低粘度羟丙基甲基纤维素的黏度特性及应用领域

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1、低粘度羟丙基甲基纤维素的黏度特性及应用领域羟丙基甲基纤维素HPMC为白色至微黄色的粉状物或粒状物，无味、无臭、无毒。根据黏度大小，可将其分为低粘度和高黏度的羟丙基甲基纤维素。黏度是高分子材料的内在性质之一，是由液体在流动时分子间相互作用产生阻力形成的。黏度性质与高分子的凝胶性、成膜性、增稠性、保水性、分散性和黏结性等关系密切。黏度行为是指溶液黏度随环境条件的变化与适应性。低粘度羟丙基甲基纤维素HPMC具有良好的水溶性，透明度高，凝胶性能好，流动性能强，有表面活性，被广泛应用于医药食品、石油化工、建筑、纺织和电子等

2、行业。利用纤维素醚制备的薄膜等工业产品具有较高机械强度、柔韧性、耐热性和抗寒性，并且与各种树脂和增塑剂有很好的相容性，是良好的包衣材料。然而，低粘度羟丙基甲基纤维素水溶液具有热凝胶行为，可溶于冷水，受热可形成凝胶析出，冷却后再次溶解。这与一般的天然高分子材料（如淀粉）在冷却条件下形成凝胶有显著的不同。在热凝胶变化的过程中，羟丙基甲基纤维素溶液黏度发生较大变化。粘度行为受到多种因素的影响。笔者考察了在温度、pH、浓度、增黏剂、盐分等变化条件下低粘度羟丙基甲基纤维素粘度变化的规律，旨在为利用其粘度特性服务于生产领域提

3、供参考。1、材料与方法1.1主要原料及设备“麦斯”羟丙基甲基纤维素，低黏度，平均分子量40kD，戈麦斯化工（中国）有限公司；结冷胶，河南中尚生物科技有限公司；NaOH，分析纯；NaCl，分析纯。NDJ-8S型数显黏度计，上海衡平仪器仪表厂；磁力加热搅拌器，金坛市成辉仪器厂；双层圆盘电炉，嘉兴市凤桥电热器厂；电热恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司。1.2试验方案主要考查质量分数、温度、酸碱度、促凝剂、盐分质量等对羟丙基甲基纤维素溶液黏度的影响。羟丙基甲基纤维素质量分数设计为1%～8%；温度变化范围设为20～60℃

4、；pH为2～12；结冷胶质量分数为0．10%～0．40%；盐分质量分数为0．1%～0．9%。1.3试验方法1.3.1羟丙基甲基纤维素溶液的制备方法。将一定量的去离子水加热到70～75℃，根据试验方案称取一定量的原料，将其溶解。纤维素溶解需在磁力加热搅拌器上进行，搅拌速度300r/min，溶解10min，静置以消除气泡，冷却至室温，备用。1.3.2羟丙基甲基纤维素溶液黏度的测定方法。采用NDJ－8S型数字式黏度计测量粘度，先估计溶液黏度，参照各个转子量程选择合适转子，将溶液移入直径不小于60mm、高度不低于120m

5、m的筒形容器中，开启电源，将转子置于溶液中，待黏度读数稳定后，记录粘度。2、结果与分析2.1羟丙基甲基纤维素质量分数对溶液黏度的影响从图2可以看出，羟丙基甲基纤维素质量分数对溶液粘度有直接的影响。粘度变化趋势是随着羟丙基甲基纤维素质量分数的升高而升高。随着羟丙基甲基纤维素浓度的增加，分子间摩擦力、相互作用及阻滞力增加，流动性减小。从曲线来分析，黏度与质量分数呈指数变化关系，当质量分数为1%～6%时曲线变化较缓，6%～8%时曲线陡增。戈麦斯化工（中国）有限公司胶粉、纤维素醚2.2温度对溶液黏度的影响从图3可以看出，

6、温度对溶液黏度有很大的影响。黏度变化趋势是随着温度的升高而下降，温度每升高10℃，羟丙基甲基纤维素溶液粘度下降6MPa·s，在20～60℃的温度变化范围内黏度呈平缓变化的趋势。随着溶液体系温度的升高，内能增加，分子热运动以及各个化学键的运动加强，分子链的柔性增加，同时高分子之间的交联与缠结减少，流体力学体积减小，导致黏度下降。2.3pH对溶液黏度的影响从图4可以看出，随着pH的变化，溶液的黏度几乎不变，在pH2．0～12．0的酸碱条件下，其水溶液的黏度都较稳定。可见，羟丙基甲基纤维素具有一定的抗酸碱能力。这个性质

7、更加有利于推广到各行各业，特别是在强酸、强碱条件下，羟丙基甲基纤维素也能得到很好应用。戈麦斯化工（中国）有限公司胶粉、纤维素醚2.4促凝剂质量分数对溶液粘度的影响结冷胶是微生物胞外多糖提取物，是一种新型的全透明的凝胶剂。以结冷胶为促凝剂，开展了不同的促凝剂质量分数对羟丙基甲基纤维素溶液黏度的影响。从图5可以看出，促凝剂质量分数对溶液黏度有一定的影响。黏度变化趋势是随着促凝剂质量分数的升高而升高。从曲线来分析，黏度与促凝剂质量分数呈正相关，具有线性关系。结冷胶作为新型亲水性溶液，具有凝胶特性，与纤维素相容性好，具有

8、协同增黏的作用。结冷胶的支链结构与羟丙基甲基纤维素的分子链相互缠绕交错，形成网状结构，对水分束缚作用加强，使得溶液黏度上升。2.5盐分对溶液黏度的影响从图6可以看出，NaCl质量分数对溶液黏度有一定的影响。黏度变化总体趋势是随着NaCl质量分数的升高而降低，在0．5%的浓度内下降幅度较大，但当NaCl质量分数达到0．7%时，溶液的黏度下降较小，逐渐趋于稳定，表明羟丙基甲基