Tadqiqot foni
Tabiiy, mo'l va qayta tiklanadigan resurs sifatida tsellyuloza erimaydigan va cheklangan eruvchanlik xususiyatlari tufayli amaliy dasturlarda katta qiyinchiliklarga duch keladi.Tsellyuloza strukturasidagi yuqori kristallik va yuqori zichlikdagi vodorod aloqalari uni buzadi, lekin egallash jarayonida erimaydi va suvda va ko'pgina organik erituvchilarda erimaydi.Ularning hosilalari polimer zanjiridagi angidroglyukoza birliklarida gidroksil guruhlarining esterifikatsiyasi va eterifikatsiyasi natijasida hosil bo'ladi va tabiiy tsellyuloza bilan solishtirganda ba'zi bir xil xususiyatlarni namoyon qiladi.Tsellyulozaning eterifikatsiya reaktsiyasi oziq-ovqat, kosmetika, farmatsevtika va tibbiyotda keng qo'llaniladigan metil tsellyuloza (MC), gidroksietil tsellyuloza (HEC) va gidroksipropil tsellyuloza (HPC) kabi ko'plab suvda eriydigan tsellyuloza efirlarini hosil qilishi mumkin.Suvda eruvchan Idoralar polikarboksilik kislotalar va polifenollar bilan vodorod bilan bog'langan polimerlarni hosil qilishi mumkin.
Qatlam-qatlam yig'ish (LBL) polimer kompozit yupqa plyonkalarni tayyorlashning samarali usuli hisoblanadi.Quyida, asosan, PAA bilan HEC, MC va HPC ning uch xil Idorasi LBL yig'ilishi tasvirlangan, ularning yig'ish xatti-harakatlari taqqoslanadi va LBL yig'ilishiga o'rinbosarlarning ta'siri tahlil qilinadi.PH ning plyonka qalinligiga ta'sirini va pH ning plyonka shakllanishi va erishi bo'yicha turli xil farqlarini o'rganing va Idoralar / PAA ning suvni yutish xususiyatlarini rivojlantiring.
Eksperimental materiallar:
Poliakril kislota (PAA, Mw = 450 000).Gidroksietiltsellyuloza (HEK) ning og'irligi 2% li suvli eritmasining qovushqoqligi 300 mPa·s, almashinish darajasi esa 2,5 ga teng.Metiltsellyuloza (MC, 400 mPa·s yopishqoqligi va 1,8 almashtirish darajasi bilan 2wt.% suvli eritmasi).Gidroksipropil tsellyuloza (HPC, 400 mPa·s yopishqoqligi va 2,5 almashinish darajasi bilan 2wt.% suvli eritmasi).
Filmni tayyorlash:
25 ° C da kremniy ustida suyuq kristalli qatlamni yig'ish orqali tayyorlangan.Slayd matritsasini davolash usuli quyidagicha: kislotali eritmada (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) 30 daqiqa davomida namlang, so'ngra pH neytral holga kelguncha bir necha marta deionlangan suv bilan yuvib tashlang va nihoyat toza azot bilan quriting.LBL yig'ish avtomatik mashinalar yordamida amalga oshiriladi.Substrat navbat bilan Idoralar eritmasi (0,2 mg / ml) va PAA eritmasi (0,2 mg / ml) bilan namlangan, har bir eritma 4 daqiqa davomida namlangan.Bo'shashgan polimerni olib tashlash uchun har bir eritma o'rtasida deionizatsiyalangan suvda 1 minutlik uchta chayqash amalga oshirildi.Yig'ish eritmasi va chayish eritmasining pH qiymatlari pH 2,0 ga o'rnatildi.Tayyorlangan plyonkalar (CE/PAA)n sifatida belgilanadi, bu erda n yig'ish siklini bildiradi.(HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 va (HPC/PAA)30 asosan tayyorlangan.
Film xarakteristikasi:
NanoCalc-XR Ocean Optics yordamida normalga yaqin aks ettiruvchi spektrlar qayd etildi va tahlil qilindi va kremniyga yotqizilgan plyonkalarning qalinligi o'lchandi.Fon sifatida bo'sh kremniy substrat bilan kremniy substratdagi yupqa plyonkaning FT-IR spektri Nicolet 8700 infraqizil spektrometrida to'plangan.
PAA va Idoralar o'rtasidagi vodorod aloqasi o'zaro ta'siri:
HEC, MC va HPC ni PAA bilan LBL filmlariga yig'ish.HEC/PAA, MC/PAA va HPC/PAA ning infraqizil spektrlari rasmda ko'rsatilgan.PAA va CES ning kuchli IQ signallari HEC/PAA, MC/PAA va HPC/PAA ning IR spektrlarida aniq kuzatilishi mumkin.FT-IR spektroskopiyasi xarakterli yutilish diapazonlarining siljishini kuzatish orqali PAA va CES o'rtasidagi vodorod bog'lanish kompleksini tahlil qilishi mumkin.CES va PAA o'rtasidagi vodorod aloqasi asosan CES gidroksil kislorodi va PAA ning COOH guruhi o'rtasida sodir bo'ladi.Vodorod aloqasi hosil bo'lgandan so'ng, cho'zilgan tepalik qizil past chastotali yo'nalishga o'tadi.
Sof PAA kukuni uchun 1710 sm-1 tepalik kuzatildi.Poliakrilamid turli xil Idoralar bilan plyonkalarga yig'ilganda, HEC/PAA, MC/PAA va MPC/PAA plyonkalarining cho'qqilari mos ravishda 1718 sm-1, 1720 sm-1 va 1724 sm-1 da joylashgan.Sof PAA kukuni bilan solishtirganda, HPC / PAA, MC / PAA va HEC / PAA filmlarining tepalik uzunligi mos ravishda 14, 10 va 8 sm-1 ga o'zgardi.Efir kislorodi va COOH o'rtasidagi vodorod aloqasi COOH guruhlari orasidagi vodorod aloqasini uzadi.PAA va Idoralar o'rtasida qancha ko'p vodorod aloqalari hosil bo'lsa, Idoralar/PAA ning IR spektrlarida eng yuqori siljishi shunchalik katta bo'ladi.HPC vodorod bog'lanish kompleksining eng yuqori darajasiga ega, PAA va MC o'rtada, HEC esa eng past.
PAA va Idoralar kompozit plyonkalarining o'sish harakati:
LBL yig'ish paytida PAA va CElarning plyonka hosil qilish harakati QCM va spektral interferometriya yordamida tekshirildi.QCM dastlabki bir necha yig'ish sikllari davomida in situ plyonka o'sishini kuzatish uchun samarali.Spektral interferometrlar 10 tsikldan ortiq o'stirilgan plyonkalar uchun javob beradi.
HEC/PAA filmi LBL yig‘ish jarayonida chiziqli o‘sishni ko‘rsatdi, MC/PAA va HPC/PAA filmlari esa yig‘ishning dastlabki bosqichlarida eksponensial o‘sishni ko‘rsatdi va keyinchalik chiziqli o‘sishga aylandi.Chiziqli o'sish hududida murakkablik darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, yig'ish siklida qalinlik o'sishi shunchalik katta bo'ladi.
Eritmaning pH ning plyonka o'sishiga ta'siri:
Eritmaning pH qiymati vodorod bilan bog'langan polimer kompozit plyonkaning o'sishiga ta'sir qiladi.Zaif polielektrolit sifatida PAA eritmaning pH darajasi oshishi bilan ionlashtiriladi va manfiy zaryadlanadi va shu bilan vodorod bog'lanishini inhibe qiladi.PAA ning ionlanish darajasi ma'lum darajaga etganida, PAA LBLdagi vodorod aloqasi qabul qiluvchilari bo'lgan plyonkaga birlasha olmadi.
Film qalinligi eritma pH ortishi bilan kamaydi va plyonka qalinligi pH2,5 HPC/PAA va pH3,0-3,5 HPC/PAA da birdaniga kamaydi.HPC/PAA ning kritik nuqtasi taxminan pH 3,5, HEC/PAA esa taxminan 3,0 ni tashkil qiladi.Bu shuni anglatadiki, yig'ish eritmasining pH qiymati 3,5 dan yuqori bo'lsa, HPC / PAA plyonkasi hosil bo'lmaydi va eritmaning pH 3,0 dan yuqori bo'lsa, HEC / PAA plyonkasi hosil bo'lmaydi.HPC/PAA membranasining vodorod bog'lanish kompleksining yuqori darajasi tufayli HPC/PAA membranasining kritik pH qiymati HEC/PAA membranasiga qaraganda yuqori.Tuzsiz eritmada HEC/PAA, MC/PAA va HPC/PAA tomonidan hosil qilingan komplekslarning kritik pH qiymatlari mos ravishda taxminan 2,9, 3,2 va 3,7 ni tashkil etdi.HPC/PAA ning kritik pH qiymati HEC/PAA dan yuqori, bu LBL membranasi bilan mos keladi.
Idoralar / PAA membranasining suvni singdirish ko'rsatkichlari:
CES gidroksil guruhlariga boy, shuning uchun u suvni yaxshi singdiradi va suvni ushlab turadi.Misol tariqasida HEC/PAA membranasini olib, vodorod bilan bog'langan CE/PAA membranasining atrof-muhitdagi suvga adsorbsion qobiliyati o'rganildi.Spektral interferometriya bilan tavsiflanadi, plyonkaning qalinligi plyonka suvni yutishi bilan ortadi.Suvni singdirish muvozanatiga erishish uchun 24 soat davomida namligi 25 ° C da sozlanishi mumkin bo'lgan muhitga joylashtirildi.Filmlar namlikni to'liq olib tashlash uchun vakuumli pechda (40 ° C) 24 soat davomida quritilgan.
Namlik oshgani sayin, film qalinlashadi.30% -50% gacha bo'lgan past namlik zonasida qalinligi o'sishi nisbatan sekin.Namlik 50% dan oshganda, qalinligi tez o'sadi.Vodorod bilan bog'langan PVPON/PAA membranasi bilan solishtirganda, HEC/PAA membranasi atrof-muhitdan ko'proq suv olishi mumkin.Nisbiy namlik 70% (25 ° C) sharoitida PVPON / PAA plyonkasining qalinlashuv diapazoni taxminan 4% ni tashkil qiladi, HEC / PAA plyonkasi esa taxminan 18% ni tashkil qiladi.Natijalar shuni ko'rsatdiki, HEC/PAA tizimidagi ma'lum miqdordagi OH guruhlari vodorod aloqalarini shakllantirishda ishtirok etgan bo'lsa-da, atrof-muhitda suv bilan o'zaro ta'sir qiluvchi juda ko'p miqdordagi OH guruhlari mavjud.Shuning uchun HEC/PAA tizimi suvni yaxshi singdirish xususiyatlariga ega.
yakunida
(1) Idoralar va PAA ning eng yuqori vodorod bog'lanish darajasiga ega HPC/PAA tizimi ular orasida eng tez o'sishga ega, MC/PAA o'rtada, HEC/PAA esa eng past.
(2) HEC / PAA plyonkasi butun tayyorgarlik jarayonida chiziqli o'sish rejimini ko'rsatdi, qolgan ikkita film MC / PAA va HPC / PAA esa dastlabki bir necha tsikllarda eksponensial o'sishni ko'rsatdi va keyin chiziqli o'sish rejimiga aylandi.
(3) Idoralar / PAA filmining o'sishi eritma pH ga kuchli bog'liqdir.Eritmaning pH qiymati kritik nuqtadan yuqori bo'lsa, PAA va Idoralar plyonkaga birlasha olmaydi.Yig'ilgan CE/PAA membranasi yuqori pH eritmalarida eriydi.
(4) Idoralar / PAA plyonkasi OH va COOH ga boy bo'lganligi sababli, issiqlik bilan ishlov berish uni o'zaro bog'laydi.O'zaro bog'langan CE/PAA membranasi yaxshi barqarorlikka ega va yuqori pH eritmalarida erimaydi.
(5) Idoralar / PAA plyonkasi atrof-muhitdagi suv uchun yaxshi adsorbsiya qobiliyatiga ega.
Xabar vaqti: 2023-yil 18-fevral