Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) είναι μια ένωση που έχει γίνει βασική πρώτη ύλη σε πολλές βιομηχανίες λόγω των πολυλειτουργικών της ιδιοτήτων. Χρησιμοποιείται συνήθως ως πρόσθετο τροφίμων, ως πυκνωτικό σε καλλυντικά, ακόμη και ως ιατρικό συστατικό σε πολλά φάρμακα. Μια μοναδική ιδιότητα του HPMC είναι η θιξοτροπική συμπεριφορά του, η οποία του επιτρέπει να μεταβάλλει το ιξώδες και τις ιδιότητες ροής υπό ορισμένες συνθήκες. Επιπλέον, τόσο τα HPMC υψηλού ιξώδους όσο και χαμηλού ιξώδους έχουν αυτή την ιδιότητα, εμφανίζοντας θιξοτροπία ακόμη και κάτω από τη θερμοκρασία της γέλης.
Η θιξοτροπία εμφανίζεται στο HPMC όταν ένα διάλυμα γίνεται διατμητικό όταν εφαρμόζεται πίεση ή αναδεύεται, με αποτέλεσμα τη μείωση του ιξώδους. Αυτή η συμπεριφορά μπορεί επίσης να αντιστραφεί. Όταν αφαιρεθεί η τάση και το διάλυμα αφήνεται να ηρεμήσει, το ιξώδες επιστρέφει αργά στην υψηλότερη κατάστασή του. Αυτή η μοναδική ιδιότητα καθιστά το HPMC πολύτιμο εξάρτημα σε πολλές βιομηχανίες, καθώς επιτρέπει την ομαλή εφαρμογή και την ευκολότερη επεξεργασία.
Ως μη ιονικό υδροκολλοειδές, το HPMC διογκώνεται σε νερό για να σχηματίσει ένα πήκτωμα. Ο βαθμός διόγκωσης και πήξης εξαρτάται από το μοριακό βάρος και τη συγκέντρωση του πολυμερούς, το pH και τη θερμοκρασία του διαλύματος. Το HPMC υψηλού ιξώδους έχει τυπικά υψηλό μοριακό βάρος και παράγει γέλη υψηλού ιξώδους, ενώ το HPMC χαμηλού ιξώδους έχει χαμηλό μοριακό βάρος και παράγει λιγότερο ιξώδες πήκτωμα. Ωστόσο, παρά αυτές τις διαφορές στην απόδοση, και οι δύο τύποι HPMC εμφανίζουν θιξοτροπία λόγω δομικών αλλαγών που συμβαίνουν σε μοριακό επίπεδο.
Η θιξοτροπική συμπεριφορά του HPMC είναι αποτέλεσμα της ευθυγράμμισης των πολυμερών αλυσίδων λόγω διατμητικής τάσης. Όταν εφαρμόζεται διατμητική τάση στο HPMC, οι αλυσίδες πολυμερούς ευθυγραμμίζονται προς την κατεύθυνση της εφαρμοζόμενης τάσης, με αποτέλεσμα την καταστροφή της τρισδιάστατης δομής δικτύου που υπήρχε απουσία τάσης. Η διακοπή του δικτύου οδηγεί σε μείωση του ιξώδους του διαλύματος. Όταν αφαιρεθεί η τάση, οι αλυσίδες πολυμερούς αναδιατάσσονται κατά μήκος του αρχικού τους προσανατολισμού, αναδομώντας το δίκτυο και αποκαθιστώντας το ιξώδες.
Το HPMC επιδεικνύει επίσης θιξοτροπία κάτω από τη θερμοκρασία πηκτωματοποίησης. Η θερμοκρασία πηκτής είναι η θερμοκρασία στην οποία οι αλυσίδες πολυμερών διασυνδέονται για να σχηματίσουν ένα τρισδιάστατο δίκτυο, σχηματίζοντας ένα πήκτωμα. Εξαρτάται από τη συγκέντρωση, το μοριακό βάρος και το pH του διαλύματος του πολυμερούς. Το πήκτωμα που προκύπτει έχει υψηλό ιξώδες και δεν αλλάζει γρήγορα υπό πίεση. Ωστόσο, κάτω από τη θερμοκρασία ζελατινοποίησης, το διάλυμα HPMC παρέμεινε υγρό, αλλά εξακολουθεί να εμφάνιζε θιξοτροπική συμπεριφορά λόγω της παρουσίας μιας 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 ευεργετική σε πολλές εφαρμογές όπου τα διαλύματα πρέπει να ρέουν εύκολα όταν αναδεύονται.
Το HPMC είναι ένα ευέλικτο χημικό με πολλές μοναδικές ιδιότητες, μία από τις οποίες είναι η θιξοτροπική του συμπεριφορά. Τόσο τα HPMC υψηλού ιξώδους όσο και χαμηλού ιξώδους έχουν αυτή την ιδιότητα, εμφανίζοντας θιξοτροπία ακόμη και κάτω από τη θερμοκρασία της γέλης. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά το HPMC ένα πολύτιμο εξάρτημα σε πολλές βιομηχανίες που απαιτούν λύσεις που διαχειρίζονται εύκολη ροή για να διασφαλίζουν την ομαλή εφαρμογή. Παρά τις διαφορές στις ιδιότητες μεταξύ των HPMC υψηλού και χαμηλού ιξώδους, η θιξοτροπική συμπεριφορά τους εμφανίζεται λόγω της ευθυγράμμισης και της διακοπής της μερικώς σχηματισμένης δομής του δικτύου. Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του, οι ερευνητές διερευνούν συνεχώς διάφορες εφαρμογές του HPMC, ελπίζοντας να δημιουργήσουν νέα προϊόντα και να προσφέρουν καλύτερες λύσεις για τους καταναλωτές σε όλο τον κόσμο.
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-23-2023