Istraživačka pozadina
Kao prirodni, obilni i obnovljivi resurs, celuloza nailazi na velike izazove u praktičnim primjenama zbog njegovih neplatnjenih i ograničenih svojstava rastvorljivosti. Visoka kristalnost i ventilatori za hidrogen visoke gustoće u strukturi celuloze čine ga degradiraju, ali ne rastopiju se tokom procesa posjedovanja i nerastvorljivi u vodi i većinu organskih otapala. Njihovi derivati proizvedeni su esterifikacijom i eterifikacijom hidroksilnih grupa na anhidrogloznim jedinicama u polimernom lancu i izložit će određena različita svojstva u odnosu na prirodnu celulozu. Reakcija eterifikacije celuloze može stvoriti mnoge celulozne celuloze u vodi, poput metil celuloze (MC), hidroksietil celuloze (HEC) i hidroksipropil celuloze (HPC), koji se široko koriste u hrani, kozmetici, u farmaceutskim proizvodima. Vodootpušteni CE može formirati polimere koji se veže hidrogenima sa polikarboksilnim kiselinama i polifenolima.
Slay-By-sloj sklop (LBL) je efikasna metoda za pripremu polimernih kompozitnih tankih filmova. Sljedeće uglavnom opisuje montažu LBL-a tri različita HEC-a, MC i HPC sa Paa, uspoređuje njihovo ponašanje montaže i analizira utjecaj supstituenata na sklop LBL-a. Istražite efekt pH na debljinu filma i različite razlike pH o formiranju filmova i raspuštanja i razvijanje svojstava apsorpcije vode CE / PAA.
Eksperimentalni materijali:
Poliakrilna kiselina (PAA, MW = 450,000). Viskoznost 2WW.% Vodena otopina hidroksilkelluloze (HEC) je 300 MPa · s, a stupanj zamjene je 2,5. MetilCellulose (MC, 2WW.% Vodena otopina s viskoznosti od 400 MPa · s i stepen zamjene od 1,8). Hidroksipropil celuloza (HPC, 2WT.% Vodena rastvor sa viskoznosti od 400 MPa · s i stepen zamjene 2,5).
Filmska priprema:
Pripremio se sa sklopkom tečnog kristalnog sloja na silikonu na 25 ° C. Metoda tretmana matrice je sljedeća: namočite u kiselo rješenje (H2SO4 / H2O2, 7 / 3vol / vol) za 30min, a zatim isperite deioniziranom vodom nekoliko puta dok pH ne postane neutralan, a na kraju se osuši sa čistom dušikom. Montaža LBL vrši se pomoću automatskih mašina. Podloga je naizmjenično natopljena u CE rješenju (0,2 mg / ml) i PAA rješenje (0,2 mg / ml), svako rješenje je natopljeno 4 min. Tri ispere natopljenja od 1 min. Izvedena su svaka u deioniziranoj vodi između svakog rješenja namočite za uklanjanje labavog priključenog polimera. PH vrijednosti montažne otopine i otopine za ispiranje obojica su prilagođene pH 2.0. Kao (CE / PAA) Njmova se označavaju kao (CE / PAA) n, gdje n označava skupštinski ciklus. (HEC / PAA) 40, (MC / PAA) 30 i (HPC / PAA) 30 uglavnom su pripremljeni.
Karakterizacija filma:
Specifikacija u blizini su zabilježene i analizirane sa nanocalc-XR ocean optikom, a mjeri se debljina filmova deponovanih na silicijum. Uz praznu silikonsku podlogu kao pozadinu, FT-IR spektar tankog filma na silikonskom supstratu prikupljen je na Nicolet 8700 infracrvenim spektrometrom.
Interakcije vodonika između PAA i CES-a:
Skupština HEC-a, MC-a i HPC-a sa PAA-om u LBL filmove. Infracrveni spektar HEC / PAA, MC / PAA i HPC / PAA prikazani su na slici. Snažni IR signali Paa i CES-a mogu se jasno primijetiti u IR spektri HEC / PAA, MC / PAA i HPC / PAA. FT-IR spektroskopija može analizirati kompleksnost veznika vodika između PAA i CES-a praćenjem pomeranja karakterističnih apsorpcijskih bendova. Vezanje vodika između CES-a i PAA uglavnom se javlja između hidroksil kisika CES-a i COOH grupe PAA. Nakon formiranja veznjaka vodika, istezanje vrpca crvene smjene u smjeru niskog frekvencije.
Primijećen je vrhunac od 1710 cm-1 za čisti PAA prah. Kada se poliakrilamid okupljao u filmove sa različitim CES-om, vrhovima HEC / PAA, MC / PAA i MPC / PAA filmova nalaze se na 1718 cm-1, 1720 cm-1 i 1724 cm-1, respektivno. U usporedbi s čistom PAA prahom, vršnim duljinama HPC / PAA, MC / PAA i HEC / PAA filmova pomaknute za 14, 10 i 8 cm-1, respektivno. Birdogena veza između etera kiseonika i cooh prekida vezu vodika između cooh grupa. Što je više vodikovih obveznica formirano između PAA i CE, veće vrhunske pomeranje CE / PAA u IR spektri. HPC ima najviši stepen kompleksa vodika, Paa i MC su u sredini, a HEC je najniži.
Ponašanje rasta kompozitnih filmova Paa i CES-a:
Ponašanje Filmskog oblikovanja PAA i CES-a tokom Skupštine LBL-a istraživalo je korištenje QCM-a i spektralne interferometrije. QCM je efikasan za nadgledanje rasta filma u Situamu tokom prvih nekoliko montažnih ciklusa. Spektralni interferometri pogodni su za filmove koji uzgajaju preko 10 ciklusa.
HEC / PAA film pokazao je linearni rast u cijelom procesu sklopa LBL-a, dok su MC / PAA i HPC / PAA filmovi pokazali eksponencijalni rast u ranim fazama montaže, a zatim se pretvorili u linearni rast. U linearnoj regiji rasta, veći stepen složenja, veće rast debljine po ciklusu montaže.
Učinak rješenja pH na rast filma:
PH vrijednost otopine utiče na rast polimernog kompozitnog filma koji se veže vodonik. Kao slab polielektrolit, PAA će biti ioniziran i negativno naplaćen kao pH rješenja povećava se, čime se time inhibiraju udruženje vodika. Kada je stupanj ionizacije PAA dostigao određeni nivo, PAA se nije mogla sastaviti u filmu sa hidrogenim priključcima u LBL-u.
Debljina filma smanjila se s povećanjem pH rješenja, a debljina filma naglo se smanjila na PH2,5 HPC / PH3.0-3.5 HPC / PAA. Kritična tačka HPC / PAA je oko pH 3.5, dok je HEC / PAA oko 3.0. To znači da je kada je PH Skupštine rešenje veći od 3,5, HPC / PAA film ne može se formirati, a kada je pH rješenja veći od 3.0, HEC / PAA film se ne može formirati. Zbog višoj stupnju hidrogen obveznice HPC / PAA membrane, kritična pH vrijednost HPC / PAA membrana veća je od onog od HEC / PAA membrane. U rješenju bez soli, kritične pH vrijednosti kompleksa koje formira HEC / PAA, MC / PAA i HPC / PAA bili su oko 2,9, 3,2 i 3,7. Kritični pH HPC / PAA veći je od onog HEC / PAA, koji je u skladu s onom od LBL membrane.
Izvođenje apsorpcije vode CE / PAA membrane:
CES je bogat hidroksilskim grupama tako da ima dobru apsorpciju vode i zadržavanje vode. Uzimanje HEC / PAA membrane kao primjer, proučavan je adsorpcijski kapacitet CE / PAA membrane u vodi u okoliš u okruženju. Karakterizirano spektralnim interferometrijom, debljina filma se povećava kako film apsorbuje vodu. Stavljen je u okruženje s podesivom vlagom na 25 ° C 24 sata za postizanje ravnoteže apsorpcije vode. Filmovi su osušeni u vakuumskoj peći (40 ° C) za 24 sata da u potpunosti uklone vlagu.
Kako se vlaga povećava, film se zgušnjava. U niskoj vlažnosti površine 30% -50%, rast debljine relativno je spor. Kada vlaga prelazi 50%, debljina brzo raste. U usporedbi s PVponom / PAA membranom vezanim za vodik, HEC / PAA membrana može apsorbirati više vode iz okoline. Pod uvjetom relativne vlažnosti od 70% (25 ° C), raspon zgušnjavanja Pvpon / PAA filma iznosi oko 4%, dok je od HEC / PAA filma iznosi čak 18%. Rezultati su pokazali da su sudjelovali određeni iznos oh grupa u HEC / PAA sistemu u formiranju vodikovih obveznica, još uvijek su postojali znatan broj OH grupa koje su u okruženju interaktira s vodom. Stoga HEC / PAA sistem ima dobru svojstva apsorpcije vode.
Zaključno
(1) HPC / PAA sistem sa najvećim stepenom veznjaka vodika CE i PAA ima najbrži rast među njima, MC / PAA je u sredini, a HEC / PAA je najniži.
(2) HEC / PAA film pokazao je linearni režim rasta tokom cijelog procesa pripreme, dok su ostala dva filma MC / PAA i HPC / PAA pokazali eksponencijalni rast u prvih nekoliko ciklusa, a zatim se transformirali u linearni režim rasta.
(3) Rast CE / PAA filma ima snažnu ovisnost o Rješenjem. Kada je otopina veća od svoje kritične tačke, Paa i CE se ne mogu sastaviti u filmu. Skupljena CE / PAA membrana bila je rastvorljiva u visokim pH rješenjima.
(4) Budući da je CE / PAA film bogat oh, a cooh, toplotna obrada čini ga unakrsnom povezanom. CE / PAA membrana povezana CE / PAA ima dobru stabilnost i nerastvorljiv je u visokim pH rješenjima.
(5) CE / PAA film ima dobar adsorpcijski kapacitet za vodu u okolišu.
Pošta: Feb-18-2023