Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist ein nichtionischer, wasserlöslicher Cellulose-Mischether.Aussehen ist weißes bis leicht gelbes Pulver oder körniges Material, geschmacklos, geruchlos, ungiftig, chemisch stabil und löst sich in Wasser auf, um eine glatte, transparente und viskose Lösung zu bilden.Eine der wichtigsten Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulose in der Anwendung ist, dass es die Viskosität der Flüssigkeit erhöht.Die Verdickungswirkung hängt vom Polymerisationsgrad (DP) des Produkts, der Konzentration an Celluloseether in der wässrigen Lösung, der Scherrate und der Lösungstemperatur ab.Und andere Faktoren.
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Flüssigkeitstyp einer wässrigen HPMC-Lösung
Im Allgemeinen kann die Spannung eines Fluids in Scherströmung nur als Funktion der Scherrate ƒ(γ) ausgedrückt werden, solange sie nicht zeitabhängig ist.Abhängig von der Form von ƒ(γ) können Flüssigkeiten in verschiedene Typen eingeteilt werden, nämlich: Newtonsche Flüssigkeiten, dilatante Flüssigkeiten, pseudoplastische Flüssigkeiten und Bingham-plastische Flüssigkeiten.
Zelluloseether werden in zwei Kategorien eingeteilt: zum einen nichtionische Zelluloseether und zum anderen ionische Zelluloseether.Zur Rheologie dieser beiden Arten von Celluloseethern.SC Naik et al.führten eine umfassende und systematische Vergleichsstudie zu Hydroxyethylcellulose- und Natriumcarboxymethylcelluloselösungen durch.Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl nichtionische Celluloseetherlösungen als auch ionische Celluloseetherlösungen pseudoplastisch waren.Strömungen, dh nicht-Newtonsche Strömungen, nähern sich Newtonschen Flüssigkeiten nur bei sehr geringen Konzentrationen.Die Pseudoplastizität der Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung spielt bei der Anwendung eine wichtige Rolle.Wenn sie beispielsweise in Beschichtungen aufgetragen werden, nimmt die Viskosität der Lösung aufgrund der Strukturviskositätseigenschaften wässriger Lösungen mit zunehmender Scherrate ab, was der gleichmäßigen Dispersion von Pigmentteilchen förderlich ist und auch die Fließfähigkeit der Beschichtung erhöht .Der Effekt ist sehr groß;im Ruhezustand ist die Viskosität der Lösung relativ groß, was die Ablagerung von Pigmentpartikeln in der Beschichtung wirksam verhindert.
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HPMC-Viskositätstestverfahren
Ein wichtiger Indikator zur Messung der Verdickungswirkung von Hydroxypropylmethylcellulose ist die scheinbare Viskosität der wässrigen Lösung.Die Messmethoden der scheinbaren Viskosität umfassen üblicherweise die Kapillarviskositätsmethode, die Rotationsviskositätsmethode und die Kugelfallviskositätsmethode.
wobei: die scheinbare Viskosität in mPa·s ist;K ist die Viskosimeterkonstante;d ist die Dichte der Lösungsprobe bei 20/20°C;t ist die Zeit, die die Lösung benötigt, um den oberen Teil des Viskosimeters bis zur unteren Markierung zu durchlaufen, s;Gemessen wird die Zeit, die das Standardöl durch das Viskosimeter fließt.
Das Messverfahren mit einem Kapillarviskosimeter ist jedoch mühsamer.Die Viskositäten vieler Celluloseether sind mit einem Kapillarviskosimeter schwer zu analysieren, da diese Lösungen Spuren von unlöslichen Stoffen enthalten, die nur nachgewiesen werden, wenn das Kapillarviskosimeter blockiert ist.Daher verwenden die meisten Hersteller Rotationsviskosimeter, um die Qualität von Hydroxypropylmethylcellulose zu kontrollieren.Brookfield-Viskosimeter werden üblicherweise im Ausland verwendet, und NDJ-Viskosimeter werden in China verwendet.
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Einflussfaktoren der HPMC-Viskosität
3.1 Zusammenhang mit dem Aggregationsgrad
Wenn andere Parameter unverändert bleiben, ist die Viskosität der Hydroxypropylmethylcelluloselösung proportional zum Polymerisationsgrad (DP) oder Molekulargewicht oder Molekülkettenlänge und nimmt mit der Erhöhung des Polymerisationsgrades zu.Dieser Effekt ist bei niedrigem Polymerisationsgrad stärker ausgeprägt als bei hohem Polymerisationsgrad.
3.2 Zusammenhang zwischen Viskosität und Konzentration
Die Viskosität von Hydroxypropylmethylcellulose steigt mit zunehmender Konzentration des Produkts in der wässrigen Lösung.Selbst eine kleine Konzentrationsänderung verursacht eine große Viskositätsänderung.Mit der Nennviskosität von Hydroxypropylmethylcellulose Die Auswirkung der Änderung der Lösungskonzentration auf die Viskosität der Lösung wird immer deutlicher.
3.3 Zusammenhang zwischen Viskosität und Schergeschwindigkeit
Wässrige Hydroxypropylmethylcelluloselösung hat die Eigenschaft der Strukturviskosität.Hydroxypropylmethylcellulose mit unterschiedlicher Nennviskosität wird in einer 2%igen wässrigen Lösung hergestellt, und ihre Viskosität bei unterschiedlichen Schergeschwindigkeiten wird jeweils gemessen.Die Ergebnisse sind wie folgt, wie in der Figur gezeigt.Bei niedriger Schergeschwindigkeit änderte sich die Viskosität der Hydroxypropylmethylcelluloselösung nicht signifikant.Mit zunehmender Scherrate nahm die Viskosität der Hydroxypropylmethylcelluloselösung mit höherer Nennviskosität deutlicher ab, während die Lösung mit niedriger Viskosität nicht deutlich abnahm.
3.4 Zusammenhang zwischen Viskosität und Temperatur
Die Viskosität der Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung wird stark von der Temperatur beeinflusst.Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität der Lösung ab.Wie in der Figur gezeigt, wird es zu einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 2 % zubereitet, und die Änderung der Viskosität mit dem Temperaturanstieg wird gemessen.
3.5 Sonstige Einflussfaktoren
Die Viskosität der wässrigen Lösung von Hydroxypropylmethylcellulose wird auch durch Zusatzstoffe in der Lösung, den pH-Wert der Lösung und den mikrobiellen Abbau beeinflusst.Üblicherweise ist es notwendig, um eine bessere Viskositätsleistung zu erhalten oder die Verwendungskosten zu senken, Rheologie-Modifikatoren, wie Ton, modifizierter Ton, Polymerpulver, Stärkeether und aliphatisches Copolymer, zu der wässrigen Lösung von Hydroxypropylmethylcellulose zuzugeben., und Elektrolyte wie Chlorid, Bromid, Phosphat, Nitrat etc. können ebenfalls der wässrigen Lösung zugesetzt werden.Diese Zusätze beeinflussen nicht nur die Viskositätseigenschaften der wässrigen Lösung, sondern beeinflussen auch andere Anwendungseigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulose, wie Wasserretention., Standfestigkeit usw.
Die Viskosität der wässrigen Lösung von Hydroxypropylmethylcellulose wird durch Säure und Alkali fast nicht beeinflusst und ist im Allgemeinen stabil im Bereich von 3 bis 11. Sie kann einer gewissen Menge an schwachen Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure, Phosphorsäure widerstehen , Borsäure, Zitronensäure usw. Konzentrierte Säure verringert jedoch die Viskosität.Aber Natronlauge, Kaliumhydroxid, Kalkwasser usw. haben wenig Einfluss darauf.Im Vergleich zu anderen Celluloseethern weist die wässrige Hydroxypropylmethylcelluloselösung eine gute antimikrobielle Stabilität auf. Der Hauptgrund dafür ist, dass Hydroxypropylmethylcellulose hydrophobe Gruppen mit einem hohen Substitutionsgrad und einer sterischen Hinderung von Gruppen aufweist. Da die Substitutionsreaktion jedoch normalerweise nicht einheitlich ist, die unsubstituierte Anhydroglucoseeinheit wird am leichtesten durch Mikroorganismen abgetragen, was zum Abbau von Zelluloseethermolekülen und Kettenspaltung führt.Die Leistung besteht darin, dass die scheinbare Viskosität der wässrigen Lösung abnimmt.Wenn es notwendig ist, die wässrige Lösung von Hydroxypropylmethylcellulose für längere Zeit zu lagern, wird empfohlen, eine Spurenmenge eines Antimykotikums hinzuzufügen, damit sich die Viskosität nicht wesentlich ändert.Bei der Auswahl von Antimykotika, Konservierungsmitteln oder Fungiziden sollten Sie auf Sicherheit achten und Produkte wählen, die für den menschlichen Körper nicht toxisch sind, stabile Eigenschaften haben und geruchlos sind, wie z und andere Produkte.kann eine entsprechende Rolle spielen.
Postzeit: 20. Oktober 2022