A solubilidade da água do éter de celulose modificada é afetada pela temperatura. De um modo geral, a maioria dos éteres de celulose é solúvel em água a baixas temperaturas. Quando a temperatura aumenta, sua solubilidade gradualmente se torna pobre e eventualmente se torna insolúvel. A temperatura mais baixa da solução crítica (LCST: menor temperatura crítica da solução) é um parâmetro importante para caracterizar a alteração da solubilidade do éter da celulose quando a temperatura muda, ou seja, acima da temperatura mais baixa da solução crítica, o éter da celulose é insolúvel em água.
O aquecimento de soluções aquosas de metilcelulose foi estudado e o mecanismo da mudança na solubilidade foi explicado. Como mencionado acima, quando a solução de metilcelulose está em baixa temperatura, as macromoléculas são cercadas por moléculas de água para formar uma estrutura de gaiola. O calor aplicado pelo aumento da temperatura quebrará a ligação de hidrogênio entre a molécula de água e a molécula de MC, a estrutura supramolecular semelhante à gaiola será destruída e a molécula de água será liberada da ligação da ligação de hidrogênio para se tornar uma molécula de água livre, enquanto o expedimento de metila e a hidrofóbica do selão da candela de celulose é a machula e a maccha de célula de hidrofóbica que a machulose é a machulose macromolcular é a machule-golcular de que a hidrofóbica faz com que a machulose é exposta à macromolecular de hidrofóbica e a hidrofóbica da machulose é a machulose que a machulose é a machulose macromolecular a cadeia de hidrofóbica e a machulose na machulose macromolcular é a machulose que a machulose é a machulose macromolecular. hidroxipropil metilcelulose induzida termicamente de hidrogel. Se os grupos metil na mesma cadeia molecular estiverem hidrofobicamente ligados, essa interação intramolecular fará com que toda a molécula pareça enrolada. No entanto, o aumento da temperatura intensificará o movimento do segmento da cadeia, a interação hidrofóbica na molécula será instável e a cadeia molecular mudará de um estado espiralado para um estado estendido. Neste momento, a interação hidrofóbica entre as moléculas começa a dominar. Quando a temperatura aumenta gradualmente, mais e mais ligações de hidrogênio são quebradas e mais e mais moléculas de éter de celulose são separadas da estrutura da gaiola, e as macromoléculas que estão mais próximas uma da outra se reúnem através de interações hidrofóbicas para formar um agregado hidrofóbico. Com um aumento adicional de temperatura, eventualmente todas as ligações de hidrogênio são quebradas e sua associação hidrofóbica atinge um máximo, aumentando o número e o tamanho dos agregados hidrofóbicos. Durante esse processo, a metilcelulose se torna progressivamente insolúvel e eventualmente completamente insolúvel na água. Quando a temperatura sobe ao ponto em que uma estrutura de rede tridimensional é formada entre macromoléculas, parece formar um gel macroscopicamente.
Jun Gao e George Haidar et al estudaram o efeito de temperatura da solução aquosa de hidroxipropil celulose por meio de espalhamento de luz e propuseram que a temperatura crítica da solução crítica mais baixa da hidroxipropilulóia é de cerca de 410 ° C. A uma temperatura inferior a 390 ° C, a cadeia molecular única de hidroxipropillelulose está em um estado de espiral aleatoriamente, e a distribuição do raio hidrodinâmico das moléculas é larga e não há agregação entre macromoléculas. Quando a temperatura é aumentada para 390 ° C, a interação hidrofóbica entre as cadeias moleculares se torna mais forte, as macromoléculas se agregam e a solubilidade em água do polímero se torna ruim. No entanto, a essa temperatura, apenas uma pequena parte das moléculas de hidroxipropilulicose formam alguns agregados soltos contendo apenas algumas cadeias moleculares, enquanto a maioria das moléculas ainda está no estado de cadeias únicas dispersas. Quando a temperatura sobe para 400 ° C, mais macromoléculas participam da formação de agregados, e a solubilidade fica cada vez pior, mas neste momento, algumas moléculas ainda estão no estado de cadeias únicas. Quando a temperatura está na faixa de 410C-440C, devido ao forte efeito hidrofóbico a temperaturas mais altas, mais moléculas se reúnem para formar nanopartículas maiores e mais densas com uma distribuição relativamente uniforme. Elevações se tornam maiores e mais densas. A formação desses agregados hidrofóbicos leva à formação de regiões de alta e baixa concentração de polímero em solução, a chamada separação de fases microscópicas.
Deve -se ressaltar que os agregados de nanopartículas estão em um estado cineticamente estável, não em um estado termodinamicamente estável. Isso ocorre porque, embora a estrutura inicial da gaiola tenha sido destruída, ainda existe uma forte ligação de hidrogênio entre o grupo hidroxil hidrofílico e a molécula de água, que impede grupos hidrofóbicos como metil e hidroxipropil da combinação entre. Os agregados de nanopartículas atingiram um equilíbrio dinâmico e estado estável sob a influência conjunta dos dois efeitos.
Além disso, o estudo também descobriu que a taxa de aquecimento também tem um impacto na formação de partículas agregadas. Em uma taxa de aquecimento mais rápida, a agregação de cadeias moleculares é mais rápida e o tamanho das nanopartículas formadas é menor; E quando a taxa de aquecimento é mais lenta, as macromoléculas têm mais oportunidades de formar agregados de nanopartículas de tamanho maior.
Horário de postagem: 17 de abril-2023