La solubilità dell'acqua dell'etere di cellulosa modificato è influenzata dalla temperatura. In generale, la maggior parte degli etri di cellulosa sono solubili in acqua a basse temperature. Quando la temperatura aumenta, la loro solubilità diventa gradualmente scarsa e alla fine diventa insolubile. Temperatura di soluzione critica inferiore (LCST: una temperatura di soluzione critica inferiore) è un parametro importante per caratterizzare il cambiamento di solubilità dell'etere di cellulosa quando la temperatura cambia, che è, al di sopra della temperatura di soluzione critica inferiore, l'etere di cellulosa è insolubile in acqua.
È stato studiato il riscaldamento di soluzioni acquose di metilcellulosa e è stato spiegato il meccanismo del cambiamento di solubilità. Come accennato in precedenza, quando la soluzione di metilcellulosa è a bassa temperatura, le macromolecole sono circondate da molecole d'acqua per formare una struttura a gabbia. Il calore applicato dall'aumento della temperatura romperà il legame idrogeno tra la molecola d'acqua e la molecola MC, la struttura supramolecolare simile a una gabbia verrà distrutta e la molecola d'acqua verrà rilasciata dal legame del legame idrogeno per diventare una molecola di acqua libera, mentre la molecola di acqua metilfobica, mentre la macromolecolare è una formazione di idrofina, mentre la molecola di acqua metiva Idrogel indotto termicamente indotto da idrossipropil metilcellulosa. Se i gruppi metilici sulla stessa catena molecolare sono legati idrofobicamente, questa interazione intramolecolare farà apparire l'intera molecola. Tuttavia, l'aumento della temperatura intensificherà il movimento del segmento della catena, l'interazione idrofobica nella molecola sarà instabile e la catena molecolare cambierà da uno stato arrotolato a uno stato esteso. In questo momento, l'interazione idrofobica tra molecole inizia a dominare. Quando la temperatura aumenta gradualmente, sempre più legami idrogeno vengono rotti e sempre più molecole di etere di cellulosa vengono separate dalla struttura della gabbia e le macromolecole che sono più vicine l'una all'altra si riuniscono attraverso interazioni idrofobiche per formare un aggregato idrofobico. Con un ulteriore aumento della temperatura, alla fine tutti i legami idrogeno sono rotti e la sua associazione idrofobica raggiunge un massimo, aumentando il numero e le dimensioni degli aggregati idrofobici. Durante questo processo, la metilcellulosa diventa progressivamente insolubile e infine completamente insolubile in acqua. Quando la temperatura sale al punto in cui si forma una struttura di rete tridimensionale tra macromolecole, sembra formare un gel macroscopicamente.
Jun Gao e George Haidar et al hanno studiato l'effetto di temperatura della soluzione acquosa di idrossipropil cellulosa mediante dispersione della luce e hanno proposto che la temperatura di soluzione critica inferiore dell'idrossipropil cellulosa è di circa 410 ° C. A una temperatura inferiore a 390 ° C, la singola catena molecolare di idrossipropil cellulosa si trova in uno stato a spirale in modo casuale e la distribuzione del raggio idrodinamico delle molecole è larga e non vi è alcuna aggregazione tra macromolecole. Quando la temperatura viene aumentata a 390 ° C, l'interazione idrofobica tra le catene molecolari diventa più forte, le macromolecole si aggregano e la solubilità idrica del polimero diventa scarsa. Tuttavia, a questa temperatura, solo una piccola parte delle molecole di idrossipropil cellulosa formano alcuni aggregati sciolti contenenti solo poche catene molecolari, mentre la maggior parte delle molecole sono ancora nello stato delle singole catene disperse. Quando la temperatura sale a 400 ° C, più macromolecole partecipano alla formazione di aggregati e la solubilità peggiora sempre di più, ma in questo momento alcune molecole sono ancora nello stato delle singole catene. Quando la temperatura è compresa tra 410C-440C, a causa del forte effetto idrofobico a temperature più elevate, più molecole si radunano per formare nanoparticelle più grandi e più dense con una distribuzione relativamente uniforme. Le quote diventano più grandi e più dense. La formazione di questi aggregati idrofobici porta alla formazione di regioni ad alta e bassa concentrazione di polimero in soluzione, una cosiddetta separazione di fase microscopica.
Va sottolineato che gli aggregati di nanoparticelle sono in uno stato cineticamente stabile, non uno stato termodinamicamente stabile. Questo perché sebbene la struttura della gabbia iniziale sia stata distrutta, esiste ancora un forte legame idrogeno tra il gruppo idrossile idrossile e la molecola d'acqua, che impedisce a gruppi idrofobici come metil e idrossipropilica da una combinazione tra. Gli aggregati di nanoparticelle hanno raggiunto un equilibrio dinamico e uno stato stabile sotto l'influenza articolare dei due effetti.
Inoltre, lo studio ha anche scoperto che il tasso di riscaldamento ha anche un impatto sulla formazione di particelle aggregate. A una velocità di riscaldamento più veloce, l'aggregazione di catene molecolari è più veloce e la dimensione delle nanoparticelle formate è più piccola; E quando la velocità di riscaldamento è più lenta, le macromolecole hanno più opportunità di formare aggregati di nanoparticelle di dimensioni maggiori.
Tempo post: aprile-17-2023