Kāda ir temperatūras ietekme uz celulozes ētera šķīdību?

Temperatūra ietekmē modificētās celulozes ētera ūdens šķīdību. Vispārīgi runājot, vairums celulozes ēteru šķīst ūdenī zemā temperatūrā. Kad temperatūra paaugstinās, to šķīdība pakāpeniski kļūst slikta un galu galā kļūst nešķīstoša. Zemāka kritiskā šķīduma temperatūra (LCST: zemāka kritiskā šķīduma temperatūra) ir svarīgs parametrs, lai raksturotu celulozes ētera šķīdības izmaiņas, mainoties temperatūrai, tas ir, virs zemākas kritiskā šķīduma temperatūras, celulozes ēteris nešķīst ūdenī.

Ir pētīta metilcelulozes šķīdumu sildīšana un šķīdības izmaiņu mehānisms ir izskaidrots. Kā minēts iepriekš, kad metilcelulozes šķīdums ir zemā temperatūrā, makromolekulas ieskauj ūdens molekulas, veidojot būra struktūru. Temperatūras paaugstināšanās siltums sadalīs ūdeņraža saiti starp ūdens molekulu un MC molekulu, būriem līdzīgā supramolekulārā struktūra tiks iznīcināta, un ūdens molekula tiks atbrīvota no ūdeņraža saites saistīšanās, lai kļūtu par brīvu ūdens molekulu, savukārt metilgrupa, kas ir hidrofobiska metilgrupa, un pētniece, kas tiek iegūta, lai to sagatavotu hidromobiskai asociācijai, kas ir iespējama, lai to sagatavotu hidromobiskai asociācijai. Hidroksipropilmetilcellulozes termiski izraisīts hidrogels. Ja metilgrupas vienā un tajā pašā molekulārajā ķēdē ir hidrofobiski saistītas, šī intramolekulārā mijiedarbība liks visai molekulai parādīties. Tomēr temperatūras paaugstināšanās pastiprinās ķēdes segmenta kustību, hidrofobā mijiedarbība molekulā būs nestabila, un molekulārā ķēde mainīsies no sakārtota stāvokļa uz paplašinātu stāvokli. Šajā laikā sāk dominēt hidrofobiskā mijiedarbība starp molekulām. Kad temperatūra pakāpeniski paaugstinās, arvien vairāk ūdeņraža saišu ir salauztas, un arvien vairāk celulozes ētera molekulu tiek atdalītas no būra struktūras, un makromolekulas, kas ir tuvāk viena otrai, pulcējas, izmantojot hidrofobu mijiedarbību, veidojot hidrofobu agregātu. Turpmāk paaugstinot temperatūru, galu galā visas ūdeņraža saites ir salauztas, un tās hidrofobā asociācija sasniedz maksimumu, palielinot hidrofobisko agregātu skaitu un lielumu. Šī procesa laikā metilceluloze kļūst arvien nešķīstoša un galu galā pilnībā nešķīst ūdenī. Kad temperatūra paaugstinās līdz vietai, kur starp makromolekulām veidojas trīsdimensiju tīkla struktūra, šķiet, ka tā veido želeju makroskopiski.

Jūns Gao un Džordžs Haidars et al pētīja hidroksipropilelulozes ūdens šķīduma temperatūras efektu ar gaismas izkliedes palīdzību un ierosināja, ka hidroksipropilelulozes zemākā kritiskā šķīduma temperatūra ir aptuveni 410c. Temperatūrā, kas ir zemāka par 390 ° C, hidroksipropilcelulozes vienotā molekulārā ķēde atrodas nejauši satītā stāvoklī, un molekulu hidrodinamiskais rādiusa sadalījums ir plašs, un starp makromolekulām nav agregācijas. Kad temperatūra tiek paaugstināta līdz 390 ° C, hidrofobiskā mijiedarbība starp molekulārajām ķēdēm kļūst spēcīgāka, makromolekulu agregāts un polimēra ūdens šķīdība kļūst slikta. Tomēr šajā temperatūrā tikai neliela daļa hidroksipropilcelulozes molekulas veido dažus vaļīgus agregātus, kas satur tikai dažas molekulārās ķēdes, savukārt lielākā daļa molekulu joprojām atrodas izkliedēto vientuļo ķēžu stāvoklī. Kad temperatūra paaugstinās līdz 400 ° C, vairāk makromolekulu piedalās agregātu veidošanā, un šķīdība kļūst sliktāka un sliktāka, taču šajā laikā dažas molekulas joprojām atrodas vientuļo ķēžu stāvoklī. Kad temperatūra ir diapazonā no 410C-440C, spēcīgās hidrofobās iedarbības dēļ augstākā temperatūrā vairāk molekulu savāc, veidojot lielākas un blīvākas nanodaļiņas ar samērā vienmērīgu sadalījumu. Pacēlumi kļūst lielāki un blīvāki. Šo hidrofobisko agregātu veidošanās noved pie augstas un zemas polimēra koncentrācijas reģionu veidošanās šķīdumā, tā sauktā mikroskopiskā fāzes atdalīšana.

Jāuzsver, ka nanodaļiņu agregāti ir kinētiski stabilā stāvoklī, nevis termodinamiski stabilā stāvoklī. Tas notiek tāpēc, ka, lai arī sākotnējā būra struktūra ir iznīcināta, joprojām pastāv spēcīga ūdeņraža saite starp hidrofilo hidroksilgrupu un ūdens molekulu, kas novērš hidrofobiskās grupas, piemēram, metil un hidroksipropilu no kombinācijas starp. Nanodaļiņu agregāti sasniedza dinamisku līdzsvaru un stabilu stāvokli abu efektu locītavu ietekmē.

Turklāt pētījumā arī atklājās, ka sildīšanas ātrums ietekmē arī apkopotu daļiņu veidošanos. Ar ātrāku apkures ātrumu molekulāro ķēžu agregācija ir ātrāka, un veidoto nanodaļiņu lielums ir mazāks; Un, kad apkures ātrums ir lēnāks, makromolekulām ir vairāk iespēju veidot lielāka izmēra nanodaļiņu agregātus.