纤维素粘度 羟丙基甲基纤维素水溶液黏度特性
第２９卷第５期四川兵工学报２００８年１０月
【理论与探索】
羟丙基甲基纤维素水溶液黏度特性。
田
径
（四川大学，成都６１００６４）
摘要：介绍羟丙基甲基纤维素水溶液的流体类型和黏度测试方法，并对其进行黏度测试，根据测试结果得出了该纤维素聚合度、浓度、剪切速率对其水溶液黏度的影响．关键词：羟丙基甲基纤维素；黏度特性中图分类号：＇ｒＱ３５２．７２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６—０ｒ７０ｒ７（２０嘴）晒一０１４８—０２
羟丙基甲基纤维素（Ｉ－ＩＰＭＣ）是非离子型、水溶性的纤维索混合醚．外观为白色至微黄色的粉状物或粒状物，无味、无臭、无毒，产品化学性质稳定，在水中溶解后形成光滑透明黏稠溶液．羟丙基甲基纤维素可作为发射药用添加剂用于火药的包覆或粘结，也可作为增稠剂、乳化剂、成膜剂、粘合剂、分散剂、保护胶体等，用于建筑材料、涂料、造纸、印刷、合成树脂、陶瓷、纺织、农业、医药、食品、化妆品等行业．在应用上羟丙基甲基纤维素最重要的性能之一是其增加液体黏稠度．增稠作用取决于产品在聚合度（ＯＶ）、水溶液中纤维素醚的浓度、剪切速率、溶液温度等因素．
衡量羟丙基甲基纤维素增稠作用的重要指标是水溶液的表观黏度．表观黏度的测定方法通常有毛细管黏度法、旋转黏度法和落球黏度法．ＡＳＤＭ：Ｄ２３６３—７９（１９９５复审）规定的黏度测定方法是乌氏黏度计在２０４－０．１℃下。测定羟丙基甲基纤维素２％水溶液的黏度【２Ｊ．其黏度按式（１）计算：２
ＨＰＭＣ黏度测试方法
ｙ＝础
（１）
式中：ｙ是表观黏度，ｍＰａ．８；Ｋ是黏度计常数；ｄ是２０／２０
１
ＨＰＭＣ水溶液的流体类型
一般来说，流体在剪切流动中的应力只要没有时间的
℃时溶液样品的密度；ｔ是溶液通过黏度计上部到底部标志的时间，ｓ；Ｋ通过已知黏度的标准油流过黏度计的时间来测定．
但是采用毛细管黏度计测定的方法比较麻烦．很多纤维素醚的黏度很难使用毛细管黏度计进行分析，因为这些溶液中存在微量的不溶物．这些不溶物只有在堵塞毛细管黏度计时才会被发现．因此，绝大多数生产厂家采用旋转式黏度计对羟丙基甲基纤维素的质量进行控制．国外通用的是采用Ｂｒｏｏｋｉｉｅｌｄ型黏度计，国内采用ＮＤＪ型黏度计．ＮＤＪ型黏度计测试的结果表示为【３Ｊ：
可＝Ｋａ
ｃ
依赖性，就可以表示为只是切变速率的函数厂（ｙ）．按函数
．厂（ｙ）的形式的不同，可将流体分为不同的类型，分别为：牛
顿型流体、胀流型流体、假塑性流体和宾汉塑性流体．
纤维素醚分为两大类：一类是非离子型纤维素醚，一类是离子型纤维素醚．对于这两类纤维素醚的流变性，ｓＮａｉｋ等人以羟乙基纤维素和羧甲基纤维素钠溶液为对象做了比较全面系统．臼对比研究．研究结果表明非离子型纤维素醚溶液和离子型纤维素醚溶液都是假塑性流动，即非牛顿流动．只有在浓度非常低的时候，才接近于牛顿液体…１．羟丙基甲基纤维素溶液的假塑性在应用上具有重要的作用．如应用在涂料中，由于水溶液的剪切变稀特性，随剪切速率增大，溶液黏度降低，有利于颜料颗粒的均匀分散，也使涂料流动性增加，对乳胶漆的刷平、刷光的作用很大．而在静止时，溶液黏度较大。有效防止涂料中的颜料颗粒发生沉积．
（２）
式中：＇７是绝对黏度，ｍＰａ．８；Ｋ是系数，查表；口是偏转角度，即指针读数．如无特别注明，本研究中所有黏度均为ＮＤＪ型黏度计结果．
３
ＨＰＭＣ黏度的影响因素
３．１与聚合度的关系
在其他参数不变的情况下，羟丙基甲基纤维素溶液的
・收稿日期：２００８—０５—１０
作者简介：田径（１９ｒ７卜），男，四川泸州人，硕士研究生，工程师，主要从事纤维素衍生物研究．
万方数据
田
径：羟雨基甲基纤维素水溶液黏度特性
１４９
ＩＩ
ｌＵｌＩＩＩＩＩ
ＩＩＩＩＩＩＩＩ
ＩＩＩＩＩＩＩ
ＩＩＩＩ
ＩＩＩＩＩ
黏度与聚合爱（卿）或分子量羲分予链长度是痰羰：铡懿，隧
聚合度的提高黼提高．这种作用氍低聚合度的情况下表现．得比在高聚合臌的情况下更为明显．纤维素醚溶液的黏度和聚合度之阀的关系，在一定范嗣内符合一下方稷式【３】：
ｌｇｒ／＝逗鬈＋鳓ｌｇ（ｏｅ）
（３）
式孛，鬈为隧滚滚浓度、溺定瀑发褥变酶系数；聚鬈蠲为耋线方程的截躐；％为直线方程的斜率，口ｐ与分子链形状有关，分子链愈犬，ｃｒｐ值就愈大．从图ｌ中可以求出，ｌｇｘ＝
一４．７８０
８；唧一３．１５９
９．
１０００∞
ｌＯ∞０
皇
１０１３０
京
譬
１００
１０
１０
１００
ｌ（ｔＯＯ
聚合度
１ｔｔ１黏度与聚合度的关系
３．２瓣度与滚旋酶关系
羟丙基甲基纤维素的黏魔随着产品在水溶液中的浓度的上升而上升，即使是少量的浓度变化，也会造成黏度的较大变化．二者呈非线性关，符合以下方程式【３Ｊ：
ｌｇ零＝ｔｇａ＋ＢｔｇＣ
＜４）．
随着羟嚣麓甲基纤维素轹称黏度酶增大，溶滚浓度的
变化对溶液黏度的影响越来越明湿．图２中分别绘制了标
称黏度为５０
ｍＰａ．８，４００ｍＰａ．８，４０００ｍＰａ．ｓ，１２０００ｍＰａ．８，
２００００ｍＰａ．Ｂ’４００００ｍＰａ．８的黏度与浓度的关系曲线．
１。００００
・
１００００
山目
萎１０１ｘ）
ｌｏｏ
ｌ
２
３
４
５
浓度／％
毽２黏度与浓度的关系
对于不阕标称黏度的羟露蒸甲基纤维素来说，方程式（４）有不同的形式，随着标称黏魔的增加，方程式的斜率逐渐增大．图３液示标称黏度为４
０００
ｍＰａ．８的羟丙越甲基纤
维素的黏度与浓度的关系．由瘸．舀丁以求出，ｌｇＡ＝２．４１９
７，
嚣’．４。０４２３。
万
方数据－－Ｓ－－－－．
．．．．．．．．＿—＿——＿——————■—■■——－●—＿——＿一
ｌ∞０１３０１０∞０
毒
１ＣＯＯ
氛
莲ｌｇＯ
蔷孽
ｌＯｌ
０
２
４
６
８
浓庄，％
１ｆｌ
３
４９００ｍＰａ．￥Ｉ－ＩＰＭＣ黏痰与浓度鳃关系
３．３撇度与剪切速率的关系
粒丙基甲基纤维索水溶液具有剪切燮稀的特性，将不同标称黏度的羟丙基甲熬纤维素配制成２％的水溶液，分别测定英在不同剪甥遽搴下懿熬度，缝莱如墼４所示．低赘切速率下，羟丙基甲基纤维寨溶滚熬度毙瞬显静变纯。隧着剪切速率的提高，标称黏度越高的羟丙基甲基纤维素溶液的黏度下降越明显，而低黏度的溶液元明显的下降．
ｌＯｅａ∞
ｌＯ∞０
凯
：
曩１∞０
慧
ｌ∞
１０
ｌ
１０
１１３０
搅拌逮，ｄＵＯ／ｓ）
图４黏虎与搅拌速度的荚系
３。４黻爱专漫度豹美鬃
羟丙基甲基纤维索溶液的黏度受温度影响很大，温度
升高，溶液的黏度下降．如图５所示，选取椽称黏度为４
０００
ｍＰａ．８．２００００ｍＰａ－８’４００００
ｒｎＰａ．Ｂ的羟丙濑甲基纤维素，配
制成２％浓度的水溶液，测定黏度随温度上辩的变化情况．
１∞０００
？盏
爨
ｌＯ∞０
象
藻
１０
２０
３０４０
５０
６０
ｒ，℃
鎏５黏度与温度的关系
（节转第１５８页）
１５８
四川兵工学报
展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求．与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明．我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新，利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计，推进产品设计的智能化、自动化和快速化，提高产品的市场竞争能力【６Ｊ
化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化．未来的机电一体化将会加速它们与生命机体的相似性，更加注重产品与人的关系（人一机的协调）并与人共生（人一系统一一体化），更关注适宜人的使用与操作、人的可靠性及安个性问题．
２．７绿色化
机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用．工业的发达给人们生活带来了巨大变化，同时资源减少、生态环境受到严重污染．于是人们呼吁保护环境资源，回归自然．绿色产品概念在这种呼声下应运而生并成为时代的趋势．绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高．设计绿色的机电一体化产品具有远大的发展前途．绿色化成了时代的趋势，产品的绿色化更成为适应未来发展的一大特色．
参考文献：
［１］孙瑜良．机电一体化技术发展趋势浅析［Ｊ］．内蒙古煤
炭经济。ｌ００８（１）：２ｌ一２３．
［２］杨帆．机电一体化发展特点简述［Ｊ］．新课程研究：职
业教育，２０嗍（８）：１３２—１３３．［３］
邦宝生．机电一体化技术概况［Ｊ］．电子制作，２０咀（５）：６—７．
［４］杜文静．人工智能的发展及其极限［Ｊ］．重庆工学院学
报：社会科学版，２００７（２）：３７．
［５］杜家廷，倪志安．关于我国绿色产业发展现状及对策
３结束语
机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发
研究［Ｊ］．重庆工学院学报，２００１（３）：５６．
［６］戴宏民．世界包装机械的发展趋势及我国的发展战略
［Ｊ］．重庆工商大学学报：自然科学版，２００３（２）：１．
（上接第１４９页）３．５其他影响因素
羟丙基甲基纤维素的水溶液黏度还会受到溶液中的添加剂、溶液ｐＨ值、微生物降解的影响．通常为了获得更好的黏度性能或降低使用成本，需要向羟丙基甲基纤维素水溶液中添加流变学调节剂，如黏土、改性黏土、聚合物粉末、淀粉醚以及脂肪族共聚物等¨Ｊ，也可以向水溶液中添加电解质，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黏度性能，也会对羟丙基甲基纤维素的其他应用性能如保水性、抗垂流性等．
羟丙基甲基纤维素水溶液的黏度几乎不受酸碱的影响，一般在ｐＨ３—１１的范围内都比较稳定，可耐一定量的弱酸，如甲酸、乙酸、磷酸、硼酸、柠檬酸等，但浓酸会使黏度发生降低．而烧碱、氢氧化钾、石灰水等对其影响小．
羟丙基甲基纤维素水溶液与其他纤维素醚相比，具有很好的抗微生物稳定性．主要的原因是羟丙基甲基纤维素具有高取代度的疏水基团以及基团的空间阻碍作用，阻止了微生物对纤维素链的侵蚀作用【５｜．但是，由于取代反应通常不是均匀的，未取代的脱水葡萄糖酐单元最容易受到微生物的侵蚀，从而导致纤维素醚分子降解断链，最直接的表现就是水溶液的表观黏度下降．如需要长时间地存放羟丙基甲基纤维素水溶液，建议加入微量的防霉剂，使黏度不发生明显变化．选用抗霉剂、防腐剂或杀菌剂等时应注意安全，要选择对人体不具毒性，本身性质稳定、无嗅的产品．如ＤＯＷ
防腐剂、ＦＩＪＥＩ＿ＳＡＶＥＲＴＭ抗菌剂等产品都能起到相应的作用．
４’结束语
羟丙基甲基纤维素的水溶液黏度主要受到产品聚合度、产品在水溶液中的浓度、剪切速率和溶液温度的影响．水溶液黏度随着产品聚合度和浓度增大而上升，随着剪切速率和溶液温度的升高而降低．根据实际需要也可加入流变学调节剂、盐或安全的杀菌剂来获得更佳的黏度特性和应用性能．在实际应用中，用户应考虑实际情况和经济性来选择羟丙基甲基纤维素合适的黏度规格和加入量，以及加入添加剂来获得理想的黏度性能．
参考文献：
［１］严瑞碹．水溶性高分子［Ｍ］．北京：化学工业出版社。
１９９８：４３４—５０４．
［２］ＡＳＤＭ：Ｄ２３６３—７９．羟丙基甲基纤维素标准测试方法
［Ｓ］．１９９５．
［３］许冬生．纤维素衍生物［Ｍ］．北京：化学工业出版社。
２００１：１１２—１２６．
［４］
［ｚ００２一０１一笠］．嗍．Ｅｌ骶ｎｔｓ－卿ａ１６伪．伽
［５］
１９９６：１８３—２０９．
ＥｌｅｍｅｎｔｓＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｅ．ＲｈｅｏｌｏｇｙＨａｎｄｂｏｏｋ［ＥＢ／ＯＬ］．
Ｃｈｅｍ的ＡｂｌＩ删杀菌剂、ＣＡＮＧＵＡＲ俨“
高洁，汤贵烈．纤维素科学［Ｍ］．北京：科学出版社，
万方数据
羟丙基甲基纤维素水溶液黏度特性
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
田径
四川大学,成都,610064四川兵工学报
SICHUAN ORDNANCE JOURNAL2008,29(5)
参考文献(5条)
1. 严瑞碹 水溶性高分子 19982. 高洁;汤贵烈 纤维素科学 1996
3. Elements Specialties,Inc Rheology Handbook 20024. 许冬生 纤维素衍生物 2001
5. ASDM:D2363-1979.羟丙基甲基纤维素标准测试方法 1995
本文读者也读过(10条)
1. 贾晓辉. 沈青. JIA Xiao-hui. SHEN Qing 羟丙基甲基纤维素的流变性质及热凝胶化行为[期刊论文]-纤维素科学与技术2008,16(3)
2. 苗军. 王继芳. MIAO Jun. WANG Ji-fang 羟丙基甲基纤维素对磷酸钙水泥注射性能的影响[期刊论文]-中国矫形外科杂志2006,14(18)
3. 孙雅梅. 高峨 羟丙基甲基纤维素的溶解工艺及在滴眼剂中的应用[期刊论文]-实用药物与临床2006,9(1)4. 张秋菊. ZHANG Qiu-ju 羟丙基甲基纤维素(HPMC)在PVC工业中的应用[期刊论文]-聚氯乙烯2007(5)
5. 罗西友. 董亚南. 夏毅然. 赵成如. 张金龙. LUO Xi-you. DONG Ya-nan. XIA Yi-ran. ZHAO Cheng-ru. ZHANG Jin-long
羟丙基甲基纤维素(HPMC)在医用润滑液中增稠作用的研究[期刊论文]-生物医学工程研究2007,26(1)
6. 严炎中. 徐雯宇. 曹国建. 马友正 羟丙基甲基纤维素成膜性能的考察[期刊论文]-中国医院药学杂志2003,23(1)7. 龚增培. GONG Zeng-pei 甲基纤维素及羟丙基甲基纤维素的工艺研究[期刊论文]-塑料工业2010,38(8)
8. 赵明. 王霞. 徐原. 邵自强. ZHAO Ming. WANG Xia. XU Yuan. SHAO Zi-qiang 高黏羟丙基甲基纤维素的黏度测试方法
研究[期刊论文]-纤维素科学与技术2010,18(1)
9. 单玉华 羟丙基甲基纤维素(HPMC)在片剂生产中的应用[期刊论文]-齐鲁药事2004,23(2)10. 刘啸武 羟丙基甲基纤维素生产技术和发展前景[期刊论文]-江汉石油职工大学学报2004,17(6)
引证文献(1条)
1. 代小静. 郝宇. 谌家军. 曾体闲. 龚恒翔 乙酸锌水溶液表面张力与浓度关系分析[期刊论文]-重庆理工大学学报（自然科学版） 2011(6)
本文链接：.com.cn/Periodical_scbgxb200805056.aspx