هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز HPMC هو نوع من الأثير المختلط السليلوز غير الأيوني. يختلف عن الأثير الأيوني كربوكسي ميثيل السليلوز المختلط، فهو لا يتفاعل مع المعادن الثقيلة. ونظرًا لاختلاف نسب محتوى الميثوكسيل ومحتوى الهيدروكسي بروبيل في هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز واختلاف اللزوجة، فهناك العديد من الأصناف ذات الخصائص المختلفة، على سبيل المثال محتوى الميثوكسيل العالي ومحتوى الهيدروكسي بروبيل المنخفض يكون أداءه قريبًا من أداء ميثيل السليلوز، بينما أداء محتوى الميثوكسي المنخفض ومحتوى الهيدروكسي بروبيل العالي قريب من محتوى هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز. ومع ذلك، في كل صنف، على الرغم من احتواء كمية صغيرة فقط من مجموعة الهيدروكسي بروبيل أو كمية صغيرة من مجموعة الميثوكسيل، فإن قابلية الذوبان في المذيبات العضوية أو درجة حرارة التلبد في المحلول المائي مختلفة تمامًا.
1. ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
①قابلية ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في الماء هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز هو في الواقع نوع من ميثيل السليلوز المعدل بواسطة أكسيد البروبيلين (ميثوكسي بروبيلين)، لذلك لا يزال يتمتع بنفس خصائص ميثيل السليلوز. السليلوز له خصائص مماثلة للذوبان في الماء البارد وعدم قابلية الذوبان في الماء الساخن. ومع ذلك، نظرًا لمجموعة الهيدروكسي بروبيل المعدلة، فإن درجة حرارة الجيل في الماء الساخن أعلى بكثير من درجة حرارة ميثيل السليلوز. على سبيل المثال، لزوجة المحلول المائي هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع درجة استبدال محتوى ميثوكسي 2% DS=0.73 ومحتوى هيدروكسي بروبيل MS=0.46 هي ناتج 500 ميجا باسكال عند 20 درجة مئوية، ودرجة حرارة هلامها يمكن أن تصل إلى ما يقرب من 100 درجة مئوية. C، في حين أن ميثيل السليلوز عند نفس درجة الحرارة يبلغ حوالي 55 درجة مئوية فقط. أما بالنسبة لذوبانه في الماء فقد تم تحسينه بشكل كبير. على سبيل المثال، يمكن شراء هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز المسحوق (منتج بحجم جسيم يتراوح من 0.2 إلى 0.5 مم ولزوجة محلول مائي 4٪ تبلغ 2 باسكال عند 20 درجة مئوية) عند درجة حرارة الغرفة، وهو قابل للذوبان بسهولة في الماء دون تبريد .
②قابلية ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز في المذيبات العضوية إن ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز في المذيبات العضوية أفضل أيضًا من ذوبان ميثيل سلولوز. بالنسبة للمنتجات فوق 2.1،هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز عالي اللزوجةيحتوي على هيدروكسي بروبيل MS=1.5~1.8 وميثوكسي DS=0.2~1.0، مع درجة إحلال إجمالية أعلى من 1.8، قابل للذوبان في محاليل الميثانول والإيثانول اللامائية المتوسطة، ولدن بالحرارة وقابل للذوبان في الماء. كما أنه قابل للذوبان في الهيدروكربونات المكلورة مثل كلوريد الميثيلين والكلوروفورم، والمذيبات العضوية مثل الأسيتون والأيزوبروبانول وكحول ثنائي الأسيتون. ذوبانه في المذيبات العضوية أفضل من ذوبانه في الماء.
2. العوامل المؤثرة على لزوجة الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
العوامل المؤثرة على لزوجة هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز تحديد اللزوجة القياسي لسليلوز هيدروكسي بروبيل ميثيل هو نفس تحديد إثيرات السليلوز الأخرى. يتم قياسه عند 20 درجة مئوية مع محلول مائي 2٪ كمعيار. تزداد لزوجة نفس المنتج مع زيادة التركيز. بالنسبة للمنتجات ذات الأوزان الجزيئية المختلفة وبنفس التركيز، فإن المنتج ذو الوزن الجزيئي الأكبر يكون له لزوجة أعلى. علاقته مع درجة الحرارة تشبه علاقة ميثيل السليلوز. عندما ترتفع درجة الحرارة، تبدأ اللزوجة في الانخفاض، ولكن عندما تصل إلى درجة حرارة معينة، ترتفع اللزوجة فجأة ويحدث هلام. درجة حرارة هلام المنتجات منخفضة اللزوجة أعلى. مرتفع. لا تتعلق نقطة هلامها بلزوجة الأثير فحسب، بل تتعلق أيضًا بنسبة تكوين مجموعة الميثوكسيل ومجموعة الهيدروكسي بروبيل في الأثير وحجم درجة الإحلال الإجمالية. تجدر الإشارة إلى أن الهيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز هو أيضاً لدن كاذب، ومحلوله ثابت في درجة حرارة الغرفة دون أي تدهور في اللزوجة باستثناء احتمال التحلل الأنزيمي.
3. هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز مقاوم للأحماض والقلويات
حمض هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز ومقاومة القلويات هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر بشكل عام للأحماض والقلويات، ولا يتأثر في نطاق الرقم الهيدروجيني 2 ~ 12. يمكن أن يتحمل كمية معينة من الأحماض الخفيفة، مثل حمض الفورميك، وحمض الأسيتيك، وحمض الستريك، وحمض السكسينيك، وحمض الفوسفوريك، وحمض البوريك، وما إلى ذلك. لكن الحمض المركز له تأثير تقليل اللزوجة. القلويات مثل الصودا الكاوية والبوتاس الكاوية وماء الجير ليس لها أي تأثير عليها، لكنها يمكن أن تزيد لزوجة المحلول قليلاً، ثم تقللها ببطء.
4. امتزاج هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
قابلية امتزاج هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز يمكن خلط محلول هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع مركبات بوليمر قابلة للذوبان في الماء ليصبح محلول موحد وشفاف ذو لزوجة أعلى. تشتمل مركبات البوليمر هذه على البولي إيثيلين جلايكول، وأسيتات البولي فينيل، والبولي سيليكون، والبولي ميثيل فينيل سيلوكسان، وهيدروكسي إيثيل السليلوز، وميثيل السليلوز. المركبات الطبيعية عالية الجزيئية مثل الصمغ العربي، صمغ الجراد، صمغ الكارايا، وما إلى ذلك تتمتع أيضًا بتوافق جيد مع محلولها. يمكن أيضًا خلط هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع استر مانيتول أو استر سوربيتول حامض دهني أو حمض البالمتيك، ويمكن أيضًا خلطه مع الجلسرين والسوربيتول والمانيتول، ويمكن استخدام هذه المركبات كملدّنات هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز للسليلوز.
5. عدم ذوبان وذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في الماء
يمكن ربط إثيرات السليلوز غير القابلة للذوبان في الماء من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز مع الألدهيدات على السطح، بحيث تترسب هذه الإيثرات القابلة للذوبان في الماء في المحلول وتصبح غير قابلة للذوبان في الماء. الألدهيدات التي تجعل هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز غير قابل للذوبان تشمل الفورمالديهايد، الجليوكسال، ألدهيد السكسينيك، الأديبالدهيد، إلخ. عند استخدام الفورمالديهايد، يجب إيلاء اهتمام خاص لقيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول، ومن بينها يتفاعل الجليوكسال بشكل أسرع، لذلك يستخدم الجليوكسال بشكل شائع كربط متشابك وكيل في الإنتاج الصناعي. تبلغ كمية هذا النوع من عوامل الارتباط المتقاطع في المحلول 0.2%~10% من كتلة الأثير، ويفضل 7%~10%، على سبيل المثال، 3.3%~6% جليوكسال هو الأكثر ملاءمة. درجة حرارة المعالجة العامة هي 0 ~ 30 درجة مئوية، والوقت هو 1 ~ 120 دقيقة. يجب إجراء تفاعل الارتباط المتقاطع في ظل الظروف الحمضية. بشكل عام، تتم إضافة المحلول أولاً مع حمض قوي غير عضوي أو حمض كربوكسيلي عضوي لضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول إلى حوالي 2~6، ويفضل بين 4~6، ثم إضافة الألدهيدات لإجراء تفاعل الارتباط المتبادل. يحتوي الحمض المستخدم على حمض الهيدروكلوريك، حمض الكبريتيك، حمض الفوسفوريك، حمض الفورميك، حمض الأسيتيك، حمض الهيدروكسي أسيتيك، حمض السكسينيك أو حمض الستريك وما إلى ذلك، حيث يكون من المستحسن استخدام حمض الفورميك أو حمض الأسيتيك، ويكون حمض الفورميك هو الأمثل. يمكن أيضًا إضافة الحمض والألدهيد في وقت واحد للسماح للمحلول بالخضوع لتفاعل ربط متقاطع ضمن نطاق الرقم الهيدروجيني المطلوب. غالبًا ما يستخدم هذا التفاعل في عملية المعالجة النهائية في عملية تحضير إثيرات السليلوز. بعد أن يصبح إيثر السليلوز غير قابل للذوبان، يكون من السهل غسله وتنقيته بالماء عند درجة حرارة 20 إلى 25 درجة مئوية. عندما يكون المنتج قيد الاستخدام، يمكن إضافة مواد قلوية إلى محلول المنتج لضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول ليكون قلويًا، وسوف يذوب المنتج في المحلول بسرعة. تنطبق هذه الطريقة أيضًا على معالجة الفيلم بعد تحويل محلول إيثر السليلوز إلى فيلم لجعله فيلمًا غير قابل للذوبان.
6. المقاومة الإنزيمية للهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
مقاومة إنزيم هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز هي مشتقات السليلوز نظريًا، مثل كل مجموعة أنهيدروجلوكوز، إذا كانت هناك مجموعة بديلة مرتبطة بقوة، فليس من السهل أن تصاب بالكائنات الحية الدقيقة، ولكن في الواقع المنتج النهائي عندما تتجاوز قيمة الاستبدال 1، فإنه سوف تتحلل أيضًا بواسطة الإنزيمات، مما يعني أن درجة استبدال كل مجموعة في سلسلة السليلوز ليست موحدة بدرجة كافية، ويمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تتآكل على مجموعة الأنهيدروجلوكوز غير المستبدلة لتكوين السكريات، كمواد مغذية تمتصها الكائنات الحية الدقيقة. لذلك، إذا زادت درجة استبدال السليلوز الأثيري، فإن مقاومة التآكل الأنزيمي لإيثر السليلوز ستزداد أيضًا. وفقًا للتقارير، في ظل ظروف خاضعة للرقابة، فإن نتائج التحلل المائي للإنزيمات، تبلغ اللزوجة المتبقية لهيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (DS = 1.9) 13.2٪، وميثيل سلولوز (DS = 1.83) 7.3٪، وميثيل سلولوز (DS = 1.66) 3.8٪، وهيدروكسي إيثيل السليلوز 1.7%. يمكن ملاحظة أن هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز لديه قدرة قوية مضادة للإنزيم. لذلك، يتم استخدام المقاومة الإنزيمية الممتازة لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، جنبًا إلى جنب مع خصائص التشتت الجيدة والسماكة وتشكيل الفيلم، في طلاءات مستحلب الماء، وما إلى ذلك، ولا تحتاج عمومًا إلى إضافة مواد حافظة. ومع ذلك، بالنسبة للتخزين طويل الأمد للمحلول أو احتمال تلوثه من الخارج، يمكن إضافة مواد حافظة كإجراء وقائي، ويمكن تحديد الاختيار وفقًا للمتطلبات النهائية للمحلول. تعتبر أسيتات فينيل الزئبق وفلوروسيليكات المنغنيز من المواد الحافظة الفعالة، ولكن جميعها لها سمية، يجب الانتباه إلى العملية. بشكل عام، يمكن إضافة 1 إلى 5 ملغ من خلات فينيل الزئبق إلى المحلول لكل لتر من الجرعة.
7. أداء غشاء هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
أداء فيلم هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز يتمتع هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز بخصائص ممتازة لتشكيل الفيلم. يتم طلاء محلوله المائي أو محلول المذيب العضوي على لوح زجاجي، ويصبح عديم اللون وشفاف بعد التجفيف. وفيلم صعب. يتمتع بمقاومة جيدة للرطوبة ويبقى صلبًا عند درجات الحرارة المرتفعة. إذا تمت إضافة الملدنات الاسترطابية، فيمكن تعزيز استطالتها ومرونتها. فيما يتعلق بتحسين المرونة، فإن الملدنات مثل الجلسرين والسوربيتول هي الأكثر ملاءمة. بشكل عام، تركيز المحلول هو 2%~3%، وكمية الملدنات هي 10%~20% من إيثر السليلوز. إذا كان محتوى الملدنات مرتفعًا جدًا، فسوف يحدث انكماش الجفاف الغروي عند الرطوبة العالية. إن قوة الشد للفيلم المضاف مع الملدن أكبر بكثير من تلك دون إضافة، وتزداد مع زيادة الكمية المضافة، كما تزداد استرطابية الفيلم مع زيادة كمية الملدن.
وقت النشر: 19 ديسمبر 2022