Esplora fono
Kiel natura, abunda kaj renovigebla rimedo, celulozo renkontas grandajn defiojn en praktikaj aplikoj pro ĝiaj ne-fandaj kaj limigitaj solubilecaj proprietoj. La alta kristaleco kaj alt-densecaj hidrogenaj ligoj en la celuloza strukturo igas ĝin degradi sed ne fandiĝi dum la poseda procezo, kaj nesolvebla en akvo kaj plej organikaj solviloj. Iliaj derivaĵoj estas produktitaj de la esterigo kaj eterifado de la hidroksilaj grupoj sur la anhidroglukozaj unuoj en la polimera ĉeno, kaj montros iujn malsamajn proprietojn kompare kun natura celulozo. La reago de eterifado de celulozo povas generi multajn akv-solveblajn celulozajn eteriojn, kiel metil-celulozo (MC), hidroksietil-celulozo (HEC) kaj hidroksipropil-celulozo (HPC), kiuj estas vaste uzataj en manĝaĵoj, kosmetikaĵoj, en farmaciaĵoj kaj medicino. Akvo-solvebla CE povas formi hidrogen-ligitajn polimerojn kun polikarboxilaj acidoj kaj polifenoloj.
Tavolo-per-tavola asembleo (LBL) estas efika metodo por prepari polimerajn kunmetitajn maldikajn filmojn. La sekva ĉefe priskribas la LBL -asembleon de tri malsamaj CES de HEC, MC kaj HPC kun PAA, komparas ilian asemblean konduton, kaj analizas la influon de anstataŭantoj sur LBL -asembleo. Esploru la efikon de pH sur la dikeco de filmo, kaj la malsamajn diferencojn de pH sur formado de filmoj kaj dissolvo, kaj disvolvu la akvajn absorbajn proprietojn de CE/PAA.
Eksperimentaj Materialoj:
Poliacrila acido (PAA, MW = 450.000). La viskozeco de 2wt.% Akva solvo de hidroksietilcelulosa (HEC) estas 300 MPa · s, kaj la grado de anstataŭigo estas 2,5. Metilcelulosa (MC, 2wt.% Akva solvo kun viskozeco de 400 MPa · s kaj iom da anstataŭigo de 1,8). Hidroxipropil -celulozo (HPC, 2wt.% Akva solvo kun viskozeco de 400 MPa · s kaj iom da anstataŭigo de 2,5).
Filma Preparo:
Preparita per likva kristala tavolo sur silicio je 25 ° C. La traktado -metodo de la glitiga matrico estas kiel sekvas: trempu en acida solvo (H2SO4/H2O2, 7/3vol/vol) por 30min, tiam enjuŝu kun deionigita akvo plurajn fojojn ĝis la pH fariĝas neŭtrala, kaj fine seka kun pura nitrogeno. LBL -asembleo estas farita per aŭtomata maŝinaro. La substrato estis alterne trempita en CE -solvo (0,2 mg/ml) kaj PAA -solvo (0,2 mg/ml), ĉiu solvo estis trempita dum 4 min. Tri lavaj trempoj de 1 min ĉiu en deionigita akvo estis faritaj inter ĉiu solva trempado por forigi malloze ligitan polimeron. La pH -valoroj de la muntado -solvo kaj la lavanta solvo estis ambaŭ ĝustigitaj al pH 2.0. La pretigitaj filmoj estas nomataj kiel (CE/PAA) N, kie N nomas la asemblean ciklon. (HEC/PAA) 40, (MC/PAA) 30 kaj (HPC/PAA) 30 estis ĉefe preparitaj.
Filma Karakterizado:
Proksimaj normalaj reflektaj spektroj estis registritaj kaj analizitaj per Oceana Ocetika Oceano de Nanocalc-XR, kaj oni mezuris la dikecon de filmoj deponitaj sur silicio. Kun malplena silicia substrato kiel la fono, la FT-IR-spektro de la maldika filmo sur la silicia substrato estis kolektita sur infraruĝa spektrometro Nicolet 8700.
Hidrogenaj ligaj interagoj inter PAA kaj CES:
Asembleo de HEC, MC kaj HPC kun PAA en LBL -filmoj. La infraruĝaj spektroj de HEC/PAA, MC/PAA kaj HPC/PAA estas montritaj en la figuro. La fortaj IR -signaloj de PAA kaj CES povas esti klare observataj en la IR -spektroj de HEC/PAA, MC/PAA kaj HPC/PAA. FT-IR-spektroskopio povas analizi la hidrogenan ligan kompleksadon inter PAA kaj CES per monitorado de la movo de karakterizaj absorbaj bandoj. La hidrogena ligado inter CES kaj PAA ĉefe okazas inter la hidroksil -oksigeno de CES kaj la COOH -grupo de PAA. Post kiam la hidrogena ligo formiĝas, la streĉanta pinto ruĝa moviĝas al la malaltfrekvenca direkto.
Pinto de 1710 cm-1 estis observita por pura PAA-pulvoro. Kiam poliacrilamido estis kunvenigita en filmojn kun malsamaj CES, la pintoj de HEC/PAA, MC/PAA kaj MPC/PAA-filmoj situis ĉe 1718 cm-1, 1720 cm-1 kaj 1724 cm-1 respektive. Kompare kun pura PAA -pulvoro, la pintaj longoj de HPC/PAA, MC/PAA kaj HEC/PAA -filmoj ŝanĝiĝis je 14, 10 kaj 8 cm - 1 respektive. La hidrogena ligo inter la etero oksigeno kaj COOH interrompas la hidrogenan ligon inter la COOH -grupoj. Ju pli da hidrogenaj ligoj formiĝis inter PAA kaj CE, des pli granda estas la maksimuma movo de CE/PAA en IR -spektroj. HPC havas la plej altan gradon de hidrogen -liga komplekso, PAA kaj MC estas en la mezo, kaj HEC estas la plej malalta.
Kreska konduto de kunmetitaj filmoj de PAA kaj CES:
La film-formanta konduto de PAA kaj CES dum LBL-asembleo estis esplorita uzante QCM kaj spektran interferometrio. QCM efikas por monitori filmkreskon en situo dum la unuaj malmultaj asembleaj cikloj. Spektraj interferometroj taŭgas por filmoj kreskitaj pli ol 10 cikloj.
La HEC/PAA -filmo montris linean kreskon dum la LBL -asembleo, dum la MC/PAA kaj HPC/PAA -filmoj montris eksponencan kreskon en la fruaj stadioj de muntado kaj poste transformiĝis al lineara kresko. En la lineara kreska regiono, ju pli alta estas la grado de komplekso, des pli granda estas la dika kresko per asembleo.
Efiko de solva pH sur filmkresko:
La pH -valoro de la solvo influas la kreskon de la kunmetita filmo de hidrogeno ligita polimero. Kiel malforta polielektrolito, PAA estos ionizita kaj negative ŝarĝita dum la pH de la solvo pliiĝas, tiel malhelpante hidrogenan ligan asocion. Kiam la grado de jonigo de PAA atingis certan nivelon, PAA ne povis kunveni en filmon kun akceptantoj de hidrogenaj ligoj en LBL.
La filmo-dikeco malpliiĝis kun la kresko de solva pH, kaj la filmo-dikeco malpliiĝis subite je pH2.5 HPC/PAA kaj ph3.0-3.5 HPC/PAA. La kritika punkto de HPC/PAA estas ĉirkaŭ pH 3,5, dum tiu de HEC/PAA estas ĉirkaŭ 3,0. Ĉi tio signifas, ke kiam la pH de la muntado estas pli alta ol 3,5, la filmo HPC/PAA ne povas formiĝi, kaj kiam la pH de la solvo estas pli alta ol 3,0, la filmo HEC/PAA ne povas formiĝi. Pro la pli alta grado de hidrogen -liga komplekso de HPC/PAA -membrano, la kritika pH -valoro de HPC/PAA -membrano estas pli alta ol tiu de HEC/PAA -membrano. En salo-libera solvo, la kritikaj pH-valoroj de la kompleksoj formitaj de HEC/PAA, MC/PAA kaj HPC/PAA estis ĉirkaŭ 2,9, 3,2 kaj 3,7 respektive. La kritika pH de HPC/PAA estas pli alta ol tiu de HEC/PAA, kiu konformas al tiu de LBL -membrano.
Akva absorba agado de CE/ PAA -membrano:
CES estas riĉa je hidroksilaj grupoj tiel ke ĝi havas bonan akvan absorbadon kaj retenadon de akvo. Prenante HEC/PAA-membranon kiel ekzemplon, la adsorbado-kapablo de hidrogen-ligita CE/PAA-membrano al akvo en la medio estis studita. Karakterizita per spektra interferometrio, la filmo -dikeco pliiĝas dum la filmo sorbas akvon. Ĝi estis metita en medion kun alĝustigebla humido je 25 ° C dum 24 horoj por atingi ekvilibron de akvo -absorbo. La filmoj estis sekigitaj en vakua forno (40 ° C) dum 24 h por forigi tute la humidon.
Kiam la humido pliiĝas, la filmo densiĝas. En la malalta humida areo de 30%-50%, la dika kresko estas relative malrapida. Kiam la humido superas 50%, la dikeco kreskas rapide. Kompare kun la hidrogen-ligita PVPON/PAA-membrano, la HEC/PAA-membrano povas sorbi pli da akvo el la medio. Sub la kondiĉo de relativa humido de 70%(25 ° C), la dikiga gamo de PVPON/PAA -filmo estas ĉirkaŭ 4%, dum tiu de HEC/PAA -filmo estas tiel alta kiel ĉirkaŭ 18%. La rezultoj montris, ke kvankam certa kvanto da OH -grupoj en la sistemo HEC/PAA partoprenis en la formado de hidrogenaj ligoj, ankoraŭ estis konsiderinda nombro da OH -grupoj interagantaj kun akvo en la medio. Tial la HEC/PAA -sistemo havas bonajn akvajn absorbajn proprietojn.
Konklude
(1) La sistemo HPC/PAA kun la plej alta hidrogena ligado de CE kaj PAA havas la plej rapidan kreskon inter ili, MC/PAA estas en la mezo, kaj HEC/PAA estas la plej malalta.
(2) La HEC/PAA -filmo montris linean kreskreĝimon dum la preparada procezo, dum la aliaj du filmoj MC/PAA kaj HPC/PAA montris eksponencan kreskon en la unuaj malmultaj cikloj, kaj poste transformiĝis al lineara kreskreĝimo.
(3) La kresko de CE/PAA -filmo havas fortan dependecon de la solva pH. Kiam la solva pH estas pli alta ol ĝia kritika punkto, PAA kaj CE ne povas kunveni en filmon. La kunvenita CE/PAA -membrano estis solvebla en altaj pH -solvoj.
(4) Ĉar la CE/PAA-filmo estas riĉa en OH kaj COOH, varmotraktado igas ĝin interligita. La interligita CE/PAA-membrano havas bonan stabilecon kaj estas nesolvebla en altaj pH-solvoj.
(5) La CE/PAA -filmo havas bonan adsorban kapablon por akvo en la medio.
Afiŝotempo: Feb-18-2023