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羟丙基纤维素添加剂对溶解性的影响

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2017/9/20     浏览次数:    
将纤维素醚加入含有盐离子的水溶液中,其溶解过程和机理会发生一些相应的变化。由于不同的盐离子和水有不同的作用,因此它们对于水分子和溶质之间形成的结构可能会产生稳定或破坏的不同效果。据此,盐离子可以大致分为两类:盐析效应( salt-out effect)离子和盐溶效应( salt-in effect)离子。研究表明,阴离子比阳离子具有更强的效应,是决定盐的盐析或盐溶效应的主导因素。Hofmeisterll9J根据离子对于溶质的疏水性的影响强弱,对一些常见的典型的阴离子进行了如下排序:S 042->F->Cl->Br->N0-3>CI04‘>1->S CN-。左边的离子表现出与水分子之间有很强的作用,因此,它们具有盐析效应或者说会增加溶质在水中的疏水性。相反,右边的离子很难与水作周,表现出盐溶效应,这回增加非极性溶质在水中的溶解性。
Yirong Xu等人[20]选择氯离子和碘离子研究了离子对甲基纤维素水溶液的影响。在这里,氯化钠表现为一种盐析盐。由于氯离子和水分子之间的作用要强于水分子之间以及水分子与纤维素醚大分子之间的氢键作用,因此氯离子在与大分子竞争和水分子结合中占得上风,从而导致了一些原本在大分子和水分子之间已经形成的氢键的破坏,而甲基纤维素分子和水分子之间所形成的“笼状”结构也因此被破坏,纤维素醚的水溶性下降。在相同的温度下,含氯离子的溶液比不含氯离子的溶液中有更多的疏水作用形成的大分子聚集体,也就是有更少的“笼状”结构需要通过加热来破坏,因此含氯离子的溶液就表现出较低的低临界溶解温度,加入的氯离子浓度越高,低临界溶解温度下降的越多。另一方面,碘离子却与氯离子表现出了相反的效果,羟丙基甲基纤维素热‘I发水凝胶的制备与性能研究它与水之间的作用很弱。在甲基纤维素水溶液中,碘离子的作用类似疏水粒子或者是除了水之外的另一种独立的溶剂,似乎大分子是分散在这些大的疏水性的碘离子之中的,大分子之间互相接触和结合的几率就相对较低,而在相同温度下,与不含碘离子的溶液相比,其形成疏水聚集体的难度更大。因此,聚合物的溶解性得到提高,而其低临界溶解温度也变高。若溶液中含有不止一种离子,那么这些离子对溶解性的影响需要综合考虑。
此外,加入表面活性剂也会影响纤维素醚的溶解。Qiqiang Wang等【21]对加入了十二烷基硫酸钠(SDS)的甲基纤维素水溶液进行了研究。他们用光透射、热分析以及流变测试的方法,发现十二烷基硫酸钠对纤维素醚溶解的影响受到表面活性剂浓度的影响,即在临界胶束浓度( Critical Micellization Concentration)之下,它是表现出盐析作用,而在临界胶束浓度之上,则是一种盐溶作用。当加入的十二烷基硫酸钠浓度低于临界胶束浓度时,则不足以形成包围大分子的胶束,其分子以单聚体的形式存在于溶液中,它能吸引水分子,从而能与甲基纤维素分子结合的水分子减少,使得聚台物的疏水性增加。因此,甲基纤维素的疏水结合作用就出现在较低的温度下,其低临界溶解温度也降低。如果表面活性剂的浓度高于临界胶柬浓度,十二烷基硫酸钠分子就会形成胶束,这些胶束则会包围住大分子链上的疏水基团。这里的胶束化作用不同于表面活性剂在纯水中的胶柬化作用,而被称为聚合物诱发的胶束化作用。这些十二烷基硫酸钠所形成的胶束也可以和大分子结合形成“笼状”结构,这比水分子形成的“笼状”结构更加有利于甲基纤维素大分子在水中的稳定和溶解,而大分子的疏水聚集作用则变得更加困难。因此,聚合物的溶解性提高,相应的,其低临界溶解温度也升高。
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