La hidroxipropilmetilcelulosa HPMC 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 e 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 rendimiento del bajo contenido de metoxilo y alto contenido de hidroxipropilo es cercano al de la hidroxipropilmetilcelulosa. Sin embargo, en cada variedad, aunque solo contenga una pequeña cantidad de grupo hidroxipropilo o metoxilo, la solubilidad en disolventes orgánicos o la temperatura de floculación en solución acuosa son bastante diferentes.
1. La solubilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa
①Solubilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa en agua La hidroxipropilmetilcelulosa es en realidad un tipo de metilcelulosa modificada con óxido de propileno (metoxipropileno), por lo que aún 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 2% de contenido de metoxi grado de sustitución DS=0,73 y un contenido de hidroxipropilo MS=0,46 es un producto 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 solo unos 55°C. En cuanto a su disolución en agua, también se ha mejorado mucho. Por ejemplo, la hidroxipropilmetilcelulosa pulverizada (un producto con un tamaño de partícula de 0,2~0,5 mm y una viscosidad de solución acuosa al 4% de 2 Pa?s a 20 °C) se puede comprar en A temperatura ambiente, es fácilmente soluble en agua sin enfriamiento.
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 con valores superiores a 2,1,hidroxipropilmetilcelulosa de alta viscosidadCon hidroxipropilo (MS = 1,5-1,8) y metoxi (DS = 0,2-1,0), y un grado de sustitución total superior a 1,8, es soluble en soluciones de metanol y etanol anhidros, y es termoplástico e hidrosoluble. También es soluble en hidrocarburos clorados, como cloruro de metileno y cloroformo, y en disolventes orgánicos como acetona, isopropanol y diacetona. Su solubilidad en disolventes orgánicos es superior a la del agua.
2. Factores que afectan la viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa
Factores que influyen en la viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa La determinación de la viscosidad estándar de la hidroxipropilmetilcelulosa es la misma que la de otros éteres de celulosa. 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 un peso molecular mayor tiene una viscosidad más alta. Su relación con la temperatura es similar a la de la metilcelulosa. Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad comienza a disminuir, pero cuando alcanza una cierta temperatura, la viscosidad aumenta repentinamente y se produce la gelificación. La temperatura de gelificación de los productos de baja viscosidad es más alta. es alto. Su punto de gelificación no solo está relacionado con la viscosidad del éter, sino también con la relación 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 hidroxipropilmetilcelulosa es resistente a los ácidos y álcalis.
Resistencia a ácidos y álcalis de la hidroxipropilmetilcelulosa: La hidroxipropilmetilcelulosa es generalmente estable a ácidos y álcalis, y no se ve afectada en un rango de pH de 2 a 12. Puede soportar cierta cantidad de ácidos ligeros, como ácido fórmico, ácido acético, ácido cítrico, ácido succínico, ácido fosfórico, ácido bórico, etc. Sin embargo, 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 efecto, pero pueden aumentar ligeramente la viscosidad de la solución y luego disminuirla gradualmente.
4. La miscibilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa
Miscibilidad de la hidroxipropilmetilcelulosa. La solución de hidroxipropilmetilcelulosa puede mezclarse con compuestos poliméricos solubles en agua para obtener una solución uniforme y transparente con mayor viscosidad. Estos compuestos poliméricos incluyen polietilenglicol, acetato de polivinilo, polisilicona, polimetilvinilsiloxano, hidroxietilcelulosa y metilcelulosa. Compuestos naturales de alto peso molecular como la goma arábiga, la goma garrofín y la goma karaya, entre otros, también presentan buena compatibilidad con esta solución. La hidroxipropilmetilcelulosa también puede mezclarse con ésteres de manitol o sorbitol de ácido esteárico o palmítico, así como con glicerina, sorbitol y manitol, y estos compuestos pueden utilizarse como plastificantes para la celulosa.
5. Insolubilización y solubilidad en agua de la hidroxipropilmetilcelulosa.
Los éteres de celulosa insolubles en agua de la hidroxipropilmetilcelulosa pueden reticularse con aldehídos en la superficie, de modo que estos éteres solubles en agua se 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. Al usar 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 agente de reticulación en la producción industrial. La cantidad de este tipo de agente de reticulación en la solución es de 0,2%~10% de la masa del éter, preferiblemente 7%~10%, por ejemplo, 3,3%~6% de glioxal es el más adecuado. La temperatura general del tratamiento es de 0~30 ℃ y el tiempo es de 1~120 min. La reacción de reticulación debe llevarse a cabo en condiciones ácidas. Generalmente, la solución se añade primero con 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 añaden aldehídos para llevar a cabo la reacción de reticulación. El ácido utilizado puede ser ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido fórmico, ácido acético, ácido hidroxiacético, ácido succínico o ácido cítrico, etc., donde se recomienda el ácido fórmico o ácido acético, siendo el ácido fórmico el óptimo. El ácido y el aldehído también se pueden añadir 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. Una vez que el éter de celulosa es insoluble, es conveniente lavar y purificar con agua a 20-25 °C. Durante el uso del producto, se pueden añadir sustancias alcalinas a la solución para ajustar el pH de la solución a 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 haya transformado en una película para convertirla en una película insoluble.
6. Resistencia enzimática de la hidroxipropilmetilcelulosa
La resistencia enzimática de la hidroxipropilmetilcelulosa se debe teóricamente a los derivados de celulosa, como cada grupo anhidroglucosa. Si hay un grupo sustituyente firmemente unido, no es fácil ser infectado por microorganismos. Sin embargo, de hecho, el producto final, cuando el valor de sustitución excede 1, también será degradado por enzimas. Esto 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 grupo anhidroglucosa no sustituido para formar azúcares, como nutrientes para los microorganismos. Por lo tanto, si el grado de sustitución de eterificación de la celulosa aumenta, la resistencia a la erosión enzimática del éter de celulosa también aumentará. Según informes, bajo 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 ver que la hidroxipropilmetilcelulosa tiene una fuerte capacidad antienzimática. Por lo tanto, la excelente resistencia enzimática de la hidroxipropilmetilcelulosa, combinada con su buena dispersabilidad, espesamiento y propiedades formadoras de película, se utiliza en recubrimientos de emulsión de agua, etc., y generalmente no necesita agregar conservantes. Sin embargo, para el almacenamiento a largo plazo de la solución o la posible contaminación desde el exterior, se pueden agregar conservantes como precaución y la elección puede determinarse 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, se debe prestar atención a la operación. Generalmente, se pueden agregar entre 1 y 5 mg de acetato de fenilmercurio a la solución por cada litro de dosis.
7. Rendimiento de la membrana de hidroxipropilmetilcelulosa
Rendimiento de la película de hidroxipropilmetilcelulosa. La hidroxipropilmetilcelulosa posee excelentes propiedades filmógenas. Su solución acuosa o en disolvente orgánico se aplica sobre una placa de vidrio, tornándose incolora y transparente tras el secado. Además, es una película resistente. Presenta buena resistencia a la humedad y se mantiene sólida a altas temperaturas. Si se añade un plastificante higroscópico, se puede mejorar su elongación y flexibilidad. Para 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 contracción por deshidratación coloidal con 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. La higroscopicidad de la película también aumenta con el aumento de la cantidad de plastificante.
Fecha de publicación: 19 de diciembre de 2022