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美国道化学Methocel纤维素醚产品介绍(6)-性质(溶液)
 
更新时间:2017-10-17 11:49 作者:本站 来源:本站  浏览量:1339
 

美国道化学Methocel纤维素醚产品介绍(6)-性质(溶液)
 
Methocel纤维素醚产品介绍(6)

六、性质(溶液)

1、一般性质

比重20°/4℃(所有产品):

百分之1 1.0012

百分之5 1.0117

百分之10  1.0245

折射率(百分之2,所有产品):

1.336

定浓比容:

Methocel A 4000厘泊0.725毫升/克,(0.087加仑/磅)

Methocel E 4000厘泊0.767毫升/克,(0.092加仑/磅)

Methocel F 4000厘泊0.734毫升/克,(0.088加仑/磅)

Methocel J0.725毫升/克,(0.087加仑/磅)

Methocel K 4000厘泊0.717毫升/克,(0.086加仑/磅)

Methocel K 15000厘泊 0.724毫升/克,(0.087加仑/磅)

Methocel HB0.774毫升/克,(0.093加仑/磅)

PH:中性

凝固点:(百分之2所有产品)0℃

表面张力(25℃)

Methocel A47~53达因/厘米

Methocel E44~50达因/厘米

Methocel F44~50达因/厘米

Methocel J48~52达因/厘米

Methocel K50~56达因/厘米

Methocel HB49~55达因/厘米

界面张力※(石腊油)(25℃)

Methocel A19~23达因/厘米

Methocel E18~19达因/厘米

Methocel F19~23达因/厘米

Methocel J26~30达因/厘米

Methocel K26~28达因/厘米

Methocel HB20~22达因/厘米

比热:

百分之10  Methocel A10M0.93M0.05卡/克/℃

百分之25  Methocel A10从20~90/℃

※ 在许多情况下,500厘泊以下的溶液,其百分之0.001浓度的数值与百分之1溶液相类同。

注:关于在水溶液中间的热凝胶数据已列于上述粉末性质部分。

2、粘度

(1)分子量与粘度的相互关系

Methocel产品是在失水葡萄糖基上附有不同取代基团所组成的线型高聚物。它的表观粘度是与Methocel产品的分子量或链长成比例。

商业标准的Methocel产品,其粘度数值是以纤维素衍生物含量百分之2的浓度的水溶液,于20℃时测定。其方法记述在ASTM专论D1347—72和D2363—72。

下表进一步说明关于数均分子量和商业粘度标准的相互关系。

表11不同分子量的甲基纤维素粘度


在这数据的右栏表示有关Methocel A纤维素醚的数均分子量,它是由渗透压力获得。数均聚合度DPn是由Mn除以分子量单位186而得。至于其他Methocel纤维素醚产品的数均分子量Mn所使用的分子量单位如下:Methocel“E”201;Methocel“F”195;Methocel“J”222;Methocel“K”192;和Methocel“HB”195。

特性粘度是由此粘度以被接近于无限稀释的浓度的极限商(即使该浓度接近于0)。数均分子量是以使该溶液浓度接近于0的溶剂的极限渗透压力来计算。

(2)浓度对粘度的影响

通常需要预先测定Methocel产品的粘度来决定成品的组成。下图标出了以不同粘度Methocel产品的浓度达到所需要的粘度。

它们标出了关于Methocel产品在20℃时,粘度——浓度的相互关系。图中的数据表示该材料在规定粘度内的平均数,其阴影面积表示所规定的Methocel产品可以获得粘度范围。


图6有关高粘度Methocel产品的粘度——浓度

图7有关粘度Methocel产品的粘度——浓度

图8 乌氏粘度——温度相互关系

(3)温度对粘度的影响

水溶液的粘度随温度升高而降低,如图7所示。对Methocel醚产品来说,这曲线仅在发生凝胶温度之下有效。不可能在图中标出Methocel产品的全部类型,因为每个类型的凝胶温度不同。实线可应用于Methocel A产品,破折线可应用于Methocel F产品,而连点线可应用于Methocel K产品。该连点线数据对Methocel K产品在更浓的溶液中是无用的。

温度对中间粘度溶液的影响可用内推法予以测定。

(4)掺和配制中间粘度

相同取代类型而不同粘度等级的Methocel产品可掺和以获得一种中间粘度等级,下面的掺和图示可用于这个目的。在垂直刻度上找出两种起始材料粘度的两个对应点,并用直线连接,所要求的最后粘度对应点位于垂直刻度的某一点上,并将它由水平线延伸到连接线,于是欲配制的掺和物所需的右边材料的刻度百分数可由底部刻度来表示。如图中所示,拟配制一种具有4000厘泊粘度的掺和物,需要百分之60的15000厘泊材料和百分之40的400厘泊材料。同样百分之50的25厘泊材料和百分之50的100厘泊材料可配制成50厘泊粘度的掺和物。

(5)PH对粘度的影响

由于Methocel甲基纤维素和Methocel羟丙基甲基纤维素是非离子化的,所以,它们溶液的粘度一般比天然的离子胶的粘度具有更广泛范围的PH稳定性,如果超过PH3~11的范围,它们在较高温度下或在贮存较长时期后,便会逐渐使粘度下降,特别是高粘度溶液。Methocel产品溶液在强酸或强碱溶液中将降低粘度,在测定产品的储存期时,这个因素必须予以考虑。

(6)添加剂对粘度的影响

在配制组分时偶然会造成超过预期的粘度,所以会引起这种现象是由于Methocel产品与一种或多种配方组成相互作用的影响,因此,它有可能使用较少的增稠剂而仍具有适当的增稠作用。这种效应通常有一最佳点,它取决于相互影响材料的浓度和其他组分的存在,如颜料、乳胶粒子或防腐剂,这效应亦随专用试剂的纯度和生产来源而异。


图9 Methocel纤维素醚产品的混和特性

如果欲由某些添加剂来制备获得最小程度的粘度增加,则Methocel产品或添加剂必须分别掺入于组分中,最好是在这些组成之一稀释发生的时候。必须注意,某些表面活性剂在高浓度下将析Methocel产品。

下表列出的少数化合物可引起某种程度的相互作用,这数据叙述的效应还可根据Methocel醚在组分中的特殊性质采用其他方法去实现。

表12添加剂对Methocel产品溶液粘度的影响[百分之1添加剂加入于百分之1Methocel溶液]

3、流变性

“物质的变形和流动的科学”称之谓流变学,它在许多实际应用中起着重要的作用。例如在涂料、化妆品、食品产品等等许多方面主要是变更其流动性能,牛顿液体的粘度不受切变速率支配(或倾倒速度)。事实上在许多体系中表现出非牛顿的流动行为,它的表观粘度由于增加切变速率可以降低(假塑的)或增加(膨胀)。这些行为不同于在恒定切变速率时,使粘度降低(触变性)或促进其产生粘度变化。

Methocel水溶液的流变性是受它的分子量、浓度、温度以及其他溶质存在的影响。一般说来,Methocel水溶液在温度低于起始凝胶温度时呈现出假塑流动。假塑性随分子量或浓度的增加而增加。虽然所有Methocel溶液在很低的切变速率下呈牛顿型;但在低于这样的切变速率时,将随着分子量或浓度的降低而增加。其溶液将变为牛顿型。下面两图显示了这些性质。

Methocel 4000厘泊等级的水溶液在不同浓度20℃时表观粘度对切变速率曲线。


图10 Methocel 百分之2水溶液在20℃时表观粘度对切变速率曲线

图11 Methocel 百分之2水溶液在20℃时表观粘度对切变速率曲线

注:曲线数字表示粘度类型

在低于起始凝胶温度下(如在20℃),Methocel在水溶液中的流变性不会由于类型或取代度而影响。所以,相同粘度等级的A、E、F、K或J产品,只要浓度和温度保持恒定,总表现出相同的粘度——切变速率曲线。


当Methocel溶液加热时生成体形凝胶结构和呈现高触变流动;在高浓度时,低粘度类型的Methocel即使在凝胶温度以下,亦呈现出触变性。

4、冷冻对溶液的影响

Methocel产品溶液在过度冷冻时不会发生相的分离,不会分离出水层(脱水收缩)或生成不溶沉淀或造成混浊。在过度冷冻时,这种缺乏相分离的作用在冷冻食品方面是很重要的。

如将Methocel溶液冷却,可溶性便增加,这可由增加粘度和改善溶液的清彻度作为证明。当溶液冷冻时,部分的水保持在潜在过冷状态而不会冷冻;同时,在冷冻时所释放的标准热(熔化热)由于这种过冷的量而减少。

下图表示了释放的热量对被冷冻溶液的固体含量的相互关系。


图12 (水溶液)的浓度与熔化热的关系

5、水溶液的表面活性

Methocel产品溶液是非离子型的表面活性剂,呈现出适度的表面张力与界面张力值,在二相体系中具有有效的乳化作用,使用Methocel E和J产品可达最佳的表面活性。

Methocel产品的表面活性可导至它们作为有效的稳定剂和保护胶体,由于保护胶体不仅对于类型,而且对于粘度都具有特殊影响。所以必须对粘度范围和不同类型的Methocel产品进行筛选试验。同样,操作温度必须考虑到由于Methocel可以产生热凝胶化以及在刚好在凝胶化之前表面活性要降低。所以,在生产时需要选择具有足够的凝胶温度的Methocel产品,使它在操作温度范围内具有所需的表面活性。

6、水溶液的消泡剂

Methocel溶液的泡沫可使泡沫稳定剂和消泡剂予以控制。下表中所列出的消泡剂在使用中是有效的,其他消泡剂亦有效,但必须予以试验。这些消泡剂中的任何一种所需的浓度为基于溶液重量的25~1000ppm。消泡剂的浓度必须保持于所需的最低量,国为这类物质通常在水中的溶解度低。注:每100加仑涂料约加入1磅DOW聚乙二醇P1200即可达到良好效果。

表13在Methocel纤维素醚水溶液中所用的消泡剂

7、水溶液的防腐剂

Methocel产品不会助长微生物的繁殖,在正常状态下不需防腐剂。但它不是抗菌剂,如果发生污染则微生物的繁殖将不会被制止。对于Methocel的溶液贮藏,可加入下面提出的抗菌产品百分之0.05~0.1:DowiciDE A 防腐剂;DowiciDE A和DowiciDE G 50—50的混合防腐剂;DowiciL 75防腐剂。对于数量和组成的要求,可根据所使用的产品,以允许的适当防腐剂去予以调节。

8、水溶液的配伍性

甲基纤维素分子是非离子的,它不会由于多价金属离子而作为一种不溶盐沉淀出来。但是当电介质的浓度或其他被溶解的物质超过一定限度时,Methocel产品可在溶液中被盐析,这是由于电介质对水的竞争所引起,它导致减少了纤维素的水化作用。因此,它如同凝胶化那样,使Methocel浓度增海陆空或使能引起分子不溶的添加物数量增加,而使Methocel产品盐析。由于有机物取代的数量不同,Methocel羟丙基甲基纤维素产品溶液的容盐量,一般比Methocel甲基纤维素产品较高,在不同的羟丙基甲基纤维素中,其容盐量仅稍有不同。

水不溶物质如颜、填料等等,它不会引起Methocel纤维素醚产品溶液的盐析。事实上,Methocel溶液对这样的物质常常作为优良的分散介质。

其他的水溶性物质,如淀粉、动物胶和树脂,在溶液中与Methocel产品能否混溶,必须对这些物质予以试验以决定配伍性。通常,当一种Methocel产品与一种物质不相混溶时,只要维持溶质在混合液中低的浓度亦可以导致配伍。

Methocel产品溶液的容盐量情况见下表。

表14关于添加剂的容纳量

(百分之2无盐析的100毫升溶液中所能容纳添加剂的克数)


 



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