羟丙基甲基纤维素水溶液的粘度特性

2024-09-20 19:09:23

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纤维素生产厂家羟丙基甲基纤维素（HPMC）是一种非离子型水溶性纤维素混合醚。外观呈白色至淡黄色粉末或颗粒状，无味，无臭，无毒，化学稳定的产品，溶于水，形成光滑透明的粘稠溶液。羟丙基甲基纤维素应用的重要的性质之一是其增加的液体稠度，其取决于产物的聚合度（DP），纤维素醚在水溶液中的浓度，剪切速率，解决方案等因素。

纤维素生产厂家

01. HPMC水溶液型

一般来说，剪切流体中的流体应力可以表示为剪切速率f（γ）的函数，只要没有时间依赖性即可。 ?（γ）的形式不同，流体可以分为不同的类型，即：牛顿流体，膨胀流体，假塑性流体和宾汉姆塑性流体。

纤维素醚分为两类：一类是非离子型纤维素醚，一类是离子型纤维素醚。对于这两种类型的纤维素醚流变学。 S C奈克等人以羟乙基纤维素钠和羧甲基纤维素钠溶液为对比研究做了比较全面的系统研究，结果表明，非离子型纤维素醚溶液和离子纤维素醚溶液都是假塑性流动，即非牛顿流动，仅在非常低的浓度接近牛顿流体。羟丙基甲基纤维素溶液的假塑性在应用中起重要作用。如果用在涂料中，由于水溶液的剪切稀化性能，随着剪切速率的增加，溶液粘度下降，有利于颜料颗粒的均匀分散，也增加了涂料的流动性，涂料在刷子上，刷光的作用大;静止时，溶液的粘度，有效防止油漆中的油漆颗粒沉积。

02.HPMC粘度测试方法

羟丙基甲基纤维素增稠的重要指标是水溶液的表观粘度。表观粘度测量方法通常是毛细管粘度，旋转粘度和落球粘度法。美国材料与试验协会ASDM：132363-79（1995年评论）提供的粘度测量方法是乌氏粘度计在20℃±0.1℃时，测定羟丙基甲基纤维素2％水溶液的粘度，粘度按式1计算：V = KDT

其中：表观粘度，mPa·s; K是粘度计常数; d为20/20℃时溶液样品的密度; ?是从解决方案的顶端到粘度计到商标底部的时间; K是通过标准粘度油流过粘度计所需的时间来测量的。

然而，使用毛细管粘度计的方法是麻烦的。许多纤维素醚的粘度很难用毛细管粘度计进行分析，因为这些溶液中含有痕量不溶物质，直到毛细管粘度计堵塞才能检测到这些不溶物质。所以绝大多数厂家用旋转式粘度计来控制羟丙基甲基纤维素的质量，国外常用的是用布氏粘度计，国内使用NDJ粘度计。 NDJ粘度计测试结果表示为：

η=Kα

其中：η是绝对粘度，mPa·s; K是系数; α是偏转角度，指针读数。

03. HPMC粘度因子

3.1和聚合度

羟丙基甲基纤维素溶液的粘度与聚合度（DP）或分子量或分子链长度成正比，其它参数保持不变，并且随着聚合度的增加而增加。这种效应在较低聚合时比在较高聚合时更明显。

3.2粘度与浓度的关系

羟丙基甲基 - 甲基纤维素的粘度随着产物在水溶液中的浓度而增加。即使少量的浓度变化也会导致粘度变化很大。随着羟丙基甲基纤维素标称粘度的增大，溶液浓度的变化对溶液的粘度越来越明显。

3.3粘度与剪切速率的关系

羟丙基甲基纤维素水溶液具有剪切稀化性能，配制不同标称粘度的羟丙基甲基纤维素配制成2％水溶液，在不同剪切速率下测定粘度，结果如图所示。在低剪切速率下，羟丙基甲基纤维素溶液的粘度没有明显变化。随着剪切速率的增加，标称粘度较高的羟丙基甲基纤维素溶液粘度下降更明显，粘度更低的溶液粘度下降不明显。

3.4粘度和温度的关系

羟丙基甲基纤维素溶液的粘度受温度影响很大。当温度升高时，溶液的粘度降低。如图所示，将溶液的粘度调整到2％浓度，并测量粘度随温度的变化。

3.5其他影响因素

羟丙基甲基纤维素水溶液的粘度也将受到溶液中添加剂，溶液的pH和微生物降解的影响。通常将粘土，改性粘土，聚合物粉末，淀粉醚和脂肪族共聚物等流变调节剂添加到羟丙基甲基纤维素水溶液中以获得更好的粘度性质或降低使用成本。还可以将其添加到水性电解质电解质中，如氯化物，溴化物，磷酸盐，硝酸盐等，这些添加剂不仅会影响水溶液的粘度性能，还可用于其他应用中的羟丙基甲基纤维素的保水性，抗流挂性等。

羟丙基甲基纤维素水溶液的粘度几乎不受酸碱影响，一般在3?11范围内比较稳定，对一定量的弱酸如甲酸，乙酸，磷酸，硼酸，柠檬酸，但浓酸会降低粘度。烧碱，氢氧化钾，石灰等对其影响不大。羟丙基甲基纤维素水溶液与其他纤维素醚相比，具有良好的抗微生物稳定性，其主要原因是羟丙基甲基纤维素具有疏水基取代度高和空间群阻碍微生物纤维素的作用。然而，由于取代反应是通常不均匀，未被取代的脱水葡萄糖单元容易受到微生物攻击，导致纤维素醚破坏的链降解。直接的表现是水溶液的表观粘度降低。如果需要长时间储存羟丙基甲基纤维素水溶液，建议加入微量抗真菌剂，粘度没有明显变化。选择防霉剂，防腐剂或杀菌剂等应注意安全，选择对人体无毒，其性质稳定，无臭的产品，如DOW Chem的AMICAL杀菌剂，CANGUARD64防腐剂，FUELSAVER剂和其他产品可以起到相应的作用。