Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) on yhdiste, josta on tullut monien teollisuudenalojen perusraaka-aine monikäyttöisten ominaisuuksiensa ansiosta. Sitä käytetään yleisesti elintarvikelisäaineena, sakeuttajana kosmetiikassa ja jopa lääkeaineena monissa lääkkeissä. HPMC:n ainutlaatuinen ominaisuus on sen tiksotrooppinen käyttäytyminen, mikä sallii sen muuttaa viskositeettia ja virtausominaisuuksia tietyissä olosuhteissa. Lisäksi sekä korkea- että matalaviskositeettisilla HPMC:illä on tämä ominaisuus, ja ne osoittavat tiksotropiaa jopa geelilämpötilan alapuolella.
Tiksotropiaa esiintyy HPMC:ssä, kun liuos ohenee, kun siihen kohdistetaan painetta tai sekoitetaan, mikä johtaa viskositeetin laskuun. Tämä käyttäytyminen voidaan myös kääntää; kun jännitys poistetaan ja liuos jätetään lepäämään, viskositeetti palaa hitaasti korkeampaan tilaan. Tämä ainutlaatuinen ominaisuus tekee HPMC:stä arvokkaan komponentin monilla teollisuudenaloilla, koska se mahdollistaa sujuvamman käytön ja helpomman käsittelyn.
Ei-ionisena hydrokolloidina HPMC turpoaa vedessä muodostaen geelin. Turpoamis- ja geeliytymisaste riippuu polymeerin molekyylipainosta ja pitoisuudesta, liuoksen pH:sta ja lämpötilasta. Korkean viskositeetin HPMC:llä on tyypillisesti korkea molekyylipaino ja se tuottaa korkean viskositeetin omaavan geelin, kun taas alhaisen viskositeetin HPMC:llä on pieni molekyylipaino ja se tuottaa vähemmän viskoosia geeliä. Näistä suorituskyvyn eroista huolimatta molemmilla HPMC-tyypeillä on tiksotropiaa molekyylitasolla tapahtuvien rakenteellisten muutosten vuoksi.
HPMC:n tiksotrooppinen käyttäytyminen johtuu leikkausjännityksen aiheuttamasta polymeeriketjujen kohdistuksesta. Kun HPMC:hen kohdistetaan leikkausjännitystä, polymeeriketjut asettuvat kohdakkain käytetyn jännityksen suuntaan, mikä johtaa kolmiulotteisen verkkorakenteen tuhoutumiseen, joka oli olemassa ilman jännitystä. Verkon häiriö johtaa liuoksen viskositeetin laskuun. Kun jännitys poistetaan, polymeeriketjut järjestyvät uudelleen alkuperäistä suuntautumistaan pitkin, rakentaen verkoston uudelleen ja palauttaen viskositeetin.
HPMC osoittaa myös tiksotropiaa geeliytymislämpötilan alapuolella. Geelilämpötila on lämpötila, jossa polymeeriketjut ristisitoutuvat muodostaen kolmiulotteisen verkoston muodostaen geelin. Se riippuu polymeeriliuoksen pitoisuudesta, molekyylipainosta ja pH:sta. Saadulla geelillä on korkea viskositeetti, eikä se muutu nopeasti paineen alaisena. Kuitenkin geeliytymislämpötilan alapuolella HPMC-liuos pysyi nestemäisenä, mutta osoitti silti tiksotrooppista käyttäytymistä johtuen osittain muodostuneen verkkorakenteen läsnäolosta. Näiden osien muodostama verkko hajoaa paineen alaisena, mikä johtaa viskositeetin laskuun. Tämä käyttäytyminen on hyödyllistä monissa sovelluksissa, joissa liuosten täytyy virrata helposti sekoitettaessa.
HPMC on monipuolinen kemikaali, jolla on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia, joista yksi on sen tiksotrooppinen käyttäytyminen. Sekä korkea- että matalaviskositeettisilla HPMC:illä on tämä ominaisuus, ja ne osoittavat tiksotropiaa jopa geelin lämpötilan alapuolella. Tämä ominaisuus tekee HPMC:stä arvokkaan komponentin monilla teollisuudenaloilla, jotka vaativat ratkaisuja, jotka käsittelevät helppoa virtausta varmistaakseen sujuvan käytön. Huolimatta korkeaviskositeettisten ja matalaviskositeettisten HPMC:iden ominaisuuksien eroista, niiden tiksotrooppinen käyttäytyminen johtuu osittain muodostuneen verkkorakenteen kohdistamisesta ja katkeamisesta. Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta tutkijat tutkivat jatkuvasti HPMC:n eri sovelluksia toivoen voivansa luoda uusia tuotteita ja tarjota parempia ratkaisuja kuluttajille ympäri maailmaa.
Postitusaika: 23.8.2023