低粘度羥丙基甲基纖維素的黏度特性及應(yīng)用領(lǐng)域

1、低粘度羥丙基甲基纖維素的黏度特性及應(yīng)用領(lǐng)域 羥丙基甲基纖維素HPMC為白色至微黃色的粉狀物或粒狀物，無味、無臭、無毒。根據(jù)黏度大小，可將其分為低粘度和高黏度的羥丙基甲基纖維素。黏度是高分子材料的內(nèi)在性質(zhì)之一，是由液體在流動時(shí)分子間相互作用產(chǎn)生阻力形成的。黏度性質(zhì)與高分子的凝膠性、成膜性、增稠性、保水性、分散性和黏結(jié)性等關(guān)系密切。黏度行為是指溶液黏度隨環(huán)境條件的變化與適應(yīng)性。 低粘度羥丙基甲基纖維素HPMC具有良好的水溶性，透明度高，凝膠性能好，流動性能強(qiáng)，有表面活性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥食品、石油化工、建筑、紡織和電子等行業(yè)。利用纖維素醚制備的薄膜等工業(yè)產(chǎn)品具有較高機(jī)械強(qiáng)度、柔韌性、耐熱性和抗寒性

2、，并且與各種樹脂和增塑劑有很好的相容性，是良好的包衣材料。然而，低粘度羥丙基甲基纖維素水溶液具有熱凝膠行為，可溶于冷水，受熱可形成凝膠析出，冷卻后再次溶解。這與一般的天然高分子材料（如淀粉）在冷卻條件下形成凝膠有顯著的不同。在熱凝膠變化的過程中，羥丙基甲基纖維素溶液黏度發(fā)生較大變化。粘度行為受到多種因素的影響。筆者考察了在溫度、pH、濃度、增黏劑、鹽分等變化條件下低粘度羥丙基甲基纖維素粘度變化的規(guī)律，旨在為利用其粘度特性服務(wù)于生產(chǎn)領(lǐng)域提供參考。1、材料與方法1.1主要原料及設(shè)備 “麥斯”羥丙基甲基纖維素，低黏度，平均分子量40kD，戈麥斯化工（中國）有限公司；結(jié)冷膠，河南中尚生物科技有限公司；

3、NaOH，分析純；NaCl，分析純。NDJ-8S型數(shù)顯黏度計(jì)，上海衡平儀器儀表廠；磁力加熱攪拌器，金壇市成輝儀器廠；雙層圓盤電爐，嘉興市鳳橋電熱器廠；電熱恒溫水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。1.2試驗(yàn)方案 主要考查質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度、酸堿度、促凝劑、鹽分質(zhì)量等對羥丙基甲基纖維素溶液黏度的影響。羥丙基甲基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計(jì)為1%8%；溫度變化范圍設(shè)為2060；pH為212；結(jié)冷膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為010%040%；鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為01%09%。1.3試驗(yàn)方法1.3.1羥丙基甲基纖維素溶液的制備方法。將一定量的去離子水加熱到7075，根據(jù)試驗(yàn)方案稱取一定量的原料，將其溶解。纖維素溶解需在磁力加熱攪拌器上進(jìn)行，

4、攪拌速度300r/min，溶解10min，靜置以消除氣泡，冷卻至室溫，備用。1.3.2羥丙基甲基纖維素溶液黏度的測定方法。采用NDJ8S型數(shù)字式黏度計(jì)測量粘度，先估計(jì)溶液黏度，參照各個轉(zhuǎn)子量程選擇合適轉(zhuǎn)子，將溶液移入直徑不小于60mm、高度不低于120mm的筒形容器中，開啟電源，將轉(zhuǎn)子置于溶液中，待黏度讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄粘度。2、結(jié)果與分析2.1羥丙基甲基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)對溶液黏度的影響 從圖2可以看出，羥丙基甲基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)對溶液粘度有直接的影響。粘度變化趨勢是隨著羥丙基甲基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而升高。隨著羥丙基甲基纖維素濃度的增加，分子間摩擦力、相互作用及阻滯力增加，流動性減小。從曲線來分析

5、，黏度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈指數(shù)變化關(guān)系，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%6%時(shí)曲線變化較緩，6%8%時(shí)曲線陡增。2.2溫度對溶液黏度的影響 從圖3可以看出，溫度對溶液黏度有很大的影響。黏度變化趨勢是隨著溫度的升高而下降，溫度每升高10，羥丙基甲基纖維素溶液粘度下降6MPa·s，在2060的溫度變化范圍內(nèi)黏度呈平緩變化的趨勢。隨著溶液體系溫度的升高，內(nèi)能增加，分子熱運(yùn)動以及各個化學(xué)鍵的運(yùn)動加強(qiáng)，分子鏈的柔性增加，同時(shí)高分子之間的交聯(lián)與纏結(jié)減少，流體力學(xué)體積減小，導(dǎo)致黏度下降。2.3pH對溶液黏度的影響 從圖4可以看出，隨著pH的變化，溶液的黏度幾乎不變，在pH20120的酸堿條件下，其水溶液的黏度都較穩(wěn)定?？?/p>

6、見，羥丙基甲基纖維素具有一定的抗酸堿能力。這個性質(zhì)更加有利于推廣到各行各業(yè)，特別是在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿條件下，羥丙基甲基纖維素也能得到很好應(yīng)用。2.4促凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對溶液粘度的影響 結(jié)冷膠是微生物胞外多糖提取物，是一種新型的全透明的凝膠劑。以結(jié)冷膠為促凝劑，開展了不同的促凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對羥丙基甲基纖維素溶液黏度的影響。從圖5可以看出，促凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對溶液黏度有一定的影響。黏度變化趨勢是隨著促凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而升高。從曲線來分析，黏度與促凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，具有線性關(guān)系。結(jié)冷膠作為新型親水性溶液，具有凝膠特性，與纖維素相容性好，具有協(xié)同增黏的作用。結(jié)冷膠的支鏈結(jié)構(gòu)與羥丙基甲基纖維素的分子鏈相互纏繞交錯

7、，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對水分束縛作用加強(qiáng)，使得溶液黏度上升。2.5鹽分對溶液黏度的影響 從圖6可以看出，NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)對溶液黏度有一定的影響。黏度變化總體趨勢是隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而降低，在05%的濃度內(nèi)下降幅度較大，但當(dāng)NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到07%時(shí)，溶液的黏度下降較小，逐漸趨于穩(wěn)定，表明羥丙基甲基纖維素溶液具有一定抗較高濃度鹽分的能力。NaCl對羥丙基甲基纖維素分子帶電基團(tuán)有電荷屏蔽作用，使得其分子鏈上的靜電斥力減弱，而且NaCl具有去水化作用，使得羥丙基甲基纖維素分子的去水化基團(tuán)被限制，導(dǎo)致羥丙基甲基纖維素大分子基團(tuán)難以伸展，黏度降低，因而黏度降低。當(dāng)這種作用達(dá)到極值時(shí)，黏度的變化趨于穩(wěn)

8、定。3、結(jié)論粘度是高分子材料的重要性質(zhì)特征之一。粘度行為反映黏度變化情況、規(guī)律。羥丙基甲基纖維素?zé)o毒、穩(wěn)定，可以廣泛運(yùn)用于各個領(lǐng)域。低粘度的羥丙基甲基纖維素黏度行為受到多種因素的影響。羥丙基甲基纖維素溶液黏度隨著羥丙基甲基纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈指數(shù)增加的變化趨勢，在實(shí)際應(yīng)用中可通過其濃度，提高增稠效果。隨著溫度的降低，溶液黏度降低，在實(shí)際生產(chǎn)中可通過控制溫度使其達(dá)到合適的黏度，方便操作。羥丙基甲基纖維素水溶液的黏度幾乎不受酸堿的影響，一般在pH212的范圍內(nèi)較穩(wěn)定，黏度幾乎不變，說明溶液具有很強(qiáng)的抗酸堿能力，應(yīng)用范圍廣泛，有廣闊的市場前景。結(jié)冷膠自身無毒、無害，且與羥丙基甲基纖維素相容性良好，具有黏度行為協(xié)同效應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，它可以通過采用結(jié)冷膠與羥丙基甲基纖維素不同配比，達(dá)到最合適的黏度。隨著鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，溶