Vannløseligheten til den modifiserte celluloseeteren påvirkes av temperaturen. Generelt sett er de fleste celluloseetere oppløselige i vann ved lave temperaturer. Når temperaturen stiger, blir løseligheten gradvis dårlig og blir til slutt uoppløselig. Lavere kritisk løsningstemperatur (LCST: lavere kritisk løsningstemperatur) er en viktig parameter for å karakterisere løselighetsendringen av celluloseeter når temperaturen endres, det vil si over den lavere kritiske løsningstemperaturen, celluloseeter er uoppløselig i vann.
Oppvarming av vandige metylcelluloseløsninger er blitt studert, og mekanismen for endringen i løselighet er blitt forklart. Som nevnt ovenfor, når løsningen av metylcellulose er ved lav temperatur, er makromolekylene omgitt av vannmolekyler for å danne en burstruktur. Varmen som påføres med temperaturøkningen vil bryte hydrogenbindingen mellom vannmolekylet og MC-molekylet, det burlignende supramolekylære strukturen vil bli ødelagt, og vannmolekylet vil bli frigjort fra bindingen av hydrophen-bindingen for å bli en fritt vannmolekyl, mens den hydrofob-metylgruppen er en fritt vannmolekyl, mens den hydrofoben som gjør det for å bli en fritt vannmolekyl. Hydrofob assosiasjon av hydroksypropylmetylcellulose termisk indusert hydrogel. Hvis metylgruppene på den samme molekylkjeden er hydrofobisk bundet, vil denne intramolekylære interaksjonen få hele molekylet til å virke kveilet. Imidlertid vil økningen i temperaturen forsterke bevegelsen til kjedesegmentet, den hydrofobe interaksjonen i molekylet vil være ustabil, og molekylkjeden vil endre seg fra en kveilet tilstand til en utvidet tilstand. På dette tidspunktet begynner den hydrofobe interaksjonen mellom molekyler å dominere. Når temperaturen gradvis stiger, brytes flere og flere hydrogenbindinger, og flere og flere celluloseetermolekyler skilles fra burstrukturen, og makromolekylene som er nærmere hverandre samles sammen gjennom hydrofobe interaksjoner for å danne et hydrofobt aggregat. Med en ytterligere økning i temperaturen, brytes til slutt alle hydrogenbindinger, og dens hydrofobe assosiasjon når et maksimum, noe som øker antallet og størrelsen på hydrofobe aggregater. Under denne prosessen blir metylcellulose gradvis uoppløselig og til slutt helt uoppløselig i vann. Når temperaturen stiger til det punktet hvor en tredimensjonal nettverksstruktur dannes mellom makromolekyler, ser det ut til å danne en gel makroskopisk.
Jun Gao og George Haidar et al studerte temperatureffekten av hydroksypropylcellulose vandig løsning ved hjelp av lysspredning, og foreslo at den lavere kritiske løsningstemperaturen til hydroksypropylcellulose er omtrent 410c. Ved en temperatur som er lavere enn 390C, er den enkelt molekylære kjeden av hydroksypropylcellulose i en tilfeldig kveilet tilstand, og den hydrodynamiske radiusfordelingen av molekylene er bred, og det er ingen aggregering mellom makromolekyler. Når temperaturen økes til 390C, blir den hydrofobe interaksjonen mellom molekylkjedene sterkere, makromolekylene aggregat og polymerens vannløselighet blir dårlig. Ved denne temperaturen danner imidlertid bare en liten del av hydroksypropylcellulosemolekyler noen løse aggregater som bare inneholder noen få molekylkjeder, mens de fleste av molekylene fremdeles er i tilstanden av spredte enkeltkjeder. Når temperaturen stiger til 400C, deltar flere makromolekyler i dannelsen av aggregater, og løseligheten blir verre og verre, men på dette tidspunktet er noen molekyler fremdeles i tilstanden til enkeltkjeder. Når temperaturen er i området 410C-440C, på grunn av den sterke hydrofobe effekten ved høyere temperaturer, samles flere molekyler for å danne større og tettere nanopartikler med en relativt jevn fordeling. Høyder blir større og tettere. Dannelsen av disse hydrofobe aggregatene fører til dannelse av regioner med høy og lav konsentrasjon av polymer i løsning, en såkalt mikroskopisk faseseparasjon.
Det skal påpekes at nanopartikkelaggregatene er i en kinetisk stabil tilstand, ikke en termodynamisk stabil tilstand. Dette er fordi selv om den innledende burstrukturen er blitt ødelagt, er det fremdeles en sterk hydrogenbinding mellom den hydrofile hydroksylgruppen og vannmolekylet, som forhindrer hydrofobe grupper som metyl og hydroksypropyl fra kombinasjon mellom. Nanopartikkelaggregatene nådde en dynamisk likevekt og stabil tilstand under felles påvirkning av de to effektene.
I tillegg fant studien også at oppvarmingshastigheten også har innvirkning på dannelsen av aggregerte partikler. Ved en raskere oppvarmingshastighet er aggregeringen av molekylkjeder raskere, og størrelsen på de dannede nanopartiklene er mindre; Og når oppvarmingshastigheten er tregere, har makromolekylene flere muligheter til å danne større nanopartikkelaggregater.
Post Time: Apr-17-2023