સેલ્યુલોઝ ઇથરની દ્રાવ્યતા પર તાપમાનની શું અસર છે?

સુધારેલા સેલ્યુલોઝ ઇથરની પાણીની દ્રાવ્યતા તાપમાનથી પ્રભાવિત થાય છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, મોટાભાગના સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ નીચા તાપમાને પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે. જ્યારે તાપમાન વધે છે, ત્યારે તેમની દ્રાવ્યતા ધીમે ધીમે ગરીબ બને છે અને આખરે અદ્રાવ્ય બને છે. નીચલા જટિલ સોલ્યુશન તાપમાન (એલસીએસટી: નીચલા નિર્ણાયક સોલ્યુશન તાપમાન) એ સેલ્યુલોઝ ઇથરના દ્રાવ્ય પરિવર્તનને લાક્ષણિકતા આપવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે જ્યારે તાપમાનમાં ફેરફાર થાય છે, એટલે કે નીચલા જટિલ સોલ્યુશન તાપમાનથી ઉપર, સેલ્યુલોઝ ઇથર પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે.

જલીય મેથાઈલસેલ્યુલોઝ સોલ્યુશન્સના હીટિંગનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે અને દ્રાવ્યતામાં પરિવર્તનની પદ્ધતિ સમજાવવામાં આવી છે. ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, જ્યારે મેથાઈલસેલ્યુલોઝનો સોલ્યુશન નીચા તાપમાને હોય છે, ત્યારે મેક્રોમ્યુલેક્યુલ્સ પાંજરાની રચના માટે પાણીના અણુઓથી ઘેરાયેલા હોય છે. The heat applied by the temperature rise will break the hydrogen bond between the water molecule and the MC molecule, the cage-like supramolecular structure will be destroyed, and the water molecule will be released from the binding of the hydrogen bond to become a free water molecule, while the methyl The hydrophobic methyl group on the cellulose macromolecular chain is exposed, which makes it possible to prepare and study the hydrophobic association of હાઇડ્રોક્સાયપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ થર્મલી પ્રેરિત હાઇડ્રોજેલ. જો સમાન પરમાણુ સાંકળ પરના મિથાઈલ જૂથો હાઇડ્રોફોબિકલી બંધાયેલા છે, તો આ ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સંપૂર્ણ પરમાણુને કોઇલ દેખાશે. જો કે, તાપમાનમાં વધારો ચેઇન સેગમેન્ટની ગતિને વધુ તીવ્ર બનાવશે, પરમાણુમાં હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અસ્થિર હશે, અને પરમાણુ સાંકળ કોઇલ્ડ રાજ્યથી વિસ્તૃત સ્થિતિમાં બદલાશે. આ સમયે, પરમાણુઓ વચ્ચેની હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પ્રભુત્વ મેળવવાનું શરૂ કરે છે. જ્યારે તાપમાન ધીરે ધીરે વધે છે, ત્યારે વધુને વધુ હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ તૂટી જાય છે, અને વધુ અને વધુ સેલ્યુલોઝ ઇથર પરમાણુઓ પાંજરાના બંધારણથી અલગ પડે છે, અને મેક્રોમ્યુલેક્યુલ્સ કે જે એકબીજાની નજીક હોય છે તે હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા એકઠા થાય છે. તાપમાનમાં વધુ વધારા સાથે, આખરે બધા હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ તૂટી ગયા છે, અને તેનું હાઇડ્રોફોબિક એસોસિએશન મહત્તમ સુધી પહોંચે છે, હાઇડ્રોફોબિક એકંદરની સંખ્યા અને કદમાં વધારો કરે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, મિથાઈલસેલ્યુલોઝ ક્રમશ ly અદ્રાવ્ય બને છે અને આખરે પાણીમાં સંપૂર્ણપણે અદ્રાવ્ય બને છે. જ્યારે તાપમાન એ બિંદુ સુધી વધે છે જ્યાં મ rom ક્રોમ્યુલેક્યુલ્સ વચ્ચે ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું રચાય છે, ત્યારે તે જેલ મેક્રોસ્કોપિકલી રચાય તેવું લાગે છે.

જૂન ગાઓ અને જ્યોર્જ હૈદર એટ અલ પ્રકાશ સ્કેટરિંગના માધ્યમથી હાઇડ્રોક્સાઇપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ જલીય દ્રાવણના તાપમાન પ્રભાવનો અભ્યાસ કરે છે, અને સૂચવે છે કે હાઇડ્રોક્સાયપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝનું નીચલું જટિલ સોલ્યુશન તાપમાન લગભગ 410 સી છે. 390 સી કરતા ઓછા તાપમાને, હાઇડ્રોક્સાઇપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝની એકલ મોલેક્યુલર સાંકળ રેન્ડમલી કોઇલ કરેલી સ્થિતિમાં છે, અને પરમાણુઓનું હાઇડ્રોડાયનેમિક ત્રિજ્યા વિતરણ વિશાળ છે, અને મેક્રોમ્યુલેક્યુલ્સ વચ્ચે કોઈ એકત્રીકરણ નથી. જ્યારે તાપમાન 390 સી સુધી વધારવામાં આવે છે, ત્યારે પરમાણુ સાંકળો વચ્ચેની હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વધુ મજબૂત બને છે, મેક્રોમ્યુલેક્યુલ્સ એકંદર, અને પોલિમરની પાણીની દ્રાવ્યતા નબળી બને છે. જો કે, આ તાપમાને, હાઇડ્રોક્સાઇપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ પરમાણુઓનો માત્ર એક નાનો ભાગ ફક્ત થોડા પરમાણુ સાંકળો ધરાવતા કેટલાક છૂટક એકંદર બનાવે છે, જ્યારે મોટાભાગના પરમાણુઓ હજી પણ વિખેરી નાખેલી એકલ સાંકળોની સ્થિતિમાં છે. જ્યારે તાપમાન 400 સી સુધી વધે છે, ત્યારે વધુ મેક્રોમ્યુલેક્યુલ્સ એકંદરની રચનામાં ભાગ લે છે, અને દ્રાવ્યતા વધુ ખરાબ બને છે, પરંતુ આ સમયે, કેટલાક અણુઓ હજી પણ એક સાંકળોની સ્થિતિમાં છે. જ્યારે તાપમાન 410 સી -440 સીની રેન્જમાં હોય છે, ત્યારે temperatures ંચા તાપમાને મજબૂત હાઇડ્રોફોબિક અસરને કારણે, વધુ અણુઓ પ્રમાણમાં સમાન વિતરણ સાથે મોટા અને ડેન્સર નેનોપાર્ટિકલ્સની રચના માટે ભેગા થાય છે. એલિવેશન મોટા અને ડેન્સર બની જાય છે. આ હાઇડ્રોફોબિક એગ્રિગેટ્સની રચના, સોલ્યુશનમાં પોલિમરની ઉચ્ચ અને ઓછી સાંદ્રતાના પ્રદેશોની રચના તરફ દોરી જાય છે, એક કહેવાતા માઇક્રોસ્કોપિક તબક્કો અલગ.

તે ધ્યાન દોરવું જોઈએ કે નેનોપાર્ટિકલ એકંદર ગતિશીલ સ્થિર સ્થિતિમાં છે, થર્મોોડાયનેમિકલી સ્થિર રાજ્ય નથી. આ એટલા માટે છે કારણ કે પ્રારંભિક પાંજરામાં માળખું નાશ પામ્યું છે, હજી પણ હાઇડ્રોફિલિક હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ અને પાણીના પરમાણુ વચ્ચે મજબૂત હાઇડ્રોજન બોન્ડ છે, જે મેથાઇલ અને હાઇડ્રોક્સાઇપ્રોપીલ જેવા હાઇડ્રોફોબિક જૂથોને વચ્ચેના સંયોજનથી અટકાવે છે. નેનોપાર્ટિકલ એગ્રિગેટ્સ બે અસરોના સંયુક્ત પ્રભાવ હેઠળ ગતિશીલ સંતુલન અને સ્થિર રાજ્ય સુધી પહોંચી.

આ ઉપરાંત, અધ્યયનમાં એવું પણ જાણવા મળ્યું છે કે હીટિંગ રેટની પણ એકંદર કણોની રચના પર અસર પડે છે. ઝડપી હીટિંગ દરે, પરમાણુ સાંકળોનું એકત્રીકરણ ઝડપી છે, અને રચાયેલ નેનોપાર્ટિકલ્સનું કદ ઓછું છે; અને જ્યારે હીટિંગ રેટ ધીમો હોય છે, ત્યારે મેક્રોમ્યુલેક્યુલ્સને મોટા કદના નેનોપાર્ટિકલ એકંદર બનાવવાની વધુ તકો હોય છે.