Na rozpuszczalność wody zmodyfikowanego eteru celulozy ma wpływ temperatura. Ogólnie rzecz biorąc, większość eterów celulozy jest rozpuszczalna w wodzie w niskich temperaturach. Kiedy temperatura wzrasta, ich rozpuszczalność stopniowo staje się słaba i ostatecznie staje się nierozpuszczalna. Niższa temperatura roztworu krytycznego (LCST: niższa temperatura roztworu krytycznego) jest ważnym parametrem scharakteryzującym zmianę rozpuszczalności eteru celulozowego, gdy temperatura zmienia się, czyli powyżej niższej temperatury roztworu krytycznego, eter celulozy jest nierozpuszczalny w wodzie.
Zbadano ogrzewanie wodnych roztworów metylokulozy i wyjaśniono mechanizm zmiany rozpuszczalności. Jak wspomniano powyżej, gdy roztwór metylocelulozy jest w niskiej temperaturze, makrocząsteczki są otoczone cząsteczkami wody w celu utworzenia struktury klatki. Ciepło stosowane przez wzrost temperatury rozbije wiązanie wodorowe między cząsteczką wody a cząsteczką MC, podobnie jak klatka podobna do supramolekularnej struktury zostanie zniszczona, a cząsteczka wody zostanie uwolniona z wiązania wiązania wodorowego, aby stać się wolną cząsteczką wody, podczas gdy metylowa hydrofobowa grupa metylowa na komórce komórkowej jest wyrzucona, która umożliwia, aby przygotować się do wolnej cząsteczki wody, podczas gdy metylowa hydrofobowa grupa metylowa grupa metylowa na cele celululose Hydrożel indukowany termicznie hydroksypropylo -metyloceluloza. Jeśli grupy metylowe na tym samym łańcuchu molekularnym są związane hydrofobowo, ta interakcja wewnątrzcząsteczkowa sprawi, że cała cząsteczka będzie się zwinąć. Jednak wzrost temperatury zintensyfikuje ruch segmentu łańcucha, interakcja hydrofobowa w cząsteczce będzie niestabilna, a łańcuch molekularny zmieni się ze stanu zwiniętego do stanu rozszerzonego. W tym czasie hydrofobowa interakcja między cząsteczkami zaczyna dominować. Gdy temperatura stopniowo wzrasta, coraz więcej wiązań wodorowych jest rozbijanych, a coraz więcej cząsteczek eteru celulozy oddziela się od struktury klatki, a makrocząsteczki, które są bliższe sobie nawzajem, zbliżają się do interakcji hydrofobowych w celu utworzenia agregatu hydrofobowego. Przy dalszym wzroście temperatury ostatecznie wszystkie wiązania wodorowe są zepsute, a jego hydrofobowe powiązanie osiąga maksimum, zwiększając liczbę i wielkość hydrofobowych agregatów. Podczas tego procesu metyloceluloza staje się stopniowo nierozpuszczalna i ostatecznie całkowicie nierozpuszczalna w wodzie. Gdy temperatura wzrasta do punktu, w którym powstaje trójwymiarowa struktura sieci między makrocząsteczkami, wydaje się tworzyć żelowe makroskopowo.
Jun Gao i George Haidar i in. Badali wpływ temperatury roztworu wodnego hydroksypropylo celulozowego za pomocą rozpraszania światła i zaproponowali, że niższa temperatura roztworu krytycznego roztworu hydroksypropyloklulozy wynosi około 410 ° C. W temperaturze niższej niż 390 ° C, pojedynczy łańcuch cząsteczkowy hydroksypropylocelulozy jest w stanie losowo zwiniętym, a rozkład promienia hydrodynamicznego cząsteczek jest szeroki i nie ma agregacji między makrocząsteczkami. Gdy temperatura jest podwyższona do 390 ° C, hydrofobowa interakcja między łańcuchami molekularnymi staje się silniejsza, macromolekułki agregują, a rozpuszczalność w wodzie polimeru staje się słaba. Jednak w tej temperaturze tylko niewielka część cząsteczek hydroksypropylocelulozy tworzy niektóre luźne agregaty zawierające tylko kilka łańcuchów molekularnych, podczas gdy większość cząsteczek jest nadal w stanie rozproszonych pojedynczych łańcuchów. Gdy temperatura wzrasta do 400 ° C, więcej makrocząsteczek uczestniczy w tworzeniu agregatów, a rozpuszczalność staje się gorsza i gorsza, ale w tym czasie niektóre cząsteczki są nadal w stanie pojedynczych łańcuchów. Gdy temperatura znajduje się w zakresie 410C-440C, ze względu na silny efekt hydrofobowy w wyższych temperaturach, coraz więcej cząsteczek tworzy się, tworząc większe i gęstsze nanocząstki o stosunkowo jednolitym rozmieszczeniu. Wysokości stają się większe i gęstsze. Tworzenie tych hydrofobowych agregatów prowadzi do tworzenia obszarów o wysokim i niskim stężeniu polimeru w roztworze, tak zwanym mikroskopijnym separacji faz.
Należy zauważyć, że agregaty nanocząstek znajdują się w stanie stabilnym kinetycznie, a nie w stanie stabilnym termodynamicznie. Wynika to z faktu, że chociaż początkowa struktura klatki została zniszczona, nadal występuje silne wiązanie wodorowe między hydrofilową grupą hydroksylową a cząsteczką wody, która zapobiega połączeniu grup hydrofobowych, takich jak metyl i hydroksypropyl. Agregaty nanocząstek osiągnęły dynamiczną równowagę i stan stabilny pod stawowym wpływem dwóch efektów.
Ponadto badanie wykazało również, że szybkość ogrzewania ma również wpływ na tworzenie się zagregowanych cząstek. Przy szybszej szybkości ogrzewania agregacja łańcuchów molekularnych jest szybsza, a wielkość utworzonych nanocząstek jest mniejsza; A gdy szybkość ogrzewania jest wolniejsza, makrocząsteczki mają więcej możliwości tworzenia agregatów nanocząstek większych.
Czas postu: kwiecień 17-2023