Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on ühend, millest on oma multifunktsionaalsete omaduste tõttu saanud paljudes tööstusharudes põhitooraine. Seda kasutatakse tavaliselt toidu lisaainena, kosmeetikatoodete paksendajana ja isegi paljude ravimite meditsiinilise koostisosana. HPMC ainulaadne omadus on selle tiksotroopne käitumine, mis võimaldab sellel teatud tingimustel muuta viskoossust ja voolavusomadusi. Lisaks on see omadus nii kõrge viskoossusega kui ka madala viskoossusega HPMC-l, mis näitab tiksotroopsust isegi allpool geeli temperatuuri.
HPMC-s tekib tiksotroopia, kui lahus muutub rõhu rakendamisel või segamisel nihkega vedeldavaks, mille tulemuseks on viskoossuse vähenemine. Seda käitumist saab ka tagasi pöörata; kui pinge eemaldatakse ja lahus jäetakse seisma, taastub viskoossus aeglaselt oma kõrgemasse olekusse. See ainulaadne omadus muudab HPMC paljudes tööstusharudes väärtuslikuks komponendiks, kuna see võimaldab sujuvamat kasutamist ja hõlpsamat töötlemist.
Mitteioonse hüdrokolloidina HPMC paisub vees, moodustades geeli. Paisumise ja tarretumise aste sõltub polümeeri molekulmassist ja kontsentratsioonist, lahuse pH-st ja temperatuurist. Kõrge viskoossusega HPMC-l on tavaliselt kõrge molekulmass ja see annab kõrge viskoossusega geeli, samas kui madala viskoossusega HPMC-l on madal molekulmass ja see annab vähem viskoosse geeli. Vaatamata nendele erinevustele jõudluses on mõlemat tüüpi HPMC-d molekulaarsel tasemel toimuvate struktuurimuutuste tõttu tiksotroopsed.
HPMC tiksotroopne käitumine on tingitud polümeeride ahelate joondamisest nihkepinge tõttu. Kui HPMC-le rakendatakse nihkepinget, joonduvad polümeeri ahelad rakendatud pinge suunas, mille tulemuseks on pinge puudumisel eksisteerinud kolmemõõtmelise võrgustruktuuri hävimine. Võrgu katkemise tagajärjel väheneb lahuse viskoossus. Kui pinge on eemaldatud, paiknevad polümeeri ahelad ümber oma algses orientatsioonis, luues võrgu uuesti üles ja taastades viskoossuse.
HPMC-l on tiksotroopsus ka allpool geelistumistemperatuuri. Geeli temperatuur on temperatuur, mille juures polümeeri ahelad ristsiduvad, moodustades kolmemõõtmelise võrgu, moodustades geeli. See sõltub polümeeri lahuse kontsentratsioonist, molekulmassist ja pH-st. Saadud geelil on kõrge viskoossus ja see ei muutu rõhu all kiiresti. Kuid allpool geelistumistemperatuuri jäi HPMC lahus vedelaks, kuid näitas siiski tiksotroopset käitumist osaliselt moodustunud võrgustruktuuri olemasolu tõttu. Nendest osadest moodustatud võrk laguneb rõhu all, mille tulemuseks on viskoossuse vähenemine. Selline käitumine on kasulik paljudes rakendustes, kus lahused peavad segamisel kergesti voolama.
HPMC on mitmekülgne kemikaal, millel on mitu ainulaadset omadust, millest üks on tiksotroopne käitumine. See omadus on nii kõrge kui ka madala viskoossusega HPMC-del, mis näitavad tiksotroopsust isegi geeli temperatuurist madalamal. See omadus muudab HPMC väärtuslikuks komponendiks paljudes tööstusharudes, mis nõuavad sujuvaks kasutamiseks lahendusi, mis juhivad hõlpsat voolu. Vaatamata kõrge viskoossusega ja madala viskoossusega HPMC-de omaduste erinevustele, ilmneb nende tiksotroopne käitumine osaliselt moodustatud võrgustruktuuri joondamise ja katkemise tõttu. Tänu oma ainulaadsetele omadustele uurivad teadlased pidevalt HPMC erinevaid rakendusi, lootes luua uusi tooteid ja pakkuda paremaid lahendusi tarbijatele üle maailma.
Postitusaeg: 23. august 2023