Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) είναι μια ένωση που έχει γίνει μια βασική πρώτη ύλη σε πολλές βιομηχανίες λόγω των πολυλειτουργικών ιδιοτήτων της. Χρησιμοποιείται συνήθως ως πρόσθετο τροφίμων, ένας πυκνωτής στα καλλυντικά και ακόμη και ένα ιατρικό συστατικό σε πολλά φάρμακα. Μια μοναδική ιδιότητα του HPMC είναι η θιξοτροπική συμπεριφορά της, η οποία της επιτρέπει να μεταβάλλει τις ιδιότητες του ιξώδους και της ροής υπό ορισμένες συνθήκες. Επιπλέον, τόσο η HPMC υψηλής ποιότητας όσο και η χαμηλή ιξώδη έχουν αυτή την ιδιότητα, παρουσιάζοντας θιξοτροπία ακόμη και κάτω από τη θερμοκρασία του πηκτώματος.
Η θιξοτροπία εμφανίζεται σε HPMC όταν ένα διάλυμα γίνεται διατμητική όταν εφαρμόζεται ή ανακατεύεται η πίεση, με αποτέλεσμα τη μείωση του ιξώδους. Αυτή η συμπεριφορά μπορεί επίσης να αντιστραφεί. Όταν αφαιρεθεί η τάση και το διάλυμα αφήνεται να ξεκουραστεί, το ιξώδες επιστρέφει αργά στην υψηλότερη κατάσταση του. Αυτή η μοναδική ιδιοκτησία καθιστά το HPMC ένα πολύτιμο στοιχείο σε πολλές βιομηχανίες, καθώς επιτρέπει την ομαλότερη εφαρμογή και την ευκολότερη επεξεργασία.
Ως μη ιονικό υδροκολλοειδές, το HPMC διογκώνεται στο νερό για να σχηματίσει ένα πήκτωμα. Ο βαθμός διόγκωσης και πηκτής εξαρτάται από το μοριακό βάρος και τη συγκέντρωση του πολυμερούς, το ρΗ και τη θερμοκρασία του διαλύματος. Το HPMC υψηλού ιξώδους έχει τυπικά ένα υψηλό μοριακό βάρος και παράγει ένα υψηλό πήκτωμα ιξώδους, ενώ η HPMC χαμηλού ιξώδους έχει χαμηλό μοριακό βάρος και παράγει ένα λιγότερο ιξώδες πήκτωμα. Ωστόσο, παρά τις διαφορές στις επιδόσεις, και οι δύο τύποι HPMC παρουσιάζουν θιξοτροπία λόγω διαρθρωτικών αλλαγών που εμφανίζονται σε μοριακό επίπεδο.
Η θιξοτροπική συμπεριφορά της HPMC είναι αποτέλεσμα της ευθυγράμμισης των αλυσίδων πολυμερούς λόγω της διατμητικής πίεσης. Όταν η διατμητική τάση εφαρμόζεται στην HPMC, οι αλυσίδες πολυμερούς ευθυγραμμίζονται προς την κατεύθυνση της εφαρμοσμένης πίεσης, με αποτέλεσμα την καταστροφή της τρισδιάστατης δομής δικτύου που υπήρχε ελλείψει στρες. Η διακοπή του δικτύου έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του ιξώδους διαλύματος. Όταν αφαιρεθεί το στρες, οι αλυσίδες πολυμερούς αναδιατάζουν κατά μήκος του αρχικού προσανατολισμού τους, ανοικοδομώντας το δίκτυο και αποκαθιστώντας το ιξώδες.
Το HPMC παρουσιάζει επίσης θιξοτροπία κάτω από τη θερμοκρασία πηκτής. Η θερμοκρασία του πηκτώματος είναι η θερμοκρασία στην οποία οι αλυσίδες πολυμερών διασταυρώνονται για να σχηματίσουν ένα τρισδιάστατο δίκτυο, σχηματίζοντας ένα πήκτωμα. Εξαρτάται από τη συγκέντρωση, το μοριακό βάρος και το ρΗ του διαλύματος του πολυμερούς. Το προκύπτον πήκτωμα έχει υψηλό ιξώδες και δεν αλλάζει γρήγορα υπό πίεση. Ωστόσο, κάτω από τη θερμοκρασία ζελατινοποίησης, το διάλυμα HPMC παρέμεινε υγρό, αλλά εξακολουθούσε να παρουσιάζει θιξοτροπική συμπεριφορά λόγω της παρουσίας μερικώς σχηματισμένης δομής δικτύου. Το δίκτυο που σχηματίζεται από αυτά τα μέρη διασπάται υπό πίεση, με αποτέλεσμα τη μείωση του ιξώδους. Αυτή η συμπεριφορά είναι επωφελής σε πολλές εφαρμογές όπου οι λύσεις πρέπει να ρέουν εύκολα όταν αναδεύονται.
Το HPMC είναι ένα ευπροσάρμοστο χημικό με αρκετές μοναδικές ιδιότητες, μία από τις οποίες είναι η θιξοτροπική συμπεριφορά της. Τόσο τα HPMCs υψηλής ποιότητας όσο και οι χαμηλής ιξώδους έχουν αυτή την ιδιότητα, παρουσιάζοντας θιξοτροπία ακόμη και κάτω από τη θερμοκρασία του πηκτώματος. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά το HPMC ένα πολύτιμο στοιχείο σε πολλές βιομηχανίες που απαιτούν λύσεις που χειρίζονται εύκολη ροή για να εξασφαλίσουν ομαλή εφαρμογή. Παρά τις διαφορές στις ιδιότητες μεταξύ των HPMC υψηλής ιξώδους και της χαμηλής ιξώδους, η θιξοτροπική τους συμπεριφορά συμβαίνει λόγω της ευθυγράμμισης και της διάσπασης της μερικώς σχηματισμένης δομής δικτύου. Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του, οι ερευνητές διερευνούν συνεχώς διάφορες εφαρμογές της HPMC, ελπίζοντας να δημιουργήσουν νέα προϊόντα και να παρέχουν καλύτερες λύσεις για τους καταναλωτές σε όλο τον κόσμο.
Χρόνος δημοσίευσης: Αυγ. 23-2023