Modifiye edilmiş selüloz eterin su çözünürlüğü sıcaklıktan etkilenir. Genel olarak konuşursak, çoğu selüloz eter düşük sıcaklıklarda suda çözünür. Sıcaklık arttığında, çözünürlükleri yavaş yavaş zayıflar ve sonunda çözünmez hale gelir. Daha düşük kritik çözelti sıcaklığı (LCST: düşük kritik çözelti sıcaklığı), sıcaklık değiştiğinde, yani alt kritik çözelti sıcaklığının üstünde, selüloz eter suda çözünmez olduğunda, selüloz eterinin çözünürlük değişimini karakterize etmek için önemli bir parametredir.
Sulu metilselüloz çözeltilerin ısıtılması incelenmiştir ve çözünürlükteki değişimin mekanizması açıklanmıştır. Yukarıda belirtildiği gibi, metilselüloz çözeltisi düşük sıcaklıkta olduğunda, makromoleküller bir kafes yapısı oluşturmak için su molekülleri ile çevrilidir. Sıcaklık artışı tarafından uygulanan ısı, su molekülü ve MC molekülü arasındaki hidrojen bağını kıracaktır, kafes benzeri supramoleküler yapı yok edilecek ve su molekülü, hidrojen bağının, hidrojik metil grubunun maruz kalması için hidrojik metil grubunun maruz kalması, hidrojik metil grubunun maruz kalması, hidrofobik metil grubu, çalışmayı mümkün kılara hazırladığını ve çalıştırılmasını sağlayacak şekilde serbest bırakılacaktır. Hidroksipropil metilselüloz termal olarak indüklenen hidrojel. Aynı moleküler zincirdeki metil grupları hidrofobik olarak bağlanmışsa, bu molekül içi etkileşim tüm molekülün sarılı görünmesini sağlar. Bununla birlikte, sıcaklık artışı zincir segmentinin hareketini yoğunlaştıracaktır, moleküldeki hidrofobik etkileşim kararsız olacaktır ve moleküler zincir sarmal bir durumdan genişletilmiş bir duruma değişecektir. Şu anda, moleküller arasındaki hidrofobik etkileşim baskın olmaya başlar. Sıcaklık kademeli olarak arttığında, gittikçe daha fazla hidrojen bağı kırılır ve daha fazla selüloz eter molekülleri kafes yapısından ayrılır ve bir hidrofobik agrega oluşturmak için hidrofobik etkileşimler yoluyla birbirine daha yakın olan makromoleküller. Sıcaklıkta daha fazla artışla, sonunda tüm hidrojen bağları kırılır ve hidrofobik ilişkisi maksimuma ulaşır ve hidrofobik agregaların sayısını ve boyutunu arttırır. Bu işlem sırasında, metilselüloz giderek çözünmez hale gelir ve sonunda suda tamamen çözünmez. Sıcaklık, makromoleküller arasında üç boyutlu bir ağ yapısının oluştuğu noktaya yükseldiğinde, makroskopik olarak jel oluşturduğu görülmektedir.
Jun Gao ve George Haidar ve ark. 390C'den düşük bir sıcaklıkta, tek moleküler hidroksipropil selüloz zinciri rastgele sarılmış bir durumdadır ve moleküllerin hidrodinamik yarıçap dağılımı geniştir ve makromoleküller arasında bir agregasyon yoktur. Sıcaklık 390C'ye çıkarıldığında, moleküler zincirler arasındaki hidrofobik etkileşim güçlenir, makromoleküller agrega ve polimerin su çözünürlüğü zayıf hale gelir. Bununla birlikte, bu sıcaklıkta, hidroksipropil selüloz moleküllerinin sadece küçük bir kısmı sadece birkaç moleküler zincir içeren bazı gevşek agregalar oluştururken, moleküllerin çoğu hala dağınık tek zincirlerin durumundadır. Sıcaklık 400C'ye yükseldiğinde, agregat oluşumuna daha fazla makromolekül katılır ve çözünürlük daha da kötüleşir, ancak şu anda bazı moleküller hala tek zincirlerin durumundadır. Sıcaklık 410C-440C aralığında olduğunda, daha yüksek sıcaklıklardaki güçlü hidrofobik etki nedeniyle, daha fazla molekül, nispeten düzgün bir dağılıma sahip daha büyük ve daha yoğun nanopartiküller oluşturmak için toplanır. Yükseklikler daha büyük ve yoğunlaşır. Bu hidrofobik agregatların oluşumu, bir mikroskobik faz ayrımı olarak adlandırılan çözeltide yüksek ve düşük polimer konsantrasyonlu bölgelerin oluşumuna yol açar.
Nanoparçacık agregatlarının termodinamik olarak kararlı bir durum değil, kinetik olarak kararlı bir durumda olduğu belirtilmelidir. Bunun nedeni, başlangıçtaki kafes yapısı yok olmasına rağmen, hidrofilik hidroksil grubu ile su molekülü arasında hala güçlü bir hidrojen bağı olmasıdır. Nanoparçacık agregaları, iki etkinin ortak etkisi altında dinamik bir dengeye ve stabil duruma ulaştı.
Ek olarak, çalışma ayrıca ısıtma hızının toplanmış parçacıkların oluşumu üzerinde de bir etkisi olduğunu bulmuştur. Daha hızlı bir ısıtma oranında, moleküler zincirlerin toplanması daha hızlıdır ve oluşturulan nanoparçacıkların boyutu daha küçüktür; Isıtma hızı daha yavaş olduğunda, makromoleküller daha büyük boyutlu nanoparçacık agregatları oluşturmak için daha fazla fırsata sahiptir.
Gönderme Zamanı: Nisan-17-2023