సెల్యులోజ్ ఈథర్ యొక్క ద్రావణీయతపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం ఏమిటి?

సవరించిన సెల్యులోజ్ ఈథర్ యొక్క నీటి ద్రావణీయత ఉష్ణోగ్రత ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. సాధారణంగా, చాలా సెల్యులోజ్ ఈథర్స్ తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నీటిలో కరిగేవి. ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, వాటి ద్రావణీయత క్రమంగా పేలవంగా మారుతుంది మరియు చివరికి కరగదు. తక్కువ క్లిష్టమైన పరిష్కార ఉష్ణోగ్రత (LCST: తక్కువ క్లిష్టమైన పరిష్కార ఉష్ణోగ్రత) అనేది సెల్యులోజ్ ఈథర్ యొక్క కరిగే మార్పును వర్గీకరించడానికి ఒక ముఖ్యమైన పరామితి, ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు, అనగా తక్కువ క్లిష్టమైన పరిష్కార ఉష్ణోగ్రత పైన, సెల్యులోజ్ ఈథర్ నీటిలో కరగదు.

సజల మిథైల్‌సెల్యులోస్ పరిష్కారాల తాపన అధ్యయనం చేయబడింది మరియు ద్రావణీయతలో మార్పు యొక్క విధానం వివరించబడింది. పైన చెప్పినట్లుగా, మిథైల్‌సెల్యులోజ్ యొక్క ద్రావణం తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్నప్పుడు, స్థూల కణాలు నీటి అణువులతో చుట్టుముట్టబడి పంజరం నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల ద్వారా వర్తించే వేడి నీటి అణువు మరియు MC అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాన్ని విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది, పంజరం లాంటి సూపర్మోలెక్యులర్ నిర్మాణం నాశనం అవుతుంది, మరియు నీటి అణువు హైడ్రోజన్ బంధం యొక్క బంధం నుండి ఉచిత నీటి అణువుగా మారుతుంది, అయితే హైడ్రోఫోబ్యులర్ చైన్‌పై మిథైల్ ఉన్న మిథైల్ సమూహం, అదే విధంగా ఉంటుంది. హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ మిథైల్ సెల్యులోజ్ థర్మల్లీ ప్రేరిత హైడ్రోజెల్. ఒకే పరమాణు గొలుసుపై ఉన్న మిథైల్ సమూహాలు హైడ్రోఫోబిక్‌గా బంధించబడితే, ఈ ఇంట్రామోలెక్యులర్ ఇంటరాక్షన్ మొత్తం అణువును కాయిల్ చేసినట్లు చేస్తుంది. ఏదేమైనా, ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల గొలుసు విభాగం యొక్క కదలికను తీవ్రతరం చేస్తుంది, అణువులోని హైడ్రోఫోబిక్ పరస్పర చర్య అస్థిరంగా ఉంటుంది మరియు పరమాణు గొలుసు కాయిల్డ్ స్థితి నుండి విస్తరించిన స్థితికి మారుతుంది. ఈ సమయంలో, అణువుల మధ్య హైడ్రోఫోబిక్ పరస్పర చర్య ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది. ఉష్ణోగ్రత క్రమంగా పెరిగినప్పుడు, ఎక్కువ హైడ్రోజన్ బంధాలు విచ్ఛిన్నమవుతాయి, మరియు ఎక్కువ సెల్యులోజ్ ఈథర్ అణువులు పంజరం నిర్మాణం నుండి వేరు చేయబడతాయి మరియు ఒకదానికొకటి దగ్గరగా ఉన్న స్థూల కణాలు హైడ్రోఫోబిక్ పరస్పర చర్యల ద్వారా కలిసి హైడ్రోఫోబిక్ కంకరను ఏర్పరుస్తాయి. ఉష్ణోగ్రత మరింత పెరుగుదలతో, చివరికి అన్ని హైడ్రోజన్ బంధాలు విచ్ఛిన్నమవుతాయి మరియు దాని హైడ్రోఫోబిక్ అసోసియేషన్ గరిష్టంగా చేరుకుంటుంది, ఇది హైడ్రోఫోబిక్ కంకరల సంఖ్య మరియు పరిమాణాన్ని పెంచుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో, మిథైల్‌సెల్యులోజ్ క్రమంగా కరగదు మరియు చివరికి నీటిలో పూర్తిగా కరగదు. స్థూల కణాల మధ్య త్రిమితీయ నెట్‌వర్క్ నిర్మాణం ఏర్పడే స్థాయికి ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, ఇది జెల్ మాక్రోస్కోపికల్‌గా ఏర్పడుతుంది.

జూన్ గావో మరియు జార్జ్ హైదర్ మరియు ఇతరులు కాంతి వికీర్ణం ద్వారా హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ సెల్యులోజ్ సజల ద్రావణం యొక్క ఉష్ణోగ్రత ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేశారు మరియు హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ సెల్యులోజ్ యొక్క తక్కువ క్లిష్టమైన పరిష్కార ఉష్ణోగ్రత 410 సి అని ప్రతిపాదించారు. 390 సి కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ సెల్యులోజ్ యొక్క ఒకే పరమాణు గొలుసు యాదృచ్ఛికంగా కాయిల్డ్ స్థితిలో ఉంది, మరియు అణువుల యొక్క హైడ్రోడైనమిక్ వ్యాసార్థ పంపిణీ వెడల్పుగా ఉంటుంది మరియు స్థూల కణాల మధ్య సమగ్రమైనది లేదు. ఉష్ణోగ్రత 390C కి పెరిగినప్పుడు, పరమాణు గొలుసుల మధ్య హైడ్రోఫోబిక్ పరస్పర చర్య బలంగా మారుతుంది, స్థూల కణాలు మొత్తం మరియు పాలిమర్ యొక్క నీటి ద్రావణీయత పేలవంగా మారుతుంది. ఏదేమైనా, ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ సెల్యులోజ్ అణువుల యొక్క చిన్న భాగం మాత్రమే కొన్ని పరమాణు గొలుసులను కలిగి ఉన్న కొన్ని వదులుగా ఉన్న కంకరలను ఏర్పరుస్తుంది, అయితే చాలా అణువులు ఇప్పటికీ చెదరగొట్టబడిన సింగిల్ గొలుసుల స్థితిలో ఉన్నాయి. ఉష్ణోగ్రత 400 సికి పెరిగినప్పుడు, కంకరల ఏర్పాటులో ఎక్కువ స్థూల కణాలు పాల్గొంటాయి, మరియు ద్రావణీయత అధ్వాన్నంగా మరియు అధ్వాన్నంగా మారుతుంది, కానీ ఈ సమయంలో, కొన్ని అణువులు ఇప్పటికీ ఒకే గొలుసుల స్థితిలో ఉన్నాయి. ఉష్ణోగ్రత 410C-440C పరిధిలో ఉన్నప్పుడు, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద బలమైన హైడ్రోఫోబిక్ ప్రభావం కారణంగా, ఎక్కువ అణువులు సేకరించి సాపేక్షంగా ఏకరీతి పంపిణీతో పెద్ద మరియు దట్టమైన నానోపార్టికల్స్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఎలివేషన్స్ పెద్దవిగా మరియు దట్టంగా మారుతాయి. ఈ హైడ్రోఫోబిక్ కంకరల ఏర్పడటం వల్ల ద్రావణంలో పాలిమర్ యొక్క అధిక మరియు తక్కువ సాంద్రత ఉన్న ప్రాంతాలు ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది, ఇది మైక్రోస్కోపిక్ దశ విభజన.

నానోపార్టికల్ కంకరలు గతిపరంగా స్థిరమైన స్థితిలో ఉన్నాయని ఎత్తి చూపాలి, థర్మోడైనమిక్‌గా స్థిరమైన స్థితి కాదు. ప్రారంభ పంజరం నిర్మాణం నాశనం చేయబడినప్పటికీ, హైడ్రోఫిలిక్ హైడ్రాక్సిల్ సమూహం మరియు నీటి అణువుల మధ్య ఇంకా బలమైన హైడ్రోజన్ బంధం ఉంది, ఇది మధ్య కలయిక నుండి మిథైల్ మరియు హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ వంటి హైడ్రోఫోబిక్ సమూహాలను నిరోధిస్తుంది. నానోపార్టికల్ కంకరలు రెండు ప్రభావాల ఉమ్మడి ప్రభావంతో డైనమిక్ సమతుల్యత మరియు స్థిరమైన స్థితికి చేరుకున్నాయి.

అదనంగా, తాపన రేటు సమగ్ర కణాల ఏర్పాటుపై కూడా ప్రభావం చూపుతుందని అధ్యయనం కనుగొంది. వేగవంతమైన తాపన రేటు వద్ద, పరమాణు గొలుసుల సమగ్రహం వేగంగా ఉంటుంది మరియు ఏర్పడిన నానోపార్టికల్స్ యొక్క పరిమాణం చిన్నది; మరియు తాపన రేటు నెమ్మదిగా ఉన్నప్పుడు, స్థూల కణాలు పెద్ద-పరిమాణ నానోపార్టికల్ కంకరలను ఏర్పరచటానికి ఎక్కువ అవకాశాలు ఉన్నాయి.