La solubilidad de agua del éter de celulosa modificada se ve afectada por la temperatura. En términos generales, la mayoría de los éteres de celulosa son solubles en agua a bajas temperaturas. Cuando la temperatura aumenta, su solubilidad se vuelve pobre gradualmente y finalmente se vuelve insoluble. La temperatura de solución crítica más baja (LCST: temperatura de solución crítica más baja) es un parámetro importante para caracterizar el cambio de solubilidad del éter de celulosa cuando la temperatura cambia, es decir, por encima de la temperatura de solución crítica más baja, el éter de celulosa es insoluble en agua.
Se ha estudiado el calentamiento de soluciones acuosas de metilcelulosa y se ha explicado el mecanismo del cambio en la solubilidad. Como se mencionó anteriormente, cuando la solución de metilcelulosa está a baja temperatura, las macromoléculas están rodeadas de moléculas de agua para formar una estructura de jaula. El calor aplicado por el aumento de la temperatura romperá el enlace de hidrógeno entre la molécula de agua y la molécula de MC, la estructura supramolecular similar a la jaula se destruirá, y la molécula de agua se liberará de la unión del enlace de hidrógeno que se convierte en una molécula de agua libre, mientras que el metilo el grupo metilo de metilo en la cadena de la macromolecular de la célula es expuesta, lo que hace que se prepare y haga que se prepare el que se prepara en posible el estudio de la posibles de preparar el posible el estudio de la posible el estudio de la posible el estudio de la posible el estudio de la posible el estudio del estudio de la posibles de preparar la posible el estudio de la posible el estudio de la posibles de preparar el estudio de la posible del que es posible que sea posible el estudio del estudio de la posible del que se prepara el estudio de la posible del que es posible que sea posible. hidroxipropil metilcelulosa hidrogel inducido térmicamente. Si los grupos metilo en la misma cadena molecular se unen hidrófobicamente, esta interacción intramolecular hará que toda la molécula parezca enrollable. Sin embargo, el aumento de la temperatura intensificará el movimiento del segmento de la cadena, la interacción hidrofóbica en la molécula será inestable y la cadena molecular cambiará de un estado enrollado a un estado extendido. En este momento, la interacción hidrofóbica entre las moléculas comienza a dominar. Cuando la temperatura aumenta gradualmente, cada vez más enlaces de hidrógeno se rompen, y cada vez más moléculas de éter de celulosa se separan de la estructura de la jaula, y las macromoléculas que están más cerca entre sí se reúnen a través de interacciones hidrofóbicas para formar un agregado hidrófobo. Con un aumento adicional de la temperatura, eventualmente todos los enlaces de hidrógeno están rotos y su asociación hidrofóbica alcanza un máximo, aumentando el número y el tamaño de los agregados hidrófobos. Durante este proceso, la metilcelulosa se vuelve progresivamente insoluble y, finalmente, es completamente insoluble en el agua. Cuando la temperatura aumenta hasta el punto en que se forma una estructura de red tridimensional entre las macromoléculas, parece formar un gel macroscópicamente.
Jun Gao y George Haidar et al estudiaron el efecto de temperatura de la solución acuosa de hidroxipropilcelulosa mediante la dispersión de la luz, y propusieron que la temperatura de solución crítica más baja de la hidroxipropilcelulosa es de aproximadamente 410 ° C. A una temperatura inferior a 390 ° C, la cadena molecular única de hidroxipropilcelulosa se encuentra en un estado enrollado al azar, y la distribución de radio hidrodinámico de las moléculas es amplia, y no hay agregación entre las macromoléculas. Cuando la temperatura se incrementa a 390 ° C, la interacción hidrofóbica entre las cadenas moleculares se vuelve más fuerte, las macromoléculas se agregan y la solubilidad de agua del polímero se vuelve pobre. Sin embargo, a esta temperatura, solo una pequeña parte de las moléculas de hidroxipropilcelulosa forman algunos agregados sueltos que contienen solo unas pocas cadenas moleculares, mientras que la mayoría de las moléculas todavía están en el estado de cadenas individuales dispersas. Cuando la temperatura aumenta a 400 ° C, más macromoléculas participan en la formación de agregados, y la solubilidad empeora cada vez más, pero en este momento, algunas moléculas todavía están en el estado de cadenas individuales. Cuando la temperatura está en el rango de 410C-440C, debido al fuerte efecto hidrofóbico a temperaturas más altas, más moléculas se reúnen para formar nanopartículas más grandes y densas con una distribución relativamente uniforme. Las elevaciones se vuelven más grandes y más densas. La formación de estos agregados hidrófobos conduce a la formación de regiones de alta y baja concentración de polímero en solución, una llamada separación de fases microscópicas.
Cabe señalar que los agregados de nanopartículas están en un estado cinéticamente estable, no en un estado termodinámicamente estable. Esto se debe a que aunque la estructura de la jaula inicial se ha destruido, todavía existe un fuerte enlace de hidrógeno entre el grupo hidroxilo hidrofílico y la molécula de agua, que previene grupos hidrofóbicos como metilo e hidroxipropilo de la combinación entre. Los agregados de nanopartículas alcanzaron un equilibrio dinámico y un estado estable bajo la influencia articular de los dos efectos.
Además, el estudio también encontró que la tasa de calentamiento también tiene un impacto en la formación de partículas agregadas. A una velocidad de calentamiento más rápida, la agregación de cadenas moleculares es más rápido, y el tamaño de las nanopartículas formadas es menor; Y cuando la tasa de calefacción es más lenta, las macromoléculas tienen más oportunidades para formar agregados de nanopartículas de mayor tamaño.
Tiempo de publicación: abril-17-2023