Mi a hőmérséklet hatása a cellulóz -éter oldhatóságára?

A módosított cellulóz -éter vízoldhatóságát a hőmérséklet befolyásolja. Általánosságban elmondható, hogy a legtöbb cellulóz -éter vízben oldódik alacsony hőmérsékleten. Amikor a hőmérséklet emelkedik, oldhatóságuk fokozatosan gyenge lesz, és végül oldhatatlanná válik. Az alacsonyabb kritikus oldathőmérséklet (LCST: alacsonyabb kritikus oldat -hőmérséklet) fontos paraméter a cellulóz -éter oldhatóságának megváltoztatásához, amikor a hőmérséklet megváltozik, azaz az alacsonyabb kritikus oldat hőmérséklete felett a cellulóz -éter nem oldódik a vízben.

Megvizsgálták a vizes metil -cellulóz oldatok melegítését, és megmagyarázták az oldhatóság változásának mechanizmusát. Mint fentebb említettük, amikor a metil -cellulóz oldata alacsony hőmérsékleten van, a makromolekulákat vízmolekulák veszik körül, hogy ketrecszerkezetet képezzenek. A hőmérséklet-emelkedés által alkalmazott hő megszakítja a vízmolekula és az MC molekula közötti hidrogénkötést, a ketrechez hasonló szupramolekuláris szerkezet megsemmisül, és a vízmolekula felszabadul a hidrogénkötés kötődéséből, hogy szabad vízmolekulává váljon, míg a metil-metil-metilcsoport a cellulózis makromolekuláris lánccolális lánccolajátékot ki kell adni, és a vizsgálati metil-metilcsoportot a cellulózis makromolekuláris lánccímké teszik, és a vizsgálati metil-metilcsoport a Cellulose Makromolekuláris láncot teszik ki, és a vizsgálati metil-metilcsoport a metil-metilcsoportot a metil-metilcsoporton kell elhelyezni, és a vizsgálati metil-metilcsoport a metil-metilcsoportot a metil-metilcsoportban felszabadítják. Hidroxi -propil -metil -cellulóz -termikusan indukált hidrogél. Ha az azonos molekuláris lánc metilcsoportjai hidrofób módon vannak kötve, ez az intramolekuláris kölcsönhatás az egész molekulát tekercselté teszi. A hőmérséklet növekedése azonban fokozza a láncszegmens mozgását, a molekula hidrofób kölcsönhatása instabil, és a molekuláris lánc tekercselt állapotból meghosszabbított állapotra változik. Ebben az időben a molekulák közötti hidrofób kölcsönhatás kezd dominálni. Amikor a hőmérséklet fokozatosan emelkedik, egyre több hidrogénkötés törött, és egyre több cellulóz -éter molekulát választanak el a ketrec szerkezetétől, és a makromolekulák, amelyek közelebb állnak egymáshoz, hidrofób kölcsönhatások révén összegyűlnek, hogy hidrofób aggregátumot képezzenek. A hőmérséklet további növekedésével végül az összes hidrogénkötés megszakad, és hidrofób asszociációja eléri a maximumot, növelve a hidrofób aggregátumok számát és méretét. E folyamat során a metil -cellulóz fokozatosan oldhatatlanná válik, és végül teljesen oldhatatlan a vízben. Amikor a hőmérséklet arra a pontra emelkedik, ahol egy háromdimenziós hálózati struktúra képződik a makromolekulák között, úgy tűnik, hogy egy gél makroszkopikusan képződik.

Jun Gao és George Haidar és munkatársai megvizsgálták a hidroxi -propil -cellulóz vizes oldat hőmérsékleti hatását fényszórással, és azt javasolták, hogy a hidroxi -propil -cellulóz alacsonyabb kritikus oldathőmérséklete körülbelül 410 ° C. A 390 ° C -nál alacsonyabb hőmérsékleten a hidroxi -propil -cellulóz egyetlen molekuláris lánca véletlenszerűen tekercselt állapotban van, és a molekulák hidrodinamikai sugara eloszlása ​​széles, és a makromolekulák között nincs aggregáció. Ha a hőmérsékletet 390 ° C -ra növelik, a molekuláris láncok hidrofób kölcsönhatása erősebbé válik, a makromolekulák aggregátuma, és a polimer vízoldhatósága gyengébbé válik. Ezen a hőmérsékleten azonban a hidroxi -propil -cellulózmolekulák csak egy kis része képez néhány laza aggregátumot, amelyek csak néhány molekuláris láncot tartalmaznak, míg a molekulák többsége továbbra is diszpergált egyetlen láncok állapotában van. Amikor a hőmérséklet 400 ° C -ra emelkedik, akkor több makromolekula vesz részt az aggregátumok képződésében, és az oldhatóság egyre rosszabbá válik, de ebben az időben néhány molekula még mindig az egyes láncok állapotában van. Ha a hőmérséklet 410C-440C tartományban van, az erős hidrofób hatás miatt magasabb hőmérsékleten, több molekula gyűl össze, hogy nagyobb és sűrűbb nanorészecskéket képezzenek, viszonylag egyenletes eloszlással. A magasságok nagyobbá és sűrűbbé válnak. Ezen hidrofób aggregátumok képződése magas és alacsony polimer koncentrációjú régióinak kialakulásához vezet az oldatban, az úgynevezett mikroszkopikus fázis elválasztáshoz.

Hangsúlyozni kell, hogy a nanorészecske -aggregátumok kinetikailag stabil állapotban vannak, nem pedig termodinamikailag stabil állapotban. Ennek oka az, hogy bár a kezdeti ketrecszerkezetet megsemmisítették, a hidrofil hidroxilcsoport és a vízmolekula között továbbra is erős hidrogénkötés van, amely megakadályozza a hidrofób csoportokat, például a metil- és a hidroxi -propilt a kombinációt. A nanorészecske -aggregátumok dinamikus egyensúlyt és stabil állapotot értek el a két hatás együttes hatása alatt.

Ezenkívül a tanulmány azt is megállapította, hogy a fűtési sebesség befolyásolja az aggregált részecskék képződését is. Gyorsabb fűtési sebességnél a molekuláris láncok aggregációja gyorsabb, és a képződött nanorészecskék mérete kisebb; És ha a fűtési sebesség lassabb, a makromolekuláknak több lehetősége van nagyobb méretű nanorészecskék-aggregátumok kialakítására.