Lämpötila vaikuttaa modifioidun selluloosaeetterin veden liukoisuuteen. Yleisesti ottaen suurin osa selluloosan eettereistä liukenee veteen alhaisissa lämpötiloissa. Kun lämpötila nousee, niiden liukoisuus muuttuu vähitellen ja lopulta muuttuu liukenemattomaksi. Alempi kriittinen liuoksen lämpötila (LCST: Alempi kriittinen liuoksen lämpötila) on tärkeä parametri selluloosaeetterin liukoisuuden muutoksen karakterisoimiseksi, kun lämpötila muuttuu, ts. Alemman kriittisen liuoksen lämpötilan yläpuolella selluloosaeetteri on liukenematon veteen.
Vesipitoisten metyyliselluloosaliuosten kuumentamista on tutkittu ja liukoisuuden muutoksen mekanismi on selitetty. Kuten edellä mainittiin, kun metyyliselluloosan liuos on alhaisessa lämpötilassa, makromolekyylejä ympäröivät vesimolekyylit häkin rakenteen muodostamiseksi. Lämpötilan nousussa levitetty lämpö rikkoo vety-sidoksen vesimolekyylin ja MC-molekyylin välillä, häkin kaltainen supramolekyylinen rakenne tuhoutuu ja vesimolekyyli vapautuu vety sidoksen sitoutumisesta vapaan vesimolekyyliksi, kun taas metyyli-hydrofobinen metyyliryhmä selluloosan makromolekyyliketjussa on explane Hydroksipropyylimetyyliselluloosan termisesti indusoitu hydrogeeli. Jos saman molekyyliketjun metyyliryhmät sidotaan hydrofobisesti, tämä molekyylin sisäinen vuorovaikutus saa koko molekyylin näkyviin. Lämpötilan nousu kuitenkin voimistuu ketjusegmentin liikettä, hydrofobinen vuorovaikutus molekyylissä on epävakaa ja molekyyliketju muuttuu kelautuneesta tilasta laajennettuun tilaan. Tällä hetkellä molekyylien hydrofobinen vuorovaikutus alkaa hallita. Kun lämpötila nousee vähitellen, yhä enemmän vety sidoksia rikkoutuu ja yhä enemmän selluloosaeetterimolekyylejä on erotettu häkin rakenteesta, ja lähempänä toisiaan lähempänä olevia makromolekyylejä kokoontuu hydrofobisten vuorovaikutusten kautta hydrofobisen aggregaatin muodostamiseksi. Lämpötilan noustessa edelleen kaikki vety sidokset rikkoutuvat ja sen hydrofobinen assosiaatio saavuttaa maksimin, mikä lisää hydrofobisten aggregaattien lukumäärää ja kokoa. Tämän prosessin aikana metyyliselluloosa muuttuu asteittain liukenemattomaksi ja lopulta kokonaan liukenematon veteen. Kun lämpötila nousee pisteeseen, jossa makromolekyylien välillä muodostuu kolmiulotteinen verkkorakenne, se näyttää muodostavan geelin makroskooppisesti.
Jun Gao ja George Haidar et ai. Tutkivat hydroksipropyyliselluloosan vesiliuoksen lämpötilavaikutusta valon sironnan avulla ja ehdotti, että hydroksipropyyliselluloosan alhaisempi kriittinen liuoksen lämpötila on noin 410c. Lämpötilassa, joka on alle 390 ° C, hydroksipropyyliselluloosan yksi molekyyliketju on satunnaisesti kelatussa tilassa ja molekyylien hydrodynaaminen sädejakauma on leveä, eikä makromolekyylien välillä ole aggregaatiota. Kun lämpötila nostetaan 390 ° C: seen, molekyyliketjujen välinen hydrofobinen vuorovaikutus vahvistuu, makromolekyylit aggregaatti ja polymeerin veden liukoisuus muuttuu huonoksi. Tässä lämpötilassa vain pieni osa hydroksipropyyliselluloosamolekyyleistä muodostaa kuitenkin joitain löysät aggregaatit, jotka sisältävät vain muutamia molekyyliketjuja, kun taas suurin osa molekyyleistä on edelleen dispergoituneiden yksittäisten ketjujen tilassa. Kun lämpötila nousee 400 ° C: seen, enemmän makromolekyylejä osallistuu aggregaattien muodostumiseen ja liukoisuus pahenee ja pahenee, mutta tällä hetkellä jotkut molekyylit ovat edelleen yksi ketjujen tilassa. Kun lämpötila on välillä 410C-440C, johtuen voimakkaasta hydrofobisesta vaikutuksesta korkeammissa lämpötiloissa, enemmän molekyylejä kerääntyy muodostaen suurempia ja tiheämpiä nanohiukkasia suhteellisen tasaisella jakautumisella. Korkeuksista tulee suurempia ja tiheämpiä. Näiden hydrofobisten aggregaattien muodostuminen johtaa siihen, että liuoksessa on korkea ja matala polymeeripitoisuus, ns. Mikroskooppinen faasin erotus.
On huomattava, että nanohiukkasten aggregaatit ovat kineettisesti stabiilissa tilassa, ei termodynaamisesti vakaa tilassa. Tämä johtuu siitä, että vaikka alkuperäinen häkin rakenne on tuhoutunut, hydrofiilisen hydroksyyliryhmän ja vesimolekyylin välillä on edelleen vahva vety sidos, joka estää hydrofobisia ryhmiä, kuten metyyli- ja hydroksipropyyliä yhdistelmästä. Nanohiukkasten aggregaatit saavuttivat dynaamisen tasapainon ja stabiilin tilan kahden vaikutuksen nivelvaikutuksessa.
Lisäksi tutkimuksessa havaittiin myös, että lämmitysnopeudella on myös vaikutus aggregoitujen hiukkasten muodostumiseen. Nopeammin lämmitysnopeudella molekyyliketjujen aggregaatio on nopeampaa ja muodostettujen nanohiukkasten koko on pienempi; Ja kun lämmitysnopeus on hitaampi, makromolekyyleillä on enemmän mahdollisuuksia muodostaa suuremman kokoisen nanohiukkasten aggregaatteja.
Viestin aika: huhtikuu 17-2023