Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est un éther mixte de cellulose non ionique et soluble dans l'eau.L'apparence est une poudre ou un matériau granulaire blanc à légèrement jaune, insipide, inodore, non toxique, chimiquement stable et se dissout dans l'eau pour former une solution lisse, transparente et visqueuse.L'une des propriétés les plus importantes de l'hydroxypropylméthylcellulose en application est qu'elle augmente la viscosité du liquide.L'effet épaississant dépend du degré de polymérisation (DP) du produit, de la concentration d'éther de cellulose dans la solution aqueuse, du taux de cisaillement et de la température de la solution.Et d'autres facteurs.
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Type de fluide de la solution aqueuse HPMC
En général, la contrainte d'un fluide dans un écoulement de cisaillement peut être exprimée en fonction du seul taux de cisaillement ƒ (γ), tant qu'elle ne dépend pas du temps.Selon la forme de ƒ(γ), les fluides peuvent être divisés en différents types, à savoir : les fluides newtoniens, les fluides dilatants, les fluides pseudoplastiques et les fluides plastiques de Bingham.
Les éthers de cellulose sont divisés en deux catégories : l'une est l'éther de cellulose non ionique et l'autre est l'éther de cellulose ionique.Pour la rhéologie de ces deux types d'éthers de cellulose.SC Naik et al.ont mené une étude comparative complète et systématique sur les solutions d'hydroxyéthylcellulose et de carboxyméthylcellulose sodique.Les résultats ont montré que les solutions d'éther de cellulose non ionique et les solutions d'éther de cellulose ionique étaient pseudoplastiques.Les écoulements, c'est-à-dire les écoulements non newtoniens, ne s'approchent des liquides newtoniens qu'à de très faibles concentrations.La pseudoplasticité de la solution d'hydroxypropylméthylcellulose joue un rôle important dans l'application.Par exemple, lorsqu'elle est appliquée dans des revêtements, en raison des caractéristiques de fluidification par cisaillement des solutions aqueuses, la viscosité de la solution diminue avec l'augmentation du taux de cisaillement, ce qui favorise la dispersion uniforme des particules de pigment et augmente également la fluidité du revêtement. .L'effet est très grand;au repos, la viscosité de la solution est relativement importante, ce qui empêche efficacement le dépôt de particules de pigment dans le revêtement.
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Méthode de test de viscosité HPMC
Un indicateur important pour mesurer l'effet épaississant de l'hydroxypropylméthylcellulose est la viscosité apparente de la solution aqueuse.Les méthodes de mesure de la viscosité apparente comprennent généralement la méthode de viscosité capillaire, la méthode de viscosité rotationnelle et la méthode de viscosité à bille tombante.
où : est la viscosité apparente, mPa s ;K est la constante du viscosimètre ;d est la densité de l'échantillon de solution à 20/20°C ;t est le temps mis par la solution pour traverser la partie supérieure du viscosimètre jusqu'au repère inférieur, s ;Le temps pendant lequel l'huile standard s'écoule à travers le viscosimètre est mesuré.
Cependant, la méthode de mesure par viscosimètre capillaire est plus gênante.Les viscosités de nombreux éthers de cellulose sont difficiles à analyser à l'aide d'un viscosimètre capillaire car ces solutions contiennent des traces de matières insolubles qui ne sont détectées que lorsque le viscosimètre capillaire est bouché.Par conséquent, la plupart des fabricants utilisent des viscosimètres rotatifs pour contrôler la qualité de l'hydroxypropylméthylcellulose.Les viscosimètres Brookfield sont couramment utilisés dans les pays étrangers et les viscosimètres NDJ sont utilisés en Chine.
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Facteurs influençant la viscosité HPMC
3.1 Relation avec le degré d'agrégation
Lorsque les autres paramètres restent inchangés, la viscosité de la solution d'hydroxypropylméthylcellulose est proportionnelle au degré de polymérisation (DP) ou au poids moléculaire ou à la longueur de la chaîne moléculaire, et augmente avec l'augmentation du degré de polymérisation.Cet effet est plus prononcé dans le cas d'un faible degré de polymérisation que dans le cas d'un degré élevé de polymérisation.
3.2 Relation entre viscosité et concentration
La viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose augmente avec l'augmentation de la concentration du produit dans la solution aqueuse.Même un petit changement de concentration entraînera un grand changement de viscosité.Avec la viscosité nominale de l'hydroxypropylméthylcellulose L'effet du changement de concentration de la solution sur la viscosité de la solution est de plus en plus évident.
3.3 Relation entre la viscosité et le taux de cisaillement
La solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose a la propriété de s'éclaircir par cisaillement.L'hydroxypropylméthylcellulose de viscosité nominale différente est préparée dans une solution aqueuse à 2 %, et sa viscosité à différents taux de cisaillement est mesurée respectivement.Les résultats sont les suivants Comme le montre la figure.À faible taux de cisaillement, la viscosité de la solution d'hydroxypropylméthylcellulose n'a pas changé de manière significative.Avec l'augmentation du taux de cisaillement, la viscosité de la solution d'hydroxypropylméthylcellulose avec une viscosité nominale plus élevée a diminué de manière plus évidente, tandis que la solution à faible viscosité n'a pas diminué de manière évidente.
3.4 Relation entre viscosité et température
La viscosité de la solution d'hydroxypropylméthylcellulose est fortement affectée par la température.Lorsque la température augmente, la viscosité de la solution diminue.Comme le montre la figure, il est préparé dans une solution aqueuse à une concentration de 2% et le changement de viscosité avec l'augmentation de la température est mesuré.
3.5 Autres facteurs d'influence
La viscosité de la solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose est également affectée par les additifs dans la solution, la valeur du pH de la solution et la dégradation microbienne.Habituellement, afin d'obtenir de meilleures performances de viscosité ou de réduire le coût d'utilisation, il est nécessaire d'ajouter des modificateurs de rhéologie, tels que l'argile, l'argile modifiée, la poudre de polymère, l'éther d'amidon et le copolymère aliphatique, à la solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose., et des électrolytes tels que chlorure, bromure, phosphate, nitrate, etc. peuvent également être ajoutés à la solution aqueuse.Ces additifs affecteront non seulement les propriétés de viscosité de la solution aqueuse, mais affecteront également d'autres propriétés d'application de l'hydroxypropylméthylcellulose telles que la rétention d'eau., résistance à l'affaissement, etc.
La viscosité de la solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose n'est presque pas affectée par l'acide et l'alcali, et est généralement stable dans la plage de 3 à 11. Elle peut résister à une certaine quantité d'acides faibles, tels que l'acide formique, l'acide acétique, l'acide phosphorique , acide borique, acide citrique, etc. Cependant, l'acide concentré réduira la viscosité.Mais la soude caustique, l'hydroxyde de potassium, l'eau de chaux, etc. ont peu d'effet sur elle.Comparée à d'autres éthers de cellulose, la solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose a une bonne stabilité antimicrobienne, la raison principale est que l'hydroxypropylméthylcellulose a des groupes hydrophobes avec un degré élevé de substitution et un encombrement stérique des groupes. Cependant, comme la réaction de substitution n'est généralement pas uniforme, l'unité anhydroglucose non substituée est le plus facilement érodé par les micro-organismes, entraînant la dégradation des molécules d'éther de cellulose et la scission de la chaîne.La performance est que la viscosité apparente de la solution aqueuse diminue.S'il est nécessaire de stocker la solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose pendant une longue période, il est recommandé d'ajouter une trace d'agent antifongique afin que la viscosité ne change pas de manière significative.Lors du choix d'agents antifongiques, de conservateurs ou de fongicides, vous devez faire attention à la sécurité et choisir des produits qui ne sont pas toxiques pour le corps humain, ont des propriétés stables et sont inodores, tels que les fongicides AMICAL de DOW Chem, les conservateurs CANGUARD64, les agents bactériens FUELSAVER et d'autres produits.peuvent jouer un rôle correspondant.
Heure de publication : 20 octobre 2022