Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on ühend, mis on oma multifunktsionaalsete omaduste tõttu paljudes tööstusharudes muutunud oluliseks tooraineks. Seda kasutatakse tavaliselt toidulisandina, kosmeetikatoodete paksendajana ja isegi meditsiinilise koostisosana paljudes ravimites. HPMC ainulaadne omadus on tiksotroopne käitumine, mis võimaldab tal teatud tingimustes muuta viskoossust ja voolavusomadusi. Lisaks on nii kõrge kui ka madala viskoossusega HPMC-l see omadus, näidates üles tiksotroopiat isegi geeli temperatuurist madalamal temperatuuril.
HPMC tiksotroopia tekib siis, kui lahus rõhu rakendamisel või segamisel nihkejõul vedeldub, mille tulemuseks on viskoossuse vähenemine. Seda käitumist saab ka tagasi pöörata; kui pinge eemaldatakse ja lahus jäetakse seisma, naaseb viskoossus aeglaselt oma kõrgemale tasemele. See ainulaadne omadus muudab HPMC väärtuslikuks komponendiks paljudes tööstusharudes, kuna see võimaldab sujuvamat pealekandmist ja lihtsamat töötlemist.
Mitteioonse hüdrokolloidina paisub HPMC vees, moodustades geeli. Paisumise ja geelistumise aste sõltub polümeeri molekulmassist ja kontsentratsioonist, lahuse pH-st ja temperatuurist. Kõrge viskoossusega HPMC-l on tavaliselt kõrge molekulmass ja see moodustab kõrge viskoossusega geeli, samas kui madala viskoossusega HPMC-l on madal molekulmass ja see moodustab vähem viskoosse geeli. Vaatamata nendele erinevustele jõudluses on mõlemat tüüpi HPMC-del tiksotroopia molekulaarsel tasandil toimuvate struktuurimuutuste tõttu.
HPMC tiksotroopne käitumine tuleneb polümeerahelate joondumisest nihkepinge tõttu. Kui HPMC-le rakendatakse nihkepinget, joonduvad polümeerahelad rakendatud pinge suunas, mille tulemuseks on pinge puudumisel eksisteerinud kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri hävimine. Võrgustiku häirimine vähendab lahuse viskoossust. Kui pinge eemaldatakse, paigutuvad polümeerahelad oma algse orientatsiooni ümber, taastades võrgustiku ja viskoossuse.
HPMC-l on tiksotroopia ka geelistumistemperatuurist madalamal. Geeli temperatuur on temperatuur, mille juures polümeeri ahelad ristseotuvad, moodustades kolmemõõtmelise võrgustiku, mis omakorda moodustab geeli. See sõltub polümeeri lahuse kontsentratsioonist, molekulmassist ja pH-st. Saadud geelil on kõrge viskoossus ja see ei muutu rõhu all kiiresti. Geelimistemperatuurist madalamal jäi HPMC lahus aga vedelaks, kuid näitas siiski tiksotroopset käitumist osaliselt moodustunud võrgustiku struktuuri olemasolu tõttu. Nendest osadest moodustunud võrgustik laguneb rõhu all, mille tulemuseks on viskoossuse vähenemine. See 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. Nii kõrge kui ka madala viskoossusega HPMC-del on see omadus, mis näitab tiksotroopiat isegi geeli temperatuurist madalamal. See omadus muudab HPMC väärtuslikuks komponendiks paljudes tööstusharudes, mis vajavad sujuva pealekandmise tagamiseks kergesti voolavaid lahuseid. Vaatamata kõrge ja madala viskoossusega HPMC-de omaduste erinevustele toimub nende tiksotroopne käitumine osaliselt moodustunud võrgustiku struktuuri joondumise ja katkemise tõttu. Tänu oma ainulaadsetele omadustele uurivad teadlased pidevalt HPMC erinevaid rakendusi, lootes luua uusi tooteid ja pakkuda paremaid lahendusi tarbijatele kogu maailmas.
Postituse aeg: 23. august 2023