Rechèch background
Kòm yon resous natirèl, abondan ak renouvlab, cellulose rankont gwo defi nan aplikasyon pou pratik akòz pwopriyete ki pa fonn ak limite solubilite li yo. Kristalinite a segondè ak gwo dansite idwojèn dans nan estrikti a karboksimetil fè li degrade men se pa fonn pandan pwosesis la posesyon, ak solubl nan dlo ak pi solvants òganik. Dérivés yo yo ki te pwodwi pa esterifikasyon an ak eterifikasyon nan gwoup yo idroksil sou inite yo anhydroglucose nan chèn lan polymère, epi yo pral montre kèk pwopriyete diferan konpare ak seluloz natirèl. Reyaksyon eterifikasyon seluloz la ka jenere anpil etè seluloz dlo-soluble, tankou metil seluloz (MC), hydroxyethyl seluloz (HEC) ak idroksipropil seluloz (HPC), ki se lajman ki itilize nan manje, pwodui kosmetik, nan edikaman ak medikaman. Dlo-soluble CE ka fòme idwojèn-estokaj polymères ak asid polikarboxylic ak polifenol.
Kouch-pa-kouch asanble (LBL) se yon metòd efikas pou prepare polymère fim konpoze mens. Sa yo sitou dekri asanble a LBL nan twa CES diferan nan HEC, MC ak HPC ak PAA, konpare konpòtman asanble yo, ak analize enfliyans nan substituan sou asanble LBL. Envestige efè pH la sou epesè fim, ak diferan diferans ki genyen nan pH sou fòmasyon fim ak yap divòse, epi devlope pwopriyete yo absòpsyon dlo nan CE/PAA.
Materyèl eksperimantal:
Polyacrylic asid (PAA, MW = 450,000). Viskozite a nan 2wt.% Solisyon ake nan hydroxyethylcellulose (HEC) se 300 MPa · s, ak degre nan sibstitisyon se 2.5. Methylcellulose (MC, yon solisyon 2wt.% Akeuz ak yon viskozite nan 400 MPa · s ak yon degre nan sibstitisyon nan 1.8). Hydroxypropyl cellulose (HPC, yon solisyon 2wt.
Film Preparasyon:
Prepare pa asanble kouch likid kristal sou Silisyòm nan 25 ° C. Metòd la tretman nan matris la glise se jan sa a: tranpe nan solisyon asid (H2SO4/H2O2, 7/3vol/vol) pou 30min, Lè sa a, rense ak dlo deionized plizyè fwa jiskaske pH la vin net, epi finalman sèk ak azòt pi. Asanble LBL fèt lè l sèvi avèk machin otomatik. Te substra a variantes tranpe nan solisyon CE (0.2 mg/mL) ak solisyon PAA (0.2 mg/mL), yo te chak solisyon tranpe pou 4 min. Twa rense tranpe nan 1 min chak nan deionized dlo yo te fèt ant chak solisyon tranpe yo retire blesi tache polymère. Valè yo pH nan solisyon an asanble ak solisyon an rense yo te tou de ajiste nan pH 2.0. Fim yo kòm-prepare yo deziye kòm (Ce/PAA) N, kote N vle di sik la asanble. (HEC/PAA) 40, (MC/PAA) 30 ak (HPC/PAA) 30 te sitou prepare.
Film karakterizasyon:
Yo te anrejistre spèktr tou pre-nòmal refleksyon ak analize ak nanocalc-XR optik lanmè, ak epesè nan fim depoze sou Silisyòm te mezire. Avèk yon substrate vid Silisyòm kòm background nan, yo te spectre la FT-IR nan fim nan mens sou substra a Silisyòm kolekte sou yon Nicolet 8700 spèktromètr enfrawouj.
Entèraksyon kosyon idwojèn ant PAA ak CES:
Asanble nan HEC, MC ak HPC ak PAA nan fim LBL. Spèktr yo enfrawouj nan HEC/PAA, MC/PAA ak HPC/PAA yo montre nan figi a. Bon siyal IR yo nan PAA ak CES ka byen klè obsève nan espèk yo IR nan HEC/PAA, MC/PAA ak HPC/PAA. FT-IR spèktroskopi ka analize konplèks la kosyon idwojèn ant PAA ak CES pa siveyans chanjman nan Gwoup Mizik absòpsyon karakteristik. Lyezon idwojèn ant CES ak PAA sitou rive ant oksijèn idroksil nan CES ak gwoup la COOH nan PAA. Apre yo fin kosyon an idwojèn ki te fòme, pik yo etann wouj orè nan direksyon an frekans ki ba.
Yon pik nan 1710 cm-1 te obsève pou poud pi bon kalite. Lè yo te reyini polyacrylamide nan fim ak diferan CES, tèt yo nan HEC/PAA, MC/PAA ak MPC/PAA fim yo te lokalize nan 1718 cm-1, 1720 cm-1 ak 1724 cm-1, respektivman. Konpare ak poud pi bon kalite PAA, longè yo pik nan HPC/PAA, MC/PAA ak HEC/PAA fim deplase pa 14, 10 ak 8 cm - 1, respektivman. Kosyon an idwojèn ant oksijèn nan etè ak COOH entèwonp kosyon an idwojèn ant gwoup yo COOH. Obligasyon yo plis idwojèn ki te fòme ant PAA ak CE, pi gwo a chanjman nan pik nan CE/PAA nan espèk IR. HPC gen degre ki pi wo nan idwojèn kosyon konplèks, PAA ak MC yo nan mitan an, ak HEC se pi ba la.
Konpòtman kwasans nan fim konpoze nan PAA ak CES:
Te konpòtman an fim-fòme nan PAA ak CES pandan asanble LBL envestige lè l sèvi avèk QCM ak espèk interferometri. QCM se efikas pou siveyans kwasans fim nan situ pandan premye sik yo kèk asanble. Entèferomèt espèk yo apwopriye pou fim grandi sou 10 sik.
Fim nan HEC/PAA te montre yon kwasans lineyè nan tout pwosesis la asanble LBL, pandan y ap MC/PAA a ak HPC/PAA fim te montre yon kwasans eksponansyèl nan premye etap yo byen bonè nan asanble ak Lè sa a, transfòme nan yon kwasans lineyè. Nan rejyon an kwasans lineyè, pi wo a degre nan konplèksasyon, pi gwo a kwasans nan epesè pou chak sik asanble.
Efè solisyon pH sou kwasans fim:
Valè a pH nan solisyon an afekte kwasans lan nan idwojèn nan estokaj fim konpoze polymère. Kòm yon polyelectrolyte fèb, PAA yo pral ionized ak chaje negatif kòm pH la nan solisyon an ogmante, kidonk anpeche asosyasyon kosyon idwojèn. Lè degre nan ionization nan PAA rive nan yon sèten nivo, PAA pa t 'kapab rasanble nan yon fim ak idwojèn aksepte kosyon nan LBL.
Epesè nan fim diminye ak ogmantasyon nan solisyon pH, ak epesè nan fim diminye toudenkou nan Ph2.5 HPC/PAA ak PH3.0-3.5 HPC/PAA. Pwen kritik nan HPC/PAA se sou pH 3.5, pandan y ap sa yo ki an HEC/PAA se sou 3.0. Sa vle di ke lè pH solisyon asanble a pi wo pase 3.5, fim HPC/PAA pa ka fòme, epi lè pH solisyon an pi wo pase 3.0, fim HEC/PAA pa ka fòme. Akòz degre ki pi wo nan konplèks kosyon idwojèn nan manbràn HPC/PAA, valè a pH kritik nan HPC/PAA manbràn se pi wo pase sa yo ki an HEC/PAA manbràn. Nan solisyon sèl-gratis, valè yo pH kritik nan konplèks yo ki te fòme pa HEC/PAA, MC/PAA ak HPC/PAA te sou 2.9, 3.2 ak 3.7, respektivman. PH la kritik nan HPC/PAA se pi wo pase sa yo ki an HEC/PAA, ki se ki konsistan avèk sa yo ki an manbràn LBL.
Pèfòmans absòpsyon dlo nan CE/ PAA manbràn:
CES se moun rich nan gwoup idroksil konsa ke li gen bon absòpsyon dlo ak retansyon dlo. Lè w ap pran manbràn HEC/PAA kòm yon egzanp, kapasite nan adsorption nan idwojèn-lye CE/PAA manbràn nan dlo nan anviwònman an te etidye. Karakterize pa interferometri espèk, epesè nan fim ogmante kòm fim nan absòbe dlo. Li te mete yo nan yon anviwònman ki gen imidite reglabl nan 25 ° C pou 24 èdtan reyalize dlo absòpsyon ekilib. Fim yo te seche nan yon fou vakyòm (40 ° C) pou 24 h konplètman retire imidite a.
Kòm imidite a ogmante, fim nan sepesis. Nan zòn nan imidite ki ba nan 30%-50%, kwasans lan epesè se relativman dousman. Lè imidite a depase 50%, epesè a ap grandi rapidman. Konpare ak idwojèn-lye PVPON/PAA manbràn lan, manbràn nan HEC/PAA ka absòbe plis dlo nan anviwònman an. Anba kondisyon an nan imidite relatif nan 70%(25 ° C), seri a epesman nan PVPON/PAA fim se sou 4%, pandan y ap sa yo ki an HEC/PAA fim se kòm yon wo sou 18%. Rezilta yo te montre ke byenke yon sèten kantite OH gwoup nan sistèm nan HEC/PAA patisipe nan fòmasyon nan lyezon idwojèn, te gen toujou yon kantite konsiderab nan gwoup OH kominike avèk dlo nan anviwònman an. Se poutèt sa, sistèm nan HEC/PAA gen bon pwopriyete absòpsyon dlo.
An konklizyon
(1) sistèm nan HPC/PAA ak pi wo degre nan idwojèn lyezon nan CE ak PAA gen kwasans ki pi rapid nan mitan yo, MC/PAA se nan mitan an, ak HEC/PAA se pi ba la.
(2) fim nan HEC/PAA te montre yon mòd kwasans lineyè nan tout pwosesis la preparasyon, pandan y ap de lòt fim yo MC/PAA ak HPC/PAA te montre yon kwasans eksponansyèl nan sik yo premye kèk, ak Lè sa a, transfòme nan yon mòd kwasans lineyè.
(3) Kwasans nan fim CE/PAA gen yon depandans fò sou solisyon an pH. Lè pH solisyon an pi wo pase pwen kritik li yo, PAA ak CE pa ka rasanble nan yon fim. Manbràn nan CE/PAA reyini te soluble nan solisyon pH segondè.
(4) Depi fim nan CE/PAA se moun rich nan OH ak COOH, tretman chalè fè li kwa-lye. Manbràn nan CE/PAA kwa-lye gen bon estabilite ak se solubl nan solisyon pH segondè.
(5) fim nan CE/PAA gen bon kapasite adsorption pou dlo nan anviwònman an.
Post tan: Feb-18-2023