Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist eine Verbindung, die sich aufgrund ihrer multifunktionalen Eigenschaften in vielen Branchen zu einem wichtigen Rohstoff entwickelt hat. Sie wird häufig als Lebensmittelzusatzstoff, Verdickungsmittel in Kosmetika und sogar als medizinischer Inhaltsstoff in vielen Medikamenten verwendet. Eine einzigartige Eigenschaft von HPMC ist ihr thixotropes Verhalten, das es ermöglicht, Viskosität und Fließeigenschaften unter bestimmten Bedingungen zu verändern. Darüber hinaus verfügen sowohl hoch- als auch niedrigviskose HPMC über diese Eigenschaft und weisen selbst unterhalb der Geltemperatur Thixotropie auf.
Thixotropie tritt bei HPMC auf, wenn eine Lösung unter Druck oder Rühren strukturviskos wird, was zu einer Abnahme der Viskosität führt. Dieses Verhalten kann auch umgekehrt werden: Wird die Spannung entfernt und die Lösung ruhen gelassen, kehrt die Viskosität langsam zu ihrem höheren Wert zurück. Diese einzigartige Eigenschaft macht HPMC zu einem wertvollen Bestandteil in vielen Branchen, da sie eine gleichmäßigere Anwendung und einfachere Verarbeitung ermöglicht.
Als nichtionisches Hydrokolloid quillt HPMC in Wasser zu einem Gel auf. Der Grad der Quellung und Gelierung hängt vom Molekulargewicht und der Konzentration des Polymers sowie vom pH-Wert und der Temperatur der Lösung ab. Hochviskoses HPMC hat typischerweise ein hohes Molekulargewicht und erzeugt ein hochviskoses Gel, während niedrigviskoses HPMC ein niedriges Molekulargewicht aufweist und ein weniger viskoses Gel erzeugt. Trotz dieser Leistungsunterschiede weisen beide HPMC-Typen aufgrund struktureller Veränderungen auf molekularer Ebene Thixotropie auf.
Das thixotrope Verhalten von HPMC ist das Ergebnis der Ausrichtung der Polymerketten durch Scherspannung. Bei Scherspannung richten sich die Polymerketten in Spannungsrichtung aus, wodurch die dreidimensionale Netzwerkstruktur, die ohne Spannung bestand, zerstört wird. Die Zerstörung des Netzwerks führt zu einer Abnahme der Lösungsviskosität. Nach Wegfall der Spannung ordnen sich die Polymerketten wieder in ihrer ursprünglichen Ausrichtung an, wodurch das Netzwerk wiederhergestellt und die Viskosität wiederhergestellt wird.
HPMC weist unterhalb der Gelierungstemperatur Thixotropie auf. Die Gelierungstemperatur ist die Temperatur, bei der sich Polymerketten zu einem dreidimensionalen Netzwerk vernetzen und ein Gel bilden. Sie hängt von Konzentration, Molekulargewicht und pH-Wert der Polymerlösung ab. Das entstehende Gel hat eine hohe Viskosität und verändert sich unter Druck nicht schnell. Unterhalb der Gelierungstemperatur blieb die HPMC-Lösung jedoch flüssig, zeigte aber aufgrund einer teilweise ausgebildeten Netzwerkstruktur dennoch thixotropes Verhalten. Das durch diese Teile gebildete Netzwerk zerfällt unter Druck, was zu einer Abnahme der Viskosität führt. Dieses Verhalten ist in vielen Anwendungen von Vorteil, bei denen Lösungen beim Rühren leicht fließen müssen.
HPMC ist eine vielseitige Chemikalie mit mehreren einzigartigen Eigenschaften, darunter ihr thixotropes Verhalten. Sowohl hoch- als auch niedrigviskose HPMCs besitzen diese Eigenschaft und zeigen selbst unterhalb der Geltemperatur Thixotropie. Diese Eigenschaft macht HPMC zu einem wertvollen Bestandteil in vielen Branchen, die Lösungen mit leichter Fließfähigkeit für eine reibungslose Anwendung benötigen. Trotz der Eigenschaftsunterschiede zwischen hoch- und niedrigviskosen HPMCs entsteht ihr thixotropes Verhalten durch die Ausrichtung und Störung der teilweise gebildeten Netzwerkstruktur. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften erforschen Forscher ständig verschiedene Anwendungen von HPMC, um neue Produkte zu entwickeln und Verbrauchern weltweit bessere Lösungen zu bieten.
Veröffentlichungszeit: 23. August 2023