ما هو تأثير درجة الحرارة على قابلية ذوبان السليلوز الأثير؟

تتأثر قابلية ذوبان الماء من الأثير السليلوز المعدل بدرجة الحرارة. بشكل عام ، فإن معظم إيثرات السليلوز قابلة للذوبان في الماء في درجات حرارة منخفضة. عندما ترتفع درجة الحرارة ، تصبح قابليتها للذوبان تدريجياً فقيرة وتكون في النهاية غير قابلة للذوبان. انخفاض درجة حرارة المحلول الحرجة (LCST: انخفاض درجة حرارة المحلول الحرجة) هي معلمة مهمة لتوصيف تغيير قابلية الذوبان في الأثير السليلوز عندما تتغير درجة الحرارة ، أي ، أعلى من درجة حرارة المحلول الحرجة ، يكون الأثير السليولوز غير قابل للذوبان في الماء.

تمت دراسة تسخين حلول الميثيل كيلولوز المائية وتم شرح آلية التغير في القابلية للذوبان. كما ذكر أعلاه ، عندما يكون محلول ميثيل سيلولوز في درجة حرارة منخفضة ، فإن الجزيئات الكبيرة محاطة بجزيئات الماء لتشكيل بنية القفص. ستؤدي الحرارة التي يتم تطبيقها بواسطة ارتفاع درجة الحرارة إلى كسر رابطة الهيدروجين بين جزيء الماء وجزيء MC ، وسيتم تدمير بنية الجزيئات الشبيهة بالقفص ، وسيتم إطلاق جزيء الماء من ملزمة رابطة الهيدروجين لتصبح جزيءًا مائيًا حرًا ، في حين أن ميثيل مجموعة الميثيل الميثيل على السيلولوزيج الممكنة من التحضير ، مما يجعله من الممكن إجراء دراسات على المائيات المائية من المائيات من المائيات المائية من المائيات من المائيات من المائيات المائية. هيدروكسي بروبيل ميثيل سيلولوز الناجم عن هيدروجيل. إذا كانت مجموعات الميثيل على نفس السلسلة الجزيئية مرتبطة بشكل مسعور ، فإن هذا التفاعل داخل الجزيئات سيجعل الجزيء بأكمله ملفوفًا. ومع ذلك ، فإن الزيادة في درجة الحرارة ستكثف حركة شريحة السلسلة ، وسيكون التفاعل المتجنب في الجزيء غير مستقر ، وستتغير السلسلة الجزيئية من حالة ملفوف إلى حالة ممتدة. في هذا الوقت ، يبدأ التفاعل الكارهة للماء بين الجزيئات في السيطرة. عندما ترتفع درجة الحرارة تدريجياً ، يتم كسر المزيد من روابط الهيدروجين ، ويتم فصل المزيد والمزيد من جزيئات الأثير السليلوز عن بنية القفص ، وتتجمع الجزيئات الكبيرة التي تقترب من بعضها البعض من خلال التفاعلات الكارهة للماء لتشكيل إجمالي الكاتبة. مع زيادة درجة الحرارة في درجة الحرارة ، يتم كسر جميع روابط الهيدروجين في نهاية المطاف ، ويصل ارتباطه الكارهة للماء إلى الحد الأقصى ، مما يزيد من عدد وحجم المجاميع المسعورة. خلال هذه العملية ، يصبح ميثيل سيلولوز غير قابل للذوبان بشكل تدريجي وفي النهاية غير قابل للذوبان تمامًا في الماء. عندما ترتفع درجة الحرارة إلى النقطة التي يتشكل فيها بنية شبكة ثلاثية الأبعاد بين الجزيئات الكبيرة ، يبدو أنها تشكل جلًا كبيرًا.

درس Jun Gao و George Haidar et al تأثير درجة حرارة محلول السليلوز الهيدروكسيبروبيل السليلوز عن طريق نثر الضوء ، واقترحوا أن تكون درجة حرارة الحل الحرج المنخفضة من السليلوز الهيدروكسي بروبيل حوالي 410 درجة مئوية. عند درجة حرارة أقل من 390 درجة مئوية ، تكون السلسلة الجزيئية المفردة من السليلوز الهيدروكسي بروبيل في حالة ملفوفة عشوائيًا ، وتوزيع نصف القطر الهيدروديناميكي للجزيئات واسع ، ولا يوجد تجميع بين الجزيئات الكبيرة. عندما تتم زيادة درجة الحرارة إلى 390 درجة مئوية ، يصبح التفاعل الكارهة للماء بين السلاسل الجزيئية أقوى ، ويتجلي الجزيئات الكبيرة ، ويصبح قابلية ذوبان الماء للبوليمر ضعيفًا. ومع ذلك ، في درجة الحرارة هذه ، لا يشكل سوى جزء صغير من جزيئات السليلوز الهيدروكسي بروبيل بعض المجاميع الفضفاضة التي تحتوي على عدد قليل من السلاسل الجزيئية ، في حين أن معظم الجزيئات لا تزال في حالة السلاسل المفردة المشتتة. عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 400 درجة مئوية ، تشارك المزيد من الجزيئات الكبيرة في تكوين المجاميع ، وتصبح القابلية للذوبان أسوأ وأسوأ ، ولكن في هذا الوقت ، لا تزال بعض الجزيئات في حالة السلاسل المفردة. عندما تكون درجة الحرارة في حدود 410C-440C ، نظرًا للتأثير القوي للماء في درجات حرارة أعلى ، تتجمع المزيد من الجزيئات لتشكيل جسيمات نانوية أكبر ومكثية مع توزيع موحد نسبيًا. تصبح الارتفاعات أكبر ومكثفة. يؤدي تكوين هذه المجاميع الكارهة للماء إلى تكوين مناطق ذات تركيز عالي ومنخفض للبوليمر في المحلول ، وهو ما يسمى بفصل الطور المجهري.

تجدر الإشارة إلى أن مجاميع الجسيمات النانوية في حالة مستقرة حركية ، وليست حالة مستقرة للديناميكا الحرارية. وذلك لأنه على الرغم من أن بنية القفص الأولي قد تم تدميرها ، لا يزال هناك رابطة هيدروجين قوية بين مجموعة الهيدروكسيل المائي وجزيء الماء ، مما يمنع المجموعات الكارهة للماء مثل الميثيل والهيدروكسيبروبيل من الجمع بين. وصلت مجاميع الجسيمات النانوية إلى توازن ديناميكي وحالة مستقرة تحت التأثير المفصل للآثار.

بالإضافة إلى ذلك ، وجدت الدراسة أيضًا أن معدل التدفئة له أيضًا تأثير على تكوين الجزيئات المجمعة. بمعدل تسخين أسرع ، يكون تجميع السلاسل الجزيئية أسرع ، وحجم الجسيمات النانوية المتشكلات أصغر ؛ وعندما يكون معدل التدفئة أبطأ ، فإن الجزيئات الكبيرة لديها المزيد من الفرص لتشكيل مجاميع الجسيمات النانوية الكبيرة الحجم.