سیلولوز ایتھر کی گھلنشیلتا پر درجہ حرارت کا کیا اثر ہے؟

ترمیم شدہ سیلولوز ایتھر کی پانی کی گھلنشیلتا درجہ حرارت سے متاثر ہوتی ہے۔ عام طور پر ، زیادہ تر سیلولوز ایتھر کم درجہ حرارت پر پانی میں گھلنشیل ہوتے ہیں۔ جب درجہ حرارت بڑھتا ہے تو ، ان کی گھلنشیلتا آہستہ آہستہ ناقص ہوجاتی ہے اور آخر کار ناقابل تحلیل ہوجاتی ہے۔ کم تنقیدی حل درجہ حرارت (LCST: کم اہم حل درجہ حرارت) سیلولوز ایتھر کی گھلنشیلتا کی تبدیلی کی خصوصیت کے لئے ایک اہم پیرامیٹر ہے جب درجہ حرارت میں تبدیلی آتی ہے ، یعنی ، نچلے اہم حل کے درجہ حرارت سے بالاتر ، سیلولوز ایتھر پانی میں ناقابل تحلیل ہوتا ہے۔

پانی کے میتھیل سیلولوز حلوں کی حرارت کا مطالعہ کیا گیا ہے اور گھلنشیلتا میں تبدیلی کے طریقہ کار کی وضاحت کی گئی ہے۔ جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے ، جب میتھیلسیلولوز کا حل کم درجہ حرارت پر ہوتا ہے تو ، میکروومولیکولس پانی کے انووں سے گھرا ہوا ہوتا ہے تاکہ پنجرے کی ساخت تشکیل دی جاسکے۔ درجہ حرارت میں اضافے کے ذریعہ لگائی جانے والی حرارت پانی کے انو اور ایم سی انو کے مابین ہائیڈروجن بانڈ کو توڑ دے گی ، کیج نما سوپرمولکولر ڈھانچہ تباہ ہوجائے گا ، اور پانی کے انو کو ہائڈروجن بانڈ کے پابند کرنے سے آزاد پانی کے انو بننے کے لئے جاری کیا جائے گا ، جبکہ میتھیل ہائڈرو فبک میتھل گروپ پر ہائڈروفوبک میتھل گروپ پر ہے ہائیڈرو فوبک ایسوسی ایشن آف ہائیڈرو آکسیپروپائل میتھیلسیلولوز تھرملی حوصلہ افزائی ہائیڈروجیل۔ اگر ایک ہی سالماتی چین پر میتھیل گروپس ہائیڈروفوبل طور پر پابند ہیں تو ، یہ انٹرمولیکولر تعامل پورے انو کو کنڈلی دکھائے گا۔ تاہم ، درجہ حرارت میں اضافے سے چین کے طبقے کی حرکت میں اضافہ ہوگا ، انو میں ہائیڈرو فوبک تعامل غیر مستحکم ہوگا ، اور سالماتی زنجیر ایک کوئیلڈ ریاست سے توسیع شدہ ریاست میں تبدیل ہوجائے گی۔ اس وقت ، انووں کے مابین ہائیڈروفوبک تعامل غلبہ حاصل کرنا شروع ہوتا ہے۔ جب درجہ حرارت آہستہ آہستہ بڑھتا ہے تو ، زیادہ سے زیادہ ہائیڈروجن بانڈ ٹوٹ جاتے ہیں ، اور زیادہ سے زیادہ سیلولوز ایتھر انووں کو پنجرے کے ڈھانچے سے الگ کردیا جاتا ہے ، اور میکروومولیکولس جو ایک دوسرے کے قریب ہوتے ہیں وہ ہائیڈروفوبک تعامل کے ذریعے ایک دوسرے کے ساتھ جمع ہوتے ہیں تاکہ ہائیڈروفوبک مجموعی تشکیل پائے۔ درجہ حرارت میں مزید اضافے کے ساتھ ، آخر کار تمام ہائیڈروجن بانڈ ٹوٹ جاتے ہیں ، اور اس کی ہائیڈرو فوبک ایسوسی ایشن زیادہ سے زیادہ پہنچ جاتی ہے ، جس سے ہائیڈرو فوبک مجموعی کی تعداد اور سائز میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس عمل کے دوران ، میتھیل سیلولوز آہستہ آہستہ ناقابل تحلیل ہوجاتا ہے اور آخر کار پانی میں مکمل طور پر گھلنشیل ہوجاتا ہے۔ جب درجہ حرارت اس مقام تک پہنچتا ہے جہاں میکروومولیکولس کے مابین تین جہتی نیٹ ورک کا ڈھانچہ تشکیل پایا جاتا ہے ، تو ایسا لگتا ہے کہ یہ جیل میکروسکوپیکل تشکیل دیتا ہے۔

جون گاو اور جارج حیدر ایٹ ال نے روشنی کے بکھرنے کے ذریعہ ہائیڈرو آکسیپائل سیلولوز آبی حل کے درجہ حرارت کے اثر کا مطالعہ کیا ، اور تجویز پیش کی کہ ہائیڈروکسیپروپائل سیلولوز کا کم اہم حل درجہ حرارت تقریبا 410C ہے۔ 390C سے کم درجہ حرارت پر ، ہائیڈروکسیپروپیل سیلولوز کی واحد مالیکیولر چین تصادفی طور پر کنڈلی والی حالت میں ہے ، اور انووں کی ہائیڈروڈینامک رداس تقسیم وسیع ہے ، اور میکروومولیکولس کے مابین کوئی جمع نہیں ہے۔ جب درجہ حرارت کو 390C تک بڑھایا جاتا ہے تو ، سالماتی زنجیروں کے مابین ہائیڈروفوبک تعامل مضبوط ہوجاتا ہے ، میکروومولیکولس مجموعی ، اور پولیمر کی پانی کی گھلنشیلتا ناقص ہوجاتی ہے۔ تاہم ، اس درجہ حرارت پر ، ہائڈروکسیپروپائل سیلولوز انووں کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ کچھ ڈھیلے مجموعی تشکیل دیتا ہے جس میں صرف چند سالماتی زنجیریں ہوتی ہیں ، جبکہ زیادہ تر انو اب بھی منتشر واحد زنجیروں کی حالت میں ہیں۔ جب درجہ حرارت 400C تک بڑھتا ہے تو ، زیادہ میکروومولکولس مجموعی کی تشکیل میں حصہ لیتے ہیں ، اور گھلنشیلتا بدتر اور بدتر ہوجاتی ہے ، لیکن اس وقت ، کچھ انو اب بھی واحد زنجیروں کی حالت میں ہیں۔ جب درجہ حرارت 410C-440C کی حد میں ہوتا ہے تو ، اعلی درجہ حرارت پر مضبوط ہائیڈرو فوبک اثر کی وجہ سے ، زیادہ انو نسبتا یکساں تقسیم کے ساتھ بڑے اور ڈینسر نینو پارٹیکل تشکیل دینے کے لئے جمع ہوتے ہیں۔ بلندی بڑی اور کم ہوجاتی ہے۔ ان ہائیڈرو فوبک اجتماعات کی تشکیل حل میں پولیمر کے اعلی اور کم حراستی والے علاقوں کی تشکیل کا باعث بنتی ہے ، ایک نام نہاد مائکروسکوپک مرحلے سے علیحدگی۔

اس کی نشاندہی کی جانی چاہئے کہ نینو پارٹیکل مجموعی ایک مستحکم حالت میں ہے ، تھرموڈینیامک طور پر مستحکم حالت نہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ اگرچہ ابتدائی پنجری کا ڈھانچہ تباہ ہوچکا ہے ، ابھی بھی ہائیڈرو فیلک ہائیڈروکسل گروپ اور پانی کے انو کے مابین ایک مضبوط ہائیڈروجن بانڈ موجود ہے ، جو میتھیل اور ہائیڈرو آکسیپروپیل جیسے ہائیڈروفوبک گروپس کو اس کے درمیان امتزاج سے روکتا ہے۔ نینو پارٹیکل مجموعی دونوں اثرات کے مشترکہ اثر و رسوخ کے تحت متحرک توازن اور مستحکم حالت تک پہنچا۔

اس کے علاوہ ، اس تحقیق میں یہ بھی پتہ چلا ہے کہ حرارتی شرح کا مجموعی ذرات کی تشکیل پر بھی اثر پڑتا ہے۔ تیز حرارت کی شرح پر ، سالماتی زنجیروں کی جمع تیز ہوتی ہے ، اور تشکیل شدہ نینو پارٹیکلز کا سائز چھوٹا ہوتا ہے۔ اور جب حرارتی شرح سست ہوجاتی ہے تو ، میکرومولوکولس کو بڑے سائز کے نینو پارٹیکل مجموعی بنانے کے زیادہ مواقع ملتے ہیں۔