Solubilitatea în apă a eterului de celuloză modificat este afectată de temperatură. În general, majoritatea eterilor celulozei sunt solubile în apă la temperaturi scăzute. Când temperatura crește, solubilitatea lor devine treptat săracă și, în cele din urmă, devine insolubilă. Temperatura soluției critice mai scăzute (LCST: temperatura soluției critice mai scăzute) este un parametru important pentru a caracteriza schimbarea de solubilitate a eterului de celuloză atunci când temperatura se schimbă, adică peste temperatura soluției critice mai mici, eterul de celuloză este insolubil în apă.
S -a studiat încălzirea soluțiilor apoase de metilceluloză și a fost explicat mecanismul schimbării solubilității. După cum am menționat mai sus, atunci când soluția de metilceluloză este la temperatură scăzută, macromoleculele sunt înconjurate de molecule de apă pentru a forma o structură cu cușcă. The heat applied by the temperature rise will break the hydrogen bond between the water molecule and the MC molecule, the cage-like supramolecular structure will be destroyed, and the water molecule will be released from the binding of the hydrogen bond to become a free water molecule, while the methyl The hydrophobic methyl group on the cellulose macromolecular chain is exposed, which makes it possible to prepare and study the hydrophobic association of hidroxipropil metilceluloză hidrogel indus termic. Dacă grupările metil de pe același lanț molecular sunt legate hidrofob, această interacțiune intramoleculară va face ca întreaga moleculă să apară înfășurată. Cu toate acestea, creșterea temperaturii va intensifica mișcarea segmentului lanțului, interacțiunea hidrofobă în moleculă va fi instabilă, iar lanțul molecular se va schimba de la o stare înfășurată la o stare extinsă. În acest moment, interacțiunea hidrofobă dintre molecule începe să domine. Când temperatura crește treptat, din ce în ce mai multe legături de hidrogen sunt rupte și tot mai multe molecule de eter de celuloză sunt separate de structura cuștii, iar macromoleculele care sunt mai aproape unul de celălalt se adună prin interacțiuni hidrofobe pentru a forma un agregat hidrofob. Cu o creștere suplimentară a temperaturii, în cele din urmă toate legăturile de hidrogen sunt rupte, iar asocierea hidrofobă a acesteia atinge un maxim, crescând numărul și mărimea agregatelor hidrofobe. În timpul acestui proces, metilceluloza devine progresiv insolubilă și, în cele din urmă, complet insolubilă în apă. Când temperatura crește până la punctul în care se formează o structură de rețea tridimensională între macromolecule, se pare că formează un gel macroscopic.
Jun Gao și George Haidar și colab. Au studiat efectul de temperatură al soluției apoase hidroxipropil celuloză cu ajutorul împrăștierii luminii și au propus că temperatura soluției critice mai mici a hidroxipropilului celuloză este de aproximativ 410C. La o temperatură mai mică de 390C, lanțul molecular unic de hidroxipropil celuloză este într -o stare de înfășurare aleatorie, iar distribuția razei hidrodinamice a moleculelor este largă și nu există o agregare între macromolecule. Când temperatura este crescută la 390C, interacțiunea hidrofobă dintre lanțurile moleculare devine mai puternică, macromoleculele se agregă și solubilitatea în apă a polimerului devine slabă. Cu toate acestea, la această temperatură, doar o mică parte din molecule de hidroxipropil celuloză formează unele agregate libere care conțin doar câteva lanțuri moleculare, în timp ce majoritatea moleculelor sunt încă în stare de lanțuri unice dispersate. Când temperatura crește la 400C, mai multe macromolecule participă la formarea agregatelor, iar solubilitatea devine din ce în ce mai rău, dar în acest moment, unele molecule sunt încă în starea de lanțuri unice. Când temperatura este în intervalul 410C-440C, datorită efectului hidrofob puternic la temperaturi mai ridicate, mai multe molecule se adună pentru a forma nanoparticule mai mari și mai densă cu o distribuție relativ uniformă. Altitudinile devin mai mari și mai dense. Formarea acestor agregate hidrofobe duce la formarea de regiuni cu o concentrație ridicată și scăzută de polimer în soluție, o așa-numită separare a fazelor microscopice.
Trebuie subliniat faptul că agregatele de nanoparticule sunt într -o stare stabilă cinetic, nu într -o stare stabilă termodinamic. Acest lucru se datorează faptului că, deși structura inițială a cuștii a fost distrusă, există încă o legătură puternică de hidrogen între grupa hidroxil hidrofilă și molecula de apă, care împiedică grupele hidrofobe precum metil și hidroxipropil din combinația dintre. Agregatele de nanoparticule au atins un echilibru dinamic și o stare stabilă sub influența comună a celor două efecte.
În plus, studiul a constatat, de asemenea, că rata de încălzire are și un impact asupra formării de particule agregate. Într -un ritm mai rapid de încălzire, agregarea lanțurilor moleculare este mai rapidă, iar dimensiunea nanoparticulelor formate este mai mică; Și atunci când rata de încălzire este mai lentă, macromoleculele au mai multe oportunități de a forma agregate de nanoparticule de dimensiuni mai mari.
Timpul post: 17-2023 aprilie