هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز HPMC هو نوع من الأثير المختلط السليلوز غير الأيوني، والذي يختلف عن الأثير المختلط كربوكسي ميثيل السليلوز الميثيل الأيوني، ولا يتفاعل مع المعادن الثقيلة.نظرًا لاختلاف نسب محتوى الميثوكسيل ومحتوى الهيدروكسي بروبيل في هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز واللزوجة المختلفة، فقد أصبح هناك مجموعة متنوعة من الأصناف ذات خصائص مختلفة، على سبيل المثال، محتوى الميثوكسيل العالي ومحتوى الهيدروكسي بروبيل المنخفض، وأدائه قريب من أداء ميثيل السليلوز، و الأصناف ذات المحتوى المنخفض من الميثوكسيل والمحتوى العالي من الهيدروكسي بروبيل، فإن أدائها قريب من أداء هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز.ومع ذلك، في الأصناف المختلفة، على الرغم من احتواء كمية صغيرة فقط من مجموعة الهيدروكسي بروبيل أو كمية صغيرة من مجموعة الميثوكسي، فإن قابلية الذوبان في المذيبات العضوية أو درجة حرارة التلبد في المحلول المائي مختلفة تمامًا.
1. ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
①قابلية ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في الماء هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز هو في الواقع ميثيل السليلوز المعدل بواسطة أكسيد البروبيلين (ميثيل أوكسي بروبيلين)، لذلك لا يزال لديه نفس خصائص ميثيل السليلوز.يتشابه السليلوز في قابلية الذوبان في الماء البارد وعدم قابلية الذوبان في الماء الساخن.ومع ذلك، نظرًا لمجموعة الهيدروكسي بروبيل المعدلة، فإن درجة حرارة الجيل في الماء الساخن أعلى بكثير من درجة حرارة ميثيل السليلوز.على سبيل المثال، لزوجة المحلول المائي لهيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع محتوى ميثوكسيل 2% DS=0.73 ومحتوى هيدروكسي بروبيل MS=0.46 هي 500 ميجاباسكال عند 20 درجة مئوية.درجة حرارة هلام يمكن أن تصل إلى ما يقرب من 100 درجة مئوية، في حين أن ميثيل السليلوز في نفس درجة الحرارة حوالي 55 درجة مئوية فقط.أما بالنسبة للذوبان في الماء، فقد تم تحسينها بشكل كبير.على سبيل المثال، يمكن استخدام هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز المسحوق (الشكل الحبيبي 0.2 ~ 0.5 مم عند 20 درجة مئوية مع لزوجة محلول مائي 4٪ يصل إلى 2 باسكال) في درجة حرارة الغرفة، وهو قابل للذوبان بسهولة في الماء دون تبريد.
②قابلية ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في المذيبات العضوية إن قابلية ذوبان هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في المذيبات العضوية أفضل أيضًا من مثيل السليلوز الميثيل، ويحتاج ميثيل السليلوز إلى درجة من استبدال الميثوكسيل عند المنتجات التي تزيد عن 2.1، ويحتوي على هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز عالي اللزوجة. هيدروكسي بروبيل MS = 1.5 ~ 1.8 و methoxy DS = 0.2 ~ 1.0، ودرجة الإحلال الإجمالية أعلى من 1.8 قابلة للذوبان في محاليل الميثانول والإيثانول اللامائية المتوسطة واللدائن الحرارية والقابلة للذوبان في الماء.كما أنه قابل للذوبان في الهيدروكربونات المكلورة مثل ثنائي كلورو ميثان والكلوروفورم، وفي المذيبات العضوية مثل الأسيتون والأيزوبروبانول وكحول ثنائي الأسيتون.قابليته للذوبان في المذيبات العضوية أفضل من قابليته للذوبان في الماء.
2. العوامل المؤثرة على لزوجة الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
العوامل المؤثرة على لزوجة هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز يعتمد تحديد اللزوجة القياسية لهيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز، مثل إيثرات السليلوز الأخرى، على محلول مائي 2٪ عند 20 درجة مئوية.تزداد لزوجة نفس المنتج مع زيادة التركيز.بالنسبة للمنتجات ذات الأوزان الجزيئية المختلفة وبنفس التركيز، تكون المنتجات ذات الأوزان الجزيئية الأكبر ذات لزوجة أعلى.علاقته مع درجة الحرارة تشبه علاقة ميثيل السليلوز.عندما تزيد درجة الحرارة، تبدأ اللزوجة في الانخفاض، ولكن عندما تصل إلى درجة حرارة معينة، تزداد اللزوجة فجأة ويحدث الجيلم.درجة حرارة هلام المنتجات منخفضة اللزوجة أعلى.عالية.لا ترتبط نقطة هلامها بلزوجة الأثير فحسب، بل ترتبط أيضًا بنسبة تكوين الميثوكسي والهيدروكسي بروبيل في الأثير والدرجة الإجمالية للاستبدال.تجدر الإشارة إلى أن هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز هو أيضًا لدن كاذب ومحلوله مستقر في درجة حرارة الغرفة دون أي تدهور في اللزوجة باستثناء احتمال التحلل الأنزيمي.
3. حمض هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز ومقاومة القلويات
حمض هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز ومقاومة القلويات هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر بشكل عام للأحماض والقلويات، ولا يتأثر في نطاق الرقم الهيدروجيني 2 ~ 12.يمكنه تحمل كمية معينة من الحمض الخفيف.مثل حمض الفورميك، وحامض الخليك، وحمض الستريك، وحمض السكسينيك، وحمض الفوسفوريك، وحمض البوريك، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن الحمض المركز له تأثير تقليل اللزوجة.القلويات مثل الصودا الكاوية والبوتاس الكاوية وماء الجير ليس لها أي تأثير عليها، ولكنها يمكن أن تزيد من لزوجة المحلول قليلاً، ومن ثم ستكون هناك ظاهرة الانخفاض البطيء في المستقبل.
4. قابلية خلط الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
قابلية امتزاج هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز يمكن خلط محلول هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز مع مركب بوليمر قابل للذوبان في الماء ليصبح محلول موحد وشفاف ذو لزوجة أعلى.تشتمل مركبات البوليمر هذه على البولي إيثيلين جلايكول، وأسيتات البولي فينيل، والبولي سيلوكسان، وبولي ميثيل فينيل سيلوكسان، وهيدروكسي إيثيل السليلوز، وميثيل السليلوز.تتمتع مركبات البوليمر الطبيعية مثل الصمغ العربي، وصمغ الجراد، وصمغ الكارايا، وما إلى ذلك أيضًا بقابلية خلط جيدة مع محلولها.يمكن أيضًا خلط هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز مع استرات المانيتول أو السوربيتول من حامض دهني أو حمض البالمتيك، ويمكن أيضًا خلطه مع الجلسرين والسوربيتول والمانيتول.يمكن استخدام هذه المركبات كهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز.الملدنات القائمة على السليلوز.
5. عدم الذوبان والذوبان في الماء لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
يمكن أن تكون إثيرات السليلوز غير القابلة للذوبان القابلة للذوبان في الماء من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز متشابكة سطحيًا مع الألدهيدات، وتترسب هذه الإيثرات القابلة للذوبان في الماء في المحلول وتصبح غير قابلة للذوبان في الماء.الألدهيدات التي تجعل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز غير قابل للذوبان تشمل الفورمالديهايد، الجليوكسال، السوكسينالديهايد، الأديبالدهيد، إلخ. عند استخدام الفورمالديهايد، يجب إيلاء اهتمام خاص لقيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول، ومن بينها يتفاعل الجليوكسال بشكل أسرع.لذلك، يُستخدم الجليوكسال بشكل شائع كعامل تشابك في الإنتاج الصناعي.جرعة هذا النوع من عامل التشابك في المحلول هي 0.2%~10% من كتلة الأثير، ويفضل 7%~10%، و3.3%~6% هي الأكثر ملاءمة للجليوكسال.درجة حرارة المعالجة العامة هي 0 ~ 30 درجة مئوية، والوقت هو 1 ~ 120 دقيقة.يجب إجراء تفاعل الارتباط المتقاطع في ظل الظروف الحمضية.بشكل عام، يضاف حمض قوي غير عضوي أو حمض كربوكسيلي عضوي إلى المحلول لضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول إلى حوالي 2~6، ويفضل بين 4~6، وبعد ذلك تتم إضافة الألدهيدات لإجراء تفاعل الارتباط المتبادل..تشمل الأحماض المستخدمة حمض الهيدروكلوريك، وحمض الكبريتيك، وحمض الفوسفوريك، وحمض الفورميك، وحمض الخليك، وحمض الهيدروكسي أسيتيك، وحمض السكسينيك أو حمض الستريك، ومن بينها حمض الفورميك أو حمض الأسيتيك، وحمض الفورميك هو الأكثر الأمثل.يمكن أيضًا إضافة الحمض والألدهيد في وقت واحد للسماح للمحلول بالتشابك في نطاق الرقم الهيدروجيني المطلوب.غالبًا ما يستخدم هذا التفاعل في عملية المعالجة النهائية في عملية تحضير إثيرات السليلوز.بعد أن يصبح إيثر السليلوز غير قابل للذوبان، يكون من السهل غسله وتنقيته بالماء عند درجة حرارة 20 إلى 25 درجة مئوية.عندما يكون المنتج قيد الاستخدام، يمكن إضافة مادة قلوية إلى محلول المنتج لضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول ليكون قلويًا، وسوف يذوب المنتج في المحلول بسرعة.تنطبق هذه الطريقة أيضًا على محلول إيثر السليلوز الذي يتم تحويله إلى فيلم ومن ثم تتم معالجة الفيلم لجعله فيلمًا غير قابل للذوبان.
6. هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز مقاوم للإنزيمات
هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز مقاوم للإنزيمات.من الناحية النظرية، تحتوي مشتقات السليلوز، مثل كل مجموعة أنهيدروجلوكوز، على مجموعة بديلة مرتبطة بقوة، وليس من السهل أن تصاب بالكائنات الحية الدقيقة، ولكن في الواقع المنتج النهائي عندما تتجاوز قيمة الاستبدال 1، فإنه سوف يتحلل أيضًا بواسطة الإنزيمات، مما يعني أن درجة استبدال كل مجموعة في سلسلة السليلوز ليست موحدة بما فيه الكفاية، ويمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تتآكل بالقرب من مجموعات الأنهيدروجلوكوز غير المستبدلة لتكوين السكريات.، والتي يتم امتصاصها كمواد مغذية للكائنات الحية الدقيقة.لذلك، إذا زادت درجة إحلال السليلوز الأثيري، يتم أيضًا تعزيز مقاومة التآكل الأنزيمي لإيثر السليلوز.يُذكر أن اللزوجة المتبقية لهيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (DS = 1.9) هي 13.2٪، وميثيل سليلوز (DS = 1.83) 7.3٪، وميثيل سليلوز (DS = 1.66) 3.8٪، وهيدروكسي إيثيل سليلوز 1.7٪.ويمكن ملاحظة أن القدرة المضادة للإنزيم لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز قوية.ولذلك، فإن المقاومة الإنزيمية الممتازة لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، جنبًا إلى جنب مع خصائص التشتت الجيدة والسماكة وتشكيل الفيلم، تستخدم بشكل عام في طلاءات مستحلب الماء، وما إلى ذلك، ولا تتطلب بشكل عام إضافة مواد حافظة.ومع ذلك، بالنسبة للتخزين طويل الأمد للمحلول أو التلوث المحتمل للعالم الخارجي، يمكن إضافة المواد الحافظة كإجراء وقائي، ويمكن تحديد الاختيار وفقًا للمتطلبات النهائية للمحلول.تعتبر أسيتات فينيل الزئبق وفلوروسيليكات المنغنيز من المواد الحافظة الفعالة، لكنهما لهما سمية، ويجب الانتباه إلى العملية، والجرعة بشكل عام هي 1 ~ 5 ملغ من أسيتات فينيل الزئبق لكل لتر من المحلول.
7. خواص فيلم الهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
أداء فيلم هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز يتمتع هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز بخصائص ممتازة لتشكيل الفيلم، ويتم طلاء محلوله المائي أو محلول المذيبات العضوية على لوح زجاجي، ويصبح عديم اللون وشفافًا بعد التجفيف.وفيلم صعب.يتمتع بمقاومة جيدة للرطوبة ويبقى صلبًا عند درجات الحرارة المرتفعة.على سبيل المثال، إضافة الملدنات الاسترطابية يمكن أن يعزز استطالة ومرونة.لتحسين المرونة، تعتبر الملدنات مثل الجلسرين والسوربيتول هي الأكثر ملاءمة.تركيز المحلول العام هو 2% ~ 3%، وكمية الملدنات هي 10% ~ 20% من إيثر السليلوز.إذا كان محتوى الملدنات مرتفعًا جدًا، فستحدث ظاهرة الانكماش المتمثلة في جفاف المادة الغروانية تحت الرطوبة العالية.تكون قوة الشد للفيلم مع إضافة الملدن أكبر بكثير من تلك بدون الملدنات، وتزداد مع زيادة الكمية المضافة.أما استرطابية الفيلم فهي تزداد أيضًا مع زيادة كمية الملدنات.
وقت النشر: 13 أكتوبر 2022