Rozpustnosť vodného modifikovaného celulózového éteru je ovplyvnená teplotou. Všeobecne povedané, väčšina éterov celulózy je pri nízkych teplotách rozpustná vo vode. Keď teplota stúpa, ich rozpustnosť sa postupne stáva nízkou a nakoniec sa stáva nerozpustným. Nižšia teplota kritického roztoku (LCST: nižšia teplota kritického roztoku) je dôležitým parametrom na charakterizáciu zmeny rozpustnosti celulózového éteru, keď sa teplota zmení, tj nad nižšou teplotou kritickej roztoku, celulózový éter je vo vode nerozpustný.
Študovalo sa zahrievanie vodných roztokov metylcelulózy a bol vysvetlený mechanizmus zmeny rozpustnosti. Ako je uvedené vyššie, keď je roztok metylcelulózy pri nízkej teplote, makromolekuly sú obklopené molekulami vody za vzniku štruktúry klietky. Teplo aplikované zvýšením teploty prelomí vodíkovú väzbu medzi molekulami vody a molekuly MC, klietka podobná supramolekulárnej štruktúre bude zničená a molekula vody sa uvoľní z väzby vodíkovej väzby, aby sa stala voľnou molekulou vody, zatiaľ čo je možné pri príprave hydrofóbnej metyl. Hydroxypropylmetylcelulóza tepelne indukovaná hydrogel. Ak sú metylové skupiny v rovnakom molekulovom reťazci hydrofóbne viazané, táto intramolekulárna interakcia spôsobí, že celá molekula bude stočená. Zvýšenie teploty však zosilní pohyb segmentu reťazca, hydrofóbna interakcia v molekule bude nestabilná a molekulárny reťazec sa zmení z stočeného stavu na rozšírený stav. V tejto dobe začína dominovať hydrofóbna interakcia medzi molekulami. Keď teplota postupne stúpa, čoraz viac a viac vodíkových väzieb je rozbitých a stále viac a viac a viac molekúl celulózy sa oddeľuje od štruktúry klietky a makromolekuly, ktoré sú bližšie k sebe navzájom, sa zhromažďujú hydrofóbnymi interakciami, aby vytvorili hydrofóbny agregát. S ďalším zvýšením teploty sa nakoniec rozbijú všetky vodíkové väzby a jeho hydrofóbna asociácia dosahuje maximum, čím sa zvyšuje počet a veľkosť hydrofóbnych agregátov. Počas tohto procesu sa metylcelulóza postupne nerozpustná a nakoniec úplne nerozpustná vo vode. Keď teplota stúpa do bodu, kde sa medzi makromolekúlmi vytvára trojrozmerná sieťová štruktúra, zdá sa, že tvorí gél makroskopicky.
Jun Gao a George Haidar a kol. Študovali teplotný účinok vodného roztoku hydroxypropylcelulózy pomocou rozptylu svetla a navrhli, že nižšia kritická teplota roztoku hydroxypropylovej celulózy je asi 410 ° C. Pri teplote nižšej ako 390 ° C je jediný molekulárny reťazec hydroxypropylovej celulózy v náhodne stočenom stave a hydrodynamická distribúcia molekúl molekúl je široká a medzi makromolekulami nedochádza k žiadnej agregácii. Keď sa teplota zvýši na 390 ° C, hydrofóbna interakcia medzi molekulárnymi reťazcami sa stáva silnejšou, makromolekuly sa agregujú a rozpustnosť vody polyméru sa stáva slabou. Pri tejto teplote však iba malá časť molekúl hydroxypropylovej celululózy tvorí niektoré voľné agregáty obsahujúce iba niekoľko molekulárnych reťazcov, zatiaľ čo väčšina molekúl je stále v stave dispergovaných jednotlivých reťazcov. Keď teplota stúpa na 400 ° C, viac makromolekulov sa podieľa na tvorbe agregátov a rozpustnosť sa zhoršuje a horšia, ale v súčasnosti sú niektoré molekuly stále v stave jednotlivých reťazcov. Ak je teplota v rozmedzí 410 ° C-440 ° C, v dôsledku silného hydrofóbneho účinku pri vyšších teplotách sa viac molekúl zhromažďuje, aby sa vytvorili väčšie a hustejšie nanočastice s relatívne rovnomerným rozdelením. Nadmorské výšky sa stávajú väčšími a hustejšími. Tvorba týchto hydrofóbnych agregátov vedie k tvorbe oblastí s vysokou a nízkou koncentráciou polyméru v roztoku, tzv. Mikroskopickej fázovej separácii.
Je potrebné zdôrazniť, že agregáty nanočastíc sú v kineticky stabilnom stave, nie v termodynamicky stabilnom stave. Dôvodom je, že hoci bola počiatočná štruktúra klietky zničená, stále existuje silná vodíková väzba medzi hydrofilnou hydroxylovou skupinou a molekula vody, ktorá bráni hydrofóbnym skupinám, ako je metyl a hydroxypropyl z kombinácie medzi. Agregáty nanočastíc dosiahli dynamickú rovnováhu a stabilný stav pod spoločným vplyvom týchto dvoch účinkov.
Štúdia okrem toho tiež zistila, že rýchlosť zahrievania má tiež vplyv na tvorbu agregovaných častíc. Pri rýchlejšej rýchlosti zahrievania je agregácia molekulárnych reťazcov rýchlejšia a veľkosť vytvorených nanočastíc je menšia; A keď je rýchlosť zahrievania pomalšia, makromolekuly majú viac príležitostí na tvorbu väčších agregátov nanočastíc.
Čas príspevku: Apr-17-2023