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(guān)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力可以表示為剪切速率f（γ）的函數，只要沒(méi)有時(shí)間依賴(lài)性即可。 ?（γ）的形式不同，流體可以分為不同的類(lèi)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(lèi)：一類(lèi)是非離子型纖維素醚，一類(lèi)是離子型纖維素醚。對于這兩種類(lèi)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比研究做了比較全面的系統研究，結果表明，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(zhù)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粘度測試方法

羥丙基甲基纖維素增稠的重要指標是水溶液的表觀(guān)粘度。表觀(guān)粘度測量方法通常是毛細管粘度，旋轉粘度和落球粘度法。美國材料與試驗協(xié)會(huì )ASDM：132363-79（1995年評論）提供的粘度測量方法是烏氏粘度計在20℃±0.1℃時(shí)，測定羥丙基甲基纖維素2％水溶液的粘度，粘度按式1計算：V = KDT

其中：表觀(guān)粘度，mPa·s; K是粘度計常數; 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到商標底部的時(shí)間; K是通過(guò)標準粘度油流過(guò)粘度計所需的時(shí)間來(lái)測量的。

然而，使用毛細管粘度計的方法是麻煩的。許多纖維素醚的粘度很難用毛細管粘度計進(jìn)行分析，因為這些溶液中含有痕量不溶物質(zhì)，直到毛細管粘度計堵塞才能檢測到這些不溶物質(zhì)。所以絕大多數廠(chǎng)家用旋轉式粘度計來(lái)控制羥丙基甲基纖維素的質(zhì)量，國外常用的是用布氏粘度計，國內使用NDJ粘度計。 NDJ粘度計測試結果表示為：

η=Kα

其中：η是絕對粘度，mPa·s; K是系數; α是偏轉角度，指針讀數。

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(cháng)度成正比，其它參數保持不變，并且隨著(zhù)聚合度的增加而增加。這種效應在較低聚合時(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(zhù)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 )導致粘度變化很大。 隨著(zhù)羥丙基甲基纖維素標稱(chēng)粘度的增大，溶液濃度的變化對溶液的粘度越來(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，配制不同標稱(chēng)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定粘度，結果如圖所示。 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(zhù)剪切速率的增加，標稱(chēng)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。當溫度升高時(shí)，溶液的粘度降低。如圖所示，將溶液的粘度調整到2％濃度，并測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節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范圍內比較穩定，對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，導致纖維素醚破壞的鏈降解。最直接的表現是水溶液的表觀(guān)粘度降低。如果需要長(cháng)時(shí)間儲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注意安全，選擇對人體無(wú)毒，其性質(zhì)穩定，無(wú)臭的產(chǎn)品，如DOW Chem的AMICAL殺菌劑，CANGUARD64防腐劑，FUELSAVER劑和其他產(chǎn)品可以起到相應的作用。

結論

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(zhù)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 )根據實(shí)際需要而降低添加流變調節劑，鹽或安全殺菌劑以獲得更好的粘度和應用性能。 在實(shí)踐中，使用者應考慮實(shí)際情況和經(jīng)濟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。