Propiedades de la hidroxipropilmetilcelulosa

La hidroxipropilmetilcelulosa es un tipo de éter mixto de celulosa no iónico. A diferencia del éter mixto iónico de metilcarboximetilcelulosa, no reacciona con metales pesados. Debido a las diferentes proporciones de contenido de metoxilo y contenido de hidroxipropilo en la hidroxipropilmetilcelulosa y a las diferentes viscosidades, existen muchas variedades con diferentes propiedades, por ejemplo, alto contenido de metoxilo y bajo contenido de hidroxipropilo. Su rendimiento es cercano al de la metilcelulosa, mientras que el de bajo El contenido de metoxilo y el alto contenido de hidroxipropilo es cercano al de la hidroxipropilmetilcelulosa. Sin embargo, en cada variedad, aunque sólo contiene una pequeña cantidad de grupo hidroxipropilo o una pequeña cantidad de grupo metoxilo, existen grandes diferencias en la solubilidad en disolventes orgánicos o la temperatura de floculación en soluciones acuosas.

(1) Propiedades de solubilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa.
①Solubilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa en agua La hidroxipropilmetilcelulosa es en realidad un tipo de metilcelulosa modificada por óxido de propileno (metoxipropileno), por lo que todavía tiene las mismas propiedades que la metilcelulosa. La celulosa tiene características similares de solubilidad en agua fría e insolubilidad en agua caliente. Sin embargo, debido al grupo hidroxipropilo modificado, su temperatura de gelificación en agua caliente es mucho más alta que la de la metilcelulosa. Por ejemplo, la viscosidad de la solución acuosa de hidroxipropilmetilcelulosa con un contenido de metoxi al 2%, grado de sustitución DS=0,73 y contenido de hidroxipropilo MS=0,46 es de 500 mpa·s a 20°C, y su temperatura de gel puede alcanzar cerca de 100°C, mientras que la metilcelulosa a la misma temperatura es de sólo unos 55°C. En cuanto a su solubilidad en agua, también se ha mejorado mucho. Por ejemplo, la hidroxipropilmetilcelulosa pulverizada (forma granular de 0,2 a 0,5 mm a 20 °C con una viscosidad de solución acuosa al 4 % de 2 pa•s se puede adquirir a temperatura ambiente y es fácilmente soluble en agua sin enfriar).

②Solubilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa en disolventes orgánicos La solubilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa en disolventes orgánicos también es mejor que la de la metilcelulosa. Para productos superiores a 2,1, la hidroxipropilmetilcelulosa de alta viscosidad que contiene hidroxipropil MS = 1,5 ~ 1,8 y metoxi DS = 0,2 ~ 1,0, con un grado total de sustitución superior a 1,8, es soluble en soluciones anhidras de metanol y etanol. Mediana, termoplástica y soluble en agua. . También es soluble en hidrocarburos clorados como cloruro de metileno y cloroformo, y disolventes orgánicos como acetona, isopropanol y alcohol diacetona. Su solubilidad en disolventes orgánicos es mejor que la solubilidad en agua.

(2) Factores que afectan la viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa La determinación de la viscosidad estándar de la hidroxipropilmetilcelulosa es la misma que la de otros éteres de celulosa y se mide a 20°C con una solución acuosa al 2% como estándar. La viscosidad del mismo producto aumenta con el aumento de la concentración. Para productos con diferentes pesos moleculares a la misma concentración, el producto con mayor peso molecular tiene mayor viscosidad. Su relación con la temperatura es similar a la de la metilcelulosa. Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad comienza a disminuir, pero cuando alcanza cierta temperatura, la viscosidad aumenta repentinamente y se produce la gelificación. La temperatura del gel de los productos de baja viscosidad es mayor. es alto. Su punto de gel no solo está relacionado con la viscosidad del éter, sino también con la proporción de composición del grupo metoxilo y el grupo hidroxipropilo en el éter y el tamaño del grado de sustitución total. Cabe señalar que la hidroxipropilmetilcelulosa también es pseudoplástica y su solución es estable a temperatura ambiente sin ninguna degradación de la viscosidad, excepto por la posibilidad de degradación enzimática.

(3) La tolerancia a la sal de la hidroxipropilmetilcelulosa Dado que la hidroxipropilmetilcelulosa es un éter no iónico, no se ioniza en medios acuosos, a diferencia de otros éteres de celulosa iónicos. Por ejemplo, la carboximetilcelulosa reacciona con iones de metales pesados ​​y precipita en la solución. Las sales generales como cloruro, bromuro, fosfato, nitrato, etc. no precipitarán cuando se agreguen a su solución acuosa. Sin embargo, la adición de sal tiene cierta influencia sobre la temperatura de floculación de su solución acuosa. Cuando aumenta la concentración de sal, la temperatura del gel disminuye. Cuando la concentración de sal está por debajo del punto de floculación, la viscosidad de la solución tiende a aumentar. Por tanto, se añade una cierta cantidad de sal. , en aplicación, puede lograr un efecto espesante de manera más económica. Por lo tanto, en algunas aplicaciones, es mejor usar una mezcla de éter de celulosa y sal que una concentración más alta de solución de éter para lograr el efecto espesante.

(4) Resistencia a los ácidos y álcalis de la hidroxipropilmetilcelulosa La hidroxipropilmetilcelulosa es generalmente estable a los ácidos y álcalis y no se ve afectada en el rango de pH de 2 a 12. Puede soportar una cierta cantidad de ácidos ligeros, como ácido fórmico, ácido acético, ácido cítrico, ácido succínico, ácido fosfórico, ácido bórico, etc. Pero el ácido concentrado tiene el efecto de reducir la viscosidad. Los álcalis como la sosa cáustica, la potasa cáustica y el agua de cal no tienen ningún efecto sobre ella, pero pueden aumentar ligeramente la viscosidad de la solución y luego disminuirla lentamente.

(5) Compatibilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa La solución de hidroxipropilmetilcelulosa se puede mezclar con compuestos poliméricos solubles en agua para formar una solución uniforme y transparente con mayor viscosidad. Estos compuestos poliméricos incluyen polietilenglicol, acetato de polivinilo, polisilicona, polimetilvinilsiloxano, hidroxietilcelulosa y metilcelulosa. Los compuestos naturales de alto peso molecular como la goma arábiga, la goma de algarroba, la goma karaya, etc. también tienen buena compatibilidad con su solución. La hidroxipropilmetilcelulosa también se puede mezclar con éster de manitol o éster de sorbitol de ácido esteárico o ácido palmítico, y también se puede mezclar con glicerina, sorbitol y manitol, y estos compuestos se pueden usar como plastificante de hidroxipropilmetilcelulosa para celulosa.

(6) Los éteres de celulosa insolubles en agua de hidroxipropilmetilcelulosa pueden realizar reticulación superficial con aldehídos, de modo que estos éteres solubles en agua precipitan en la solución y se vuelven insolubles en agua. Los aldehídos que hacen que la hidroxipropilmetilcelulosa sea insoluble incluyen formaldehído, glioxal, aldehído succínico, adipaldehído, etc. Cuando se usa formaldehído, se debe prestar especial atención al valor de pH de la solución, entre los cuales el glioxal reacciona más rápido, por lo que el glioxal se usa comúnmente como reticulante. agente en la producción industrial. La cantidad de este tipo de agente reticulante en la solución es del 0,2% al 10% de la masa de éter, preferiblemente del 7% al 10%; por ejemplo, el más adecuado es del 3,3% al 6% de glioxal. Generalmente, la temperatura del tratamiento es de 0~30℃ y el tiempo es de 1~120min. La reacción de reticulación debe llevarse a cabo en condiciones ácidas. Generalmente, primero se agrega a la solución un ácido fuerte inorgánico o un ácido carboxílico orgánico para ajustar el pH de la solución a aproximadamente 2~6, preferiblemente entre 4~6, y luego se agregan aldehídos para llevar a cabo la reacción de reticulación. El ácido utilizado tiene ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido fórmico, ácido acético, ácido hidroxiacético, ácido succínico o ácido cítrico, etc., siendo aconsejable el uso de ácido fórmico o ácido acético y el ácido fórmico es óptimo. El ácido y el aldehído también se pueden agregar simultáneamente para permitir que la solución experimente una reacción de reticulación dentro del rango de pH deseado. Esta reacción se utiliza a menudo en el proceso de tratamiento final en el proceso de preparación de éteres de celulosa. Después de que el éter de celulosa sea insoluble, es conveniente utilizarlo.

20~25℃ agua para lavado y purificación. Cuando el producto está en uso, se pueden agregar sustancias alcalinas a la solución del producto para ajustar el pH de la solución para que sea alcalino, y el producto se disolverá en la solución rápidamente. Este método también es aplicable al tratamiento de la película después de que la solución de éter de celulosa se convierta en una película para convertirla en una película insoluble.

(7) Resistencia enzimática de la hidroxipropilmetilcelulosa En teoría, los derivados de celulosa, como un grupo sustituyente firmemente unido en cada grupo anhidroglucosa, no son susceptibles a la erosión microbiana, pero de hecho, cuando el valor de sustitución del producto terminado excede 1, lo hará También puede ser degradado por enzimas, lo que significa que el grado de sustitución de cada grupo en la cadena de celulosa no es lo suficientemente uniforme y los microorganismos pueden erosionar el no sustituido. grupo anhidroglucosa. Los azúcares se forman y absorben como nutrientes para los microorganismos. Por tanto, si aumenta el grado de sustitución de eterificación de la celulosa, también aumentará la resistencia a la erosión enzimática del éter de celulosa. Según los informes, en condiciones controladas, los resultados de la hidrólisis de las enzimas, la viscosidad residual de la hidroxipropilmetilcelulosa (DS=1,9) es del 13,2%, la metilcelulosa (DS=1,83) es del 7,3%, la metilcelulosa (DS=1,66) es del 3,8%. y la hidroxietilcelulosa es del 1,7%. Se puede observar que la hidroxipropilmetilcelulosa tiene una fuerte capacidad antienzimática. Por lo tanto, la excelente resistencia enzimática de la hidroxipropilmetilcelulosa, combinada con su buena dispersabilidad, propiedades espesantes y formadoras de película, se utiliza en recubrimientos de emulsión acuosa, etc., y generalmente no es necesario agregar conservantes. Sin embargo, para el almacenamiento prolongado de la solución o una posible contaminación desde el exterior, se pueden agregar conservantes como medida de precaución, y la elección se puede determinar de acuerdo con los requisitos finales de la solución. El acetato de fenilmercúrico y el fluorosilicato de manganeso son conservantes eficaces, pero todos tienen toxicidad y se debe prestar atención a la operación. Generalmente, se pueden agregar de 1 a 5 mg de acetato de fenilmercurio a la solución por litro de dosis.

(8) Rendimiento de la película de hidroxipropilmetilcelulosa La hidroxipropilmetilcelulosa tiene excelentes propiedades formadoras de película. Su solución acuosa o solución de disolvente orgánico se recubre sobre una placa de vidrio y se libera después del secado. Película coloreada, transparente y resistente. Tiene buena resistencia a la humedad y permanece sólido a altas temperaturas. Si se añade plastificante higroscópico, se puede mejorar su alargamiento y flexibilidad. En cuanto a mejorar la flexibilidad, los plastificantes como la glicerina y el sorbitol son los más adecuados. Generalmente, la concentración de la solución es del 2% al 3% y la cantidad de plastificante es del 10% al 20% de éter de celulosa. Si el contenido de plastificante es demasiado alto, se producirá una contracción por deshidratación coloidal a alta humedad. La resistencia a la tracción de la película con plastificante añadido es mucho mayor que la de la película sin plastificante y aumenta con el aumento de la cantidad añadida. En cuanto a la higroscopicidad de la película, también aumenta con el aumento de la cantidad de plastificante.