Idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) è un etere misto di cellulosa non ionico, solubile in acqua.L'aspetto è una polvere o un materiale granulare da bianco a leggermente giallo, insapore, inodore, non tossico, chimicamente stabile e si dissolve in acqua per formare una soluzione liscia, trasparente e viscosa.Una delle proprietà più importanti dell'idrossipropilmetilcellulosa nell'applicazione è che aumenta la viscosità del liquido.L'effetto addensante dipende dal grado di polimerizzazione (DP) del prodotto, dalla concentrazione di etere di cellulosa nella soluzione acquosa, dalla velocità di taglio e dalla temperatura della soluzione.E altri fattori.
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Tipo fluido di soluzione acquosa HPMC
In generale, la sollecitazione di un fluido nel flusso di taglio può essere espressa solo in funzione della velocità di taglio ƒ(γ), purché non sia dipendente dal tempo.A seconda della forma di ƒ(γ), i fluidi possono essere suddivisi in diversi tipi, vale a dire: fluidi newtoniani, fluidi dilatanti, fluidi pseudoplastici e fluidi plastici Bingham.
Gli eteri di cellulosa sono divisi in due categorie: uno è l'etere di cellulosa non ionico e l'altro è l'etere di cellulosa ionico.Per la reologia di questi due tipi di eteri di cellulosa.SCNaik et al.ha condotto uno studio comparativo completo e sistematico sulle soluzioni di idrossietilcellulosa e sodio carbossimetilcellulosa.I risultati hanno mostrato che sia le soluzioni di etere di cellulosa non ioniche che le soluzioni di etere di cellulosa ioniche erano pseudoplastiche.I flussi, cioè i flussi non newtoniani, si avvicinano ai liquidi newtoniani solo a concentrazioni molto basse.La pseudoplasticità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa gioca un ruolo importante nell'applicazione.Ad esempio, quando applicato nei rivestimenti, a causa delle caratteristiche di assottigliamento al taglio delle soluzioni acquose, la viscosità della soluzione diminuisce con l'aumento della velocità di taglio, che favorisce la dispersione uniforme delle particelle di pigmento e aumenta anche la fluidità del rivestimento .L'effetto è molto grande;mentre è a riposo, la viscosità della soluzione è relativamente grande, il che impedisce efficacemente il deposito di particelle di pigmento nel rivestimento.
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Metodo di prova della viscosità HPMC
Un indicatore importante per misurare l'effetto addensante dell'idrossipropilmetilcellulosa è la viscosità apparente della soluzione acquosa.I metodi di misurazione della viscosità apparente di solito includono il metodo della viscosità capillare, il metodo della viscosità rotazionale e il metodo della viscosità della palla cadente.
dove: è la viscosità apparente, mPa·s;K è la costante del viscosimetro;d è la densità del campione di soluzione a 20/20°C;t è il tempo necessario alla soluzione per passare attraverso la parte superiore del viscosimetro fino alla tacca inferiore, s;Viene misurato il tempo in cui l'olio standard scorre attraverso il viscosimetro.
Tuttavia, il metodo di misurazione mediante viscosimetro capillare è più problematico.Le viscosità di molti eteri di cellulosa sono difficili da analizzare utilizzando un viscosimetro capillare perché queste soluzioni contengono tracce di materia insolubile che vengono rilevate solo quando il viscosimetro capillare è bloccato.Pertanto, la maggior parte dei produttori utilizza viscosimetri rotazionali per controllare la qualità dell'idrossipropilmetilcellulosa.I viscosimetri Brookfield sono comunemente usati in paesi stranieri e i viscosimetri NDJ sono usati in Cina.
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Fattori che influenzano la viscosità HPMC
3.1 Relazione con il grado di aggregazione
Quando altri parametri rimangono invariati, la viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa è proporzionale al grado di polimerizzazione (DP) o al peso molecolare o alla lunghezza della catena molecolare e aumenta con l'aumentare del grado di polimerizzazione.Questo effetto è più pronunciato nel caso di basso grado di polimerizzazione che nel caso di alto grado di polimerizzazione.
3.2 Relazione tra viscosità e concentrazione
La viscosità dell'idrossipropilmetilcellulosa aumenta con l'aumentare della concentrazione del prodotto nella soluzione acquosa.Anche un piccolo cambiamento di concentrazione causerà un grande cambiamento di viscosità.Con la viscosità nominale dell'idrossipropilmetilcellulosa L'effetto del cambiamento della concentrazione della soluzione sulla viscosità della soluzione è sempre più evidente.
3.3 Relazione tra viscosità e velocità di taglio
La soluzione acquosa di idrossipropilmetilcellulosa ha la proprietà di assottigliarsi al taglio.L'idrossipropilmetilcellulosa di diversa viscosità nominale viene preparata in una soluzione acquosa al 2% e viene misurata rispettivamente la sua viscosità a diverse velocità di taglio.I risultati sono i seguenti Come mostrato in figura.A bassa velocità di taglio, la viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa non è cambiata in modo significativo.Con l'aumento della velocità di taglio, la viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa con viscosità nominale più elevata è diminuita in modo più evidente, mentre la soluzione con bassa viscosità non è diminuita ovviamente.
3.4 Relazione tra viscosità e temperatura
La viscosità della soluzione di idrossipropilmetilcellulosa è fortemente influenzata dalla temperatura.All'aumentare della temperatura, la viscosità della soluzione diminuisce.Come mostrato in figura, viene preparato in una soluzione acquosa con una concentrazione del 2% e viene misurata la variazione della viscosità con l'aumento della temperatura.
3.5 Altri fattori di influenza
La viscosità della soluzione acquosa di idrossipropilmetilcellulosa è anche influenzata dagli additivi nella soluzione, dal valore del pH della soluzione e dalla degradazione microbica.Solitamente, per ottenere migliori prestazioni di viscosità o ridurre il costo di utilizzo, è necessario aggiungere modificatori di reologia, come argilla, argilla modificata, polvere polimerica, etere di amido e copolimero alifatico, alla soluzione acquosa di idrossipropilmetilcellulosa., ed elettroliti come cloruro, bromuro, fosfato, nitrato, ecc. possono anche essere aggiunti alla soluzione acquosa.Questi additivi non influiranno solo sulle proprietà di viscosità della soluzione acquosa, ma influiranno anche su altre proprietà applicative dell'idrossipropilmetilcellulosa come la ritenzione idrica., resistenza all'abbassamento, ecc.
La viscosità della soluzione acquosa di idrossipropilmetilcellulosa non è quasi influenzata da acidi e alcali ed è generalmente stabile nell'intervallo da 3 a 11. Può sopportare una certa quantità di acidi deboli, come acido formico, acido acetico, acido fosforico , acido borico, acido citrico, ecc. Tuttavia, l'acido concentrato ridurrà la viscosità.Ma la soda caustica, l'idrossido di potassio, l'acqua di calce, ecc. hanno scarso effetto su di esso.Rispetto ad altri eteri di cellulosa, la soluzione acquosa di idrossipropilmetilcellulosa ha una buona stabilità antimicrobica, il motivo principale è che l'idrossipropilmetilcellulosa ha gruppi idrofobici con un alto grado di sostituzione e impedimento sterico dei gruppi Tuttavia, poiché la reazione di sostituzione di solito non è uniforme, l'unità anidroglucosio non sostituita è più facilmente eroso dai microrganismi, con conseguente degradazione delle molecole di etere di cellulosa e scissione della catena.La prestazione è che la viscosità apparente della soluzione acquosa diminuisce.Se è necessario conservare a lungo la soluzione acquosa di idrossipropilmetilcellulosa, si consiglia di aggiungere una traccia di agente antimicotico in modo che la viscosità non cambi in modo significativo.Quando si scelgono agenti antimicotici, conservanti o fungicidi, è necessario prestare attenzione alla sicurezza e scegliere prodotti che non siano tossici per il corpo umano, abbiano proprietà stabili e siano inodori, come i fungicidi AMICAL di DOW Chem, i conservanti CANGUARD64, gli agenti batterici FUELSAVER e altri prodotti.può svolgere un ruolo corrispondente.
Tempo di pubblicazione: 20 ottobre 2022