Jaký je vliv teploty na rozpustnost celulózového etheru?

Rozpustnost vody modifikovaného celulózového éteru je ovlivněna teplotou. Obecně řečeno, většina celulózových etherů je rozpustná ve vodě při nízkých teplotách. Když teplota stoupá, jejich rozpustnost se postupně stává špatnou a nakonec se stane nerozpustnou. Nižší teplota kritického roztoku (LCST: teplota nižšího kritického roztoku) je důležitým parametrem pro charakterizaci změny rozpustnosti celulózového etheru, když se změní teploty, tj. Nad nižší kritický teplota roztoku, je ve vodě nerozpustný celulóza.

Bylo studováno zahřívání vodných roztoků methylcelulózy a byl vysvětlen mechanismus změny rozpustnosti. Jak je uvedeno výše, když je roztok methylcelulózy při nízké teplotě, makromolekuly jsou obklopeny molekulami vody za vzniku struktury klece. Teplo aplikované zvýšením teploty narušuje vodíkovou vazbu mezi molekulou vody a molekulou MC, supramolekulární struktura podobná kleci bude zničeno a molekula vody bude uvolněna z vazby vodíkové vazby, aby se stala volnou molekulou vody, aby se stala molekulou volné vody, což je možné, aby se stala molekulou voda, aby se stala molekulou voda, aby se stala molekulou vody a studovala se, aby se stala ppresivním molekulem a ppresilo Hydroxypropylmethylcelulóza tepelně indukovaný hydrogel. Pokud jsou methylové skupiny na stejném molekulárním řetězci hydrofobně spojeny, tato intramolekulární interakce způsobí, že se celá molekula objeví stočená. Zvýšení teploty však zintenzivní pohyb segmentu řetězce, hydrofobní interakce v molekule bude nestabilní a molekulární řetězec se změní ze stočeného stavu na prodloužený stav. V této době začíná dominovat hydrofobní interakce mezi molekulami. Když teplota postupně stoupá, je stále více a více vodíkových vazeb a stále více a více molekul celulózy se oddělí od struktury klece a makromolekuly, které jsou navzájem blíže, se shromažďují prostřednictvím hydrofobních interakcí za vzniku hydrofobního agregátu. S dalším zvýšením teploty se nakonec rozbijí všechny vodíkové vazby a její hydrofobní asociace dosahuje maximum, což zvyšuje počet a velikost hydrofobních agregátů. Během tohoto procesu se methylcelulóza stává postupně nerozpustnou a nakonec zcela nerozpustná ve vodě. Když teplota stoupá do bodu, kdy se mezi makromolekulami tvoří trojrozměrná síťová struktura, zdá se, že tvoří gel makroskopicky.

Jun Gao a George Haidar a kol. Studovali teplotní účinek vodného roztoku hydroxypropylcelulózy pomocí rozptylu světla a navrhli, že nižší teplota roztoku hydroxypropyllulózy je asi 410c. Při teplotě nižší než 390 ° C je jediný molekulární řetězec hydroxypropylcelulózy v náhodně stočeném stavu a hydrodynamická distribuce poloměru molekul je široká a neexistuje žádná agregace mezi makromolekuly. Když se teplota zvýší na 390 ° C, hydrofobní interakce mezi molekulárními řetězci se stává silnější, agregát makromolekul a rozpustnost polymeru je špatná. Při této teplotě však pouze malá část molekul hydroxypropylcelulózy tvoří některé volné agregáty obsahující pouze několik molekulárních řetězců, zatímco většina molekul je stále ve stavu dispergovaných jednotlivých řetězců. Když teplota stoupá na 400 ° C, podílí se na tvorbě agregátů více makromolekul a rozpustnost se zhoršuje a zhoršuje, ale v tuto chvíli jsou některé molekuly stále ve stavu jednotlivých řetězců. Když je teplota v rozmezí 410C-440C, v důsledku silného hydrofobního účinku při vyšších teplotách se shromažďuje více molekul, aby vytvořily větší a hustší nanočástice s relativně rovnoměrným rozdělením. Výšky se zvětšují a hustší. Tvorba těchto hydrofobních agregátů vede k tvorbě oblastí vysoké a nízké koncentrace polymeru v roztoku, tzv. Mikroskopické fázové separaci.

Je třeba zdůraznit, že agregáty nanočástic jsou v kineticky stabilním stavu, nikoli v termodynamicky stabilním stavu. Je tomu tak proto, že ačkoli počáteční struktura klece byla zničena, stále existuje silná vodíková vazba mezi hydrofilní hydroxylovou skupinou a molekulou vody, která zabraňuje hydrofobním skupinám, jako je methyl a hydroxypropyl z kombinace. Agregáty nanočástic dosáhly dynamické rovnováhy a stabilního stavu pod společným vlivem těchto dvou účinků.

Studie navíc také zjistila, že rychlost zahřívání má také dopad na tvorbu agregovaných částic. Při rychlejší rychlosti zahřívání je agregace molekulárních řetězců rychlejší a velikost vytvořených nanočástic je menší; A když je rychlost vytápění pomalejší, mají makromolekuly více příležitostí k vytvoření agregátů nanočástic větší velikosti.