Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) представляет собой неионогенный водорастворимый смешанный эфир целлюлозы.Внешний вид представляет собой порошок или гранулированный материал от белого до слегка желтого цвета, без вкуса и запаха, нетоксичный, химически стабильный, растворяется в воде с образованием однородного, прозрачного и вязкого раствора.Одним из наиболее важных свойств гидроксипропилметилцеллюлозы при применении является то, что она увеличивает вязкость жидкости.Эффект загущения зависит от степени полимеризации (СП) продукта, концентрации эфира целлюлозы в водном растворе, скорости сдвига и температуры раствора.И другие факторы.
01
Тип жидкости водного раствора ГПМЦ
В общем, напряжение жидкости при сдвиговом течении может быть выражено как функция только скорости сдвига ƒ(γ), если оно не зависит от времени.В зависимости от вида ƒ(γ) жидкости можно разделить на разные типы, а именно: ньютоновские жидкости, дилатантные жидкости, псевдопластические жидкости и бингамовские пластические жидкости.
Эфиры целлюлозы делятся на две категории: неионогенный эфир целлюлозы и ионогенный эфир целлюлозы.Для реологии этих двух типов эфиров целлюлозы.СК Наик и соавт.провел комплексное и систематическое сравнительное исследование растворов гидроксиэтилцеллюлозы и натрия карбоксиметилцеллюлозы.Результаты показали, что как растворы неионогенного эфира целлюлозы, так и растворы ионогенного эфира целлюлозы были псевдопластичными.Течения, т. е. неньютоновские течения, приближаются к ньютоновским жидкостям только при очень малых концентрациях.Псевдопластичность раствора гидроксипропилметилцеллюлозы играет важную роль в применении.Например, при нанесении в покрытиях из-за характеристик разжижения водных растворов при сдвиге вязкость раствора снижается с увеличением скорости сдвига, что способствует равномерному диспергированию частиц пигмента, а также увеличивает текучесть покрытия. .Эффект очень большой;в состоянии покоя вязкость раствора относительно велика, что эффективно предотвращает отложение частиц пигмента в покрытии.
02
Метод испытания вязкости ГПМЦ
Важным показателем для измерения загущающего действия гидроксипропилметилцеллюлозы является кажущаяся вязкость водного раствора.Методы измерения кажущейся вязкости обычно включают метод капиллярной вязкости, метод вращательной вязкости и метод вязкости с падающим шариком.
где: – кажущаяся вязкость, мПа с;K – постоянная вискозиметра;d – плотность образца раствора при 20/20°С;t - время прохождения раствора через верхнюю часть вискозиметра до нижней отметки, с;Измеряют время, в течение которого стандартное масло проходит через вискозиметр.
Однако метод измерения капиллярным вискозиметром более сложен.Вязкость многих эфиров целлюлозы трудно анализировать с помощью капиллярного вискозиметра, поскольку эти растворы содержат следовые количества нерастворимых веществ, которые обнаруживаются только при закупорке капиллярного вискозиметра.Поэтому большинство производителей используют ротационные вискозиметры для контроля качества гидроксипропилметилцеллюлозы.Вискозиметры Брукфилда обычно используются в зарубежных странах, а вискозиметры NDJ используются в Китае.
03
Факторы, влияющие на вязкость HPMC
3.1 Связь со степенью агрегации
Когда другие параметры остаются неизменными, вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы пропорциональна степени полимеризации (СП), или молекулярной массе, или длине молекулярной цепи, и увеличивается с увеличением степени полимеризации.Этот эффект более выражен в случае низкой степени полимеризации, чем в случае высокой степени полимеризации.
3.2 Связь между вязкостью и концентрацией
Вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы увеличивается с увеличением концентрации продукта в водном растворе.Даже небольшое изменение концентрации вызовет большое изменение вязкости.При номинальной вязкости гидроксипропилметилцеллюлозы влияние изменения концентрации раствора на вязкость раствора становится все более очевидным.
3.3 Связь между вязкостью и скоростью сдвига
Водный раствор гидроксипропилметилцеллюлозы обладает свойством разжижения при сдвиге.Гидроксипропилметилцеллюлозу различной номинальной вязкости готовят в виде 2% водного раствора и соответственно измеряют ее вязкость при различных скоростях сдвига.Результаты следующие Как показано на рисунке.При низкой скорости сдвига вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы существенно не изменилась.С увеличением скорости сдвига вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы с более высокой номинальной вязкостью уменьшалась более явно, в то время как раствора с низкой вязкостью явно не уменьшалась.
3.4 Связь между вязкостью и температурой
Вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы сильно зависит от температуры.С повышением температуры вязкость раствора уменьшается.Как показано на рисунке, его готовят в виде водного раствора с концентрацией 2% и измеряют изменение вязкости при повышении температуры.
3.5 Другие влияющие факторы
На вязкость водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы также влияют добавки в растворе, значение pH раствора и микробная деградация.Обычно, чтобы получить лучшие характеристики вязкости или снизить стоимость использования, необходимо добавить в водный раствор гидроксипропилметилцеллюлозы модификаторы реологии, такие как глина, модифицированная глина, полимерный порошок, эфир крахмала и алифатический сополимер., и электролиты, такие как хлорид, бромид, фосфат, нитрат и т.д., также могут быть добавлены к водному раствору.Эти добавки будут влиять не только на свойства вязкости водного раствора, но и на другие свойства применения гидроксипропилметилцеллюлозы, такие как удержание воды., устойчивость к провисанию и т. д.
Вязкость водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы почти не зависит от кислоты и щелочи и обычно стабильна в диапазоне от 3 до 11. Он выдерживает определенное количество слабых кислот, таких как муравьиная, уксусная, фосфорная кислоты. , борная кислота, лимонная кислота и т. д. Однако концентрированная кислота снижает вязкость.А вот едкий натр, едкий кали, известковая вода и т.п. на него мало действуют.По сравнению с другими эфирами целлюлозы водный раствор гидроксипропилметилцеллюлозы обладает хорошей антимикробной стабильностью, основная причина заключается в том, что гидроксипропилметилцеллюлоза имеет гидрофобные группы с высокой степенью замещения и стерическими затруднениями групп. легче всего разрушается микроорганизмами, что приводит к деградации молекул эфира целлюлозы и разрыву цепи.Производительность заключается в том, что кажущаяся вязкость водного раствора уменьшается.При необходимости длительного хранения водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы рекомендуется добавить небольшое количество противогрибкового средства, чтобы вязкость существенно не изменилась.При выборе противогрибковых средств, консервантов или фунгицидов следует обращать внимание на безопасность и выбирать продукты, не токсичные для организма человека, обладающие стабильными свойствами и не имеющие запаха, такие как фунгициды DOW Chem AMICAL, консерванты CANGUARD64, бактерицидные агенты FUELSAVER. и другие продукты.может играть соответствующую роль.
Время публикации: 20 октября 2022 г.