خواص هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز نوعی اتر مخلوط سلولزی غیریونی است. برخلاف اتر مخلوط یونی متیل کربوکسی متیل سلولز، با فلزات سنگین واکنش نمی دهد. با توجه به نسبت های مختلف محتوای متوکسیل و محتوای هیدروکسی پروپیل در هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و ویسکوزیته های مختلف، انواع زیادی با خواص متفاوت وجود دارد، به عنوان مثال، محتوای متوکسیل بالا و محتوای هیدروکسی پروپیل کم، عملکرد آن نزدیک به متیل سلولز است، در حالی که عملکرد آن پایین است. محتوای متوکسیل و محتوای هیدروکسی پروپیل بالا نزدیک به هیدروکسی پروپیل متیل است سلولز با این حال، در هر گونه، اگرچه فقط مقدار کمی از گروه هیدروکسی پروپیل یا مقدار کمی از گروه متوکسیل وجود دارد، تفاوت های زیادی در حلالیت در حلال های آلی یا دمای لخته سازی در محلول های آبی وجود دارد.

(1) خواص حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز
①حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در آب هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در واقع نوعی متیل سلولز است که توسط پروپیلن اکسید (متوکسی پروپیلن) اصلاح شده است، بنابراین هنوز هم همان خواص متیل سلولز را دارد. سلولز دارای ویژگی های مشابه حلالیت در آب سرد و نامحلول بودن در آب گرم است. با این حال، به دلیل تغییر گروه هیدروکسی پروپیل، دمای ژل شدن آن در آب گرم بسیار بالاتر از متیل سلولز است. به عنوان مثال، ویسکوزیته محلول آبی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با 2% درجه جایگزینی محتوای متوکسی DS=0.73 و محتوای هیدروکسی پروپیل MS=0.46 برابر با 500 mpa·s در 20 درجه سانتیگراد است و دمای ژل آن می تواند به نزدیک 100 درجه سانتیگراد برسد، در حالی که متیل سلولز در همان دما فقط حدود 55 درجه سانتیگراد است. در مورد حلالیت آن در آب نیز تا حد زیادی بهبود یافته است. به عنوان مثال، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پودر شده (شکل دانه ای 0.2 تا 0.5 میلی متر در 20 درجه سانتی گراد با ویسکوزیته محلول آبی 4٪ 2pa•s را می توان در دمای اتاق خریداری کرد، به راحتی در آب بدون خنک شدن قابل حل است.

②حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در حلال های آلی حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در حلال های آلی نیز بهتر از متیل سلولز است. برای محصولات بالاتر از 2.1، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با ویسکوزیته بالا حاوی هیدروکسی پروپیل MS=1.5~1.8 و متوکسی DS=0.2~1.0، با درجه کل جایگزینی بالاتر از 1.8، محلول در محلول های بی آب متانول و اتانول، محیط پلاستیک و اتانول قابل حل در آب است. . همچنین در هیدروکربن های کلردار مانند متیلن کلرید و کلروفرم و حلال های آلی مانند استون، ایزوپروپانول و دی استون الکل محلول است. حلالیت آن در حلال های آلی بهتر از حلالیت در آب است.

(2) عوامل مؤثر بر ویسکوزیته هیدروکسی پروپیل متیل سلولز تعیین ویسکوزیته استاندارد هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مانند سایر اترهای سلولزی است و در دمای 20 درجه سانتی گراد با محلول آبی 2 درصد به عنوان استاندارد اندازه گیری می شود. ویسکوزیته همان محصول با افزایش غلظت افزایش می یابد. برای محصولاتی با وزن‌های مولکولی متفاوت در غلظت یکسان، محصول با وزن مولکولی بیشتر، ویسکوزیته بالاتری دارد. رابطه آن با دما شبیه متیل سلولز است. هنگامی که دما افزایش می یابد، ویسکوزیته شروع به کاهش می کند، اما زمانی که به دمای مشخصی می رسد، ویسکوزیته ناگهان افزایش می یابد و ژل شدن رخ می دهد. دمای ژل محصولات با ویسکوزیته پایین بالاتر است. بالا است. نقطه ژل آن نه تنها به ویسکوزیته اتر مربوط می شود، بلکه به نسبت ترکیب گروه متوکسیل و گروه هیدروکسی پروپیل در اتر و اندازه درجه جانشینی کل مربوط می شود. لازم به ذکر است که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز نیز شبه پلاستیک است و محلول آن در دمای اتاق بدون هیچ گونه تخریب ویسکوزیته به جز امکان تجزیه آنزیمی پایدار است.

(3) تحمل نمک هیدروکسی پروپیل متیل سلولز از آنجایی که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یک اتر غیر یونی است، برخلاف دیگر اترهای سلولز یونی در محیط آبی یونیزه نمی شود، به عنوان مثال، کربوکسی متیل سلولز با یون های فلزات سنگین واکنش می دهد و در محلول رسوب می کند. نمک های عمومی مانند کلرید، برمید، فسفات، نیترات و غیره با افزودن به محلول آبی آن رسوب نخواهند کرد. با این حال، افزودن نمک بر دمای لخته سازی محلول آبی آن تأثیر دارد. هنگامی که غلظت نمک افزایش می یابد، دمای ژل کاهش می یابد. هنگامی که غلظت نمک کمتر از نقطه لخته سازی باشد، ویسکوزیته محلول تمایل به افزایش دارد. بنابراین مقدار مشخصی نمک اضافه می شود. در کاربرد، می تواند اثر ضخیم کنندگی را از نظر اقتصادی بیشتر به دست آورد. بنابراین در برخی کاربردها بهتر است از مخلوط اتر سلولز و نمک نسبت به غلظت بالاتر محلول اتر برای دستیابی به اثر غلیظ کننده استفاده شود.

(4) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اسید و مقاومت قلیایی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به طور کلی در برابر اسیدها و قلیاها پایدار است و در محدوده pH 2 تا 12 تحت تأثیر قرار نمی گیرد. می تواند مقدار معینی از اسیدهای سبک مانند اسید فرمیک، اسید استیک، اسید سیتریک، اسید سوکسینیک، اسید فسفریک، اسید بوریک و غیره را تحمل کند. اما اسید غلیظ اثر کاهش ویسکوزیته دارد. مواد قلیایی مانند سود سوزآور، پتاس سوزآور و آب آهک هیچ تاثیری روی آن ندارند، اما می توانند کمی ویسکوزیته محلول را افزایش دهند و سپس به آرامی آن را کاهش دهند.

(5) سازگاری هیدروکسی پروپیل متیل سلولز محلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را می توان با ترکیبات پلیمری محلول در آب مخلوط کرد تا یک محلول یکنواخت و شفاف با ویسکوزیته بالاتر تشکیل شود. این ترکیبات پلیمری شامل پلی اتیلن گلیکول، پلی وینیل استات، پلی سیلیکون، پلی متیل وینیل سیلوکسان، هیدروکسی اتیل سلولز و متیل سلولز می باشد. ترکیبات طبیعی با مولکولی بالا مانند صمغ عربی، صمغ ملخ، صمغ کارایا و ... نیز سازگاری خوبی با محلول آن دارند. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز همچنین می تواند با مانیتول استر یا سوربیتول استر اسید استئاریک یا اسید پالمتیک مخلوط شود و همچنین می تواند با گلیسیرین، سوربیتول و مانیتول مخلوط شود و از این ترکیبات می توان به عنوان نرم کننده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز برای سلولز استفاده کرد.

(6) اترهای سلولز محلول در آب نامحلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز می توانند اتصال عرضی سطحی را با آلدئیدها انجام دهند، به طوری که این اترهای محلول در آب در محلول رسوب کرده و در آب نامحلول می شوند. آلدئیدهایی که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را نامحلول می کنند عبارتند از: فرمالدئید، گلیوکسال، سوکسینیک آلدهید، آدیپالدئید و غیره. هنگام استفاده از فرمالدئید باید به مقدار pH محلول توجه ویژه ای داشت که در این میان گلیوکسال سریعتر واکنش نشان می دهد، بنابراین معمولاً از گلیوکسال به عنوان پیوند متقاطع استفاده می شود. عامل در تولید صنعتی مقدار این نوع عامل اتصال عرضی در محلول 0.2٪ تا 10٪ جرم اتر است، ترجیحاً 7٪ تا 10٪، به عنوان مثال، 3.3٪ تا 6٪ گلیوکسال مناسب ترین است. به طور کلی، دمای درمان 0 ~ 30 ℃ و زمان 1 ~ 120 دقیقه است. واکنش اتصال عرضی باید در شرایط اسیدی انجام شود. به طور کلی، محلول ابتدا با اسید قوی معدنی یا اسید کربوکسیلیک آلی اضافه می شود تا pH محلول را در حدود 2 تا 6، ترجیحاً بین 4 تا 6 تنظیم کند، و سپس آلدئیدها را برای انجام واکنش اتصال متقابل اضافه می کنند. اسید مورد استفاده دارای اسید کلریدریک، اسید سولفوریک، اسید فسفریک، اسید فرمیک، اسید استیک، اسید هیدروکسی استیک، اسید سوکسینیک یا اسید سیتریک و غیره است، که در آن با اسید فرمیک یا اسید استیک توصیه می شود، و اسید فرمیک بهینه است. همچنین می‌توان اسید و آلدهید را به طور همزمان اضافه کرد تا محلول در محدوده pH مورد نظر دچار واکنش اتصال متقابل شود. این واکنش اغلب در فرآیند تصفیه نهایی در فرآیند تهیه اترهای سلولزی استفاده می شود. پس از نامحلول شدن اتر سلولز، استفاده از آن راحت است

20 ~ 25 ℃ آب برای شستشو و تصفیه. هنگامی که محصول در حال استفاده است، می توان مواد قلیایی را به محلول محصول اضافه کرد تا PH محلول را قلیایی تنظیم کند و محصول به سرعت در محلول حل شود. این روش همچنین برای درمان فیلم پس از تبدیل محلول اتر سلولز به یک فیلم برای تبدیل آن به یک فیلم نامحلول قابل استفاده است.

(7) مقاومت آنزیمی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در تئوری، مشتقات سلولز، مانند یک گروه جانشین با پیوند محکم در هر گروه آنهیدروگلوکز، مستعد فرسایش میکروبی نیستند، اما در واقع، زمانی که ارزش جایگزینی محصول نهایی از 1 بیشتر شود همچنین توسط آنزیم ها تجزیه می شود، به این معنی که درجه جایگزینی هر گروه بر روی زنجیره سلولزی به اندازه کافی یکنواخت نیست و میکروارگانیسم ها می توانند بر روی گروه انیدروگلوکز جایگزین نشده فرسایش پیدا کنند. قندها به عنوان مواد مغذی برای میکروارگانیسم ها تشکیل و جذب می شوند. بنابراین در صورت افزایش درجه جایگزینی اتریفیکاسیون سلولز، مقاومت در برابر فرسایش آنزیمی اتر سلولز نیز افزایش می یابد. بر اساس گزارشات، تحت شرایط کنترل شده، نتایج هیدرولیز آنزیم ها، ویسکوزیته باقیمانده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (DS=1.9) 13.2 درصد، متیل سلولز (DS=1.83) 7.3 درصد، متیل سلولز (DS=1.66) 3.8 درصد است. و هیدروکسی اتیل سلولز 1.7٪ است. مشاهده می شود که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای توانایی ضد آنزیمی قوی است. بنابراین، مقاومت عالی آنزیمی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، همراه با خاصیت پراکندگی خوب، ضخیم شدن و تشکیل فیلم، در پوشش های امولسیونی آب و غیره استفاده می شود و به طور کلی نیازی به افزودن مواد نگهدارنده ندارد. با این حال، برای نگهداری طولانی مدت محلول یا آلودگی احتمالی از خارج، می توان به عنوان یک اقدام احتیاطی مواد نگهدارنده اضافه کرد و انتخاب را می توان با توجه به نیازهای نهایی محلول تعیین کرد. استات فنیل جیوه و فلوروسیلیکات منگنز نگهدارنده های موثری هستند، اما همه آنها دارای سمیت هستند، باید به عملیات توجه شود. به طور کلی، 1 تا 5 میلی گرم استات فنیل جیوه را می توان به ازای هر لیتر از دوز به محلول اضافه کرد.

(8) عملکرد فیلم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای خواص تشکیل فیلم عالی است. محلول آبی یا محلول حلال آلی آن روی صفحه شیشه ای پوشانده می شود و پس از خشک شدن آزاد می شود. فیلم رنگی، شفاف و سخت. مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارد و در دماهای بالا جامد می ماند. اگر نرم کننده رطوبت گیر اضافه شود، ازدیاد طول و انعطاف پذیری آن را می توان افزایش داد. از نظر بهبود انعطاف پذیری، نرم کننده هایی مانند گلیسیرین و سوربیتول مناسب ترین هستند. به طور کلی، غلظت محلول 2٪ ~ 3٪ است، و مقدار نرم کننده 10٪ تا 20٪ اتر سلولز است. اگر محتوای نرم کننده بیش از حد زیاد باشد، انقباض کم آبی کلوئیدی در رطوبت بالا رخ می دهد. استحکام کششی فیلم با افزودن نرم کننده بسیار بیشتر از بدون نرم کننده است و با افزایش مقدار اضافه شده افزایش می یابد. در مورد رطوبت سنجی فیلم نیز با افزایش مقدار نرم کننده افزایش می یابد.