Die Wasserlöslichkeit des modifizierten Celluloseethers wird durch die Temperatur beeinflusst. Im Allgemeinen sind die meisten Celluloseethers bei niedrigen Temperaturen in Wasser löslich. Wenn die Temperatur steigt, wird ihre Löslichkeit allmählich schlecht und schließlich unlöslich. Eine niedrigere kritische Lösungstemperatur (LCST: niedrigere kritische Lösungstemperatur) ist ein wichtiger Parameter, um die Löslichkeitsänderung des Celluloseethers zu charakterisieren, wenn sich die Temperatur ändert, dh über der niedrigeren kritischen Lösungstemperatur, Celluloseether ist in Wasser unlöslich.
Die Erwärmung von wässrigen Methylcelluloselösungen wurde untersucht und der Mechanismus der Veränderung der Löslichkeit wurde erklärt. Wie oben erwähnt, sind die Makromoleküle, wenn die Methylcellulose -Lösung bei niedriger Temperatur ist, von Wassermolekülen umgeben, um eine Käfigstruktur zu bilden. 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 Hydroxypropylmethylcellulose thermisch induziertes Hydrogel. Wenn die Methylgruppen auf derselben molekularen Kette hydrophobisch gebunden sind, lässt diese intramolekulare Wechselwirkung das gesamte Molekül gewickelt. Die Temperaturzunahme verstärkt jedoch die Bewegung des Kettensegments, die hydrophobe Wechselwirkung im Molekül instabil und die molekulare Kette ändert sich von einem gewickelten Zustand in einen verlängerten Zustand. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die hydrophobe Wechselwirkung zwischen Molekülen zu dominieren. Wenn die Temperatur allmählich steigt, werden immer mehr Wasserstoffbrückenbindungen gebrochen und immer mehr Celluloseethermoleküle von der Käfigstruktur getrennt, und die Makromoleküle, die näher beieinander liegen, sammeln sich durch hydrophobe Wechselwirkungen zusammen, um ein hydrophobe Aggregat zu bilden. Mit einer weiteren Temperaturanstieg werden schließlich alle Wasserstoffbrückenbindungen gebrochen, und ihre hydrophobe Assoziation erreicht ein Maximum, was die Anzahl und Größe von hydrophoben Aggregaten erhöht. Während dieses Prozesses wird Methylcellulose zunehmend unlöslich und schließlich vollständig unlöslich im Wasser. Wenn die Temperatur zu dem Punkt steigt, an dem zwischen makromolekülen eine dreidimensionale Netzwerkstruktur gebildet wird, scheint sie makroskopisch ein Gel zu bilden.
Jun Gao und George Haidar et al. Untersuchten den Temperatureffekt der Hydroxypropylcellulose -wässrigen Lösung mittels Lichtstreuung, und schlugen vor, dass die niedrigere kritische Lösungstemperatur von Hydroxypropylzellulose etwa 410 ° C beträgt. Bei einer Temperatur von weniger als 390 ° C befindet sich die einzelne molekulare Kette von Hydroxypropylcellulose in einem zufällig gewickelten Zustand, und die hydrodynamische Radiusverteilung der Moleküle ist breit, und es gibt keine Aggregation zwischen Makromolekülen. Wenn die Temperatur auf 390 ° C erhöht wird, wird die hydrophobe Wechselwirkung zwischen den molekularen Ketten stärker, die Makromoleküle aggregieren und die Wasserlöslichkeit des Polymers schlecht. Bei dieser Temperatur bilden jedoch nur ein kleiner Teil von Hydroxypropylcellulose -Molekülen einige lose Aggregate, die nur wenige molekulare Ketten enthalten, während die meisten Moleküle immer noch im Zustand verteilter Einzelketten sind. Wenn die Temperatur auf 400 ° C steigt, nehmen mehr Makromoleküle an der Bildung von Aggregaten teil, und die Löslichkeit wird immer schlechter, aber zu diesem Zeitpunkt befinden sich einige Moleküle immer noch im Zustand einzelner Ketten. Wenn die Temperatur aufgrund des starken hydrophoben Effekts bei höheren Temperaturen im Bereich von 410 ° C-440 ° C liegt, sammeln sich mehr Moleküle zu größeren und dichteren Nanopartikeln mit einer relativ gleichmäßigen Verteilung. Erhöhungen werden größer und dichter. Die Bildung dieser hydrophoben Aggregate führt zur Bildung von Regionen mit hoher und niedriger Polymerkonzentration in Lösung, einer sogenannten mikroskopischen Phasentrennung.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass sich die Nanopartikelaggregate in einem kinetisch stabilen Zustand befinden, nicht in einem thermodynamisch stabilen Zustand. Dies liegt daran, dass die anfängliche Käfigstruktur zwar zerstört wurde, aber immer noch eine starke Wasserstoffbrücke zwischen der hydrophilen Hydroxylgruppe und dem Wassermolekül, das hydrophobe Gruppen wie Methyl und Hydroxypropyl von der Kombination zwischen der Kombination zwischen der Kombination verhindert. Die Nanopartikelaggregate erreichten unter dem gemeinsamen Einfluss der beiden Effekte ein dynamisches Gleichgewicht und einen stabilen Zustand.
Darüber hinaus ergab die Studie auch, dass die Heizrate auch einen Einfluss auf die Bildung aggregierter Partikel hat. Bei einer schnelleren Heizrate ist die Aggregation von Molekülketten schneller und die Größe der gebildeten Nanopartikel kleiner; Und wenn die Heizrate langsamer ist, haben die Makromoleküle mehr Möglichkeiten, um größere Nanopartikelaggregate zu bilden.
Postzeit: Apr-17-2023