Propriedades de Viscosidade da Hidroxipropilmetilcelulose

Hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é um éter misto de celulose não iônico e solúvel em água.A aparência é um pó ou material granular branco a levemente amarelo, insípido, inodoro, não tóxico, quimicamente estável e se dissolve em água para formar uma solução lisa, transparente e viscosa.Uma das propriedades mais importantes da hidroxipropilmetilcelulose na aplicação é que ela aumenta a viscosidade do líquido.O efeito de espessamento depende do grau de polimerização (DP) do produto, da concentração de éter de celulose na solução aquosa, da taxa de cisalhamento e da temperatura da solução.E outros fatores.

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Tipo de fluido de solução aquosa de HPMC

Em geral, a tensão de um fluido em fluxo de cisalhamento pode ser expressa em função apenas da taxa de cisalhamento ƒ(γ), desde que não seja dependente do tempo.Dependendo da forma de ƒ(γ), os fluidos podem ser divididos em diferentes tipos, a saber: fluidos newtonianos, fluidos dilatantes, fluidos pseudoplásticos e fluidos plásticos de Bingham.

Os éteres de celulose são divididos em duas categorias: uma é éter de celulose não iônico e a outra é éter de celulose iônico.Para a reologia destes dois tipos de éteres de celulose.SC Naik et ai.conduziu um estudo comparativo abrangente e sistemático sobre soluções de celulose de hidroxietil e carboximetilcelulose de sódio.Os resultados mostraram que tanto as soluções de éter de celulose não iônico quanto as soluções de éter de celulose iônico eram pseudoplásticas.Os fluxos, ou seja, os fluxos não newtonianos, aproximam-se dos líquidos newtonianos apenas em concentrações muito baixas.A pseudoplasticidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose desempenha um papel importante na aplicação.Por exemplo, quando aplicado em revestimentos, devido às características de diluição de cisalhamento de soluções aquosas, a viscosidade da solução diminui com o aumento da taxa de cisalhamento, o que favorece a dispersão uniforme das partículas de pigmento e também aumenta a fluidez do revestimento .O efeito é muito grande;enquanto em repouso, a viscosidade da solução é relativamente grande, o que efetivamente impede a deposição de partículas de pigmento no revestimento.

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Método de Teste de Viscosidade HPMC

Um indicador importante para medir o efeito espessante da hidroxipropilmetilcelulose é a viscosidade aparente da solução aquosa.Os métodos de medição de viscosidade aparente geralmente incluem método de viscosidade capilar, método de viscosidade rotacional e método de viscosidade de bola caindo.

onde: é a viscosidade aparente, mPa s;K é a constante do viscosímetro;d é a densidade da amostra da solução a 20/20°C;t é o tempo para a solução passar da parte superior do viscosímetro até a marca inferior, s;O tempo que o óleo padrão flui através do viscosímetro é medido.

No entanto, o método de medição por viscosímetro capilar é mais problemático.As viscosidades de muitos éteres de celulose são difíceis de analisar usando um viscosímetro capilar porque essas soluções contêm vestígios de matéria insolúvel que só são detectadas quando o viscosímetro capilar é bloqueado.Portanto, a maioria dos fabricantes usa viscosímetros rotacionais para controlar a qualidade da hidroxipropilmetilcelulose.Os viscosímetros Brookfield são comumente usados ​​em países estrangeiros, e os viscosímetros NDJ são usados ​​na China.

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Fatores de influência da viscosidade HPMC

3.1 Relação com o grau de agregação

Quando outros parâmetros permanecem inalterados, a viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose é proporcional ao grau de polimerização (DP) ou peso molecular ou comprimento da cadeia molecular e aumenta com o aumento do grau de polimerização.Este efeito é mais pronunciado no caso de baixo grau de polimerização do que no caso de alto grau de polimerização.

3.2 Relação entre viscosidade e concentração

A viscosidade da hidroxipropilmetilcelulose aumenta com o aumento da concentração do produto na solução aquosa.Mesmo uma pequena mudança de concentração causará uma grande mudança na viscosidade.Com a viscosidade nominal da hidroxipropilmetilcelulose O efeito da alteração da concentração da solução na viscosidade da solução é cada vez mais óbvio.

3.3 Relação entre viscosidade e taxa de cisalhamento

A solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose tem a propriedade de diluição por cisalhamento.Hidroxipropilmetilcelulose de diferentes viscosidades nominais é preparada em solução aquosa a 2% e sua viscosidade em diferentes taxas de cisalhamento é medida respectivamente.Os resultados são os seguintes Como mostrado na figura.Em baixa taxa de cisalhamento, a viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose não mudou significativamente.Com o aumento da taxa de cisalhamento, a viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose com maior viscosidade nominal diminuiu mais obviamente, enquanto a solução com baixa viscosidade não diminuiu obviamente.

3.4 Relação entre viscosidade e temperatura

A viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose é muito afetada pela temperatura.À medida que a temperatura aumenta, a viscosidade da solução diminui.Como mostrado na figura, ele é preparado em uma solução aquosa com uma concentração de 2%, e a mudança da viscosidade com o aumento da temperatura é medida.

3.5 Outros fatores de influência

A viscosidade da solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose também é afetada por aditivos na solução, valor de pH da solução e degradação microbiana.Normalmente, para obter melhor desempenho de viscosidade ou reduzir o custo de uso, é necessário adicionar modificadores de reologia, como argila, argila modificada, pó de polímero, éter de amido e copolímero alifático, à solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose., e eletrólitos como cloreto, brometo, fosfato, nitrato, etc. também podem ser adicionados à solução aquosa.Esses aditivos não afetarão apenas as propriedades de viscosidade da solução aquosa, mas também afetarão outras propriedades de aplicação da hidroxipropilmetilcelulose, como a retenção de água., resistência à queda, etc.

A viscosidade da solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose quase não é afetada por ácidos e álcalis e é geralmente estável na faixa de 3 a 11. Pode suportar uma certa quantidade de ácidos fracos, como ácido fórmico, ácido acético, ácido fosfórico , ácido bórico, ácido cítrico, etc. No entanto, o ácido concentrado reduzirá a viscosidade.Mas soda cáustica, hidróxido de potássio, água de cal etc. têm pouco efeito sobre ele.Em comparação com outros éteres de celulose, a solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose tem boa estabilidade antimicrobiana, a principal razão é que a hidroxipropilmetilcelulose possui grupos hidrofóbicos com alto grau de substituição e impedimento estérico de grupos. é mais facilmente corroído por microrganismos, resultando na degradação das moléculas de éter de celulose e na cisão da cadeia.O desempenho é que a viscosidade aparente da solução aquosa diminui.Se for necessário armazenar a solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose por um longo período, recomenda-se adicionar uma quantidade residual de agente antifúngico para que a viscosidade não mude significativamente.Ao escolher agentes antifúngicos, conservantes ou fungicidas, você deve prestar atenção à segurança e escolher produtos que não sejam tóxicos para o corpo humano, tenham propriedades estáveis ​​e sejam inodoros, como os fungicidas AMICAL da DOW Chem, conservantes CANGUARD64, agentes bacterianos FUELSAVER e outros produtos.pode desempenhar um papel correspondente.