На розчинність води модифікованого ефіру целюлози впливає температура. Взагалі кажучи, більшість целюлозних ефірів розчиняються у воді при низьких температурах. Коли температура піднімається, їх розчинність поступово стає поганою і з часом стає нерозчинною. Нижня критична температура розчину (LCST: нижча критична температура розчину) є важливим параметром для характеристики змін розчинності ефіру целюлози при зміні температури, тобто вище нижньої критичної температури розчину, целюлозне ефір нерозчинний у воді.
Опалення водних метилцелюлозних розчинів було вивчено та пояснено механізм зміни розчинності. Як було сказано вище, коли розчин метилцелюлози при низькій температурі, макромолекули оточуються молекулами води, утворюючи структуру клітки. Тепло, що застосовується температурою, порушить водневу зв'язок між молекулою води та молекулою MC, кліткоподібна надмолекулярна структура буде знищена, а молекула води буде вивільнена від зв'язування водневої зв'язку, щоб стати молекулою вільної води, тоді Гідроксипропіл метилцелюлоза термічно індукована гідрогелем. Якщо метильні групи на одному молекулярному ланцюзі гідрофобно пов'язані, ця внутрішньомолекулярна взаємодія зробить всю молекулу згорнутим. Однак підвищення температури посилить рух сегмента ланцюга, гідрофобна взаємодія в молекулі буде нестабільною, а молекулярний ланцюг змінюватиметься від згорнутого стану до розширеного стану. У цей час гідрофобна взаємодія між молекулами починає домінувати. Коли температура поступово піднімається, все більше і більше водневих зв’язків розбиваються, і все більше і більше молекул ефіру целюлози відокремлюються від структури клітки, а макромолекули, які ближче один до одного, збираються разом через гідрофобні взаємодії, утворюючи гідрофобний агрегат. З подальшим підвищенням температури, врешті -решт, всі водневі зв’язки порушуються, а його гідрофобна асоціація досягає максимального, збільшуючи кількість та розмір гідрофобних агрегатів. Під час цього процесу метилцелюлоза стає поступово нерозчинною і, зрештою, повністю нерозчинною у воді. Коли температура піднімається до точки, коли між макромолекулами утворюється тривимірна мережева структура, вона, як видається, утворює гель-макроскопічно.
Джун Гао та Джордж Гайдар та ін. Вивчали температурний ефект водного розчину гідроксипропіл целюлози за допомогою розсіювання світла і запропонували, що нижня критична температура розчину гідроксипропіл целюлози становить приблизно 410 ° С. При температурі, нижчій за 390С, одинарна молекулярна ланцюг гідроксипропіл целюлози знаходиться в випадково закріпленому стані, а розподіл гідродинамічного радіуса молекул широкий, і між макромолекулами немає агрегації. Коли температура збільшується до 390С, гідрофобна взаємодія між молекулярними ланцюгами стає сильнішою, макромолекули агрегують, а розчинність води полімеру стає поганою. Однак при цій температурі лише невелика частина молекул гідроксипропілу целюлози утворює деякі пухкі агрегати, що містять лише кілька молекулярних ланцюгів, в той час як більшість молекул все ще перебувають у стані диспергованих одиночних ланцюгів. Коли температура піднімається до 400С, у формуванні агрегатів бере участь більше макромолекул, а розчинність стає все гіршою і гіршою, але в цей час деякі молекули все ще знаходяться в стані одиничних ланцюгів. Коли температура знаходиться в діапазоні 410C-440C, завдяки сильному гідрофобному ефекту при більш високих температурах, більше молекул збираються, утворюючи більші та щільніші наночастинки з відносно рівномірним розподілом. Підвищи стають більшими та щільнішими. Формування цих гідрофобних агрегатів призводить до утворення областей високої та низької концентрації полімеру в розчині, так званому мікроскопічному поділу фаз.
Слід зазначити, що агрегати наночастинок знаходяться в кінетично стабільному стані, а не термодинамічно стабільним станом. Це пояснюється тим, що, хоча початкова структура клітки була знищена, все ще існує сильна воднева зв’язок між гідрофільною гідроксильною групою та молекулою води, яка запобігає гідрофобним групам, такими як метил та гідроксипропіл із комбінації між. Агрегати наночастинок досягли динамічної рівноваги та стабільного стану під впливом суглобів двох ефектів.
Крім того, дослідження також виявило, що швидкість нагрівання також впливає на утворення агрегованих частинок. При більш швидкій швидкості нагрівання агрегація молекулярних ланцюгів швидше, а розмір утворених наночастинок менший; і коли швидкість нагрівання повільніша, макромолекули мають більше можливостей утворювати агрегати наночастинок більшого розміру.
Час посади: 17 квітня 2012 р.