Kasang Tukang Panalungtikan
Salaku sumber alam, loba pisan jeung renewable, selulosa sapatemon tantangan hébat dina aplikasi praktis alatan sipat non-lebur sarta kalarutan kawates na. Kristalinitas anu luhur sareng beungkeut hidrogén dénsitas luhur dina struktur selulosa ngajantenkeun éta nguraikeun tapi henteu ngalebur nalika prosés diilikan, sareng teu leyur dina cai sareng kalolobaan pangleyur organik. Turunanna dihasilkeun ku ésterifikasi sareng éterifikasi gugus hidroksil dina unit anhidroglukosa dina ranté polimér, sareng bakal nunjukkeun sababaraha sipat anu béda dibandingkeun sareng selulosa alami. Réaksi éterifikasi selulosa bisa ngahasilkeun loba éter selulosa larut cai, kayaning métil selulosa (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC) jeung hydroxypropyl cellulose (HPC), nu loba dipaké dina dahareun, kosmétik, di farmasi jeung ubar. CE larut cai tiasa ngabentuk polimér kabeungkeut hidrogén sareng asam polikarboksilat sareng polifenol.
Lapisan-demi-lapisan assembly (LBL) mangrupakeun metoda éféktif pikeun Nyiapkeun film ipis komposit polimér. Di handap ieu utamana ngajelaskeun assembly LBL tilu CE béda tina HEC, MC na HPC kalawan PAA, ngabandingkeun kabiasaan assembly maranéhna, jeung nganalisa pangaruh substituents on assembly LBL. Nalungtik pangaruh pH dina ketebalan pilem, sareng bédana béda pH dina formasi sareng disolusi pilem, sareng ngamekarkeun sipat nyerep cai tina CE / PAA.
Bahan ékspérimén:
Asam poliakrilat (PAA, Mw = 450.000). Viskositas 2wt.% larutan cai tina hydroxyethylcellulose (HEC) nyaéta 300 mPa·s, sarta darajat substitusi nyaéta 2,5. Métilselulosa (MC, larutan cai 2wt.% kalayan viskositas 400 mPa·s sarta darajat substitusi 1,8). Hydroxypropyl cellulose (HPC, larutan cai 2wt.% kalayan viskositas 400 mPa·s sareng darajat substitusi 2,5).
Persiapan pilem:
Disiapkeun ku assembly lapisan kristal cair dina silikon dina 25 ° C. Métode perlakuan tina slide matrix nyaéta kieu: soak dina leyuran asam (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) salila 30 menit, lajeng bilas ku cai deionized sababaraha kali nepi ka pH jadi nétral, sarta tungtungna garing kalayan nitrogén murni. Majelis LBL dilaksanakeun nganggo mesin otomatis. Substrat ieu ganti soaked dina leyuran CE (0.2 mg / mL) jeung solusi PAA (0.2 mg / ml), unggal solusi ieu soaked pikeun 4 mnt. Tilu bilas soaks 1 mnt unggal dina cai deionized dipigawé antara unggal solusi soak pikeun miceun polimér napel sacara bébas. Nilai pH leyuran assembly jeung solusi rinsing duanana disaluyukeun pH 2.0. Film sakumaha-disiapkeun dilambangkeun salaku (CE / PAA) n, dimana n ngalambangkeun siklus assembly. (HEC / PAA) 40, (MC / PAA) 30 sareng (HPC / PAA) 30 utamana disiapkeun.
Karakterisasi pilem:
Spéktra pantulan anu caket-normal dirékam sareng dianalisis sareng NanoCalc-XR Ocean Optik, sareng ketebalan pilem anu disimpen dina silikon diukur. Kalayan substrat silikon kosong salaku latar, spéktrum FT-IR tina film ipis dina substrat silikon dikumpulkeun dina spéktrométer infra red Nicolet 8700.
Interaksi beungkeut hidrogén antara PAA sareng CE:
Majelis HEC, MC sareng HPC sareng PAA kana pilem LBL. Spéktrum infra red HEC / PAA, MC / PAA sareng HPC / PAA dipidangkeun dina gambar. Sinyal IR kuat PAA sareng CES tiasa jelas ditingali dina spéktra IR HEC / PAA, MC / PAA sareng HPC / PAA. Spéktroskopi FT-IR tiasa nganalisis kompleksasi beungkeut hidrogén antara PAA sareng CES ku ngawaskeun pergeseran pita nyerep karakteristik. Beungkeut hidrogén antara CES jeung PAA utamana lumangsung antara oksigén hidroksil CES jeung gugus COOH tina PAA. Saatos beungkeut hidrogén kabentuk, puncak manjang beureum ngageser ka arah frékuénsi handap.
Puncak 1710 cm-1 dititénan pikeun bubuk PAA murni. Nalika polyacrylamide dirakit kana pilem sareng CE anu béda, puncak pilem HEC / PAA, MC / PAA sareng MPC / PAA masing-masing aya dina 1718 cm-1, 1720 cm-1 sareng 1724 cm-1. Dibandingkeun sareng bubuk PAA murni, panjang puncak pilem HPC / PAA, MC / PAA sareng HEC / PAA bergeser masing-masing ku 14, 10 sareng 8 cm−1. Beungkeut hidrogén antara oksigén éter jeung COOH ngaganggu beungkeut hidrogén antara gugus COOH. Beuki loba beungkeut hidrogén nu kabentuk antara PAA jeung CE, leuwih gede pergeseran puncak CE/PAA dina spéktra IR. HPC ngagaduhan tingkat kompleksasi beungkeut hidrogén anu paling luhur, PAA sareng MC aya di tengah, sareng HEC mangrupikeun panghandapna.
Paripolah pertumbuhan pilem komposit PAA sareng CEs:
Paripolah ngabentuk pilem tina PAA sareng CE nalika rakitan LBL ditalungtik nganggo QCM sareng interferométri spéktral. QCM mujarab pikeun ngawaskeun pertumbuhan pilem di situ salami sababaraha siklus assembly munggaran. Interferometers spéktral cocog pikeun pilem tumuwuh leuwih 10 siklus.
Film HEC/PAA némbongkeun pertumbuhan linier sapanjang prosés assembly LBL, sedengkeun film MC/PAA jeung HPC/PAA némbongkeun pertumbuhan éksponénsial dina tahap awal assembly lajeng robah jadi tumuwuhna linier. Di wewengkon tumuwuh linier, nu leuwih luhur darajat complexation, nu gede tumuwuhna ketebalan per siklus assembly.
Pangaruh pH larutan dina tumuwuhna pilem:
Nilai pH leyuran mangaruhan tumuwuhna pilem komposit polimér kabeungkeut hidrogén. Salaku poliéléktrolit lemah, PAA bakal terionisasi sareng muatanana négatif nalika pH leyuran naék, ku kituna ngahambat asosiasi beungkeut hidrogén. Nalika darajat ionisasi PAA ngahontal tingkat nu tangtu, PAA teu bisa ngumpul jadi pilem kalawan akséptor beungkeut hidrogén dina LBL.
Ketebalan pilem turun kalayan paningkatan pH larutan, sareng ketebalan pilem turun ngadadak dina pH2,5 HPC / PAA sareng pH3,0-3,5 HPC / PAA. Titik kritis HPC/PAA kira-kira pH 3.5, sedengkeun HEC/PAA kira-kira 3.0. Ieu ngandung harti yén lamun pH leyuran assembly leuwih luhur batan 3,5, film HPC / PAA teu bisa kabentuk, sarta lamun pH solusi leuwih luhur ti 3,0, film HEC / PAA teu bisa ngawujud. Kusabab darajat luhur complexation beungkeut hidrogén tina mémbran HPC / PAA, nilai pH kritis mémbran HPC / PAA leuwih luhur batan mémbran HEC / PAA. Dina leyuran bébas uyah, nilai pH kritis kompléx dibentuk ku HEC/PAA, MC/PAA jeung HPC/PAA éta ngeunaan 2.9, 3.2 jeung 3.7, masing-masing. pH kritis HPC/PAA leuwih luhur batan HEC/PAA, nu konsisten jeung mémbran LBL.
Kinerja nyerep cai tina mémbran CE / PAA:
CES beunghar ku gugus hidroksil sahingga gaduh nyerep cai sareng ingetan cai anu saé. Nyandak mémbran HEC / PAA sabagé conto, kapasitas adsorpsi tina mémbran CE / PAA anu kabeungkeut hidrogén kana cai di lingkungan ditaliti. Dicirikeun ku interferométri spéktral, ketebalan pilem naek nalika film nyerep cai. Éta disimpen dina lingkungan anu kalembaban anu tiasa diatur dina 25 ° C salami 24 jam pikeun ngahontal kasatimbangan nyerep cai. Film-film digaringkeun dina oven vakum (40 °C) salami 24 jam pikeun ngaleungitkeun beueus.
Nalika kalembaban ningkat, filmna kandel. Di wewengkon kalembaban low 30% -50%, tumuwuhna ketebalan relatif slow. Lamun asor ngaleuwihan 50%, ketebalan tumuwuh gancang. Dibandingkeun sareng mémbran PVPON / PAA anu kabeungkeut hidrogén, mémbran HEC / PAA tiasa nyerep langkung seueur cai tina lingkungan. Dina kaayaan kalembaban relatif 70% (25 ° C), rentang thickening pilem PVPON / PAA nyaeta ngeunaan 4%, sedengkeun nu HEC / PAA pilem saluhur ngeunaan 18%. Hasilna nunjukkeun yén sanajan sajumlah gugus OH dina sistem HEC/PAA ilubiung dina formasi beungkeut hidrogén, masih aya sajumlah gugus OH anu berinteraksi sareng cai di lingkungan. Ku alatan éta, sistem HEC / PAA boga sipat nyerep cai alus.
kasimpulanana
(1) Sistem HPC / PAA kalayan gelar beungkeutan hidrogén pangluhurna CE sareng PAA gaduh pertumbuhan panggancangna diantara aranjeunna, MC / PAA aya di tengah, sareng HEC / PAA mangrupikeun panghandapna.
(2) The HEC / PAA pilem némbongkeun hiji mode pertumbuhan linier sapanjang proses persiapan, sedengkeun dua pilem sejenna MC / PAA na HPC / PAA némbongkeun hiji tumuwuhna éksponénsial dina sababaraha siklus munggaran, lajeng robah jadi mode pertumbuhan linier.
(3) Tumuwuhna pilem CE / PAA boga gumantungna kuat dina pH solusi. Lamun pH solusi leuwih luhur ti titik kritis na, PAA jeung CE teu bisa ngumpul jadi film. Mémbran CE / PAA nu dirakit éta leyur dina leyuran pH tinggi.
(4) Kusabab pilem CE / PAA beunghar OH na COOH, perlakuan panas ngajadikeun eta cross-numbu. Mémbran CE / PAA anu dikaitkeun silang gaduh stabilitas anu saé sareng teu leyur dina larutan pH anu luhur.
(5) The CE / PAA pilem boga kapasitas adsorption alus keur cai di lingkungan.
waktos pos: Feb-18-2023