Гидроксипропилметилцеллюлоза представляет собой разновидность смешанного неионного эфира целлюлозы. В отличие от ионного смешанного эфира метилкарбоксиметилцеллюлозы, он не реагирует с тяжелыми металлами. Из-за различного соотношения содержания метоксила и содержания гидроксипропила в гидроксипропилметилцеллюлозе и различной вязкости существует множество разновидностей с разными свойствами, например, с высоким содержанием метоксила и низким содержанием гидроксипропила. Его характеристики близки к характеристикам метилцеллюлозы, а у низкой содержание метоксила и высокое содержание гидроксипропила близко к содержанию гидроксипропилметилцеллюлозы. Однако в каждой разновидности, хотя содержится лишь небольшое количество гидроксипропильной группы или небольшое количество метоксильной группы, существуют большие различия в растворимости в органических растворителях или температуре флокуляции в водных растворах.
(1) Свойства растворимости гидроксипропилметилцеллюлозы
①Растворимость гидроксипропилметилцеллюлозы в воде Гидроксипропилметилцеллюлоза на самом деле представляет собой разновидность метилцеллюлозы, модифицированной оксидом пропилена (метоксипропилен), поэтому она по-прежнему обладает теми же свойствами, что и метилцеллюлоза. Целлюлоза имеет аналогичные характеристики растворимости в холодной воде и нерастворимости в горячей воде. Однако из-за модифицированной гидроксипропильной группы температура его гелеобразования в горячей воде значительно выше, чем у метилцеллюлозы. Например, вязкость водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы со степенью замещения содержания метокси 2% DS=0,73 и содержанием гидроксипропила MS=0,46 составляет 500 мПа·с при 20°C, а температура его геля может достигать около 100°C, в то время как метилцеллюлозы при той же температуре составляет всего около 55°С. Что касается его растворимости в воде, то она также значительно улучшилась. Например, измельченную гидроксипропилметилцеллюлозу (гранулированная форма 0,2~0,5 мм при 20°C с вязкостью 4%-ного водного раствора 2 Па•с можно приобрести при комнатной температуре. Она легко растворима в воде без охлаждения.
②Растворимость гидроксипропилметилцеллюлозы в органических растворителях. Растворимость гидроксипропилметилцеллюлозы в органических растворителях также лучше, чем у метилцеллюлозы. Для продуктов выше 2,1 высоковязкая гидроксипропилметилцеллюлоза, содержащая гидроксипропил MS=1,5~1,8 и метокси DS=0,2~1,0, с общей степенью замещения выше 1,8, растворима в безводном метаноле и растворах этанола. Среда, термопластична и водорастворима. . Он также растворим в хлорированных углеводородах, таких как метиленхлорид и хлороформ, и органических растворителях, таких как ацетон, изопропанол и диацетоновый спирт. Его растворимость в органических растворителях лучше, чем растворимость в воде.
(2) Факторы, влияющие на вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы. Стандартное определение вязкости гидроксипропилметилцеллюлозы такое же, как и для других эфиров целлюлозы, и измеряется при 20°C с использованием 2% водного раствора в качестве стандарта. Вязкость того же продукта увеличивается с увеличением концентрации. Для продуктов с разной молекулярной массой при одинаковой концентрации продукт с большей молекулярной массой имеет более высокую вязкость. Его связь с температурой аналогична взаимосвязи метилцеллюлозы. При повышении температуры вязкость начинает уменьшаться, но при достижении определенной температуры вязкость внезапно возрастает и происходит гелеобразование. Температура геля маловязких продуктов выше. высокий. Его точка гелеобразования связана не только с вязкостью эфира, но также с соотношением в составе метоксильной группы и гидроксипропильной группы в эфире и размером общей степени замещения. Следует отметить, что гидроксипропилметилцеллюлоза также псевдопластична, и ее раствор стабилен при комнатной температуре без какого-либо ухудшения вязкости, за исключением возможности ферментативного разложения.
(3) Солеустойчивость гидроксипропилметилцеллюлозы. Поскольку гидроксипропилметилцеллюлоза представляет собой неионный эфир, она не ионизируется в водных средах, в отличие от других ионных эфиров целлюлозы. Например, карбоксиметилцеллюлоза реагирует с ионами тяжелых металлов и выпадает в осадок в растворе. Общие соли, такие как хлорид, бромид, фосфат, нитрат и т. д., не выпадают в осадок при добавлении к водному раствору. Однако добавление соли оказывает некоторое влияние на температуру флокуляции ее водного раствора. Когда концентрация соли увеличивается, температура геля снижается. Когда концентрация соли ниже точки флокуляции, вязкость раствора имеет тенденцию увеличиваться. Поэтому добавляется определенное количество соли. , при применении он может обеспечить более экономичный эффект утолщения. Поэтому в некоторых случаях для достижения эффекта загущения лучше использовать смесь эфира целлюлозы и соли, чем раствор эфира более высокой концентрации.
(4) Устойчивость к кислотам и щелочам гидроксипропилметилцеллюлозы. Гидроксипропилметилцеллюлоза обычно устойчива к кислотам и щелочам и не подвержена воздействию кислот в диапазоне pH 2–12. Он может выдерживать определенное количество легких кислот, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, янтарная кислота, фосфорная кислота, борная кислота и т. д. Но концентрированная кислота обладает эффектом снижения вязкости. Щелочи, такие как каустическая сода, едкий поташ и известковая вода, на него не действуют, но могут слегка увеличить вязкость раствора, а затем медленно ее уменьшить.
(5) Совместимость гидроксипропилметилцеллюлозы Раствор гидроксипропилметилцеллюлозы можно смешивать с водорастворимыми полимерными соединениями для образования однородного и прозрачного раствора с более высокой вязкостью. Эти полимерные соединения включают полиэтиленгликоль, поливинилацетат, полисиликон, полиметилвинилсилоксан, гидроксиэтилцеллюлозу и метилцеллюлозу. Хорошей совместимостью с его раствором обладают и природные высокомолекулярные соединения, такие как гуммиарабик, камедь рожкового дерева, камедь карайи и др. Гидроксипропилметилцеллюлозу также можно смешивать с эфиром маннита или эфиром сорбита, стеариновой кислоты или пальмитиновой кислоты, а также можно смешивать с глицерином, сорбитом и маннитом, и эти соединения можно использовать в качестве пластификатора гидроксипропилметилцеллюлозы для целлюлозы.
(6) Нерастворимые водорастворимые эфиры целлюлозы и гидроксипропилметилцеллюлозы могут осуществлять поверхностное сшивание альдегидами, так что эти водорастворимые эфиры осаждаются в растворе и становятся нерастворимыми в воде. К альдегидам, которые делают нерастворимой гидроксипропилметилцеллюлозу, относятся формальдегид, глиоксаль, янтарный альдегид, адипальдегид и др. При использовании формальдегида особое внимание следует обращать на значение pH раствора, среди которых быстрее реагирует глиоксаль, поэтому в качестве сшивающего агента обычно используют глиоксаль. агент промышленного производства. Количество сшивающего агента такого типа в растворе составляет 0,2-10% от массы эфира, предпочтительно 7-10%, например, наиболее подходящим является 3,3-6% глиоксаля. Обычно температура обработки составляет 0–30 ℃, а время составляет 1–120 минут. Реакцию сшивания необходимо проводить в кислых условиях. Обычно в раствор сначала добавляют неорганическую сильную кислоту или органическую карбоновую кислоту, чтобы довести pH раствора примерно до 2–6, предпочтительно между 4–6, а затем добавляют альдегиды для проведения реакции сшивки. Используемая кислота включает соляную кислоту, серную кислоту, фосфорную кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, гидроксиуксусную кислоту, янтарную кислоту или лимонную кислоту и т. д., причем желательно использовать муравьиную кислоту или уксусную кислоту, а оптимальной является муравьиная кислота. Кислоту и альдегид также можно добавлять одновременно, чтобы позволить раствору пройти реакцию поперечной сшивки в желаемом диапазоне pH. Эту реакцию часто используют в процессе окончательной обработки при получении эфиров целлюлозы. После того как эфир целлюлозы нерастворим, его удобно использовать.
Вода 20~25℃ для мытья и очистки. Когда продукт используется, к раствору продукта можно добавить щелочные вещества, чтобы сделать pH раствора щелочным, и продукт быстро растворится в растворе. Этот метод также применим для обработки пленки после того, как раствор эфира целлюлозы превратили в пленку, чтобы сделать ее нерастворимой.
(7) Устойчивость гидроксипропилметилцеллюлозы к ферментам. Теоретически производные целлюлозы, такие как прочно связанные группы заместителей в каждой группе ангидроглюкозы, не подвержены микробной эрозии, но на самом деле, когда значение замещения готового продукта превышает 1, это будет также разлагаться ферментами, а это означает, что степень замещения каждой группы в целлюлозной цепи недостаточно однородна, и микроорганизмы могут разрушаться на незамещенной ангидроглюкозе. группа. Сахара образуются и усваиваются в качестве питательных веществ для микроорганизмов. Следовательно, если степень этерификационного замещения целлюлозы возрастает, то возрастает и устойчивость к ферментативной эрозии эфира целлюлозы. По имеющимся данным, в контролируемых условиях по результатам гидролиза ферментами остаточная вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы (СС=1,9) составляет 13,2%, метилцеллюлозы (СС=1,83) - 7,3%, метилцеллюлозы (СС=1,66) - 3,8%, и гидроксиэтилцеллюлоза - 1,7%. Видно, что гидроксипропилметилцеллюлоза обладает сильной антиферментной способностью. Таким образом, превосходная устойчивость гидроксипропилметилцеллюлозы к ферментам в сочетании с ее хорошей диспергируемостью, загущающими и пленкообразующими свойствами используется в водоэмульсионных покрытиях и т. д. и обычно не требует добавления консервантов. Однако при длительном хранении раствора или возможном загрязнении извне в качестве меры предосторожности можно добавлять консерванты, а выбор определять в соответствии с конечными требованиями к раствору. Ацетат фенилртути и фторосиликат марганца являются эффективными консервантами, но все они обладают токсичностью, поэтому при эксплуатации необходимо уделять внимание. Обычно к раствору можно добавлять 1–5 мг ацетата фенилртути на литр дозы.
(8) Характеристики пленки гидроксипропилметилцеллюлозы. Гидроксипропилметилцеллюлоза обладает превосходными пленкообразующими свойствами. Его водный раствор или раствор органического растворителя наносят на стеклянную пластину и после высыхания он становится свободным. Цветная, прозрачная и прочная пленка. Он обладает хорошей влагостойкостью и остается твердым при высоких температурах. Если добавить гигроскопичный пластификатор, его удлинение и гибкость можно улучшить. С точки зрения улучшения гибкости наиболее подходящими являются пластификаторы, такие как глицерин и сорбит. Обычно концентрация раствора составляет 2–3%, а количество пластификатора составляет 10–20% эфира целлюлозы. Если содержание пластификатора слишком велико, при высокой влажности произойдет коллоидно-дегидратационная усадка. Прочность пленки с добавлением пластификатора значительно больше, чем без пластификатора, и увеличивается с увеличением количества добавляемого пластификатора. Что касается гигроскопичности пленки, то она также увеличивается с увеличением количества пластификатора.
Время публикации: 20 декабря 2022 г.