Hydroxypropyl methylcellulose HPMC เป็นอีเทอร์ผสมเซลลูโลสที่ไม่มีไอออนิกชนิดหนึ่ง แตกต่างจากอิออนเมทิลคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสผสมอีเทอร์ตรงที่ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะหนัก เนื่องจากอัตราส่วนที่แตกต่างกันของปริมาณเมทอกซิลและปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลในไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสและความหนืดที่แตกต่างกันจึงมีหลายพันธุ์ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันเช่นปริมาณเมทอกซิลสูงและปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลต่ำประสิทธิภาพของมันใกล้เคียงกับเมทิลเซลลูโลสในขณะที่ประสิทธิภาพของ ปริมาณเมทอกซีต่ำและปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลสูงใกล้เคียงกับไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส อย่างไรก็ตาม ในแต่ละพันธุ์ แม้ว่าจะมีกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิลจำนวนเล็กน้อยหรือกลุ่มเมทอกซิลจำนวนเล็กน้อย แต่ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์หรืออุณหภูมิการจับตัวเป็นก้อนในสารละลายที่เป็นน้ำค่อนข้างแตกต่างกัน
1. ความสามารถในการละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส
①ความสามารถในการละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในน้ำ จริง ๆ แล้วไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นเมทิลเซลลูโลสชนิดหนึ่งที่ถูกดัดแปลงโดยโพรพิลีนออกไซด์ (เมทอกซีโพรพิลีน) ดังนั้นจึงยังคงมีคุณสมบัติเช่นเดียวกับเมทิลเซลลูโลส เซลลูโลสมีลักษณะคล้ายกันคือความสามารถในการละลายน้ำเย็นและความไม่ละลายของน้ำร้อน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิลที่ถูกดัดแปลง อุณหภูมิการเกิดเจลในน้ำร้อนจึงสูงกว่าอุณหภูมิของเมทิลเซลลูโลสมาก ตัวอย่างเช่น ความหนืดของสารละลายน้ำไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่มีระดับการทดแทนปริมาณเมทอกซี 2% DS=0.73 และปริมาณไฮดรอกซีโพรพิล MS=0.46 เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณ 500 mpa?s ที่ 20°C และอุณหภูมิเจลของมันจะสูงถึงเกือบ 100° C ในขณะที่เมทิลเซลลูโลสที่อุณหภูมิเดียวกันจะอยู่ที่ประมาณ 55°C เท่านั้น สำหรับการละลายในน้ำนั้นได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่ถูกบดเป็นผง (ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดอนุภาค 0.2~0.5 มม. และความหนืดของสารละลายน้ำ 4% ที่ 2pa?s ที่ 20°C สามารถซื้อได้ที่อุณหภูมิห้อง จึงสามารถละลายได้ง่ายในน้ำโดยไม่ต้องทำความเย็น .
②ความสามารถในการละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในตัวทำละลายอินทรีย์ ความสามารถในการละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในตัวทำละลายอินทรีย์ยังดีกว่าของเมทิลเซลลูโลสอีกด้วย สำหรับสินค้าที่สูงกว่า 2.1ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสความหนืดสูงที่มีไฮดรอกซีโพรพิล MS = 1.5 ~ 1.8 และ methoxy DS = 0.2 ~ 1.0 โดยมีระดับการทดแทนรวมสูงกว่า 1.8 สามารถละลายได้ในสารละลายเมทานอลและเอธานอลปราศจากน้ำปานกลางและเทอร์โมพลาสติกและละลายน้ำได้ นอกจากนี้ยังละลายได้ในไฮโดรคาร์บอนที่มีคลอรีน เช่น เมทิลีนคลอไรด์และคลอโรฟอร์ม และตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น อะซิโตน ไอโซโพรพานอล และไดอะซิโตนแอลกอฮอล์ ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ดีกว่าการละลายน้ำ
2. ปัจจัยที่ส่งผลต่อความหนืดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความหนืดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส การวัดความหนืดมาตรฐานของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจะเหมือนกับการวัดความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์อื่นๆ โดยวัดที่อุณหภูมิ 20°C โดยมีสารละลายน้ำ 2% เป็นมาตรฐาน ความหนืดของผลิตภัณฑ์ชนิดเดียวกันจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันและมีความเข้มข้นเท่ากัน ผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่าจะมีความหนืดสูงกว่า ความสัมพันธ์กับอุณหภูมิคล้ายคลึงกับเมทิลเซลลูโลส เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดจะเริ่มลดลง แต่เมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนด ความหนืดก็จะเพิ่มขึ้นและเกิดเจลขึ้น อุณหภูมิเจลของผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดต่ำจะสูงขึ้น อยู่ในระดับสูง จุดเจลไม่เพียงเกี่ยวข้องกับความหนืดของอีเทอร์เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับอัตราส่วนองค์ประกอบของกลุ่มเมทอซิลและกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิลในอีเทอร์และขนาดของระดับการทดแทนทั้งหมด จะต้องสังเกตว่าไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสก็เป็นพลาสติกเทียมเช่นกันและสารละลายมีความเสถียรที่อุณหภูมิห้องโดยไม่มีการย่อยสลายในความหนืดยกเว้นความเป็นไปได้ของการย่อยสลายของเอนไซม์
3. ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสทนต่อกรดและด่าง
ความต้านทานต่อกรดและด่างของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสโดยทั่วไปมีความเสถียรต่อกรดและด่าง และไม่ได้รับผลกระทบในช่วง pH 2~12 สามารถทนต่อกรดอ่อนได้จำนวนหนึ่ง เช่น กรดฟอร์มิก กรดอะซิติก กรดซิตริก กรดซัคซินิก กรดฟอสฟอริก กรดบอริก เป็นต้น แต่กรดเข้มข้นมีฤทธิ์ลดความหนืดได้ สารอัลคาไล เช่น โซดาไฟ โปแตชโซดาไฟ และน้ำมะนาว ไม่มีผลใดๆ แต่สามารถเพิ่มความหนืดของสารละลายได้เล็กน้อย จากนั้นจึงค่อยๆ ลดลง
4. ความเข้ากันได้ของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส
ความสามารถในการผสมกันของสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสามารถผสมกับสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้เพื่อให้กลายเป็นสารละลายที่สม่ำเสมอและโปร่งใสและมีความหนืดสูงกว่า สารประกอบโพลีเมอร์เหล่านี้ประกอบด้วยโพลีเอทิลีนไกลคอล โพลีไวนิลอะซิเตต โพลีซิลิโคน โพลีเมทิลไวนิลไซล็อกเซน ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส และเมทิลเซลลูโลส สารประกอบโมเลกุลสูงตามธรรมชาติ เช่น หมากฝรั่งอารบิก หมากฝรั่งตั๊กแตน หมากฝรั่งคารายา ฯลฯ ก็เข้ากันได้ดีกับสารละลายเช่นกัน ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสยังสามารถผสมกับแมนนิทอลเอสเทอร์หรือซอร์บิทอลเอสเทอร์ของกรดสเตียริกหรือกรดปาลมิติกได้ และยังสามารถผสมกับกลีเซอรีน ซอร์บิทอล และแมนนิทอล และสารประกอบเหล่านี้สามารถใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสำหรับเซลลูโลส
5. การละลายและการละลายน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส
เซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่ละลายน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสามารถเชื่อมโยงข้ามกับอัลดีไฮด์บนพื้นผิวได้ เพื่อให้อีเทอร์ที่ละลายน้ำได้เหล่านี้ตกตะกอนในสารละลายและไม่ละลายในน้ำ อัลดีไฮด์ที่ทำให้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสไม่ละลายน้ำ ได้แก่ ฟอร์มาลดีไฮด์, ไกลออกซาล, ซัคซินิกอัลดีไฮด์, อะดิพัลดีไฮด์ ฯลฯ เมื่อใช้ฟอร์มาลดีไฮด์ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับค่า pH ของสารละลาย ซึ่งไกลออกซัลจะทำปฏิกิริยาเร็วขึ้น ดังนั้นไกลออกซัลจึงมักใช้เป็นการเชื่อมขวาง ตัวแทนในการผลิตภาคอุตสาหกรรม ปริมาณของสารเชื่อมโยงข้ามประเภทนี้ในสารละลายคือ 0.2%~10% ของมวลอีเธอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง 7%~10% ตัวอย่างเช่น 3.3%~6% ของไกลออกซาลจะเหมาะสมที่สุด อุณหภูมิการรักษาโดยทั่วไปคือ 0 ~ 30 ℃ และเวลาคือ 1 ~ 120 นาที ปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามจะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะที่เป็นกรด โดยทั่วไป สารละลายจะถูกเติมด้วยกรดอนินทรีย์เข้มข้นหรือกรดคาร์บอกซิลิกอินทรีย์ในขั้นแรกเพื่อปรับ pH ของสารละลายเป็นประมาณ 2~6 โดยควรอยู่ระหว่าง 4~6 จากนั้นจึงเติมอัลดีไฮด์เพื่อทำปฏิกิริยาเชื่อมโยงข้าม กรดที่ใช้มีกรดไฮโดรคลอริก, กรดซัลฟูริก, กรดฟอสฟอริก, กรดฟอร์มิก, กรดอะซิติก, กรดไฮดรอกซีอะซิติก, กรดซัคซินิกหรือกรดซิตริก ฯลฯ ที่ซึ่งแนะนำให้ใช้กรดฟอร์มิกหรือกรดอะซิติกและกรดฟอร์มิกเหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ยังสามารถเติมกรดและอัลดีไฮด์พร้อมกันเพื่อให้สารละลายเกิดปฏิกิริยาเชื่อมโยงข้ามภายในช่วง pH ที่ต้องการ ปฏิกิริยานี้มักใช้ในกระบวนการบำบัดขั้นสุดท้ายในกระบวนการเตรียมเซลลูโลสอีเทอร์ หลังจากที่เซลลูโลสอีเทอร์ไม่ละลาย จะสะดวกในการล้างและทำให้บริสุทธิ์ด้วยน้ำที่อุณหภูมิ 20~25°C เมื่อมีการใช้งานผลิตภัณฑ์สามารถเติมสารอัลคาไลน์ลงในสารละลายของผลิตภัณฑ์เพื่อปรับ pH ของสารละลายให้เป็นด่างและผลิตภัณฑ์จะละลายในสารละลายได้อย่างรวดเร็ว วิธีนี้ยังใช้ได้กับการบำบัดฟิล์มหลังจากสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ถูกสร้างเป็นฟิล์มเพื่อให้เป็นฟิล์มที่ไม่ละลายน้ำ
6. ความต้านทานของเอนไซม์ของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส
การต้านทานของเอนไซม์ของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสนั้นเป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสในทางทฤษฎี เช่น หมู่แอนไฮโดรกลูโคสแต่ละหมู่ หากมีหมู่แทนที่ที่ยึดติดกันอย่างแน่นหนา ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะติดเชื้อจากจุลินทรีย์ แต่จริงๆ แล้วเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เมื่อค่าการทดแทนเกิน 1 ก็จะทำให้ จะถูกย่อยสลายด้วยเอนไซม์ด้วย ซึ่งหมายความว่าระดับการทดแทนของแต่ละกลุ่มในสายโซ่เซลลูโลสนั้นไม่สม่ำเสมอเพียงพอ และจุลินทรีย์สามารถกัดกร่อนกลุ่มแอนไฮโดรกลูโคสที่ไม่ถูกแทนที่จนเกิดเป็นน้ำตาล เพื่อเป็นสารอาหารให้จุลินทรีย์ดูดซึมได้ ดังนั้นหากระดับของการทดแทนอีเทอร์ริฟิเคชันของเซลลูโลสเพิ่มขึ้น ความต้านทานต่อการพังทลายของเอนไซม์ของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ตามรายงาน ภายใต้สภาวะควบคุม ผลการไฮโดรไลซิสของเอนไซม์ ความหนืดตกค้างของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (DS=1.9) คือ 13.2% เมทิลเซลลูโลส (DS=1.83) คือ 7.3% เมทิลเซลลูโลส (DS=1.66) คือ 3.8% และไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสคือ 1.7% จะเห็นได้ว่าไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความสามารถในการต่อต้านเอนไซม์ที่แข็งแกร่ง ดังนั้นความต้านทานต่อเอนไซม์ที่ดีเยี่ยมของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส รวมกับคุณสมบัติการกระจายตัวที่ดี การทำให้หนาขึ้น และการสร้างฟิล์ม จึงถูกนำมาใช้ในการเคลือบอิมัลชันน้ำ ฯลฯ และโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องเติมสารกันบูด อย่างไรก็ตาม สำหรับการจัดเก็บสารละลายในระยะยาวหรือการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้นจากภายนอก สามารถเติมสารกันบูดเพื่อเป็นการป้องกันไว้ก่อนได้ และสามารถตัดสินใจเลือกได้ตามข้อกำหนดขั้นสุดท้ายของสารละลาย Phenylmercuric acetate และแมงกานีสฟลูออโรซิลิเกตเป็นสารกันบูดที่มีประสิทธิภาพ แต่ล้วนมีความเป็นพิษ ต้องให้ความสนใจกับการผ่าตัด โดยทั่วไปสามารถเติมฟีนิลเมอร์คิวรีอะซิเตต 1~5 มก. ลงในสารละลายต่อลิตรของขนาดยา
7. ประสิทธิภาพของเมมเบรนไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส
ประสิทธิภาพของฟิล์มไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มที่ดีเยี่ยม สารละลายที่เป็นน้ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์ถูกเคลือบบนแผ่นกระจก และไม่มีสีและโปร่งใสหลังจากการอบแห้ง และฟิล์มเหนียวๆ มีความต้านทานต่อความชื้นได้ดีและยังคงแข็งตัวที่อุณหภูมิสูง หากเติมพลาสติไซเซอร์ดูดความชื้น จะสามารถเพิ่มการยืดตัวและความยืดหยุ่นได้ ในแง่ของการปรับปรุงความยืดหยุ่น พลาสติไซเซอร์ เช่น กลีเซอรีนและซอร์บิทอลมีความเหมาะสมที่สุด โดยทั่วไปความเข้มข้นของสารละลายคือ 2% ~ 3% และปริมาณของพลาสติไซเซอร์คือ 10% ~ 20% ของเซลลูโลสอีเทอร์ หากเนื้อหาของพลาสติไซเซอร์สูงเกินไป การหดตัวของการขาดน้ำคอลลอยด์จะเกิดขึ้นที่ความชื้นสูง ความต้านทานแรงดึงของฟิล์มที่เติมด้วยพลาสติไซเซอร์จะมีค่ามากกว่าค่าที่ไม่มีการเติม และจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณที่เพิ่มขึ้น และการดูดความชื้นของฟิล์มก็เพิ่มขึ้นตามปริมาณของพลาสติไซเซอร์ที่เพิ่มขึ้น
เวลาโพสต์: Dec-19-2022