Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) — это соединение, которое стало основным сырьем во многих отраслях промышленности благодаря своим многофункциональным свойствам. Его обычно используют в качестве пищевой добавки, загустителя в косметике и даже в качестве медицинского ингредиента во многих лекарствах. Уникальным свойством ГПМЦ является его тиксотропное поведение, которое позволяет ему изменять вязкость и свойства текучести при определенных условиях. Кроме того, этим свойством обладают как высоковязкие, так и низковязкие ГПМЦ, проявляя тиксотропию даже ниже температуры геля.
Тиксотропия возникает в ГПМЦ, когда раствор разжижается при сдвиге под действием давления или перемешивания, что приводит к уменьшению вязкости. Это поведение также можно обратить вспять; когда напряжение снято и раствор оставлен в покое, вязкость медленно возвращается к более высокому состоянию. Это уникальное свойство делает HPMC ценным компонентом во многих отраслях, поскольку оно обеспечивает более плавное применение и обработку.
Будучи неионогенным гидроколлоидом, ГПМЦ набухает в воде с образованием геля. Степень набухания и гелеобразования зависит от молекулярной массы и концентрации полимера, pH и температуры раствора. ГПМЦ высокой вязкости обычно имеет высокую молекулярную массу и дает гель с высокой вязкостью, тогда как ГПМЦ низкой вязкости имеет низкую молекулярную массу и дает менее вязкий гель. Однако, несмотря на эти различия в характеристиках, оба типа ГПМЦ проявляют тиксотропию из-за структурных изменений, происходящих на молекулярном уровне.
Тиксотропное поведение ГПМЦ является результатом выравнивания полимерных цепей под действием напряжения сдвига. Когда к ГПМЦ прикладывается сдвиговое напряжение, полимерные цепи выравниваются в направлении приложенного напряжения, что приводит к разрушению трехмерной сетчатой структуры, существовавшей в отсутствие напряжения. Нарушение сети приводит к уменьшению вязкости раствора. Когда напряжение снимается, полимерные цепи перестраиваются в исходную ориентацию, восстанавливая сетку и восстанавливая вязкость.
ГПМЦ также проявляет тиксотропию ниже температуры гелеобразования. Температура геля — это температура, при которой полимерные цепи сшиваются, образуя трехмерную сетку, образующую гель. Это зависит от концентрации, молекулярной массы и pH раствора полимера. Полученный гель имеет высокую вязкость и не быстро изменяется под давлением. Однако ниже температуры гелеобразования раствор ГПМЦ оставался жидким, но все же проявлял тиксотропное поведение из-за присутствия частично сформированной сетчатой структуры. Сетка, образованная этими частями, разрушается под давлением, в результате чего вязкость снижается. Такое поведение полезно во многих случаях, когда растворы должны легко течь при перемешивании.
ГПМЦ — универсальный химикат с несколькими уникальными свойствами, одним из которых является его тиксотропное поведение. Этим свойством обладают как высоковязкие, так и низковязкие ГПМЦ, проявляя тиксотропию даже ниже температуры геля. Эта характеристика делает HPMC ценным компонентом во многих отраслях, где требуются решения, обеспечивающие легкий поток для обеспечения бесперебойного применения. Несмотря на различия в свойствах высоковязких и низковязких ГПМЦ, их тиксотропное поведение возникает за счет выравнивания и разрушения частично сформированной сетчатой структуры. Благодаря его уникальным свойствам исследователи постоянно изучают различные варианты применения HPMC, надеясь создать новые продукты и предоставить лучшие решения для потребителей по всему миру.
Время публикации: 23 августа 2023 г.