સેલ્યુલોઝ ઇથર/પોલિઆક્રિલિક એસિડ હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ ફિલ્મ

સંશોધન પૃષ્ઠભૂમિ

કુદરતી, વિપુલ પ્રમાણમાં અને નવીનીકરણીય સંસાધન તરીકે, સેલ્યુલોઝ તેના બિન-ગલન અને મર્યાદિત દ્રાવ્યતા ગુણધર્મોને કારણે વ્યવહારિક એપ્લિકેશનોમાં મહાન પડકારોનો સામનો કરે છે. સેલ્યુલોઝ સ્ટ્રક્ચરમાં ઉચ્ચ સ્ફટિકીયતા અને ઉચ્ચ-ઘનતાવાળા હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ તેને ડિગ્રેઝ કરે છે પરંતુ કબજો પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓગળતો નથી, અને પાણી અને મોટાભાગના કાર્બનિક દ્રાવકોમાં અદ્રાવ્ય. તેમના ડેરિવેટિવ્ઝ પોલિમર સાંકળમાં એન્હાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમો પર હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોના એસ્ટેરિફિકેશન અને ઇથરીફિકેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, અને કુદરતી સેલ્યુલોઝની તુલનામાં કેટલાક વિવિધ ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરશે. સેલ્યુલોઝની ઇથેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા ઘણા પાણી-દ્રાવ્ય સેલ્યુલોઝ ઇથર્સ પેદા કરી શકે છે, જેમ કે મિથાઈલ સેલ્યુલોઝ (એમસી), હાઇડ્રોક્સિથાઇલ સેલ્યુલોઝ (એચઇસી) અને હાઇડ્રોક્સાઇપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ (એચપીસી), જે ફાર્માસ્યુટિકલ્સ અને દવામાં ખોરાક, કોસ્મેટિક્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. પાણી-દ્રાવ્ય સીઇ પોલિકાર્બોક્સિલિક એસિડ્સ અને પોલિફેનોલ્સવાળા હાઇડ્રોજન-બોન્ડેડ પોલિમર બનાવી શકે છે.

લેયર-બાય-લેયર એસેમ્બલી (એલબીએલ) એ પોલિમર સંયુક્ત પાતળા ફિલ્મો તૈયાર કરવા માટે એક અસરકારક પદ્ધતિ છે. નીચેના મુખ્યત્વે એચ.ઇ.સી., એમ.સી. અને એચ.પી.સી. ના ત્રણ જુદા જુદા સીઈએસની એલબીએલ એસેમ્બલીનું વર્ણન પીએએ સાથે કરે છે, તેમની વિધાનસભા વર્તનની તુલના કરે છે, અને એલબીએલ એસેમ્બલી પરના અવેજીના પ્રભાવનું વિશ્લેષણ કરે છે. ફિલ્મની જાડાઈ પર પીએચની અસર અને ફિલ્મની રચના અને વિસર્જન પર પીએચના વિવિધ તફાવતોની તપાસ કરો અને સીઇ/પીએએના પાણીના શોષણ ગુણધર્મોનો વિકાસ કરો.

પ્રાયોગિક સામગ્રી:

પોલિઆક્રિલિક એસિડ (પીએએ, એમડબ્લ્યુ = 450,000). હાઇડ્રોક્સિથાઇલસેલ્યુલોઝ (એચઇસી) ના 2 ડબ્લ્યુટી.% જલીય દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા 300 એમપીએ · એસ છે, અને અવેજીની ડિગ્રી 2.5 છે. મેથાઈલસેલ્યુલોઝ (એમસી, 400 એમપીએ sys ની સ્નિગ્ધતા અને 1.8 ની અવેજીની ડિગ્રી સાથે 2 ડબ્લ્યુટી.% જલીય દ્રાવણ). હાઇડ્રોક્સાયપ્રોપીલ સેલ્યુલોઝ (એચપીસી, 2 ડબ્લ્યુટી.% જલીય સોલ્યુશન સાથે 400 એમપીએ · એસ અને 2.5 ની અવેજીની ડિગ્રી).

ફિલ્મની તૈયારી:

સિલિકોન પર લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ લેયર એસેમ્બલી દ્વારા 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર તૈયાર. સ્લાઇડ મેટ્રિક્સની સારવાર પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે: 30 મિનિટ માટે એસિડિક સોલ્યુશન (H2SO4/H2O2, 7/3 VOL/VOL) માં સૂકવી, પછી પીએચ તટસ્થ ન થાય ત્યાં સુધી ઘણી વખત ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીથી કોગળા કરો, અને છેવટે શુદ્ધ નાઇટ્રોજનથી સૂકા. એલબીએલ એસેમ્બલી સ્વચાલિત મશીનરીનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. સબસ્ટ્રેટને વૈકલ્પિક રીતે સીઇ સોલ્યુશન (0.2 મિલિગ્રામ/મિલી) અને પીએએ સોલ્યુશન (0.2 મિલિગ્રામ/મિલી) માં પલાળી દેવામાં આવ્યું હતું, દરેક સોલ્યુશન 4 મિનિટ માટે પલાળી દેવામાં આવ્યું હતું. ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં દરેક 1 મિનિટના ત્રણ કોગળા સૂકવાયા દરેક સોલ્યુશન વચ્ચે loose ીલી રીતે જોડાયેલ પોલિમરને દૂર કરવા માટે પલાળીને કરવામાં આવ્યા હતા. એસેમ્બલી સોલ્યુશનના પીએચ મૂલ્યો અને રિન્સિંગ સોલ્યુશન બંનેને પીએચ 2.0 માં સમાયોજિત કરવામાં આવ્યા હતા. તૈયાર કરેલી ફિલ્મો (સીઇ/પીએએ) એન તરીકે સૂચવવામાં આવે છે, જ્યાં એન એસેમ્બલી ચક્રને સૂચવે છે. (એચઇસી/પીએએ) 40, (એમસી/પીએએ) 30 અને (એચપીસી/પીએએ) 30 મુખ્યત્વે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.

ફિલ્મ લાક્ષણિકતા:

નજીકના સામાન્ય પ્રતિબિંબ સ્પેક્ટ્રાને નેનોકલક-એક્સઆર મહાસાગર opt પ્ટિક્સ સાથે રેકોર્ડ કરવામાં આવી હતી અને તેનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને સિલિકોન પર જમા કરાયેલી ફિલ્મોની જાડાઈ માપવામાં આવી હતી. પૃષ્ઠભૂમિ તરીકે ખાલી સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ સાથે, સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ પર પાતળા ફિલ્મનો એફટી-આઇઆર સ્પેક્ટ્રમ નિકોલેટ 8700 ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોમીટર પર એકત્રિત કરવામાં આવ્યો હતો.

પીએએ અને સીઈએસ વચ્ચે હાઇડ્રોજન બોન્ડ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા:

એલબીએલ ફિલ્મોમાં પીએએ સાથે એચઇસી, એમસી અને એચપીસીની એસેમ્બલી. એચઈસી/પીએએ, એમસી/પીએએ અને એચપીસી/પીએએના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રા આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યા છે. પીએએ અને સીઈએસના મજબૂત આઇઆર સંકેતો એચઇસી/પીએએ, એમસી/પીએએ અને એચપીસી/પીએએના આઇઆર સ્પેક્ટ્રામાં સ્પષ્ટ રીતે જોઇ શકાય છે. એફટી-આઇઆર સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી લાક્ષણિકતા શોષણ બેન્ડ્સના પાળીને મોનિટર કરીને પીએએ અને સીઈએસ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ જટિલતાનું વિશ્લેષણ કરી શકે છે. સીઈએસ અને પીએએ વચ્ચે હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ મુખ્યત્વે સીઈએસના હાઇડ્રોક્સિલ ઓક્સિજન અને પીએએના સીઓઓએચ જૂથ વચ્ચે થાય છે. હાઇડ્રોજન બોન્ડ રચાયા પછી, ખેંચાણની પીક લાલ નીચી આવર્તન દિશા તરફ પાળી.

શુદ્ધ પીએએ પાવડર માટે 1710 સે.મી.-1 ની ટોચ જોવા મળી હતી. જ્યારે પોલિઆક્રિલામાઇડને જુદા જુદા સીઈએસ સાથેની ફિલ્મોમાં ભેગા કરવામાં આવ્યા હતા, ત્યારે એચઇસી/પીએએ, એમસી/પીએએ અને એમપીસી/પીએએ ફિલ્મોના શિખરો અનુક્રમે 1718 સે.મી.-1, 1720 સે.મી.-1 અને 1724 સે.મી.-1 પર સ્થિત હતા. શુદ્ધ પીએએ પાવડર સાથે સરખામણીમાં, એચપીસી/પીએએ, એમસી/પીએએ અને એચઇસી/પીએએ ફિલ્મોની ટોચની લંબાઈ અનુક્રમે 14, 10 અને 8 સે.મી. - 1 દ્વારા સ્થાનાંતરિત થઈ. ઇથર ઓક્સિજન અને સીઓઓએચ વચ્ચેનો હાઇડ્રોજન બોન્ડ સીઓઓએચ જૂથો વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડને અવરોધે છે. પીએએ અને સીઇ વચ્ચે રચાયેલા વધુ હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ, આઇઆર સ્પેક્ટ્રામાં સીઇ/પીએએની ટોચની પાળી વધારે છે. એચપીસીમાં હાઇડ્રોજન બોન્ડ જટિલતાની ઉચ્ચતમ ડિગ્રી છે, પીએએ અને એમસી મધ્યમાં છે, અને એચઈસી સૌથી નીચો છે.

પીએએ અને સીઈએસની સંયુક્ત ફિલ્મોની વૃદ્ધિ વર્તન:

એલબીએલ એસેમ્બલી દરમિયાન પીએએ અને સીઈએસની ફિલ્મ બનાવવાની વર્તણૂકની તપાસ ક્યુસીએમ અને સ્પેક્ટ્રલ ઇન્ટરફેરોમેટ્રીનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી. ક્યૂસીએમ પ્રથમ કેટલાક વિધાનસભા ચક્ર દરમિયાન પરિસ્થિતિમાં ફિલ્મ વૃદ્ધિનું નિરીક્ષણ કરવા માટે અસરકારક છે. સ્પેક્ટ્રલ ઇન્ટરફેરોમીટર 10 ચક્રથી વધુ ઉગાડવામાં આવતી ફિલ્મો માટે યોગ્ય છે.

એચ.ઈ.સી./પી.એ.એ. ફિલ્મે એલબીએલ એસેમ્બલી પ્રક્રિયા દરમ્યાન રેખીય વૃદ્ધિ દર્શાવી હતી, જ્યારે એમસી/પીએએ અને એચપીસી/પીએએ ફિલ્મોમાં એસેમ્બલીના પ્રારંભિક તબક્કામાં ઘાતક વૃદ્ધિ દર્શાવે છે અને પછી રેખીય વૃદ્ધિમાં પરિવર્તિત થઈ હતી. રેખીય વૃદ્ધિ ક્ષેત્રમાં, જટિલતાની degree ંચી ડિગ્રી, એસેમ્બલી ચક્ર દીઠ જાડાઈની વૃદ્ધિ વધારે છે.

ફિલ્મ વૃદ્ધિ પર સોલ્યુશન પીએચની અસર:

સોલ્યુશનનું પીએચ મૂલ્ય હાઇડ્રોજન બોન્ડેડ પોલિમર સંયુક્ત ફિલ્મના વિકાસને અસર કરે છે. નબળા પોલિએલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે, પીએએ આયનોઇઝ્ડ અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવશે કારણ કે સોલ્યુશનના પીએચ વધે છે, ત્યાં હાઇડ્રોજન બોન્ડ એસોસિએશનને અટકાવે છે. જ્યારે પીએએના આયનીકરણની ડિગ્રી ચોક્કસ સ્તરે પહોંચી, ત્યારે પીએએ એલબીએલમાં હાઇડ્રોજન બોન્ડ સ્વીકારનારાઓ સાથેની ફિલ્મમાં ભેગા થઈ શક્યો નહીં.

સોલ્યુશન પીએચના વધારા સાથે ફિલ્મની જાડાઈમાં ઘટાડો થયો, અને ફિલ્મની જાડાઈ પીએચ 2.5 એચપીસી/પીએએ અને પીએચ 3.0-3.5 એચપીસી/પીએએ પર અચાનક ઘટાડો થયો. એચપીસી/પીએએનો નિર્ણાયક મુદ્દો પીએચ 3.5 જેટલો છે, જ્યારે એચઇસી/પીએએ લગભગ 3.0 છે. આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે એસેમ્બલી સોલ્યુશનનો પીએચ 3.5. Than કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે એચપીસી/પીએએ ફિલ્મની રચના કરી શકાતી નથી, અને જ્યારે સોલ્યુશનનો પીએચ 3.0 કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે એચઇસી/પીએએ ફિલ્મની રચના કરી શકાતી નથી. એચપીસી/પીએએ પટલના હાઇડ્રોજન બોન્ડ જટિલતાની ઉચ્ચ ડિગ્રીને કારણે, એચપીસી/પીએએ પટલનું નિર્ણાયક પીએચ મૂલ્ય એચઇસી/પીએએ પટલ કરતા વધારે છે. મીઠું મુક્ત સોલ્યુશનમાં, એચ.ઇ.સી./પી.એ.એ., એમ.સી./પી.એ.એ. અને એચ.પી.સી./પી.એ. દ્વારા રચાયેલા સંકુલના નિર્ણાયક પીએચ મૂલ્યો અનુક્રમે આશરે ૨.9, 2.૨ અને 7.7 હતા. એચપીસી/પીએએનો જટિલ પીએચ એચઇસી/પીએએ કરતા વધારે છે, જે એલબીએલ પટલ સાથે સુસંગત છે.

સીઇ/ પીએએ પટલનું પાણી શોષણ પ્રદર્શન:

સીઈએસ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોમાં સમૃદ્ધ છે જેથી તેમાં પાણીનું શોષણ અને પાણીની જાળવણી સારી હોય. ઉદાહરણ તરીકે એચ.ઈ.સી./પી.એ.એ. પટલ લેતા, પર્યાવરણમાં પાણીમાં હાઇડ્રોજન-બોન્ડેડ સીઇ/પીએએ પટલની શોષણ ક્ષમતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. સ્પેક્ટ્રલ ઇન્ટરફેરોમેટ્રી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ, ફિલ્મ પાણીને શોષી લેતાં ફિલ્મની જાડાઈ વધે છે. તે પાણીના શોષણ સંતુલનને પ્રાપ્ત કરવા માટે 24 કલાક માટે 25 ° સે તાપમાને એડજસ્ટેબલ ભેજવાળા વાતાવરણમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. આ ફિલ્મો ભેજને સંપૂર્ણપણે દૂર કરવા માટે 24 કલાક માટે વેક્યૂમ પકાવવાની નાની ભઠ્ઠી (40 ° સે) માં સૂકવવામાં આવી હતી.

જેમ જેમ ભેજ વધે છે, ફિલ્મ જાડું થાય છે. 30%-50%ની નીચી ભેજવાળા ક્ષેત્રમાં, જાડાઈની વૃદ્ધિ પ્રમાણમાં ધીમી છે. જ્યારે ભેજ 50%કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે જાડાઈ ઝડપથી વધે છે. હાઇડ્રોજન-બોન્ડેડ પીવીપીન/પીએએ પટલ સાથે સરખામણીમાં, એચઇસી/પીએએ પટલ પર્યાવરણમાંથી વધુ પાણી શોષી શકે છે. 70%(25 ° સે) ની સંબંધિત ભેજની સ્થિતિ હેઠળ, પીવીપીઓન/પીએએ ફિલ્મની જાડાઈની શ્રેણી લગભગ 4%છે, જ્યારે એચઇસી/પીએએ ફિલ્મ લગભગ 18%જેટલી વધારે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે એચ.ઇ.સી./પી.એ.એ. સિસ્ટમમાં ઓએચ જૂથોની ચોક્કસ માત્રાએ હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સની રચનામાં ભાગ લીધો હતો, તેમ છતાં, પર્યાવરણમાં પાણી સાથે વાતચીત કરતા નોંધપાત્ર સંખ્યામાં ઓએચ જૂથો હતા. તેથી, એચઇસી/પીએએ સિસ્ટમમાં પાણીના શોષણ ગુણધર્મો સારા છે.

સમાપન માં

(1) સીઇ અને પીએએની સૌથી વધુ હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ ડિગ્રીવાળી એચપીસી/પીએએ સિસ્ટમ તેમની વચ્ચે સૌથી ઝડપી વૃદ્ધિ ધરાવે છે, એમસી/પીએએ મધ્યમાં છે, અને એચઇસી/પીએએ સૌથી નીચો છે.

(૨) એચ.ઈ.સી./પી.એ.એ. ફિલ્મે તૈયારી પ્રક્રિયા દરમ્યાન રેખીય વૃદ્ધિ મોડ બતાવી, જ્યારે અન્ય બે ફિલ્મો એમસી/પીએએ અને એચપીસી/પીએએ પ્રથમ થોડા ચક્રમાં ઘાતક વૃદ્ધિ દર્શાવી, અને પછી રેખીય વૃદ્ધિ મોડમાં પરિવર્તિત થઈ.

()) સીઇ/પીએએ ફિલ્મની વૃદ્ધિમાં સોલ્યુશન પીએચ પર મજબૂત અવલંબન છે. જ્યારે સોલ્યુશન પીએચ તેના નિર્ણાયક મુદ્દા કરતા વધારે હોય, ત્યારે પીએએ અને સીઇ કોઈ ફિલ્મમાં ભેગા થઈ શકતા નથી. એસેમ્બલ સીઇ/પીએએ પટલ ઉચ્ચ પીએચ સોલ્યુશન્સમાં દ્રાવ્ય હતું.

()) સીઇ/પીએએ ફિલ્મ ઓએચ અને સીઓઓએચથી સમૃદ્ધ હોવાથી, હીટ ટ્રીટમેન્ટ તેને ક્રોસ-લિંક્ડ બનાવે છે. ક્રોસ-લિંક્ડ સીઇ/પીએએ પટલમાં સારી સ્થિરતા છે અને ઉચ્ચ પીએચ સોલ્યુશન્સમાં અદ્રાવ્ય છે.

()) સીઇ/પીએએ ફિલ્મ પર્યાવરણમાં પાણી માટે સારી શોષણ ક્ષમતા ધરાવે છે.