Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) היא תרכובת שהפכה לחומר גלם עיקרי בתעשיות רבות בשל תכונותיה הרב-תכליתיות. הוא משמש בדרך כלל כתוסף מזון, חומר מעבה בקוסמטיקה, ואפילו מרכיב רפואי בתרופות רבות. תכונה ייחודית של HPMC היא ההתנהגות התיקסוטרופית שלו, המאפשרת לו לשנות את תכונות הצמיגות והזרימה בתנאים מסוימים. בנוסף, גם ל-HPMC בצמיגות גבוהה וגם בצמיגות נמוכה יש תכונה זו, המפגינים טיקוטרופיה אפילו מתחת לטמפרטורת הג'ל.
Thixotropy מתרחשת ב- HPMC כאשר תמיסה הופכת לדילול גזירה כאשר מפעילים לחץ או מערבבים, וכתוצאה מכך ירידה בצמיגות. התנהגות זו יכולה להיות גם הפוכה; כאשר הלחץ מוסר והתמיסה נשארת לנוח, הצמיגות חוזרת לאט למצבה הגבוה יותר. תכונה ייחודית זו הופכת את HPMC לרכיב בעל ערך בתעשיות רבות מכיוון שהוא מאפשר יישום חלק יותר ועיבוד קל יותר.
כהידרוקולואיד לא-יוני, HPMC מתנפח במים ליצירת ג'ל. מידת ההתפחה והג'ל תלויה במשקל המולקולרי ובריכוז הפולימר, ב-pH ובטמפרטורה של התמיסה. ל- HPMC בעל צמיגות גבוהה יש בדרך כלל משקל מולקולרי גבוה ומייצר ג'ל בעל צמיגות גבוהה, בעוד ש- HPMC בעל צמיגות נמוכה הוא בעל משקל מולקולרי נמוך ומייצר ג'ל פחות צמיג. עם זאת, למרות הבדלים אלה בביצועים, שני סוגי HPMCs מציגים טיקוטרופיה עקב שינויים מבניים המתרחשים ברמה המולקולרית.
ההתנהגות התיקסוטרופית של HPMC היא תוצאה של יישור שרשראות הפולימר עקב מתח גזירה. כאשר מופעל מתח גזירה על HPMC, שרשראות הפולימר מתיישרות בכיוון המתח המופעל, וכתוצאה מכך הרס של מבנה הרשת התלת מימדי שהיה קיים בהיעדר מתח. שיבוש הרשת מביא לירידה בצמיגות התמיסה. כאשר הלחץ מוסר, שרשראות הפולימר מתארגנות מחדש לאורך הכיוון המקורי שלהן, בונות מחדש את הרשת ומשחזרות את הצמיגות.
HPMC מפגין גם טיקוטרופיה מתחת לטמפרטורת הג'ל. טמפרטורת הג'ל היא הטמפרטורה שבה שרשראות פולימר מצטלבות ליצירת רשת תלת מימדית, ויוצרות ג'ל. זה תלוי בריכוז, במשקל המולקולרי וב-pH של התמיסה של הפולימר. לג'ל המתקבל יש צמיגות גבוהה ואינו משתנה במהירות בלחץ. עם זאת, מתחת לטמפרטורת הג'ל, תמיסת HPMC נשארה נוזלית, אך עדיין הפגינה התנהגות תיקסטרופית עקב נוכחות של מבנה רשת שנוצר חלקית. הרשת שנוצרת על ידי חלקים אלה מתפרקת תחת לחץ, וכתוצאה מכך ירידה בצמיגות. התנהגות זו מועילה ביישומים רבים שבהם הפתרונות צריכים לזרום בקלות בעת ערבוב.
HPMC הוא כימיקל רב-תכליתי בעל מספר תכונות ייחודיות, אחת מהן היא ההתנהגות התיקוטרופית שלו. גם ל-HPMC בעלי צמיגות גבוהה וגם בצמיגות נמוכה יש תכונה זו, המפגינים טיקסוטרופיה אפילו מתחת לטמפרטורת הג'ל. מאפיין זה הופך את HPMC לרכיב בעל ערך בתעשיות רבות הדורשות פתרונות המטפלים בזרימה קלה כדי להבטיח יישום חלק. למרות ההבדלים במאפיינים בין HPMCs בעלי צמיגות גבוהה וצמיגות נמוכה, ההתנהגות התיקסוטרופית שלהם מתרחשת עקב יישור ושיבוש של מבנה הרשת שנוצר חלקית. בשל תכונותיו הייחודיות, חוקרים בוחנים כל העת יישומים שונים של HPMC, בתקווה ליצור מוצרים חדשים ולספק פתרונות טובים יותר לצרכנים ברחבי העולם.
זמן פרסום: 23 באוגוסט 2023