De oplosbaarheid in water van de gemodificeerde cellulose -ether wordt beïnvloed door temperatuur. Over het algemeen zijn de meeste cellulose -ethers oplosbaar in water bij lage temperaturen. Wanneer de temperatuur stijgt, wordt hun oplosbaarheid geleidelijk slecht en wordt uiteindelijk onoplosbaar. Lagere kritische oplossingstemperatuur (LCST: lagere kritieke oplossingstemperatuur) is een belangrijke parameter om de oplosbaarheidsverandering van celluloseether te karakteriseren wanneer de temperatuur verandert, dat wil zeggen boven de lagere kritieke oplossingstemperatuur, celluloseether is onoplosbaar in water.
De verwarming van waterige methylcellulose -oplossingen is bestudeerd en het mechanisme van de verandering in oplosbaarheid is uitgelegd. Zoals hierboven vermeld, wanneer de oplossing van methylcellulose zich bij lage temperatuur bevindt, worden de macromoleculen omgeven door watermoleculen om een kooi -structuur te vormen. 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 Hydroxypropylmethylcellulose thermisch geïnduceerde hydrogel. Als de methylgroepen op dezelfde moleculaire keten hydrofoob worden gebonden, zal deze intramoleculaire interactie het hele molecuul opgerold laten lijken. De temperatuurstijging zal echter de beweging van het ketensegment intensiveren, de hydrofobe interactie in het molecuul zal onstabiel zijn en de moleculaire keten zal van een opgerolde toestand naar een uitgebreide toestand veranderen. Op dit moment begint de hydrofobe interactie tussen moleculen te domineren. Wanneer de temperatuur geleidelijk stijgt, worden steeds meer waterstofbindingen verbroken en worden steeds meer cellulose -ethermoleculen gescheiden van de kooisructuur en de macromoleculen die dichter bij elkaar staan, verzamelen zich door hydrofobe interacties om een hydrofoob aggregaat te vormen. Met een verdere temperatuurstijging worden uiteindelijk alle waterstofbruggen verbroken en bereikt de hydrofobe associatie een maximum, waardoor het aantal en de grootte van hydrofobe aggregaten wordt verhoogd. Tijdens dit proces wordt methylcellulose geleidelijk onoplosbaar en uiteindelijk volledig onoplosbaar in water. Wanneer de temperatuur stijgt tot het punt waar een driedimensionale netwerkstructuur wordt gevormd tussen macromoleculen, lijkt deze een gel macroscopisch te vormen.
Jun Gao en George Haidar et al bestudeerden het temperatuureffect van waterige oplossing voor hydroxypropylcellulose door middel van lichtverstrooiing, en stelden voor dat de lagere kritische oplossingstemperatuur van hydroxypropylcellulose ongeveer 410 ° C is. Bij een temperatuur lager dan 390 ° C bevindt de enkele moleculaire keten van hydroxypropylcellulose zich in een willekeurig opgerolde toestand en is de hydrodynamische straalverdeling van de moleculen breed en er is geen aggregatie tussen macromoleculen. Wanneer de temperatuur wordt verhoogd tot 390 ° C, wordt de hydrofobe interactie tussen de moleculaire ketens sterker, de macromoleculen aggregeren en wordt de oplosbaarheid van het water van het polymeer slecht. Bij deze temperatuur vormt echter slechts een klein deel van hydroxypropylcellulosemoleculen enkele losse aggregaten die slechts enkele moleculaire ketens bevatten, terwijl de meeste moleculen nog steeds in de toestand van verspreide afzonderlijke ketens zijn. Wanneer de temperatuur stijgt tot 400 ° C, nemen meer macromoleculen deel aan de vorming van aggregaten en wordt de oplosbaarheid erger en erger, maar op dit moment zijn sommige moleculen nog steeds in de staat van enkele ketens. Wanneer de temperatuur zich in het bereik van 410C-440C bevindt, vanwege het sterke hydrofobe effect bij hogere temperaturen, verzamelen meer moleculen zich om grotere en dichtere nanodeeltjes te vormen met een relatief uniforme verdeling. Verhogingen worden groter en dichter. De vorming van deze hydrofobe aggregaten leidt tot de vorming van gebieden met een hoge en lage concentratie polymeer in oplossing, een zogenaamde microscopische fasescheiding.
Opgemerkt moet worden dat de nanodeeltjesaggregaten zich in een kinetisch stabiele toestand bevinden, geen thermodynamisch stabiele toestand. Dit komt omdat hoewel de initiële kooisructuur is vernietigd, er nog steeds een sterke waterstofbinding is tussen de hydrofiele hydroxylgroep en het watermolecuul, dat hydrofobe groepen zoals methyl en hydroxypropyl uit combinatie tussen combinatie voorkomt. De nanodeeltjesaggregaten bereikten een dynamisch evenwicht en stabiele toestand onder de gezamenlijke invloed van de twee effecten.
Bovendien bleek uit de studie ook dat de verwarmingssnelheid ook een impact heeft op de vorming van geaggregeerde deeltjes. Bij een snellere verwarmingssnelheid is de aggregatie van moleculaire ketens sneller en is de grootte van de gevormde nanodeeltjes kleiner; En wanneer de verwarmingssnelheid langzamer is, hebben de macromoleculen meer mogelijkheden om grotere nanodeeltjesaggregaten te vormen.
Posttijd: april-17-2023