Kelarutan air dari eter selulosa yang dimodifikasi dipengaruhi oleh suhu. Secara umum, sebagian besar eter selulosa larut dalam air pada suhu rendah. Ketika suhu naik, kelarutannya secara bertahap menjadi buruk dan akhirnya menjadi tidak larut. Suhu solusi kritis yang lebih rendah (LCST: Suhu solusi kritis yang lebih rendah) adalah parameter penting untuk mengkarakterisasi perubahan kelarutan eter selulosa ketika suhu berubah, yaitu di atas suhu larutan kritis yang lebih rendah, selulosa eter tidak larut dalam air.
Pemanasan larutan metilselulosa berair telah dipelajari dan mekanisme perubahan kelarutan telah dijelaskan. Seperti disebutkan di atas, ketika larutan methylcellulose berada pada suhu rendah, makromolekul dikelilingi oleh molekul air untuk membentuk struktur kandang. 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 Hydroxypropyl methylcellulose hydrogel yang diinduksi secara termal. Jika gugus metil pada rantai molekul yang sama terikat secara hidrofobal, interaksi intramolekul ini akan membuat seluruh molekul tampak melingkar. Namun, peningkatan suhu akan mengintensifkan gerakan segmen rantai, interaksi hidrofobik dalam molekul akan tidak stabil, dan rantai molekul akan berubah dari keadaan melingkar ke keadaan yang diperpanjang. Pada saat ini, interaksi hidrofobik antara molekul mulai mendominasi. Ketika suhu secara bertahap naik, semakin banyak ikatan hidrogen rusak, dan semakin banyak molekul eter selulosa dipisahkan dari struktur kandang, dan makromolekul yang lebih dekat satu sama lain berkumpul bersama melalui interaksi hidrofobik untuk membentuk agregat hidrofobik. Dengan peningkatan suhu lebih lanjut, akhirnya semua ikatan hidrogen rusak, dan asosiasi hidrofobiknya mencapai maksimum, meningkatkan jumlah dan ukuran agregat hidrofobik. Selama proses ini, methylcellulose menjadi semakin tidak larut dan akhirnya benar -benar tidak larut dalam air. Ketika suhu naik ke titik di mana struktur jaringan tiga dimensi terbentuk di antara makromolekul, tampaknya membentuk gel secara makroskopis.
Jun Gao dan George Haidar et al mempelajari efek suhu dari larutan air hidroksipropil selulosa dengan menggunakan hamburan cahaya, dan mengusulkan bahwa suhu larutan kritis yang lebih rendah dari hidroksipropil selulosa adalah sekitar 410C. Pada suhu yang lebih rendah dari 390C, rantai molekul tunggal hidroksipropil selulosa dalam keadaan melingkar secara acak, dan distribusi jari -jari hidrodinamik dari molekul -molekulnya lebar, dan tidak ada agregasi antara makromolekul. Ketika suhu meningkat menjadi 390C, interaksi hidrofobik antara rantai molekul menjadi lebih kuat, agregat makromolekul, dan kelarutan air polimer menjadi buruk. Namun, pada suhu ini, hanya sebagian kecil molekul hidroksipropil selulosa membentuk beberapa agregat longgar yang hanya mengandung beberapa rantai molekul, sementara sebagian besar molekul masih dalam keadaan rantai tunggal yang tersebar. Ketika suhu naik menjadi 400C, lebih banyak makromolekul berpartisipasi dalam pembentukan agregat, dan kelarutan menjadi lebih buruk dan lebih buruk, tetapi pada saat ini, beberapa molekul masih dalam keadaan rantai tunggal. Ketika suhu berada dalam kisaran 410C-440C, karena efek hidrofobik yang kuat pada suhu yang lebih tinggi, lebih banyak molekul berkumpul untuk membentuk nanopartikel yang lebih besar dan lebih padat dengan distribusi yang relatif seragam. Ketinggian menjadi lebih besar dan lebih padat. Pembentukan agregat hidrofobik ini mengarah pada pembentukan daerah polimer konsentrasi tinggi dan rendah dalam larutan, yang disebut pemisahan fase mikroskopis.
Harus ditunjukkan bahwa agregat nanopartikel berada dalam keadaan yang stabil secara kinetik, bukan keadaan stabil secara termodinamik. Ini karena meskipun struktur kandang awal telah dihancurkan, masih ada ikatan hidrogen yang kuat antara gugus hidroksil hidrofilik dan molekul air, yang mencegah gugus hidrofobik seperti metil dan hidroksipropil dari kombinasi antara. Agregat nanopartikel mencapai keseimbangan dinamis dan keadaan stabil di bawah pengaruh sendi dari dua efek.
Selain itu, penelitian ini juga menemukan bahwa laju pemanasan juga berdampak pada pembentukan partikel agregat. Pada laju pemanasan yang lebih cepat, agregasi rantai molekul lebih cepat, dan ukuran nanopartikel yang terbentuk lebih kecil; Dan ketika laju pemanasan lebih lambat, makromolekul memiliki lebih banyak peluang untuk membentuk agregat nanopartikel berukuran lebih besar.
Waktu pos: Apr-17-2023