هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) مركبٌ أصبح مادةً خامًا أساسيةً في العديد من الصناعات نظرًا لخصائصه المتعددة. ويُستخدم عادةً كمُضاف غذائي، ومُكثِّف في مستحضرات التجميل، وحتى كمكوِّن طبي في العديد من الأدوية. ومن خصائصه الفريدة سلوكه الثيكسوتروبي، الذي يسمح له بتغيير خصائص اللزوجة والتدفق في ظروف معينة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع كلٌّ من هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز عالي اللزوجة ومنخفض اللزوجة بهذه الخاصية، حيث يُظهر ثيكسوتروبيًا حتى في درجات حرارة أقل من درجة حرارة الهلام.
تحدث ظاهرة اللزوجة في مركبات HPMC عندما يصبح المحلول رقيقًا بفعل القص عند الضغط أو التحريك، مما يؤدي إلى انخفاض اللزوجة. يمكن عكس هذا السلوك أيضًا؛ فعند إزالة الضغط وترك المحلول ليهدأ، تعود اللزوجة تدريجيًا إلى حالتها الأعلى. هذه الخاصية الفريدة تجعل مركبات HPMC مكونًا قيّمًا في العديد من الصناعات، إذ تتيح تطبيقًا أكثر سلاسةً ومعالجةً أسهل.
بصفتها مادة غروانية مائية غير أيونية، تنتفخ مركبات HPMC في الماء لتكوين هلام. تعتمد درجة الانتفاخ والتجلط على الوزن الجزيئي وتركيز البوليمر، ودرجة الحموضة (pH) ودرجة حرارة المحلول. عادةً ما يكون وزن مركبات HPMC عالية اللزوجة مرتفعًا، وينتج هلامًا عالي اللزوجة، بينما يكون وزن مركبات HPMC منخفضة اللزوجة منخفضًا، وينتج هلامًا أقل لزوجة. ومع ذلك، على الرغم من هذه الاختلافات في الأداء، يُظهر كلا النوعين من مركبات HPMC خاصية اللزوجة (thixotropy) نتيجةً للتغيرات الهيكلية التي تحدث على المستوى الجزيئي.
السلوك الثيكسوتروبي لـ HPMC ناتج عن اصطفاف سلاسل البوليمر نتيجةً لإجهاد القص. عند تطبيق إجهاد القص على HPMC، تصطف سلاسل البوليمر في اتجاه الإجهاد المطبق، مما يؤدي إلى تدمير بنية الشبكة ثلاثية الأبعاد التي كانت موجودة في غياب الإجهاد. يؤدي اختلال الشبكة إلى انخفاض لزوجة المحلول. عند إزالة الإجهاد، تُعيد سلاسل البوليمر ترتيبها وفقًا لاتجاهها الأصلي، مما يُعيد بناء الشبكة واستعادة اللزوجة.
يُظهر HPMC أيضًا خاصية ثيكسوتروبية تحت درجة حرارة التبلور. درجة حرارة الهلام هي درجة الحرارة التي تترابط عندها سلاسل البوليمر لتكوين شبكة ثلاثية الأبعاد، مكونةً هلامًا. تعتمد هذه الدرجة على تركيز محلول البوليمر ووزنه الجزيئي ودرجة حموضته. يتميز الهلام الناتج بلزوجة عالية ولا يتغير بسرعة تحت الضغط. مع ذلك، تحت درجة حرارة التبلور، يبقى محلول HPMC سائلًا، ولكنه لا يزال يُظهر سلوكًا ثيكسوتروبيًا نظرًا لوجود بنية شبكية غير مكتملة التكوين. تتفكك الشبكة المكونة من هذه الأجزاء تحت الضغط، مما يؤدي إلى انخفاض اللزوجة. يُعد هذا السلوك مفيدًا في العديد من التطبيقات التي تتطلب فيها المحاليل تدفقًا سلسًا عند التحريك.
HPMC مادة كيميائية متعددة الاستخدامات تتميز بخصائص فريدة، منها سلوكها الثيكسوتروبي. تتمتع كل من HPMCs عالية ومنخفضة اللزوجة بهذه الخاصية، حيث تُظهر ثيكسوتروبيًا حتى في درجات حرارة أقل من درجة حرارة الهلام. هذه الخاصية تجعل HPMC مكونًا قيّمًا في العديد من الصناعات التي تتطلب حلولاً سهلة التدفق لضمان سلاسة الاستخدام. على الرغم من اختلاف خصائص HPMCs عالية اللزوجة ومنخفضة اللزوجة، فإن سلوكها الثيكسوتروبي يحدث نتيجةً لمحاذاة وتفكك بنية الشبكة المكونة جزئيًا. بفضل خصائصها الفريدة، يستكشف الباحثون باستمرار تطبيقات مختلفة لـ HPMC، آملين في ابتكار منتجات جديدة وتوفير حلول أفضل للمستهلكين حول العالم.
وقت النشر: ٢٣ أغسطس ٢٠٢٣