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羥丙基甲基纖維素（HPMC）是一種非離子型水溶性纖維素混合醚。外觀呈白色至淡黃色粉末或顆粒狀，無(wú)味，無(wú)臭，無(wú)毒，化學(xué)穩(wěn)定的產(chǎn)品，溶于水，形成光滑透明的粘稠溶液。羥丙基甲基纖維素應(yīng)用的最重要的性質(zhì)之一是其增加的液體稠度，其取決于產(chǎn)物的聚合度（DP），纖維素醚在水溶液中的濃度，剪切速率，解決方案等因素。

01. HPMC水溶液型

一般來(lái)說(shuō)，剪切流體中的流體應(yīng)力可以表示為剪切速率f（γ）的函數(shù)，只要沒(méi)有時(shí)間依賴性即可。 ?（γ）的形式不同，流體可以分為不同的類型，即：牛頓流體，膨脹流體，假塑性流體和賓漢姆塑性流體。

纖維素醚分為兩類：一類是非離子型纖維素醚，一類是離子型纖維素醚。對(duì)于這兩種類型的纖維素醚流變學(xué)。 S C奈克等人以羥乙基纖維素鈉和羧甲基纖維素鈉溶液為對(duì)比研究做了比較全面的系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，非離子型纖維素醚溶液和離子纖維素醚溶液都是假塑性流動(dòng)，即非牛頓流動(dòng)，僅在非常低的濃度接近牛頓流體。羥丙基甲基纖維素溶液的假塑性在應(yīng)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，隨著剪切速率的增加，溶液粘度下降，有利于顏料顆粒的均勻分散，也增加了涂料的流動(dòng)性，涂料在刷子上，刷光的作用大;靜止時(shí)，溶液的粘度，有效防止油漆中的油漆顆粒沉積。

02.HPMC粘度測(cè)試方法

羥丙基甲基纖維素增稠的重要指標(biāo)是水溶液的表觀粘度。表觀粘度測(cè)量方法通常是毛細(xì)管粘度，旋轉(zhuǎn)粘度和落球粘度法。美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)ASDM：132363-79（1995年評(píng)論）提供的粘度測(cè)量方法是烏氏粘度計(jì)在20℃±0.1℃時(shí)，測(cè)定羥丙基甲基纖維素2％水溶液的粘度，粘度按式1計(jì)算：V = KDT

其中：表觀粘度，mPa·s; K是粘度計(jì)常數(shù); d為20/20℃時(shí)溶液樣品的密度; ?是從解決方案的頂端到粘度計(jì)到商標(biāo)底部的時(shí)間; K是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)粘度油流過(guò)粘度計(jì)所需的時(shí)間來(lái)測(cè)量的。

然而，使用毛細(xì)管粘度計(jì)的方法是麻煩的。許多纖維素醚的粘度很難用毛細(xì)管粘度計(jì)進(jìn)行分析，因?yàn)檫@些溶液中含有痕量不溶物質(zhì)，直到毛細(xì)管粘度計(jì)堵塞才能檢測(cè)到這些不溶物質(zhì)。所以絕大多數(shù)廠家用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)來(lái)控制羥丙基甲基纖維素的質(zhì)量，國(guó)外常用的是用布氏粘度計(jì)，國(guó)內(nèi)使用NDJ粘度計(jì)。 NDJ粘度計(jì)測(cè)試結(jié)果表示為：

η=Kα

其中：η是絕對(duì)粘度，mPa·s; K是系數(shù); α是偏轉(zhuǎn)角度，指針讀數(shù)。

03. HPMC粘度因子

3.1和聚合度

羥丙基甲基纖維素溶液的粘度與聚合度（DP）或分子量或分子鏈長(zhǎng)度成正比，其它參數(shù)保持不變，并且隨著聚合度的增加而增加。這種效應(yīng)在較低聚合時(shí)比在較高聚合時(shí)更明顯。

3.2粘度與濃度的關(guān)系

羥丙基甲基 - 甲基纖維素的粘度隨著產(chǎn)物在水溶液中的濃度而增加。 即使少量的濃度變化也會(huì)導(dǎo)致粘度變化很大。 隨著羥丙基甲基纖維素標(biāo)稱粘度的增大，溶液濃度的變化對(duì)溶液的粘度越來(lái)越明顯。

3.3粘度與剪切速率的關(guān)系

羥丙基甲基纖維素水溶液具有剪切稀化性能，配制不同標(biāo)稱粘度的羥丙基甲基纖維素配制成2％水溶液，在不同剪切速率下測(cè)定粘度，結(jié)果如圖所示。 在低剪切速率下，羥丙基甲基纖維素溶液的粘度沒(méi)有明顯變化。 隨著剪切速率的增加，標(biāo)稱粘度較高的羥丙基甲基纖維素溶液粘度下降更明顯，粘度更低的溶液粘度下降不明顯。

3.4粘度和溫度的關(guān)系

羥丙基甲基纖維素溶液的粘度受溫度影響很大。當(dāng)溫度升高時(shí)，溶液的粘度降低。如圖所示，將溶液的粘度調(diào)整到2％濃度，并測(cè)量粘度隨溫度的變化。

3.5其他影響因素

羥丙基甲基纖維素水溶液的粘度也將受到溶液中添加劑，溶液的pH和微生物降解的影響。通常將粘土，改性粘土，聚合物粉末，淀粉醚和脂肪族共聚物等流變調(diào)節(jié)劑添加到羥丙基甲基纖維素水溶液中以獲得更好的粘度性質(zhì)或降低使用成本。還可以將其添加到水性電解質(zhì)電解質(zhì)中，如氯化物，溴化物，磷酸鹽，硝酸鹽等，這些添加劑不僅會(huì)影響水溶液的粘度性能，還可用于其他應(yīng)用中的羥丙基甲基纖維素的保水性，抗流掛性等。

羥丙基甲基纖維素水溶液的粘度幾乎不受酸堿影響，一般在3?11范圍內(nèi)比較穩(wěn)定，對(duì)一定量的弱酸如甲酸，乙酸，磷酸，硼酸，檸檬酸，但濃酸會(huì)降低粘度。燒堿，氫氧化鉀，石灰等對(duì)其影響不大。羥丙基甲基纖維素水溶液與其他纖維素醚相比，具有良好的抗微生物穩(wěn)定性，其主要原因是羥丙基甲基纖維素具有疏水基取代度高和空間群阻礙微生物纖維素的作用。然而，由于取代反應(yīng)是通常不均勻，未被取代的脫水葡萄糖單元最容易受到微生物攻擊，導(dǎo)致纖維素醚破壞的鏈降解。最直接的表現(xiàn)是水溶液的表觀粘度降低。如果需要長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存羥丙基甲基纖維素水溶液，建議加入微量抗真菌劑，粘度沒(méi)有明顯變化。選擇防霉劑，防腐劑或殺菌劑等應(yīng)注意安全，選擇對(duì)人體無(wú)毒，其性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)臭的產(chǎn)品，如DOW Chem的AMICAL殺菌劑，CANGUARD64防腐劑，F(xiàn)UELSAVER劑和其他產(chǎn)品可以起到相應(yīng)的作用。

結(jié)論

羥丙基甲基纖維素水溶液的粘度主要受產(chǎn)物聚合度，產(chǎn)物在水溶液中的濃度，剪切速率和溶液溫度的影響。水溶液的粘度隨著聚合度和產(chǎn)物濃度的增加而增加。溶液的速度和溫度會(huì)根據(jù)實(shí)際需要而降低添加流變調(diào)節(jié)劑，鹽或安全殺菌劑以獲得更好的粘度和應(yīng)用性能。 在實(shí)踐中，使用者應(yīng)考慮實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)性選擇合適的羥丙基甲基纖維素的粘度和用量，并加入添加劑以獲得所需的粘度性能。