Vandopløseligheden af den modificerede celluloseether påvirkes af temperaturen. Generelt er de fleste celluloseethere opløselige i vand ved lave temperaturer. Når temperaturen stiger, bliver deres opløselighed gradvist dårlig og bliver til sidst uopløselig. Lavere kritisk opløsningstemperatur (LCST: lavere kritisk opløsningstemperatur) er en vigtig parameter til at karakterisere opløselighedsændringen af celluloseether, når temperaturen ændres, det vil sige over den lavere kritiske opløsningstemperatur, celluloseether er uopløselig i vand.
Opvarmning af vandige methylcelluloseopløsninger er blevet undersøgt, og mekanismen for ændringen i opløselighed er blevet forklaret. Som nævnt ovenfor, når opløsningen af methylcellulose er ved lav temperatur, er makromolekylerne omgivet af vandmolekyler til dannelse af en burstruktur. 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 Hydrofob tilknytning af hydroxypropylmethylcellulose termisk induceret hydrogel. Hvis methylgrupperne på den samme molekylære kæde er hydrofobt bundet, vil denne intramolekylære interaktion få hele molekylet til at virke snoet. Imidlertid vil stigningen i temperaturen intensivere kædesegmentets bevægelse, den hydrofobe interaktion i molekylet vil være ustabil, og den molekylære kæde vil ændre sig fra en snoet tilstand til en udvidet tilstand. På dette tidspunkt begynder den hydrofobe interaktion mellem molekyler at dominere. Når temperaturen gradvist stiger, brydes flere og flere brintbindinger, og flere og flere celluloseethermolekyler adskilles fra burstrukturen, og de makromolekyler, der er tættere på hinanden, samles gennem hydrofobe interaktioner for at danne et hydrofobt aggregat. Med en yderligere stigning i temperaturen er til sidst alle hydrogenbindinger brudt, og dens hydrofobe tilknytning når et maksimum, hvilket øger antallet og størrelsen på hydrofobe aggregater. Under denne proces bliver methylcellulose gradvist uopløselig og til sidst fuldstændig uopløselig i vand. Når temperaturen stiger til det punkt, hvor en tredimensionel netværksstruktur dannes mellem makromolekyler, ser det ud til at danne en gelmakroskopisk.
Jun Gao og George Haidar et al studerede temperatureffekten af hydroxypropylcellulose -vandig opløsning ved hjælp af lysspredning og foreslog, at den lavere kritiske opløsningstemperatur for hydroxypropylcellulose er ca. 410C. Ved en temperatur, der er lavere end 390C, er den enkelte molekylære kæde af hydroxypropylcellulose i en tilfældigt coiled tilstand, og den hydrodynamiske radiusfordeling af molekylerne er bred, og der er ingen aggregering mellem makromolekyler. Når temperaturen øges til 390C, bliver den hydrofobe interaktion mellem de molekylære kæder stærkere, makromolekylerne aggregat, og vandopløseligheden af polymeren bliver dårlig. Ved denne temperatur danner kun en lille del af hydroxypropylcellulosemolekyler nogle løse aggregater, der kun indeholder et par molekylære kæder, mens de fleste af molekylerne stadig er i staten med spredte enkeltkæder. Når temperaturen stiger til 400C, deltager flere makromolekyler i dannelsen af aggregater, og opløseligheden bliver værre og værre, men på dette tidspunkt er nogle molekyler stadig i tilstanden af enkeltkæder. Når temperaturen er i området 410C-440C på grund af den stærke hydrofobe virkning ved højere temperaturer, samles flere molekyler for at danne større og tættere nanopartikler med en relativt ensartet fordeling. Højder bliver større og tættere. Dannelsen af disse hydrofobe aggregater fører til dannelse af regioner med høj og lav koncentration af polymer i opløsning, en såkaldt mikroskopisk faseseparation.
Det skal påpeges, at nanopartikelaggregaterne er i en kinetisk stabil tilstand, ikke en termodynamisk stabil tilstand. Dette skyldes, at selv om den indledende burstruktur er blevet ødelagt, er der stadig en stærk brintbinding mellem den hydrofile hydroxylgruppe og vandmolekylet, som forhindrer hydrofobe grupper, såsom methyl og hydroxypropyl fra kombinationen mellem. Nanopartikelaggregaterne nåede en dynamisk ligevægt og stabil tilstand under den fælles indflydelse af de to effekter.
Derudover fandt undersøgelsen også, at opvarmningshastigheden også har indflydelse på dannelsen af aggregerede partikler. Ved en hurtigere opvarmningshastighed er aggregeringen af molekylære kæder hurtigere, og størrelsen på de dannede nanopartikler er mindre; Og når opvarmningshastigheden er langsommere, har makromolekylerne flere muligheder for at danne større størrelse nanopartikelaggregater.
Posttid: Apr-17-2023