Ano ang epekto ng temperatura sa solubility ng cellulose eter?

Ang solubility ng tubig ng binagong cellulose eter ay apektado ng temperatura. Sa pangkalahatan, ang karamihan sa mga cellulose eter ay natutunaw sa tubig sa mababang temperatura. Kapag tumataas ang temperatura, ang kanilang solubility ay unti -unting nagiging mahirap at sa kalaunan ay hindi matutunaw. Ang mas mababang kritikal na temperatura ng solusyon (LCST: mas mababang kritikal na temperatura ng solusyon) ay isang mahalagang parameter upang makilala ang pagbabago ng solubility ng cellulose eter kapag nagbabago ang temperatura, iyon ay, sa itaas ng mas mababang kritikal na temperatura ng solusyon, ang eter ng cellulose ay hindi matutunaw sa tubig.

Ang pag -init ng may tubig na mga solusyon sa methylcellulose ay pinag -aralan at ang mekanismo ng pagbabago sa solubility ay ipinaliwanag. Tulad ng nabanggit sa itaas, kapag ang solusyon ng methylcellulose ay nasa mababang temperatura, ang mga macromolecules ay napapalibutan ng mga molekula ng tubig upang makabuo ng isang istraktura ng hawla. Ang init na inilalapat ng pagtaas ng temperatura ay masisira ang bono ng hydrogen sa pagitan ng molekula ng tubig at molekula ng MC, ang hawla na tulad ng supramolecular na istraktura ay masisira, at ang molekula ng tubig ay ilalabas mula sa pagbubuklod ng hydrogen bond upang maging isang libreng molekula ng tubig, habang ang methyl ang hydrophobic methyl group sa hydrophobic macromolecular chain ay nakalantad, na posible na maghanda at pag-aralan ang samahan ng hydrophobic na samahan ng samahan ng samahan ng samahan ng samahan ng samahan ng samahan ng samahan ng samahan ng Hydroxypropyl methylcellulose thermally sapilitan hydrogel. Kung ang mga pangkat ng methyl sa parehong molekular na kadena ay naka -bonding na hydrophobically, ang pakikipag -ugnay sa intramolecular na ito ay gagawing lilitaw ang buong molekula. Gayunpaman, ang pagtaas ng temperatura ay magpapalala sa paggalaw ng segment ng chain, ang pakikipag -ugnay ng hydrophobic sa molekula ay hindi matatag, at ang molekular na kadena ay magbabago mula sa isang coiled state sa isang pinalawig na estado. Sa oras na ito, ang pakikipag -ugnayan ng hydrophobic sa pagitan ng mga molekula ay nagsisimula na mangibabaw. Kapag ang temperatura ay unti -unting tumataas, higit pa at mas maraming mga bono ng hydrogen ay nasira, at higit pa at mas maraming mga molekula ng eter ng cellulose ay nahihiwalay mula sa istraktura ng hawla, at ang mga macromolecules na mas malapit sa bawat isa ay nagtitipon nang magkasama sa pamamagitan ng mga pakikipag -ugnay sa hydrophobic upang makabuo ng isang hydrophobic aggregate. Sa pamamagitan ng isang karagdagang pagtaas sa temperatura, sa huli lahat ng mga bono ng hydrogen ay nasira, at ang hydrophobic asosasyon nito ay umabot sa isang maximum, pagtaas ng bilang at laki ng mga hydrophobic aggregates. Sa prosesong ito, ang methylcellulose ay nagiging unti -unting hindi matutunaw at sa huli ay ganap na hindi matutunaw sa tubig. Kapag tumaas ang temperatura hanggang sa kung saan ang isang three-dimensional na istraktura ng network ay nabuo sa pagitan ng macromolecules, lumilitaw na bumubuo ng isang gel macroscopically.

Pinag -aralan nina Jun Gao at George Haidar et al ang epekto ng temperatura ng hydroxypropyl cellulose aqueous solution sa pamamagitan ng light dispersing, at iminungkahi na ang mas mababang kritikal na temperatura ng solusyon ng hydroxypropyl cellulose ay halos 410C. Sa isang temperatura na mas mababa sa 390C, ang nag -iisang molekular na kadena ng hydroxypropyl cellulose ay nasa isang random na coiled state, at ang hydrodynamic radius na pamamahagi ng mga molekula ay malawak, at walang pagsasama -sama sa pagitan ng macromolecules. Kapag ang temperatura ay nadagdagan sa 390C, ang pakikipag -ugnayan ng hydrophobic sa pagitan ng mga molekular na kadena ay nagiging mas malakas, ang macromolecules ay pinagsama -sama, at ang solubility ng tubig ng polimer ay nagiging mahirap. Gayunpaman, sa temperatura na ito, isang maliit na bahagi lamang ng mga molekula ng cellulose ng hydroxypropyl ang bumubuo ng ilang mga maluwag na pinagsama -samang naglalaman lamang ng ilang mga molekular na kadena, habang ang karamihan sa mga molekula ay nasa estado pa rin ng mga nagkalat na solong kadena. Kapag tumaas ang temperatura sa 400C, mas maraming macromolecules ang lumahok sa pagbuo ng mga pinagsama -samang, at ang solubility ay nagiging mas masahol at mas masahol pa, ngunit sa oras na ito, ang ilang mga molekula ay nasa estado pa rin ng mga solong kadena. Kapag ang temperatura ay nasa saklaw ng 410C-440C, dahil sa malakas na epekto ng hydrophobic sa mas mataas na temperatura, mas maraming mga molekula ang nagtitipon upang mabuo ang mas malaki at mas malalakas na nanoparticle na may medyo pantay na pamamahagi. Ang mga elevation ay nagiging mas malaki at mas matindi. Ang pagbuo ng mga hydrophobic aggregates na ito ay humahantong sa pagbuo ng mga rehiyon ng mataas at mababang konsentrasyon ng polimer sa solusyon, isang tinatawag na paghihiwalay ng mikroskopikong phase.

Dapat itong ituro na ang mga nanoparticle aggregates ay nasa isang kinetically stabil state, hindi isang thermodynamically stabil state. Ito ay dahil kahit na ang paunang istraktura ng hawla ay nawasak, mayroon pa ring isang malakas na bono ng hydrogen sa pagitan ng hydrophilic hydroxyl group at ang molekula ng tubig, na pumipigil sa mga pangkat na hydrophobic tulad ng methyl at hydroxypropyl mula sa kumbinasyon sa pagitan. Ang mga nanoparticle aggregates ay umabot sa isang dynamic na balanse at matatag na estado sa ilalim ng magkasanib na impluwensya ng dalawang epekto.

Bilang karagdagan, natagpuan din ng pag -aaral na ang rate ng pag -init ay mayroon ding epekto sa pagbuo ng mga pinagsama -samang mga particle. Sa isang mas mabilis na rate ng pag -init, ang pagsasama -sama ng mga molekular na kadena ay mas mabilis, at ang laki ng nabuo na nanoparticle ay mas maliit; At kapag ang rate ng pag-init ay mas mabagal, ang mga macromolecules ay may maraming mga pagkakataon upang mabuo ang mga mas malaking laki ng mga nanoparticle na pinagsama-sama.