Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist eine Verbindung, die aufgrund ihrer multifunktionalen Eigenschaften in vielen Branchen zu einem Grundrohstoff geworden ist. Es wird häufig als Lebensmittelzusatzstoff, Verdickungsmittel in Kosmetika und sogar als medizinischer Inhaltsstoff in vielen Medikamenten verwendet. Eine einzigartige Eigenschaft von HPMC ist sein thixotropes Verhalten, das es ihm ermöglicht, unter bestimmten Bedingungen Viskosität und Fließeigenschaften zu verändern. Darüber hinaus verfügen sowohl hochviskose als auch niedrigviskose HPMC über diese Eigenschaft und zeigen sogar unterhalb der Geltemperatur Thixotropie.
Thixotropie tritt bei HPMC auf, wenn eine Lösung bei Druckausübung oder Rühren scherverdünnend wird, was zu einer Abnahme der Viskosität führt. Dieses Verhalten kann auch umgekehrt werden; Wenn die Spannung entfernt wird und die Lösung ruhen gelassen wird, kehrt die Viskosität langsam in ihren höheren Zustand zurück. Diese einzigartige Eigenschaft macht HPMC zu einer wertvollen Komponente in vielen Branchen, da sie eine reibungslosere Anwendung und einfachere Verarbeitung ermöglicht.
Als nichtionisches Hydrokolloid quillt HPMC in Wasser unter Bildung eines Gels. Der Grad der Quellung und Gelierung hängt vom Molekulargewicht und der Konzentration des Polymers, dem pH-Wert und der Temperatur der Lösung ab. Hochviskoses HPMC hat typischerweise ein hohes Molekulargewicht und erzeugt ein hochviskoses Gel, während niedrigviskoses HPMC ein niedriges Molekulargewicht hat und ein weniger viskoses Gel erzeugt. Trotz dieser Leistungsunterschiede weisen beide Arten von HPMCs aufgrund struktureller Veränderungen auf molekularer Ebene eine Thixotropie auf.
Das thixotrope Verhalten von HPMC ist ein Ergebnis der Ausrichtung der Polymerketten aufgrund der Scherbeanspruchung. Wenn eine Scherbeanspruchung auf HPMC ausgeübt wird, richten sich die Polymerketten in der Richtung der angelegten Spannung aus, was zur Zerstörung der dreidimensionalen Netzwerkstruktur führt, die ohne Spannung vorhanden war. Eine Störung des Netzwerks führt zu einer Abnahme der Lösungsviskosität. Wenn die Spannung entfernt wird, ordnen sich die Polymerketten entlang ihrer ursprünglichen Ausrichtung neu an, wodurch das Netzwerk wiederhergestellt und die Viskosität wiederhergestellt wird.
HPMC zeigt auch unterhalb der Geliertemperatur Thixotropie. Die Geltemperatur ist die Temperatur, bei der sich Polymerketten zu einem dreidimensionalen Netzwerk vernetzen und ein Gel bilden. Sie hängt von der Konzentration, dem Molekulargewicht und dem pH-Wert der Lösung des Polymers ab. Das resultierende Gel hat eine hohe Viskosität und verändert sich unter Druck nicht schnell. Unterhalb der Gelierungstemperatur blieb die HPMC-Lösung jedoch flüssig, zeigte jedoch aufgrund des Vorhandenseins einer teilweise gebildeten Netzwerkstruktur immer noch thixotropes Verhalten. Das durch diese Teile gebildete Netzwerk zerfällt unter Druck, was zu einer Abnahme der Viskosität führt. Dieses Verhalten ist bei vielen Anwendungen von Vorteil, bei denen Lösungen beim Rühren leicht fließen müssen.
HPMC ist eine vielseitige Chemikalie mit mehreren einzigartigen Eigenschaften, darunter ihr thixotropes Verhalten. Sowohl hochviskose als auch niedrigviskose HPMCs verfügen über diese Eigenschaft und zeigen sogar unterhalb der Geltemperatur Thixotropie. Diese Eigenschaft macht HPMC zu einer wertvollen Komponente in vielen Branchen, die Lösungen benötigen, die einen einfachen Fluss ermöglichen, um eine reibungslose Anwendung zu gewährleisten. Trotz der unterschiedlichen Eigenschaften zwischen hochviskosen und niedrigviskosen HPMCs ist ihr thixotropes Verhalten auf die Ausrichtung und Störung der teilweise gebildeten Netzwerkstruktur zurückzuführen. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften erforschen Forscher ständig verschiedene Anwendungen von HPMC in der Hoffnung, neue Produkte zu entwickeln und bessere Lösungen für Verbraucher auf der ganzen Welt bereitzustellen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. August 2023