修飾されたセルロースエーテルの水溶解度は、温度の影響を受けます。一般的に、ほとんどのセルロースエーテルは、低温で水に溶けます。温度が上昇すると、それらの溶解度は徐々に悪くなり、最終的に不溶性になります。より低い臨界溶液温度（LCST：より低い臨界溶液温度）は、温度が変化する場合、つまり低い臨界溶液温度を超えると、セルロースエーテルが水に不溶性である場合、セルロースエーテルの溶解度の変化を特徴付ける重要なパラメーターです。
水性メチルセルロース溶液の加熱が研究されており、溶解度の変化のメカニズムが説明されています。上記のように、メチルセルロースの溶液が低温になると、高分子は水分子に囲まれてケージ構造を形成します。温度上昇によって加えられた熱は、水分子とMC分子間の水素結合を破壊し、ケージのような超分子構造が破壊され、水分子は水素結合の結合から放出され、遊離水分子になりますが、メチルはメチルで油圧症のメチル基に油圧網が存在することができます。ヒドロキシプロピルメチルセルロース熱誘導ヒドロゲル。同じ分子鎖のメチル基が疎水性が結合されている場合、この分子内相互作用により、分子全体がコイル状に表示されます。ただし、温度の上昇により、鎖セグメントの動きが強化され、分子の疎水性相互作用が不安定になり、分子鎖がコイル状の状態から拡張状態に変化します。この時点で、分子間の疎水性相互作用が支配し始めます。温度が徐々に上昇すると、ますます水素結合が壊れ、ますます多くのセルロースエーテル分子がケージ構造から分離され、互いに近い高分子が疎水性相互作用を通じて集まって疎水性凝集を形成します。温度がさらに上昇すると、最終的にすべての水素結合が壊れ、その疎水性関連は最大に達し、疎水性凝集体の数とサイズが増加します。このプロセス中、メチルセルロースは徐々に不溶性になり、最終的には水に完全に不溶性になります。温度が高分子間に3次元ネットワーク構造が形成されるポイントに上昇すると、肉眼でゲルを形成するように見えます。
Jun GaoとGeorge Haidarらは、光散乱によってヒドロキシプロピルセルロース水溶液の温度効果を研究し、ヒドロキシプロピルセルロースのより低い臨界溶液温度は約410cであることを提案しました。 390c未満の温度では、ヒドロキシプロピルセルロースの単一分子鎖はランダムにコイル状の状態にあり、分子の流体力学的半径分布は広く、高分子間の凝集はありません。温度が390Cに上昇すると、分子鎖間の疎水性相互作用が強くなり、高分子骨材が凝集し、ポリマーの水溶解度が低下します。ただし、この温度では、ヒドロキシプロピルセルロース分子のごく一部のみが、少数の分子鎖のみを含むいくつかの緩い凝集体を形成しますが、ほとんどの分子はまだ分散した単一鎖の状態にあります。温度が400℃に上昇すると、より多くの高分子が凝集体の形成に関与し、溶解度が悪化しますが、現時点では、一部の分子はまだ単一チェーンの状態にあります。温度が410C-440Cの範囲である場合、高温での強い疎水性効果により、より多くの分子が集まり、比較的均一な分布でより大きく密度の高いナノ粒子を形成します。標高は大きくなり、密度が高くなります。これらの疎水性凝集体の形成は、いわゆる顕微鏡相分離である溶液中の高濃度と低濃度のポリマーの領域の形成につながります。
ナノ粒子凝集体は、熱力学的に安定した状態ではなく、速度論的に安定した状態にあることを指摘する必要があります。これは、初期のケージ構造が破壊されたものの、親水性ヒドロキシル基と水分子の間には強い水素結合があり、これにより、メチルやヒドロキシプロピルなどの疎水性グループが併用されるのを防ぐためです。ナノ粒子凝集体は、2つの効果の共同の影響下で動的平衡と安定した状態に達しました。
さらに、この研究では、加熱速度が凝集した粒子の形成にも影響を与えることがわかりました。より速い加熱速度では、分子鎖の凝集はより速く、形成されたナノ粒子のサイズは小さくなります。また、加熱速度が遅くなると、高分子はより大きなサイズのナノ粒子凝集体を形成する機会が増えます。
投稿時間：APR-17-2023