Độ hòa tan trong nước của ether cellulose biến đổi bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nói chung, hầu hết các ete cellulose đều hòa tan trong nước ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan của chúng dần trở nên kém và cuối cùng trở nên không hòa tan. Nhiệt độ dung dịch tới hạn thấp hơn (LCST: Nhiệt độ dung dịch tới hạn thấp hơn) là một tham số quan trọng để mô tả sự thay đổi độ hòa tan của ether cellulose khi nhiệt độ thay đổi, nghĩa là trên nhiệt độ dung dịch quan trọng thấp hơn, cellulose ether không hòa tan trong nước.
Việc gia nhiệt dung dịch methylcellulose nước đã được nghiên cứu và cơ chế của sự thay đổi độ hòa tan đã được giải thích. Như đã đề cập ở trên, khi dung dịch methylcellulose ở nhiệt độ thấp, các đại phân tử được bao quanh bởi các phân tử nước để tạo thành cấu trúc lồng. Nhiệt được áp dụng bởi sự gia tăng nhiệt độ sẽ phá vỡ liên kết hydro giữa phân tử nước và phân tử MC, cấu trúc siêu phân tử giống như lồng sẽ bị phá hủy, và phân tử nước sẽ được giải phóng từ liên kết hydro để trở thành một phân tử nước. Hydroxypropyl methylcellulose gây ra hydrogel. Nếu các nhóm methyl trên cùng một chuỗi phân tử được liên kết kỵ nước, tương tác nội phân tử này sẽ làm cho toàn bộ phân tử xuất hiện. Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt độ sẽ tăng cường chuyển động của phân đoạn chuỗi, sự tương tác kỵ nước trong phân tử sẽ không ổn định và chuỗi phân tử sẽ thay đổi từ trạng thái cuộn sang trạng thái mở rộng. Tại thời điểm này, sự tương tác kỵ nước giữa các phân tử bắt đầu chiếm ưu thế. Khi nhiệt độ tăng dần, ngày càng nhiều liên kết hydro bị phá vỡ và ngày càng nhiều phân tử ether cellulose được tách ra khỏi cấu trúc lồng và các đại phân tử gần nhau hơn tập hợp lại với nhau thông qua các tương tác kỵ nước để tạo thành một cốt liệu kỵ nước. Với sự gia tăng hơn nữa về nhiệt độ, cuối cùng tất cả các liên kết hydro đều bị phá vỡ và sự liên kết kỵ nước của nó đạt đến mức tối đa, làm tăng số lượng và kích thước của các tập hợp kỵ nước. Trong quá trình này, methylcellulose trở nên không hòa tan dần dần và cuối cùng hoàn toàn không hòa tan trong nước. Khi nhiệt độ tăng đến điểm cấu trúc mạng ba chiều được hình thành giữa các đại phân tử, nó dường như tạo thành một đại vĩ mô gel.
Jun Gao và George Haidar et al đã nghiên cứu tác dụng nhiệt độ của dung dịch nước hydroxypropyl cellulose bằng phương pháp tán xạ ánh sáng, và đề xuất rằng nhiệt độ dung dịch quan trọng thấp hơn của hydroxypropyl cellulose là khoảng 410C. Ở nhiệt độ thấp hơn 390C, chuỗi phân tử của cellulose hydroxypropyl ở trạng thái cuộn ngẫu nhiên và phân bố bán kính thủy động lực học của các phân tử là rộng và không có sự kết hợp giữa các đại phân tử. Khi nhiệt độ tăng lên 390C, sự tương tác kỵ nước giữa các chuỗi phân tử trở nên mạnh hơn, tập hợp các đại phân tử và độ hòa tan trong nước của polymer trở nên kém. Tuy nhiên, ở nhiệt độ này, chỉ có một phần nhỏ các phân tử cellulose hydroxypropyl tạo thành một số tập hợp lỏng lẻo chỉ chứa một vài chuỗi phân tử, trong khi hầu hết các phân tử vẫn ở trạng thái phân tán các chuỗi đơn. Khi nhiệt độ tăng lên 400C, nhiều đại phân tử tham gia vào sự hình thành các tập hợp và độ hòa tan trở nên tồi tệ và tồi tệ hơn, nhưng tại thời điểm này, một số phân tử vẫn ở trong trạng thái của các chuỗi đơn. Khi nhiệt độ nằm trong khoảng 410C-440C, do hiệu ứng kỵ nước mạnh ở nhiệt độ cao hơn, nhiều phân tử thu thập được để tạo thành các hạt nano lớn hơn và dày đặc hơn với sự phân bố tương đối đồng đều. Độ cao trở nên lớn hơn và dày đặc hơn. Sự hình thành của các tập hợp kỵ nước này dẫn đến sự hình thành các vùng có nồng độ polymer cao và thấp trong dung dịch, cái gọi là tách pha hiển vi.
Cần phải chỉ ra rằng các tập hợp hạt nano ở trạng thái ổn định về mặt động học, không phải là trạng thái ổn định về mặt nhiệt động. Điều này là do mặc dù cấu trúc lồng ban đầu đã bị phá hủy, vẫn có một liên kết hydro mạnh giữa nhóm hydroxyl ưa nước và phân tử nước, ngăn chặn các nhóm kỵ nước như methyl và hydroxypropyl khỏi sự kết hợp giữa. Các tập hợp hạt nano đạt đến trạng thái cân bằng động và trạng thái ổn định dưới ảnh hưởng chung của hai hiệu ứng.
Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy tốc độ gia nhiệt cũng có tác động đến sự hình thành các hạt tổng hợp. Ở tốc độ gia nhiệt nhanh hơn, sự kết hợp của các chuỗi phân tử nhanh hơn và kích thước của các hạt nano được hình thành nhỏ hơn; Và khi tốc độ gia nhiệt chậm hơn, các đại phân tử có nhiều cơ hội hơn để hình thành các tập hợp hạt nano có kích thước lớn hơn.
Thời gian đăng: Tháng 4-17-2023