Vattenlösligheten för den modifierade cellulosaeteren påverkas av temperaturen. Generellt sett är de flesta cellulosaetrar lösliga i vatten vid låga temperaturer. När temperaturen stiger blir deras löslighet gradvis dålig och blir så småningom olöslig. Lägre kritisk lösningstemperatur (LCST: lägre kritisk lösningstemperatur) är en viktig parameter för att karakterisera löslighetens förändring av cellulosaeter när temperaturen förändras, det vill säga över den lägre kritiska lösningstemperaturen, cellulosaeter är olöslig i vatten.
Uppvärmningen av vattenhaltiga metylcelluloslösningar har studerats och mekanismen för förändringen i löslighet har förklarats. Som nämnts ovan, när lösningen av metylcellulosa är vid låg temperatur, är makromolekylerna omgiven av vattenmolekyler för att bilda 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 hydrophobic association of Hydroxipropylmetylcellulosa termiskt inducerad hydrogel. Om metylgrupperna på samma molekylkedja är hydrofobiskt bundna, kommer denna intramolekylära interaktion att göra att hela molekylen verkar spiral ut. Ökningen i temperaturen kommer emellertid att intensifiera rörelsen för kedjesegmentet, den hydrofoba interaktionen i molekylen kommer att vara instabil och molekylkedjan kommer att förändras från ett spirlöst tillstånd till ett utökat tillstånd. För närvarande börjar den hydrofoba interaktionen mellan molekyler dominera. När temperaturen gradvis stiger, är fler och fler vätebindningar trasiga, och mer och mer cellulosa etermolekyler separeras från burstrukturen, och makromolekylerna som är närmare varandra samlas genom hydrofoba interaktioner för att bilda ett hydrofobt aggregat. Med en ytterligare ökning av temperaturen bryts så småningom alla vätebindningar, och dess hydrofoba förening når ett maximalt, vilket ökar antalet och storleken på hydrofoba aggregat. Under denna process blir metylcellulosa successivt olöslig och så småningom helt olöslig i vatten. När temperaturen stiger till den punkt där en tredimensionell nätverksstruktur bildas mellan makromolekyler verkar den bilda en gelmakroskopiskt.
Jun Gao och George Haidar et al studerade temperatureffekten av hydroxipropylcellulosa vattenlösning med hjälp av ljusspridning och föreslog att den lägre kritiska lösningstemperaturen för hydroxipropylcellulosa är cirka 410C. Vid en temperatur som är lägre än 390C är den enskilda molekylkedjan av hydroxipropylcellulosa i ett slumpmässigt spirlöst tillstånd, och den hydrodynamiska radiefördelningen av molekylerna är bred, och det finns ingen aggregering mellan makromolekyler. När temperaturen ökas till 390C blir den hydrofoba interaktionen mellan molekylkedjorna starkare, makromolekylerna aggregeras och polymerens vattenlöslighet blir dålig. Vid denna temperatur bildar emellertid endast en liten del av hydroxipropylcellulosamolekyler några lösa aggregat som endast innehåller ett fåtal molekylkedjor, medan de flesta av molekylerna fortfarande är i tillstånd av spridda enstaka kedjor. När temperaturen stiger till 400C deltar fler makromolekyler i bildningen av aggregat, och lösligheten blir värre och värre, men för närvarande är vissa molekyler fortfarande i tillstånd av enstaka kedjor. När temperaturen ligger i intervallet 410C-440C, på grund av den starka hydrofoba effekten vid högre temperaturer, samlas fler molekyler för att bilda större och tätare nanopartiklar med en relativt enhetlig fördelning. Höjder blir större och tätare. Bildningen av dessa hydrofoba aggregat leder till bildning av regioner med hög och låg koncentration av polymer i lösning, en så kallad mikroskopisk fasseparation.
Det bör påpekas att nanopartikelaggregaten är i kinetiskt stabilt tillstånd, inte ett termodynamiskt stabilt tillstånd. Detta beror på att även om den initiala burstrukturen har förstörts finns det fortfarande en stark vätebindning mellan den hydrofila hydroxylgruppen och vattenmolekylen, vilket förhindrar hydrofoba grupper såsom metyl och hydroxipropyl från kombination mellan. Nanopartikelaggregaten nådde en dynamisk jämvikt och stabilt tillstånd under ledpåverkan av de två effekterna.
Dessutom fann studien också att uppvärmningshastigheten också påverkar bildningen av aggregerade partiklar. Vid en snabbare uppvärmningshastighet är aggregeringen av molekylkedjor snabbare och storleken på de bildade nanopartiklarna är mindre; Och när uppvärmningshastigheten är långsammare har makromolekylerna fler möjligheter att bilda större nanopartikelaggregat.
Posttid: april-17-2023