সেলুলোজ ইথারের দ্রবণীয়তার উপর তাপমাত্রার প্রভাব কী?

পরিবর্তিত সেলুলোজ ইথারের জল দ্রবণীয়তা তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয়। সাধারণভাবে বলতে গেলে, বেশিরভাগ সেলুলোজ ইথারগুলি কম তাপমাত্রায় পানিতে দ্রবণীয়। যখন তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তখন তাদের দ্রবণীয়তা ধীরে ধীরে দুর্বল হয়ে যায় এবং শেষ পর্যন্ত অদৃশ্য হয়ে যায়। নিম্ন সমালোচনামূলক দ্রবণ তাপমাত্রা (এলসিএসটি: নিম্ন সমালোচনামূলক দ্রবণ তাপমাত্রা) সেলুলোজ ইথারের দ্রবণীয়তা পরিবর্তনের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি যা তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয়, অর্থাৎ নিম্ন সমালোচনামূলক দ্রবণ তাপমাত্রার উপরে, সেলুলোজ ইথার পানিতে অদৃশ্য থাকে।

জলীয় মিথাইলসেলুলোজ সমাধানগুলির উত্তাপ অধ্যয়ন করা হয়েছে এবং দ্রবণীয়তার পরিবর্তনের প্রক্রিয়াটি ব্যাখ্যা করা হয়েছে। উপরে উল্লিখিত হিসাবে, যখন মিথাইলসেলুলোজের সমাধান কম তাপমাত্রায় থাকে, তখন ম্যাক্রোমোলিকুলগুলি জলের অণু দ্বারা বেষ্টিত থাকে যা খাঁচা কাঠামো তৈরি করে। তাপমাত্রা বৃদ্ধির দ্বারা প্রয়োগ করা তাপটি জল অণু এবং এমসি অণুর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধনকে ভেঙে দেবে, খাঁচা-জাতীয় সুপ্রিমোলিকুলার কাঠামোটি ধ্বংস হয়ে যাবে এবং জল অণু হাইড্রোজেন বন্ডের বাঁধাই থেকে একটি নিখরচায় জলের অণু হয়ে উঠবে এবং এটি হাইড্রোফোবিক মেথাইলের সাথে হাইড্রোফোবিক মেথাইল গ্রুপটি সেলুলোস ম্যাক্রোমোলিকুলারকে প্রকাশ করা হবে, যখন সেলুলোস ম্যাক্রোমোলিকুলারকে এক্সপোজ করা হয়, হাইড্রোক্সপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ তাপীয়ভাবে প্ররোচিত হাইড্রোজেল। যদি একই আণবিক চেইনের মিথাইল গোষ্ঠীগুলি হাইড্রোফোবিকভাবে বন্ধনযুক্ত হয় তবে এই ইন্ট্রামোলিকুলার ইন্টারঅ্যাকশনটি পুরো অণুটিকে কয়েলযুক্ত করে তুলবে। যাইহোক, তাপমাত্রা বৃদ্ধি চেইন বিভাগের গতি আরও তীব্র করবে, অণুতে হাইড্রোফোবিক মিথস্ক্রিয়া অস্থির হবে এবং আণবিক চেইন একটি কয়েলযুক্ত অবস্থা থেকে একটি বর্ধিত অবস্থায় পরিবর্তিত হবে। এই সময়ে, অণুগুলির মধ্যে হাইড্রোফোবিক মিথস্ক্রিয়া প্রাধান্য পেতে শুরু করে। যখন তাপমাত্রা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, তখন আরও বেশি বেশি হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি ভেঙে যায় এবং আরও বেশি সংখ্যক সেলুলোজ ইথার অণু খাঁচা কাঠামো থেকে পৃথক করা হয় এবং একে অপরের কাছাকাছি থাকা ম্যাক্রোমোলিকুলগুলি হাইড্রোফোবিক ইন্টারঅ্যাকশনগুলির মাধ্যমে একত্রিত হয় হাইড্রোফোবিক সমষ্টি গঠনের জন্য। তাপমাত্রায় আরও বৃদ্ধির সাথে সাথে শেষ পর্যন্ত সমস্ত হাইড্রোজেন বন্ডগুলি ভেঙে যায় এবং এর হাইড্রোফোবিক অ্যাসোসিয়েশন সর্বাধিক পৌঁছে যায়, হাইড্রোফোবিক সমষ্টিগুলির সংখ্যা এবং আকার বাড়িয়ে তোলে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, মেথাইলসেলুলোজ ক্রমান্বয়ে দ্রবীভূত হয় এবং শেষ পর্যন্ত পানিতে সম্পূর্ণ অ দ্রবণীয় হয়। যখন তাপমাত্রা এমন পর্যায়ে চলে যায় যেখানে ম্যাক্রোমোলিকুলসের মধ্যে ত্রি-মাত্রিক নেটওয়ার্ক কাঠামো গঠিত হয়, তখন এটি একটি জেল ম্যাক্রোস্কোপিকভাবে গঠিত বলে মনে হয়।

জুন গাও এবং জর্জ হায়দার এট আল হালকা ছড়িয়ে ছিটিয়ে হাইড্রোক্সপ্রোপাইল সেলুলোজ জলীয় দ্রবণটির তাপমাত্রার প্রভাব নিয়ে অধ্যয়ন করেছেন এবং প্রস্তাব করেছিলেন যে হাইড্রোক্সপ্রোপাইল সেলুলোজের নিম্ন সমালোচনামূলক দ্রবণ তাপমাত্রা প্রায় 410 সি। 390 সি এর চেয়ে কম তাপমাত্রায়, হাইড্রোক্সপ্রোপাইল সেলুলোজের একক আণবিক চেইনটি এলোমেলোভাবে কয়েলযুক্ত অবস্থায় রয়েছে এবং অণুগুলির হাইড্রোডাইনামিক ব্যাসার্ধ বিতরণ প্রশস্ত, এবং ম্যাক্রোমোলিকুলসের মধ্যে কোনও সমষ্টি নেই। যখন তাপমাত্রা 390C এ বৃদ্ধি করা হয়, তখন আণবিক চেইনের মধ্যে হাইড্রোফোবিক মিথস্ক্রিয়া আরও শক্তিশালী হয়, ম্যাক্রোমোলিকুলস সামগ্রিক এবং পলিমারের জলের দ্রবণীয়তা দুর্বল হয়ে যায়। যাইহোক, এই তাপমাত্রায়, হাইড্রোক্সাইপ্রোপাইল সেলুলোজ অণুগুলির কেবলমাত্র একটি ছোট অংশ কেবল কয়েকটি আণবিক শৃঙ্খলাযুক্ত কিছু আলগা সমষ্টি গঠন করে, যখন বেশিরভাগ অণু এখনও ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা একক শৃঙ্খলার অবস্থায় রয়েছে। যখন তাপমাত্রা 400C এ উঠে যায়, তখন আরও ম্যাক্রোমোলিকুলগুলি সমষ্টি গঠনে অংশ নেয় এবং দ্রবণীয়তা আরও খারাপ এবং খারাপ হয়ে যায় তবে এই সময়ে, কিছু অণু এখনও একক শৃঙ্খলার অবস্থায় রয়েছে। যখন তাপমাত্রা 410C-440C এর পরিসরে থাকে, উচ্চতর তাপমাত্রায় শক্তিশালী হাইড্রোফোবিক প্রভাবের কারণে, আরও অণুগুলি তুলনামূলকভাবে অভিন্ন বিতরণ সহ বৃহত্তর এবং ডেনসার ন্যানো পার্টিকেল গঠনে জড়ো হয়। উচ্চতা বড় এবং ঘন হয়ে যায়। এই হাইড্রোফোবিক সমষ্টিগুলির গঠন দ্রবণে পলিমারের উচ্চ এবং নিম্ন ঘনত্বের অঞ্চলগুলি গঠনের দিকে পরিচালিত করে, এটি একটি তথাকথিত মাইক্রোস্কোপিক ফেজ বিচ্ছেদ।

এটি উল্লেখ করা উচিত যে ন্যানো পার্টিকেল সমষ্টিগুলি একটি গতিবেগগতভাবে স্থিতিশীল অবস্থায় রয়েছে, থার্মোডাইনামিকভাবে স্থিতিশীল অবস্থায় নয়। এটি কারণ যদিও প্রাথমিক খাঁচা কাঠামোটি ধ্বংস হয়ে গেছে, তবুও হাইড্রোফিলিক হাইড্রোক্সিল গ্রুপ এবং জলের অণুগুলির মধ্যে একটি শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন রয়েছে যা মিথাইল এবং হাইড্রোক্সপ্রোপাইলের মতো হাইড্রোফোবিক গ্রুপগুলিকে প্রতিরোধ করে। ন্যানো পার্টিকাল সমষ্টি দুটি প্রভাবের যৌথ প্রভাবের অধীনে একটি গতিশীল ভারসাম্য এবং স্থিতিশীল অবস্থায় পৌঁছেছে।

তদতিরিক্ত, সমীক্ষায় আরও দেখা গেছে যে হিটিং রেটও একত্রিত কণা গঠনে প্রভাব ফেলে। একটি দ্রুত গরম করার হারে, আণবিক চেইনের সংহতকরণ দ্রুততর হয় এবং গঠিত ন্যানো পার্টিকেলগুলির আকার ছোট; এবং যখন উত্তাপের হার ধীর হয়, তখন ম্যাক্রোমোলিকুলগুলিতে বৃহত্তর আকারের ন্যানো পার্টিকাল সমষ্টি গঠনের আরও বেশি সুযোগ থাকে।