Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je zlúčenina, ktorá sa vďaka svojim multifunkčným vlastnostiam stala základnou surovinou v mnohých odvetviach. Bežne sa používa ako potravinárska prísada, zahusťovadlo v kozmetike a dokonca aj ako zložka v mnohých liekoch. Jedinečnou vlastnosťou HPMC je jej tixotropné správanie, ktoré jej umožňuje meniť viskozitu a tokové vlastnosti za určitých podmienok. Okrem toho majú túto vlastnosť HPMC s vysokou aj nízkou viskozitou, ktoré vykazujú tixotropiu aj pod teplotou gélovania.
Tixotropia nastáva v HPMC, keď sa roztok pri pôsobení tlaku alebo miešaní zriedi v dôsledku strihového namáhania, čo vedie k zníženiu viskozity. Toto správanie sa dá aj zvrátiť; keď sa napätie odstráni a roztok sa nechá stáť, viskozita sa pomaly vráti na svoju vyššiu úroveň. Táto jedinečná vlastnosť robí z HPMC cennú zložku v mnohých odvetviach, pretože umožňuje plynulejšiu aplikáciu a jednoduchšie spracovanie.
Ako neiónový hydrokoloid HPMC napučiava vo vode za vzniku gélu. Stupeň napučania a gélovania závisí od molekulovej hmotnosti a koncentrácie polyméru, pH a teploty roztoku. HPMC s vysokou viskozitou má zvyčajne vysokú molekulovú hmotnosť a vytvára gél s vysokou viskozitou, zatiaľ čo HPMC s nízkou viskozitou má nízku molekulovú hmotnosť a vytvára menej viskózny gél. Napriek týmto rozdielom vo výkone však oba typy HPMC vykazujú tixotropiu v dôsledku štrukturálnych zmien, ku ktorým dochádza na molekulárnej úrovni.
Tixotropné správanie HPMC je výsledkom usporiadania polymérnych reťazcov v dôsledku šmykového napätia. Keď sa na HPMC aplikuje šmykové napätie, polymérne reťazce sa usporiadajú v smere aplikovaného napätia, čo vedie k deštrukcii trojrozmernej sieťovej štruktúry, ktorá existovala bez napätia. Narušenie siete má za následok zníženie viskozity roztoku. Po odstránení napätia sa polymérne reťazce preusporiadajú pozdĺž svojej pôvodnej orientácie, čím sa obnoví sieť a viskozita.
HPMC tiež vykazuje tixotropiu pod teplotou gélovania. Teplota gélovania je teplota, pri ktorej sa polymérne reťazce zosieťujú a vytvárajú trojrozmernú sieť, čím vzniká gél. Závisí od koncentrácie, molekulovej hmotnosti a pH roztoku polyméru. Výsledný gél má vysokú viskozitu a pod tlakom sa rýchlo nemení. Pod teplotou gélovania však roztok HPMC zostal kvapalný, ale stále vykazoval tixotropné správanie v dôsledku prítomnosti čiastočne vytvorenej sieťovej štruktúry. Sieť vytvorená týmito časťami sa pod tlakom rozpadá, čo vedie k zníženiu viskozity. Toto správanie je výhodné v mnohých aplikáciách, kde sa roztoky musia pri miešaní ľahko miešať.
HPMC je všestranná chemikália s niekoľkými jedinečnými vlastnosťami, jednou z nich je jej tixotropné správanie. Túto vlastnosť majú HPMC s vysokou aj nízkou viskozitou, ktoré vykazujú tixotropiu aj pod teplotou gélovania. Táto vlastnosť robí z HPMC cennú zložku v mnohých odvetviach, ktoré vyžadujú roztoky s ľahkým tokom, aby sa zabezpečila hladká aplikácia. Napriek rozdielom vo vlastnostiach medzi HPMC s vysokou a nízkou viskozitou sa ich tixotropné správanie prejavuje v dôsledku zarovnania a narušenia čiastočne vytvorenej sieťovej štruktúry. Vďaka svojim jedinečným vlastnostiam výskumníci neustále skúmajú rôzne aplikácie HPMC v nádeji, že vytvoria nové produkty a poskytnú lepšie riešenia pre spotrebiteľov na celom svete.
Čas uverejnenia: 23. augusta 2023