يُعدّ هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) مركباً أصبح مادة خام أساسية في العديد من الصناعات نظراً لخصائصه المتعددة. ويُستخدم عادةً كمضاف غذائي، ومُكثّف في مستحضرات التجميل، وحتى كمكوّن طبي في العديد من الأدوية. ومن خصائصه الفريدة خاصية الانسيابية، التي تسمح له بتغيير لزوجته وخصائص تدفقه في ظروف معينة. إضافةً إلى ذلك، يتمتع كل من HPMC عالي اللزوجة ومنخفض اللزوجة بهذه الخاصية، حيث يُظهر الانسيابية حتى عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التصلب.
تحدث ظاهرة الثيكسوتروبية في هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) عندما يصبح المحلول أقل لزوجة عند تطبيق الضغط أو التحريك، مما يؤدي إلى انخفاض لزوجته. ويمكن عكس هذه الظاهرة؛ فعند إزالة الضغط وترك المحلول ليستقر، تعود اللزوجة تدريجيًا إلى قيمتها الأصلية. هذه الخاصية الفريدة تجعل من HPMC مكونًا قيّمًا في العديد من الصناعات، إذ تُسهّل عملية التطبيق والمعالجة.
باعتباره مادة غروانية مائية غير أيونية، ينتفخ هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) في الماء مكونًا هلامًا. وتعتمد درجة الانتفاخ والتجلط على الوزن الجزيئي وتركيز البوليمر، بالإضافة إلى درجة حموضة المحلول ودرجة حرارته. يتميز هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز عالي اللزوجة عادةً بوزن جزيئي عالٍ، مما ينتج عنه هلام عالي اللزوجة، بينما يتميز هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز منخفض اللزوجة بوزن جزيئي منخفض، مما ينتج عنه هلام أقل لزوجة. ومع ذلك، وعلى الرغم من هذه الاختلافات في الأداء، يُظهر كلا النوعين من هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز خاصية التغير الانسيابي (التغير التدريجي في اللزوجة) نتيجة للتغيرات البنيوية التي تحدث على المستوى الجزيئي.
تُعزى خاصية الانسيابية لـ HPMC إلى اصطفاف سلاسل البوليمر بفعل إجهاد القص. فعند تطبيق إجهاد القص على HPMC، تصطف سلاسل البوليمر في اتجاه الإجهاد، مما يؤدي إلى تدمير بنية الشبكة ثلاثية الأبعاد التي كانت موجودة في غياب الإجهاد. وينتج عن هذا التدمير انخفاض في لزوجة المحلول. وعند إزالة الإجهاد، تعيد سلاسل البوليمر ترتيب نفسها وفقًا لاتجاهها الأصلي، مما يُعيد بناء الشبكة واستعادة اللزوجة.
يُظهر هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) خاصية الانسيابية عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التجلط. درجة حرارة التجلط هي درجة الحرارة التي تتشابك عندها سلاسل البوليمر لتكوين شبكة ثلاثية الأبعاد، مُشكلةً هلامًا. وتعتمد هذه الدرجة على تركيز البوليمر ووزنه الجزيئي ودرجة حموضته. يتميز الهلام الناتج بلزوجة عالية ولا يتغير بسرعة تحت الضغط. مع ذلك، عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التجلط، يبقى محلول HPMC سائلًا، ولكنه يُظهر سلوكًا انسيابيًا بسبب وجود بنية شبكية مُتشكلة جزئيًا. تتفكك هذه الشبكة المُشكلة من هذه الأجزاء تحت الضغط، مما يؤدي إلى انخفاض اللزوجة. يُعد هذا السلوك مفيدًا في العديد من التطبيقات التي تتطلب انسياب المحاليل بسهولة عند تحريكها.
يُعدّ هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) مادة كيميائية متعددة الاستخدامات ذات خصائص فريدة، من بينها خاصية الانسيابية. يتميز كل من HPMC عالي اللزوجة ومنخفض اللزوجة بهذه الخاصية، حيث يُظهران الانسيابية حتى عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة التصلب. هذه الخاصية تجعل HPMC مكونًا قيّمًا في العديد من الصناعات التي تتطلب حلولًا سهلة التدفق لضمان سهولة الاستخدام. على الرغم من اختلاف خصائص HPMC عالي اللزوجة ومنخفض اللزوجة، فإن خاصية الانسيابية بينهما تحدث نتيجة لترتيب وتفكك بنية الشبكة المتشكلة جزئيًا. نظرًا لخصائصه الفريدة، يواصل الباحثون استكشاف تطبيقات متنوعة لـ HPMC، على أمل ابتكار منتجات جديدة وتوفير حلول أفضل للمستهلكين حول العالم.
تاريخ النشر: 23 أغسطس 2023