Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to związek, który stał się podstawowym surowcem w wielu gałęziach przemysłu ze względu na swoje wielofunkcyjne właściwości. Jest powszechnie stosowany jako dodatek do żywności, zagęszczacz w kosmetykach, a nawet składnik medyczny w wielu lekach. Unikalną właściwością HPMC jest jego tiksotropowe zachowanie, które pozwala mu zmieniać lepkość i właściwości przepływu w określonych warunkach. Ponadto zarówno HPMC o wysokiej, jak i niskiej lepkości mają tę właściwość, wykazując tiksotropię nawet poniżej temperatury żelowania.
Tiksotropia występuje w HPMC, gdy roztwór staje się rzadszy pod wpływem ścinania, gdy jest stosowany nacisk lub mieszany, co powoduje zmniejszenie lepkości. To zachowanie można również odwrócić; gdy naprężenie zostanie usunięte, a roztwór pozostawiony w spoczynku, lepkość powoli powraca do wyższego stanu. Ta wyjątkowa właściwość sprawia, że HPMC jest cennym składnikiem w wielu gałęziach przemysłu, ponieważ umożliwia płynniejszą aplikację i łatwiejsze przetwarzanie.
Jako niejonowy hydrokoloid, HPMC pęcznieje w wodzie, tworząc żel. Stopień pęcznienia i żelowania zależy od masy cząsteczkowej i stężenia polimeru, pH i temperatury roztworu. HPMC o wysokiej lepkości ma zazwyczaj wysoką masę cząsteczkową i wytwarza żel o wysokiej lepkości, podczas gdy HPMC o niskiej lepkości ma niską masę cząsteczkową i wytwarza żel o mniejszej lepkości. Jednak pomimo tych różnic w wydajności, oba rodzaje HPMC wykazują tiksotropię z powodu zmian strukturalnych, które zachodzą na poziomie molekularnym.
Tiksotropowe zachowanie HPMC jest wynikiem wyrównania łańcuchów polimerowych z powodu naprężenia ścinającego. Gdy naprężenie ścinające jest stosowane do HPMC, łańcuchy polimerowe ustawiają się zgodnie z kierunkiem przyłożonego naprężenia, co powoduje zniszczenie trójwymiarowej struktury sieciowej, która istniała w przypadku braku naprężenia. Zakłócenie sieci powoduje zmniejszenie lepkości roztworu. Gdy naprężenie zostanie usunięte, łańcuchy polimerowe przegrupowują się wzdłuż swojej pierwotnej orientacji, odbudowując sieć i przywracając lepkość.
HPMC wykazuje również tiksotropię poniżej temperatury żelowania. Temperatura żelowania to temperatura, w której łańcuchy polimeru sieciują się, tworząc trójwymiarową sieć, tworząc żel. Zależy ona od stężenia, masy cząsteczkowej i pH roztworu polimeru. Powstały żel ma wysoką lepkość i nie zmienia się szybko pod wpływem ciśnienia. Jednak poniżej temperatury żelowania roztwór HPMC pozostał ciekły, ale nadal wykazywał zachowanie tiksotropowe ze względu na obecność częściowo uformowanej struktury sieciowej. Sieć utworzona przez te części rozpada się pod wpływem ciśnienia, co powoduje spadek lepkości. To zachowanie jest korzystne w wielu zastosowaniach, w których roztwory muszą łatwo płynąć podczas mieszania.
HPMC to wszechstronny związek chemiczny o kilku unikalnych właściwościach, z których jedną jest tiksotropowe zachowanie. Zarówno HPMC o wysokiej, jak i niskiej lepkości mają tę właściwość, wykazując tiksotropię nawet poniżej temperatury żelowania. Ta cecha sprawia, że HPMC jest cennym składnikiem w wielu branżach, które wymagają rozwiązań, które obsługują łatwy przepływ, aby zapewnić płynne stosowanie. Pomimo różnic we właściwościach między HPMC o wysokiej i niskiej lepkości, ich tiksotropowe zachowanie występuje z powodu wyrównania i zakłócenia częściowo uformowanej struktury sieciowej. Ze względu na swoje unikalne właściwości naukowcy nieustannie badają różne zastosowania HPMC, mając nadzieję na tworzenie nowych produktów i dostarczanie lepszych rozwiązań dla konsumentów na całym świecie.
Czas publikacji: 23-08-2023