Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to związek, który ze względu na swoje wielofunkcyjne właściwości stał się podstawowym surowcem w wielu gałęziach przemysłu. Jest powszechnie stosowany jako dodatek do żywności, zagęszczacz w kosmetykach, a nawet składnik medyczny wielu leków. Unikalną właściwością HPMC jest jego tiksotropowość, która pozwala mu zmieniać właściwości lepkości i płynięcia w określonych warunkach. Ponadto HPMC o wysokiej i niskiej lepkości mają tę właściwość, wykazując tiksotropię nawet poniżej temperatury żelu.
Tiksotropia występuje w HPMC, gdy roztwór staje się rozrzedzony pod wpływem ścinania pod wpływem nacisku lub mieszania, co powoduje spadek lepkości. To zachowanie można również odwrócić; po usunięciu naprężenia i pozostawieniu roztworu w spokoju lepkość powoli powraca do wyższego stanu. Ta wyjątkowa właściwość sprawia, że HPMC jest cennym komponentem w wielu gałęziach przemysłu, ponieważ pozwala na 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 dużą masę cząsteczkową i daje żel o dużej lepkości, podczas gdy HPMC o niskiej lepkości ma niską masę cząsteczkową i wytwarza mniej lepki żel. Jednakże pomimo tych różnic w działaniu oba typy HPMC wykazują tiksotropię ze względu na zmiany strukturalne zachodzące na poziomie molekularnym.
Tiksotropowe zachowanie HPMC jest wynikiem ułożenia łańcuchów polimeru w wyniku naprężenia ścinającego. Kiedy na HPMC przykładane jest naprężenie ścinające, łańcuchy polimeru ustawiają się w kierunku przyłożonego naprężenia, co powoduje zniszczenie trójwymiarowej struktury sieciowej, która istniała przy braku naprężeń. Zakłócenie sieci powoduje spadek lepkości roztworu. Po usunięciu naprężenia łańcuchy polimeru zmieniają swoją pierwotną orientację, odbudowując sieć i przywracając lepkość.
HPMC wykazuje również tiksotropię poniżej temperatury żelowania. Temperatura żelu to temperatura, w której łańcuchy polimeru sieciują się, tworząc trójwymiarową sieć, tworząc żel. Zależy to od stężenia, masy cząsteczkowej i pH roztworu polimeru. Powstały żel ma wysoką lepkość i nie zmienia się szybko pod ciśnieniem. Jednakże poniżej temperatury żelowania roztwór HPMC pozostawał ciekły, ale nadal wykazywał zachowanie tiksotropowe ze względu na obecność częściowo utworzonej struktury sieciowej. Sieć utworzona przez te części rozpada się pod ciśnieniem, co powoduje spadek lepkości. To zachowanie jest korzystne w wielu zastosowaniach, gdzie roztwory muszą łatwo płynąć podczas mieszania.
HPMC to wszechstronna substancja chemiczna o kilku unikalnych właściwościach, z których jedną jest zachowanie tiksotropowe. Zarówno HPMC o wysokiej, jak i niskiej lepkości mają tę właściwość, wykazując tiksotropię nawet poniżej temperatury żelu. Ta cecha sprawia, że HPMC jest cennym komponentem w wielu gałęziach przemysłu, które wymagają rozwiązań zapewniających łatwy przepływ w celu zapewnienia płynnej aplikacji. Pomimo różnic we właściwościach HPMC o dużej i niskiej lepkości, ich zachowanie tiksotropowe występuje w wyniku wyrównania i zakłócenia częściowo utworzonej struktury sieciowej. Ze względu na jego unikalne właściwości naukowcy stale badają różne zastosowania HPMC, mając nadzieję na stworzenie nowych produktów i zapewnienie lepszych rozwiązań dla konsumentów na całym świecie.
Czas publikacji: 23 sierpnia 2023 r