo di agente reticolante nella soluzione è pari allo 0,2%~10% della massa di etere, preferibilmente al 7%~10%, ad esempio il 3,3%~6% di gliossale è il più adatto. Generalmente, la temperatura del trattamento è 0~30℃ e il tempo è 1~120 minuti. La reazione di reticolazione deve essere effettuata in condizioni acide. Generalmente, alla soluzione viene prima aggiunto acido forte inorganico o acido carbossilico organico per regolare il pH della soluzione a circa 2~6, preferibilmente tra 4~6, e quindi si aggiungono aldeidi per effettuare la reazione di reticolazione. L'acido utilizzato è acido cloridrico, acido solforico, acido fosforico, acido formico, acido acetico, acido idrossiacetico, acido succinico o acido citrico ecc., dove è consigliabile con acido formico o acido acetico e l'acido formico è ottimale. L'acido e l'aldeide possono anche essere aggiunti simultaneamente per consentire alla soluzione di subire una reazione di reticolazione nell'intervallo di pH desiderato. Questa reazione viene spesso utilizzata nel processo di trattamento finale nel processo di preparazione degli eteri di cellulosa. Dopo che l'etere di cellulosa è insolubile, è conveniente da usare
Acqua a 20~25℃ per il lavaggio e la purificazione. Quando il prodotto è in uso, è possibile aggiungere sostanze alcaline alla soluzione del prodotto per regolare il pH della soluzione in modo che sia alcalino e il prodotto si dissolverà rapidamente nella soluzione. Questo metodo è applicabile anche al trattamento della pellicola dopo che la soluzione di etere di cellulosa è stata trasformata in una pellicola per renderla una pellicola insolubile.
(7) Resistenza enzimatica dell'idrossipropilmetilcellulosa In teoria, i derivati della cellulosa, come un gruppo sostituente saldamente legato su ciascun gruppo anidroglucosio, non sono suscettibili all'erosione microbica, ma in realtà, quando il valore di sostituzione del prodotto finito supera 1, lo sarà essere degradato anche dagli enzimi, il che significa che il grado di sostituzione di ciascun gruppo sulla catena della cellulosa non è sufficientemente uniforme e i microrganismi possono erodersi sulla catena gruppo anidroglucosio non sostituito. Gli zuccheri si formano e vengono assorbiti come nutrienti per i microrganismi. Pertanto, se aumenta il grado di sostituzione dell'eterificazione della cellulosa, aumenterà anche la resistenza all'erosione enzimatica dell'etere di cellulosa. Secondo i rapporti, in condizioni controllate, i risultati dell'idrolisi degli enzimi, la viscosità residua dell'idrossipropilmetilcellulosa (DS=1,9) è del 13,2%, la metilcellulosa (DS=1,83) è del 7,3%, la metilcellulosa (DS=1,66) è del 3,8%, e l'idrossietilcellulosa è dell'1,7%. Si può vedere che l'idrossipropilmetilcellulosa ha una forte capacità antienzimatica. Pertanto, l'eccellente resistenza enzimatica dell'idrossipropilmetilcellulosa, combinata con le sue buone proprietà di disperdibilità, addensamento e formazione di film, viene utilizzata nei rivestimenti in emulsione acquosa, ecc., e generalmente non richiede l'aggiunta di conservanti. Tuttavia, per la conservazione a lungo termine della soluzione o per un'eventuale contaminazione dall'esterno, è possibile aggiungere precauzionalmente conservanti e la scelta può essere determinata in base ai requisiti finali della soluzione. L'acetato di fenilmercurio e il fluorosilicato di manganese sono conservanti efficaci, ma hanno tutti tossicità, è necessario prestare attenzione all'operazione. Generalmente, è possibile aggiungere alla soluzione 1~5 mg di fenilmercurio acetato per litro di dosaggio.
(8) Prestazioni della pellicola di idrossipropilmetilcellulosa L'idrossipropilmetilcellulosa ha eccellenti proprietà filmogene. La sua soluzione acquosa o soluzione di solvente organico è rivestita su una lastra di vetro e diventa libera dopo l'essiccazione. Film colorato, trasparente e resistente. Ha una buona resistenza all'umidità e rimane solido alle alte temperature. Se viene aggiunto un plastificante igroscopico, è possibile migliorarne l'allungamento e la flessibilità. In termini di miglioramento della flessibilità, i plastificanti come glicerina e sorbitolo sono i più adatti. Generalmente, la concentrazione della soluzione è del 2%~3% e la quantità di plastificante è del 10%~20% dell'etere di cellulosa. Se il contenuto di plastificante è troppo elevato, in condizioni di umidità elevata si verificherà un ritiro da disidratazione colloidale. La resistenza alla trazione della pellicola con plastificante aggiunto è molto maggiore di quella senza plastificante, ed aumenta con l'aumentare della quantità aggiunta. Per quanto riguarda l'igroscopicità del film, essa aumenta anche all'aumentare della quantità di plastificante.
Orario di pubblicazione: 20 dicembre 2022