Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een verbinding die vanwege zijn multifunctionele eigenschappen in veel industrieën een basisgrondstof is geworden. Het wordt vaak gebruikt als voedingsadditief, verdikkingsmiddel in cosmetica en zelfs als medisch ingrediënt in veel medicijnen. Een unieke eigenschap van HPMC is het thixotrope gedrag, waardoor het onder bepaalde omstandigheden de viscositeit en vloei-eigenschappen kan veranderen. Bovendien hebben zowel HPMC met hoge viscositeit als met lage viscositeit deze eigenschap, waarbij ze zelfs onder de geltemperatuur thixotropie vertonen.
Thixotropie treedt op bij HPMC wanneer een oplossing afschuifverdunnend wordt wanneer er druk wordt uitgeoefend of geroerd, wat resulteert in een afname van de viscositeit. Dit gedrag kan ook worden omgekeerd; wanneer de spanning wordt verwijderd en de oplossing met rust wordt gelaten, keert de viscositeit langzaam terug naar zijn hogere toestand. Deze unieke eigenschap maakt HPMC tot een waardevol onderdeel in veel industrieën, omdat het een soepelere toepassing en eenvoudiger verwerking mogelijk maakt.
Als een niet-ionisch hydrocolloïde zwelt HPMC in water en vormt een gel. De mate van zwelling en gelering hangt af van het molecuulgewicht en de concentratie van het polymeer, de pH en temperatuur van de oplossing. HPMC met hoge viscositeit heeft doorgaans een hoog molecuulgewicht en produceert een gel met hoge viscositeit, terwijl HPMC met lage viscositeit een laag molecuulgewicht heeft en een minder viskeuze gel produceert. Ondanks deze verschillen in prestatie vertonen beide typen HPMC's echter thixotropie als gevolg van structurele veranderingen die optreden op moleculair niveau.
Het thixotrope gedrag van HPMC is het resultaat van de uitlijning van de polymeerketens als gevolg van schuifspanning. Wanneer schuifspanning wordt uitgeoefend op HPMC, worden de polymeerketens uitgelijnd in de richting van de uitgeoefende spanning, wat resulteert in de vernietiging van de driedimensionale netwerkstructuur die bestond zonder spanning. Verstoring van het netwerk resulteert in een afname van de viscositeit van de oplossing. Wanneer de spanning wordt verwijderd, herschikken de polymeerketens zich langs hun oorspronkelijke oriëntatie, waardoor het netwerk opnieuw wordt opgebouwd en de viscositeit wordt hersteld.
HPMC vertoont ook thixotropie onder de geleringstemperatuur. De geltemperatuur is de temperatuur waarbij polymeerketens verknopen om een driedimensionaal netwerk te vormen, waardoor een gel ontstaat. Het hangt af van de concentratie, het molecuulgewicht en de pH van de oplossing van het polymeer. De resulterende gel heeft een hoge viscositeit en verandert niet snel onder druk. Beneden de geleringstemperatuur bleef de HPMC-oplossing echter vloeibaar, maar vertoonde nog steeds thixotroop gedrag vanwege de aanwezigheid van een gedeeltelijk gevormde netwerkstructuur. Het netwerk gevormd door deze onderdelen breekt af onder druk, wat resulteert in een afname van de viscositeit. Dit gedrag is gunstig in veel toepassingen waarbij oplossingen gemakkelijk moeten vloeien wanneer ze worden geroerd.
HPMC is een veelzijdige chemische stof met verschillende unieke eigenschappen, waaronder het thixotrope gedrag. Zowel HPMC's met hoge viscositeit als lage viscositeit hebben deze eigenschap en vertonen zelfs onder de geltemperatuur thixotropie. Deze eigenschap maakt HPMC tot een waardevol onderdeel in veel industrieën die oplossingen vereisen die een gemakkelijke doorstroming aankunnen om een soepele toepassing te garanderen. Ondanks de verschillen in eigenschappen tussen HPMC's met hoge en lage viscositeit, treedt hun thixotrope gedrag op als gevolg van de uitlijning en verstoring van de gedeeltelijk gevormde netwerkstructuur. Vanwege de unieke eigenschappen onderzoeken onderzoekers voortdurend verschillende toepassingen van HPMC, in de hoop nieuwe producten te creëren en betere oplossingen te bieden voor consumenten over de hele wereld.
Posttijd: 23 augustus 2023