Ιδιότητες ιξώδους υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης

Υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) είναι ένας μη ιονικός, υδατοδιαλυτός μικτός αιθέρας κυτταρίνης.Η εμφάνιση είναι λευκή έως ελαφρώς κίτρινη σκόνη ή κοκκώδες υλικό, άγευστο, άοσμο, μη τοξικό, χημικά σταθερό και διαλύεται στο νερό για να σχηματίσει ένα λείο, διαφανές και παχύρρευστο διάλυμα.Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης στην εφαρμογή είναι ότι αυξάνει το ιξώδες του υγρού.Το αποτέλεσμα πάχυνσης εξαρτάται από τον βαθμό πολυμερισμού (DP) του προϊόντος, τη συγκέντρωση αιθέρα κυτταρίνης στο υδατικό διάλυμα, τον ρυθμό διάτμησης και τη θερμοκρασία του διαλύματος.Και άλλοι παράγοντες.

01

Υδατικός τύπος υδατικού διαλύματος HPMC

Γενικά, η τάση ενός ρευστού στη ροή διάτμησης μπορεί να εκφραστεί ως συνάρτηση μόνο του ρυθμού διάτμησης ƒ(γ), εφόσον δεν εξαρτάται από το χρόνο.Ανάλογα με τη μορφή του ƒ(γ), τα υγρά μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικούς τύπους, συγκεκριμένα: Νευτώνεια υγρά, διασταλτικά υγρά, ψευδοπλαστικά υγρά και πλαστικά υγρά Bingham.

Οι αιθέρες κυτταρίνης χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: η μία είναι μη ιονικός αιθέρας κυτταρίνης και η άλλη είναι ιονικός αιθέρας κυτταρίνης.Για τη ρεολογία αυτών των δύο τύπων αιθέρων κυτταρίνης.SC Naik et al.διεξήγαγε μια ολοκληρωμένη και συστηματική συγκριτική μελέτη για τα διαλύματα υδροξυαιθυλοκυτταρίνης και νατριούχου καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τόσο τα διαλύματα μη ιοντικού αιθέρα κυτταρίνης όσο και τα διαλύματα αιθέρα ιοντικής κυτταρίνης ήταν ψευδοπλαστικά.Οι ροές, δηλαδή οι μη νευτώνειες ροές, πλησιάζουν τα νευτώνεια υγρά μόνο σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις.Η ψευδοπλαστικότητα του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης παίζει σημαντικό ρόλο στην εφαρμογή.Για παράδειγμα, όταν εφαρμόζεται σε επιστρώσεις, λόγω των χαρακτηριστικών αραίωσης διάτμησης των υδατικών διαλυμάτων, το ιξώδες του διαλύματος μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού διάτμησης, που ευνοεί την ομοιόμορφη διασπορά των σωματιδίων χρωστικής ουσίας και επίσης αυξάνει τη ρευστότητα της επικάλυψης .Το αποτέλεσμα είναι πολύ μεγάλο.ενώ ηρεμεί, το ιξώδες του διαλύματος είναι σχετικά μεγάλο, γεγονός που εμποδίζει αποτελεσματικά την εναπόθεση σωματιδίων χρωστικής στην επικάλυψη.

02

Μέθοδος δοκιμής ιξώδους HPMC

Ένας σημαντικός δείκτης για τη μέτρηση του πηκτικού αποτελέσματος της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης είναι το φαινομενικό ιξώδες του υδατικού διαλύματος.Οι μέθοδοι μέτρησης του φαινομένου ιξώδους περιλαμβάνουν συνήθως τη μέθοδο τριχοειδούς ιξώδους, τη μέθοδο περιστροφικού ιξώδους και τη μέθοδο ιξώδους πτώσης μπάλας.

όπου: είναι το φαινομενικό ιξώδες, mPa s;K είναι η σταθερά του ιξωδόμετρου.d είναι η πυκνότητα του δείγματος διαλύματος στους 20/20°C.t είναι ο χρόνος για να περάσει το διάλυμα από το πάνω μέρος του ιξωδόμετρου μέχρι το κάτω σημάδι, s;Μετράται ο χρόνος που το τυπικό λάδι ρέει μέσω του ιξωδόμετρου.

Ωστόσο, η μέθοδος μέτρησης με τριχοειδές ιξωδόμετρο είναι πιο ενοχλητική.Τα ιξώδη πολλών αιθέρων κυτταρίνης είναι δύσκολο να αναλυθούν με τη χρήση τριχοειδούς ιξωδόμετρου επειδή αυτά τα διαλύματα περιέχουν ίχνη αδιάλυτης ύλης που ανιχνεύονται μόνο όταν το τριχοειδές ιξωδόμετρο είναι φραγμένο.Ως εκ τούτου, οι περισσότεροι κατασκευαστές χρησιμοποιούν περιστροφικά ιξωδόμετρα για τον έλεγχο της ποιότητας της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης.Τα ιξωδόμετρα Brookfield χρησιμοποιούνται συνήθως σε ξένες χώρες και τα ιξωδόμετρα NDJ χρησιμοποιούνται στην Κίνα.

03

Παράγοντες που επηρεάζουν το ιξώδες HPMC

3.1 Σχέση με το βαθμό συνάθροισης

Όταν άλλες παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες, το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης είναι ανάλογο με τον βαθμό πολυμερισμού (DP) ή το μοριακό βάρος ή το μήκος της μοριακής αλυσίδας και αυξάνεται με την αύξηση του βαθμού πολυμερισμού.Αυτό το αποτέλεσμα είναι πιο έντονο στην περίπτωση χαμηλού βαθμού πολυμερισμού παρά στην περίπτωση υψηλού βαθμού πολυμερισμού.

3.2 Σχέση μεταξύ ιξώδους και συγκέντρωσης

Το ιξώδες της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης του προϊόντος στο υδατικό διάλυμα.Ακόμη και μια μικρή αλλαγή συγκέντρωσης θα προκαλέσει μεγάλη αλλαγή στο ιξώδες.Με το ονομαστικό ιξώδες της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης Η επίδραση της αλλαγής της συγκέντρωσης του διαλύματος στο ιξώδες του διαλύματος είναι όλο και πιο εμφανής.

3.3 Σχέση μεταξύ ιξώδους και ταχύτητας διάτμησης

Το υδατικό διάλυμα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης έχει την ιδιότητα να αραιώνει με διάτμηση.Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη διαφορετικού ονομαστικού ιξώδους παρασκευάζεται σε υδατικό διάλυμα 2% και το ιξώδες της με διαφορετικούς ρυθμούς διάτμησης μετράται αντίστοιχα.Τα αποτελέσματα είναι τα ακόλουθα Όπως φαίνεται στο σχήμα.Σε χαμηλό ρυθμό διάτμησης, το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης δεν άλλαξε σημαντικά.Με την αύξηση του ρυθμού διάτμησης, το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης με υψηλότερο ονομαστικό ιξώδες μειώθηκε εμφανέστερα, ενώ το διάλυμα με χαμηλό ιξώδες δεν μειώθηκε εμφανώς.

3.4 Σχέση μεταξύ ιξώδους και θερμοκρασίας

Το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία.Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το ιξώδες του διαλύματος μειώνεται.Όπως φαίνεται στο σχήμα, παρασκευάζεται σε υδατικό διάλυμα με συγκέντρωση 2% και μετράται η μεταβολή του ιξώδους με την αύξηση της θερμοκρασίας.

3.5 Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν

Το ιξώδες του υδατικού διαλύματος της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης επηρεάζεται επίσης από τα πρόσθετα στο διάλυμα, την τιμή του pH του διαλύματος και τη μικροβιακή αποικοδόμηση.Συνήθως, προκειμένου να επιτευχθεί καλύτερη απόδοση ιξώδους ή να μειωθεί το κόστος χρήσης, είναι απαραίτητο να προστεθούν τροποποιητές ρεολογίας, όπως άργιλος, τροποποιημένη άργιλος, σκόνη πολυμερούς, αιθέρας αμύλου και αλειφατικό συμπολυμερές, στο υδατικό διάλυμα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης.και ηλεκτρολύτες όπως χλωριούχο, βρωμίδιο, φωσφορικό, νιτρικό κ.λπ. μπορούν επίσης να προστεθούν στο υδατικό διάλυμα.Αυτά τα πρόσθετα όχι μόνο θα επηρεάσουν τις ιδιότητες ιξώδους του υδατικού διαλύματος, αλλά επίσης θα επηρεάσουν άλλες ιδιότητες εφαρμογής της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης όπως η κατακράτηση νερού., αντίσταση χαλάρωσης κ.λπ.

Το ιξώδες του υδατικού διαλύματος της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης σχεδόν δεν επηρεάζεται από οξύ και αλκάλιο και γενικά είναι σταθερό στην περιοχή από 3 έως 11. Μπορεί να αντέξει μια ορισμένη ποσότητα αδύναμων οξέων, όπως μυρμηκικό οξύ, οξικό οξύ, φωσφορικό οξύ , βορικό οξύ, κιτρικό οξύ κ.λπ. Ωστόσο, το συμπυκνωμένο οξύ θα μειώσει το ιξώδες.Αλλά η καυστική σόδα, το υδροξείδιο του καλίου, το ασβεστόνερο κ.λπ. έχουν μικρή επίδραση σε αυτό.Σε σύγκριση με άλλους αιθέρες κυτταρίνης, το υδατικό διάλυμα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης έχει καλή αντιμικροβιακή σταθερότητα, ο κύριος λόγος είναι ότι η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη έχει υδρόφοβες ομάδες με υψηλό βαθμό υποκατάστασης και στερική παρεμπόδιση ομάδων Ωστόσο, δεδομένου ότι η αντίδραση υποκατάστασης δεν είναι συνήθως ομοιόμορφη, η μη υποκατεστημένη μονάδα διαβρώνεται πιο εύκολα από μικροοργανισμούς, με αποτέλεσμα την αποικοδόμηση των μορίων του αιθέρα της κυτταρίνης και την σχάση της αλυσίδας.Η απόδοση είναι ότι το φαινομενικό ιξώδες του υδατικού διαλύματος μειώνεται.Εάν είναι απαραίτητο να φυλάσσεται το υδατικό διάλυμα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης για μεγάλο χρονικό διάστημα, συνιστάται η προσθήκη ίχνους αντιμυκητιασικού παράγοντα, έτσι ώστε το ιξώδες να μην μεταβάλλεται σημαντικά.Όταν επιλέγετε αντιμυκητιασικούς παράγοντες, συντηρητικά ή μυκητοκτόνα, θα πρέπει να προσέχετε την ασφάλεια και να επιλέγετε προϊόντα που δεν είναι τοξικά για τον ανθρώπινο οργανισμό, έχουν σταθερές ιδιότητες και είναι άοσμα, όπως τα μυκητοκτόνα AMICAL της DOW Chem, τα συντηρητικά CANGUARD64, τα βακτηρίδια FUELSAVER και άλλα προϊόντα.μπορεί να παίξει αντίστοιχο ρόλο.