هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC نوعی اتر مخلوط سلولزی غیر یونی است که با اتر مخلوط متیل کربوکسی متیل سلولز یونی متفاوت است و با فلزات سنگین واکنش نمی دهد. با توجه به نسبت های مختلف محتوای متوکسیل و محتوای هیدروکسی پروپیل در هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و ویسکوزیته های مختلف، به انواع مختلفی با خواص متفاوت تبدیل شده است، به عنوان مثال، محتوای متوکسیل بالا و محتوای هیدروکسی پروپیل کم، عملکرد آن نزدیک به متیل سلولز است. انواع با محتوای متوکسیل کم و محتوای هیدروکسی پروپیل بالا، عملکرد آن نزدیک به هیدروکسی پروپیل متیل سلولز است. با این حال، در انواع مختلف، اگرچه فقط مقدار کمی از گروه هیدروکسی پروپیل یا مقدار کمی از گروه متوکسی موجود است، حلالیت در حلال های آلی یا دمای لخته سازی در محلول آبی بسیار متفاوت است.
1. حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز
①حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در آب هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در واقع یک متیل سلولز است که توسط پروپیلن اکسید (متیل اکسی پروپیلن) اصلاح شده است، بنابراین هنوز هم همان خواص متیل سلولز را دارد. سلولز از نظر حلالیت در آب سرد و نامحلول بودن در آب گرم مشابه است. با این حال، به دلیل تغییر گروه هیدروکسی پروپیل، دمای ژل شدن آن در آب گرم بسیار بالاتر از متیل سلولز است. به عنوان مثال، ویسکوزیته محلول آبی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با محتوای متوکسیل 2% DS=0.73 و محتوای هیدروکسی پروپیل MS=0.46 برابر با 500 mpa?s در 20 درجه سانتی گراد است. دمای ژل آن می تواند به 100 درجه سانتیگراد برسد، در حالی که متیل سلولز در همان دما فقط حدود 55 درجه سانتیگراد است. در مورد حلالیت آن در آب نیز تا حد زیادی بهبود یافته است. به عنوان مثال، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پودر شده (شکل دانه ای 0.2 تا 0.5 میلی متر در 20 درجه سانتی گراد با ویسکوزیته 4٪ محلول آبی تا 2pa?s را می توان در دمای اتاق استفاده کرد، به راحتی در آب بدون خنک شدن قابل حل است.
حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در حلال های آلی حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در حلال های آلی نیز بهتر از متیل سلولز است و متیل سلولز نیاز به درجه ای از جایگزینی متوکسیل در محصولات بالاتر از 2.1 متیل سلولز حاوی متیل ویسکولی بالا دارد. هیدروکسی پروپیل MS=1.5~1.8 و متوکسی DS=0.2~1.0 و درجه جایگزینی کل بالای 1.8 در محیط های بی آب متانول و اتانول محلول، ترموپلاستیک و محلول در آب هستند. همچنین در هیدروکربن های کلردار مانند دی کلرومتان و کلروفرم و در حلال های آلی مانند استون، ایزوپروپانول و دی استون الکل محلول است. حلالیت آن در حلال های آلی بهتر از محلول در آب است.
2. عوامل موثر بر ویسکوزیته هیدروکسی پروپیل متیل سلولز
عوامل مؤثر بر ویسکوزیته هیدروکسی پروپیل متیل سلولز تعیین ویسکوزیته استاندارد هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، مانند سایر اترهای سلولز، بر اساس محلول آبی 2 درصد در دمای 20 درجه سانتی گراد است. ویسکوزیته همان محصول با افزایش غلظت افزایش می یابد. برای محصولات با وزن‌های مولکولی متفاوت در غلظت یکسان، محصولات با وزن مولکولی بزرگ‌تر، ویسکوزیته بالاتری دارند. رابطه آن با دما شبیه متیل سلولز است. هنگامی که دما افزایش می یابد، ویسکوزیته شروع به کاهش می کند، اما زمانی که به دمای معینی می رسد، ویسکوزیته ناگهان افزایش می یابد و ژل شدن رخ می دهد. دمای ژل محصولات با ویسکوزیته پایین بالاتر است. بالا است. نقطه ژل آن نه تنها به ویسکوزیته اتر مربوط می شود، بلکه به نسبت ترکیب متوکسی و هیدروکسی پروپیل در اتر و درجه کل جایگزینی نیز مربوط می شود. لازم به ذکر است که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز نیز شبه پلاستیک است و محلول آن در دمای اتاق بدون هیچ گونه تخریب ویسکوزیته به جز امکان تجزیه آنزیمی پایدار است.
3. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اسید و مقاومت قلیایی
هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اسید و مقاومت قلیایی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به طور کلی به اسید و قلیایی پایدار است و در محدوده pH 2 تا 12 تحت تأثیر قرار نمی گیرد. می تواند مقدار معینی از اسید سبک را تحمل کند. مانند اسید فرمیک، اسید استیک، اسید سیتریک، اسید سوکسینیک، اسید فسفریک، اسید بوریک و ... اما اسید غلیظ اثر کاهش ویسکوزیته را دارد. مواد قلیایی مانند سود سوزآور، پتاس سوزآور و آب آهک تأثیری روی آن ندارند، اما می توانند کمی ویسکوزیته محلول را افزایش دهند و سپس در آینده پدیده کاهش آهسته رخ خواهد داد.
4. قابلیت اختلاط هیدروکسی پروپیل متیل سلولز
قابلیت امتزاج هیدروکسی پروپیل متیل سلولز محلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را می توان با ترکیب پلیمری محلول در آب مخلوط کرد تا به محلولی یکنواخت و شفاف با ویسکوزیته بالاتر تبدیل شود. این ترکیبات پلیمری شامل پلی اتیلن گلیکول، پلی وینیل استات، پلی سیلوکسان، پلی متیل وینیل سیلوکسان، هیدروکسی اتیل سلولز و متیل سلولز می باشد. ترکیبات پلیمری طبیعی مانند صمغ عربی، صمغ ملخ، صمغ کارایا و ... نیز قابلیت اختلاط خوبی با محلول آن دارند. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز همچنین می تواند با مانیتول یا استرهای سوربیتول اسید استئاریک یا اسید پالمیتیک مخلوط شود و همچنین می تواند با گلیسیرین، سوربیتول و مانیتول مخلوط شود. از این ترکیبات می توان به عنوان هیدروکسی پروپیل متیل سلولز استفاده کرد. نرم کننده بر پایه سلولز.
5. نامحلول بودن و حلالیت در آب هیدروکسی پروپیل متیل سلولز
اترهای سلولز محلول در آب نامحلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را می توان با آلدئیدها به صورت سطحی پیوند داد و این اترهای محلول در آب در محلول رسوب کرده و در آب نامحلول می شوند. آلدئیدهایی که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را نامحلول می کنند عبارتند از: فرمالدئید، گلیوکسال، سوکسینالدئید، آدیپالدئید و غیره. هنگام استفاده از فرمالدئید باید به مقدار pH محلول توجه ویژه ای داشت که در این میان گلیوکسال سریعتر واکنش می دهد. بنابراین، گلیوکسال معمولا به عنوان یک عامل اتصال عرضی در تولید صنعتی استفاده می شود. دوز این نوع از عامل اتصال عرضی در محلول 0.2٪ تا 10٪ از جرم اتر، ترجیحا 7٪ تا 10٪، و 3.3٪ تا 6٪ مناسب ترین برای گلیوکسال است. دمای درمان کلی 0 ~ 30 ℃ و زمان 1 ~ 120 دقیقه است. واکنش اتصال عرضی باید در شرایط اسیدی انجام شود. به طور کلی، اسید قوی معدنی یا اسید کربوکسیلیک آلی به محلول اضافه می شود تا pH محلول را در حدود 2 تا 6، ترجیحاً بین 4 تا 6 تنظیم کند، و سپس آلدئیدها برای انجام واکنش اتصال عرضی اضافه می شود. . اسیدهای مورد استفاده شامل اسید کلریدریک، اسید سولفوریک، اسید فسفریک، اسید فرمیک، اسید استیک، اسید هیدروکسی استیک، اسید سوکسینیک یا اسید سیتریک است که در این میان اسید فرمیک یا اسید استیک مناسب است و اسید فرمیک بهینه ترین است. اسید و آلدهید را می توان به طور همزمان اضافه کرد تا محلول در محدوده pH مورد نظر پیوند متقابل ایجاد کند. این واکنش اغلب در فرآیند تصفیه نهایی در فرآیند تهیه اترهای سلولزی استفاده می شود. پس از حل نشدن اتر سلولز، شستشو و تصفیه با آب در دمای 20 تا 25 درجه سانتیگراد راحت است. هنگامی که محصول در حال استفاده است، می توان یک ماده قلیایی به محلول محصول اضافه کرد تا PH محلول را قلیایی تنظیم کند و محصول به سرعت در محلول حل شود. این روش برای محلول اتر سلولز که به یک فیلم تبدیل می شود نیز قابل استفاده است و سپس فیلم برای تبدیل آن به یک فیلم نامحلول پردازش می شود.
6. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در برابر آنزیم ها مقاوم است
هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در برابر آنزیم ها مقاوم است. در تئوری، مشتقات سلولز، مانند هر گروه انیدروگلوکز، دارای یک گروه جانشین با پیوند محکم هستند که به راحتی توسط میکروارگانیسم‌ها آلوده نمی‌شوند، اما در واقع محصول نهایی زمانی که مقدار جایگزینی از 1 بیشتر شود، توسط آنزیم‌ها نیز تجزیه می‌شود. به این معنی که درجه جایگزینی هر گروه در زنجیره سلولزی به اندازه کافی یکنواخت نیست و میکروارگانیسم ها می توانند در نزدیکی گروه های انیدروگلوکز جایگزین نشده فرسایش یافته و قند تشکیل دهند. که به عنوان مواد مغذی برای میکروارگانیسم ها جذب می شوند. بنابراین، اگر درجه جایگزینی اتریفیکاسیون سلولز افزایش یابد، مقاومت در برابر فرسایش آنزیمی اتر سلولز نیز افزایش می یابد. گزارش شده است که ویسکوزیته باقیمانده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (DS=1.9) 13.2 درصد، متیل سلولز (DS=1.83) 7.3 درصد و متیل سلولز (DS=1.66) 3.8 درصد و هیدروکسی اتیل سلولز 1.7 درصد است. مشاهده می شود که توانایی ضد آنزیمی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز قوی است. بنابراین، مقاومت عالی آنزیمی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، همراه با خاصیت پراکندگی خوب، ضخیم شدن و تشکیل فیلم، عموماً در پوشش های امولسیونی آب و غیره استفاده می شود و به طور کلی نیازی به افزودن مواد نگهدارنده ندارد. با این حال، برای نگهداری طولانی مدت محلول یا آلودگی احتمالی جهان خارج، می توان به عنوان یک اقدام احتیاطی مواد نگهدارنده اضافه کرد و انتخاب را می توان با توجه به نیازهای نهایی محلول تعیین کرد. استات فنیل مرکوری و فلوروسیلیکات منگنز نگهدارنده های موثری هستند، اما آنها هر دو سمیت دارند، باید به عملیات توجه شود و دوز معمولاً 1 تا 5 میلی گرم استات فنیل جیوه در هر لیتر محلول است.
7. خواص فیلم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز
عملکرد فیلم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای خواص فیلم سازی عالی است و محلول آبی یا محلول حلال آلی آن روی صفحه شیشه ای پوشانده می شود و پس از خشک شدن بی رنگ و شفاف می شود. و فیلم سخت مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارد و در دماهای بالا جامد می ماند. به عنوان مثال، افزودن یک نرم کننده رطوبت رسان می تواند ازدیاد طول و انعطاف پذیری آن را افزایش دهد. برای بهبود انعطاف پذیری، نرم کننده هایی مانند گلیسیرین و سوربیتول مناسب ترین هستند. غلظت کلی محلول 2% ~ 3% و مقدار نرم کننده 10% ~ 20% اتر سلولز است. اگر محتوای نرم کننده بیش از حد زیاد باشد، پدیده انقباض کم آبی کلوئیدی در رطوبت بالا رخ می دهد. استحکام کششی فیلم با افزودن نرم کننده بسیار بیشتر از بدون نرم کننده است و با افزایش مقدار اضافه شده افزایش می یابد. در مورد رطوبت سنجی فیلم نیز با افزایش مقدار نرم کننده افزایش می یابد.
زمان ارسال: اکتبر-13-2022