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美國道化學Methocel纖維素醚產品介紹(6)-性質(溶液)
 
更新時間:2017-10-17 11:49 作者:本站 來源:本站  瀏覽量:1117
 

美國道化學Methocel纖維素醚產品介紹(6)-性質(溶液)
 
Methocel纖維素醚產品介紹(6)

六、性質(溶液)

1、一般性質

比重20°/4℃(所有產品):

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,所有產品):

1.336

定濃比容:

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

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

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

Methocel J0.725毫升/克,(0.087加侖/磅)

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

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

Methocel HB0.774毫升/克,(0.093加侖/磅)

PH:中性

凝固點:(百分之2所有產品)0℃

表面張力(25℃)

Methocel A47~53達因/厘米

Methocel E44~50達因/厘米

Methocel F44~50達因/厘米

Methocel J48~52達因/厘米

Methocel K50~56達因/厘米

Methocel HB49~55達因/厘米

界面張力※(石臘油)(25℃)

Methocel A19~23達因/厘米

Methocel E18~19達因/厘米

Methocel F19~23達因/厘米

Methocel J26~30達因/厘米

Methocel K26~28達因/厘米

Methocel HB20~22達因/厘米

比熱:

百分之10  Methocel A10M0.93M0.05卡/克/℃

百分之25  Methocel A10從20~90/℃

※ 在許多情況下,500厘泊以下的溶液,其百分之0.001濃度的數值與百分之1溶液相類同。

注:關于在水溶液中間的熱凝膠數據已列于上述粉末性質部分。

2、粘度

(1)分子量與粘度的相互關系

Methocel產品是在失水葡萄糖基上附有不同取代基團所組成的線型高聚物。它的表觀粘度是與Methocel產品的分子量或鏈長成比例。

商業標準的Methocel產品,其粘度數值是以纖維素衍生物含量百分之2的濃度的水溶液,于20℃時測定。其方法記述在ASTM專論D1347—72和D2363—72。

下表進一步說明關于數均分子量和商業粘度標準的相互關系。

表11不同分子量的甲基纖維素粘度


在這數據的右欄表示有關Methocel A纖維素醚的數均分子量,它是由滲透壓力獲得。數均聚合度DPn是由Mn除以分子量單位186而得。至于其他Methocel纖維素醚產品的數均分子量Mn所使用的分子量單位如下: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無限稀釋的濃度的極限商(即使該濃度接近于0)。數均分子量是以使該溶液濃度接近于0的溶劑的極限滲透壓力來計算。

(2)濃度對粘度的影響

通常需要預先測定Methocel產品的粘度來決定成品的組成。下圖標出了以不同粘度Methocel產品的濃度達到所需要的粘度。

它們標出了關于Methocel產品在20℃時,粘度——濃度的相互關系。圖中的數據表示該材料在規定粘度內的平均數,其陰影面積表示所規定的Methocel產品可以獲得粘度范圍。


圖6有關高粘度Methocel產品的粘度——濃度

圖7有關粘度Methocel產品的粘度——濃度

圖8 烏氏粘度——溫度相互關系

(3)溫度對粘度的影響

水溶液的粘度隨溫度升高而降低,如圖7所示。對Methocel醚產品來說,這曲線僅在發生凝膠溫度之下有效。不可能在圖中標出Methocel產品的全部類型,因為每個類型的凝膠溫度不同。實線可應用于Methocel A產品,破折線可應用于Methocel F產品,而連點線可應用于Methocel K產品。該連點線數據對Methocel K產品在更濃的溶液中是無用的。

溫度對中間粘度溶液的影響可用內推法予以測定。

(4)摻和配制中間粘度

相同取代類型而不同粘度等級的Methocel產品可摻和以獲得一種中間粘度等級,下面的摻和圖示可用于這個目的。在垂直刻度上找出兩種起始材料粘度的兩個對應點,并用直線連接,所要求的最后粘度對應點位于垂直刻度的某一點上,并將它由水平線延伸到連接線,于是欲配制的摻和物所需的右邊材料的刻度百分數可由底部刻度來表示。如圖中所示,擬配制一種具有4000厘泊粘度的摻和物,需要百分之60的15000厘泊材料和百分之40的400厘泊材料。同樣百分之50的25厘泊材料和百分之50的100厘泊材料可配制成50厘泊粘度的摻和物。

(5)PH對粘度的影響

由于Methocel甲基纖維素和Methocel羥丙基甲基纖維素是非離子化的,所以,它們溶液的粘度一般比天然的離子膠的粘度具有更廣泛范圍的PH穩定性,如果超過PH3~11的范圍,它們在較高溫度下或在貯存較長時期后,便會逐漸使粘度下降,特別是高粘度溶液。Methocel產品溶液在強酸或強堿溶液中將降低粘度,在測定產品的儲存期時,這個因素必須予以考慮。

(6)添加劑對粘度的影響

在配制組分時偶然會造成超過預期的粘度,所以會引起這種現象是由于Methocel產品與一種或多種配方組成相互作用的影響,因此,它有可能使用較少的增稠劑而仍具有適當的增稠作用。這種效應通常有一最佳點,它取決于相互影響材料的濃度和其他組分的存在,如顏料、乳膠粒子或防腐劑,這效應亦隨專用試劑的純度和生產來源而異。


圖9 Methocel纖維素醚產品的混和特性

如果欲由某些添加劑來制備獲得最小程度的粘度增加,則Methocel產品或添加劑必須分別摻入于組分中,最好是在這些組成之一稀釋發生的時候。必須注意,某些表面活性劑在高濃度下將析Methocel產品。

下表列出的少數化合物可引起某種程度的相互作用,這數據敘述的效應還可根據Methocel醚在組分中的特殊性質采用其他方法去實現。

表12添加劑對Methocel產品溶液粘度的影響[百分之1添加劑加入于百分之1Methocel溶液]

3、流變性

“物質的變形和流動的科學”稱之謂流變學,它在許多實際應用中起著重要的作用。例如在涂料、化妝品、食品產品等等許多方面主要是變更其流動性能,牛頓液體的粘度不受切變速率支配(或傾倒速度)。事實上在許多體系中表現出非牛頓的流動行為,它的表觀粘度由于增加切變速率可以降低(假塑的)或增加(膨脹)。這些行為不同于在恒定切變速率時,使粘度降低(觸變性)或促進其產生粘度變化。

Methocel水溶液的流變性是受它的分子量、濃度、溫度以及其他溶質存在的影響。一般說來,Methocel水溶液在溫度低于起始凝膠溫度時呈現出假塑流動。假塑性隨分子量或濃度的增加而增加。雖然所有Methocel溶液在很低的切變速率下呈牛頓型;但在低于這樣的切變速率時,將隨著分子量或濃度的降低而增加。其溶液將變為牛頓型。下面兩圖顯示了這些性質。

Methocel 4000厘泊等級的水溶液在不同濃度20℃時表觀粘度對切變速率曲線。


圖10 Methocel 百分之2水溶液在20℃時表觀粘度對切變速率曲線

圖11 Methocel 百分之2水溶液在20℃時表觀粘度對切變速率曲線

注:曲線數字表示粘度類型

在低于起始凝膠溫度下(如在20℃),Methocel在水溶液中的流變性不會由于類型或取代度而影響。所以,相同粘度等級的A、E、F、K或J產品,只要濃度和溫度保持恒定,總表現出相同的粘度——切變速率曲線。


當Methocel溶液加熱時生成體形凝膠結構和呈現高觸變流動;在高濃度時,低粘度類型的Methocel即使在凝膠溫度以下,亦呈現出觸變性。

4、冷凍對溶液的影響

Methocel產品溶液在過度冷凍時不會發生相的分離,不會分離出水層(脫水收縮)或生成不溶沉淀或造成混濁。在過度冷凍時,這種缺乏相分離的作用在冷凍食品方面是很重要的。

如將Methocel溶液冷卻,可溶性便增加,這可由增加粘度和改善溶液的清徹度作為證明。當溶液冷凍時,部分的水保持在潛在過冷狀態而不會冷凍;同時,在冷凍時所釋放的標準熱(熔化熱)由于這種過冷的量而減少。

下圖表示了釋放的熱量對被冷凍溶液的固體含量的相互關系。


圖12 (水溶液)的濃度與熔化熱的關系

5、水溶液的表面活性

Methocel產品溶液是非離子型的表面活性劑,呈現出適度的表面張力與界面張力值,在二相體系中具有有效的乳化作用,使用Methocel E和J產品可達最佳的表面活性。

Methocel產品的表面活性可導至它們作為有效的穩定劑和保護膠體,由于保護膠體不僅對于類型,而且對于粘度都具有特殊影響。所以必須對粘度范圍和不同類型的Methocel產品進行篩選試驗。同樣,操作溫度必須考慮到由于Methocel可以產生熱凝膠化以及在剛好在凝膠化之前表面活性要降低。所以,在生產時需要選擇具有足夠的凝膠溫度的Methocel產品,使它在操作溫度范圍內具有所需的表面活性。

6、水溶液的消泡劑

Methocel溶液的泡沫可使泡沫穩定劑和消泡劑予以控制。下表中所列出的消泡劑在使用中是有效的,其他消泡劑亦有效,但必須予以試驗。這些消泡劑中的任何一種所需的濃度為基于溶液重量的25~1000ppm。消泡劑的濃度必須保持于所需的最低量,國為這類物質通常在水中的溶解度低。注:每100加侖涂料約加入1磅DOW聚乙二醇P1200即可達到良好效果。

表13在Methocel纖維素醚水溶液中所用的消泡劑

7、水溶液的防腐劑

Methocel產品不會助長微生物的繁殖,在正常狀態下不需防腐劑。但它不是抗菌劑,如果發生污染則微生物的繁殖將不會被制止。對于Methocel的溶液貯藏,可加入下面提出的抗菌產品百分之0.05~0.1:DowiciDE A 防腐劑;DowiciDE A和DowiciDE G 50—50的混合防腐劑;DowiciL 75防腐劑。對于數量和組成的要求,可根據所使用的產品,以允許的適當防腐劑去予以調節。

8、水溶液的配伍性

甲基纖維素分子是非離子的,它不會由于多價金屬離子而作為一種不溶鹽沉淀出來。但是當電介質的濃度或其他被溶解的物質超過一定限度時,Methocel產品可在溶液中被鹽析,這是由于電介質對水的競爭所引起,它導致減少了纖維素的水化作用。因此,它如同凝膠化那樣,使Methocel濃度增海陸空或使能引起分子不溶的添加物數量增加,而使Methocel產品鹽析。由于有機物取代的數量不同,Methocel羥丙基甲基纖維素產品溶液的容鹽量,一般比Methocel甲基纖維素產品較高,在不同的羥丙基甲基纖維素中,其容鹽量僅稍有不同。

水不溶物質如顏、填料等等,它不會引起Methocel纖維素醚產品溶液的鹽析。事實上,Methocel溶液對這樣的物質常常作為優良的分散介質。

其他的水溶性物質,如淀粉、動物膠和樹脂,在溶液中與Methocel產品能否混溶,必須對這些物質予以試驗以決定配伍性。通常,當一種Methocel產品與一種物質不相混溶時,只要維持溶質在混合液中低的濃度亦可以導致配伍。

Methocel產品溶液的容鹽量情況見下表。

表14關于添加劑的容納量

(百分之2無鹽析的100毫升溶液中所能容納添加劑的克數)


 



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