संशोधन पार्श्वभूमी
एक नैसर्गिक, विपुल आणि नूतनीकरणयोग्य संसाधन म्हणून, सेल्युलोजने वित्तपुरवठा न करणार्‍या आणि मर्यादित विद्रव्य गुणधर्मांमुळे व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये मोठ्या आव्हानांचा सामना केला. सेल्युलोज संरचनेत उच्च क्रिस्टलिटी आणि उच्च-घनता हायड्रोजन बॉन्ड्स ते कमी करतात परंतु ताबा प्रक्रियेदरम्यान वितळतात आणि पाण्यात अघुलनशील आणि बहुतेक सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स. त्यांचे डेरिव्हेटिव्हज पॉलिमर साखळीतील hy नहाइड्रोग्लुकोज युनिट्सवरील हायड्रॉक्सिल गटांच्या एस्टरिफिकेशन आणि इथरिफिकेशनद्वारे तयार केले जातात आणि नैसर्गिक सेल्युलोजच्या तुलनेत काही भिन्न गुणधर्म प्रदर्शित करतात. सेल्युलोजच्या इथरिफिकेशन प्रतिक्रियेमुळे मिथाइल सेल्युलोज (एमसी), हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज (एचईसी) आणि हायड्रॉक्सिप्रोपाइल सेल्युलोज (एचपीसी) सारख्या अनेक वॉटर-विद्रव्य सेल्युलोज इथर तयार होऊ शकतात, जे अन्न, कॉस्मेटिक्स, फार्मास्युटिकल्स आणि औषधांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात. वॉटर-विद्रव्य सीई पॉलीकार्बॉक्झिलिक ids सिडस् आणि पॉलीफेनोल्ससह हायड्रोजन-बॉन्ड्ड पॉलिमर तयार करू शकते.
पॉलिमर कंपोझिट पातळ चित्रपट तयार करण्यासाठी लेयर-बाय-लेयर असेंब्ली (एलबीएल) ही एक प्रभावी पद्धत आहे. खालील मुख्यतः एचईसी, एमसी आणि एचपीसीच्या तीन वेगवेगळ्या सीईच्या एलबीएल असेंब्लीचे वर्णन करते, त्यांच्या विधानसभा वर्तनाची तुलना करते आणि एलबीएल असेंब्लीवरील पर्यायांच्या प्रभावाचे विश्लेषण करते. चित्रपटाच्या जाडीवर पीएचच्या परिणामाची आणि चित्रपटाच्या निर्मिती आणि विघटनावरील पीएचच्या भिन्न भिन्नतेची तपासणी करा आणि सीई/पीएएचे पाणी शोषण गुणधर्म विकसित करा.
प्रायोगिक साहित्य:
पॉलीक्रिलिक acid सिड (पीएए, मेगावॅट = 450,000). हायड्रॉक्सीथिलसेल्युलोज (एचईसी) च्या 2 डब्ल्यूटी.% जलीय द्रावणाची चिपचिपा 300 एमपीए आहे आणि प्रतिस्थापनाची डिग्री 2.5 आहे. मेथिलसेल्युलोज (एमसी, एक 2 डब्ल्यूटी.% जलीय द्रावण 400 एमपीए एस च्या चिपचिपापन आणि 1.8 च्या प्रतिस्थापनाची पदवी). हायड्रोक्सीप्रॉपिल सेल्युलोज (एचपीसी, एक 2 डब्ल्यूटी. 400 एमपीएच्या चिपचिपापनासह जलीय द्रावण आणि 2.5 च्या बदलीची पदवी).
चित्रपटाची तयारी:
25 डिग्री सेल्सिअस तापमानात सिलिकॉनवर लिक्विड क्रिस्टल लेयर असेंब्लीद्वारे तयार. स्लाइड मॅट्रिक्सची उपचार पद्धत खालीलप्रमाणे आहे: acid सिडिक सोल्यूशन (एच 2 एसओ 4/एच 2 ओ 2, 7/3 व्हीओएल/व्होल्ट) मध्ये 30 मिनिटांसाठी भिजवा, नंतर पीएच तटस्थ होईपर्यंत अनेक वेळा विआयनीकृत पाण्याने स्वच्छ धुवा आणि शेवटी शुद्ध नायट्रोजनने कोरडे. एलबीएल असेंब्ली स्वयंचलित यंत्रणा वापरून केली जाते. सब्सट्रेट वैकल्पिकरित्या सीई सोल्यूशन (0.2 मिलीग्राम/एमएल) आणि पीएए सोल्यूशन (0.2 मिलीग्राम/एमएल) मध्ये भिजला होता, प्रत्येक सोल्यूशन 4 मि. प्रत्येक सोल्यूशन दरम्यान प्रत्येक सोल्यूशनमध्ये भिजलेल्या पॉलिमर काढण्यासाठी प्रत्येक सोल्यूशनमध्ये प्रत्येकी 1 मिनिटांचे तीन स्वच्छ धुवा लावले गेले. असेंब्ली सोल्यूशनची पीएच मूल्ये आणि रिन्सिंग सोल्यूशन दोन्ही पीएच 2.0 मध्ये समायोजित केले गेले. तयार केलेले चित्रपट (सीई/पीएए) एन म्हणून दर्शविले जातात, जेथे एन असेंब्ली सायकल दर्शविते. (एचईसी/पीएए) 40, (एमसी/पीएए) 30 आणि (एचपीसी/पीएए) 30 प्रामुख्याने तयार होते.
चित्रपटाचे वैशिष्ट्य:
नॅनोकॅल्क-एक्सआर महासागर ऑप्टिक्ससह नजीक-सामान्य प्रतिबिंब स्पेक्ट्राची नोंद केली गेली आणि त्यांचे विश्लेषण केले गेले आणि सिलिकॉनवर जमा केलेल्या चित्रपटांची जाडी मोजली गेली. पार्श्वभूमी म्हणून रिक्त सिलिकॉन सब्सट्रेटसह, सिलिकॉन सब्सट्रेटवरील पातळ फिल्मचे एफटी-आयआर स्पेक्ट्रम निकलेट 8700 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटरवर गोळा केले गेले.
पीएए आणि सीईएस दरम्यान हायड्रोजन बॉन्ड परस्परसंवाद:
एलबीएल चित्रपटांमध्ये पीएएसह एचईसी, एमसी आणि एचपीसीची असेंब्ली. एचईसी/पीएए, एमसी/पीएए आणि एचपीसी/पीएएचा इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा आकृतीमध्ये दर्शविला आहे. पीएए आणि सीईएसचे मजबूत आयआर सिग्नल एचईसी/पीएए, एमसी/पीएए आणि एचपीसी/पीएएच्या आयआर स्पेक्ट्रामध्ये स्पष्टपणे पाहिले जाऊ शकतात. एफटी-आयआर स्पेक्ट्रोस्कोपी वैशिष्ट्यपूर्ण शोषण बँडच्या शिफ्टचे परीक्षण करून पीएए आणि सीईएस दरम्यान हायड्रोजन बाँड कॉम्प्लेक्सचे विश्लेषण करू शकते. सीईएस आणि पीएए दरम्यान हायड्रोजन बॉन्डिंग प्रामुख्याने सीईएसच्या हायड्रॉक्सिल ऑक्सिजन आणि पीएएच्या सीओओएच गट दरम्यान होते. हायड्रोजन बॉन्ड तयार झाल्यानंतर, स्ट्रेचिंग पीक लाल कमी वारंवारतेच्या दिशेने सरकते.
शुद्ध पीएए पावडरसाठी 1710 सेमी -1 चे शिखर पाळले गेले. जेव्हा पॉलीक्रिलामाइड वेगवेगळ्या सीईएस असलेल्या चित्रपटांमध्ये एकत्र केले गेले, तेव्हा एचईसी/पीएए, एमसी/पीएए आणि एमपीसी/पीएए फिल्मची शिखरे अनुक्रमे 1718 सेमी -1, 1720 सेमी -1 आणि 1724 सेमी -1 येथे होती. शुद्ध पीएए पावडरच्या तुलनेत, एचपीसी/पीएए, एमसी/पीएए आणि एचईसी/पीएए चित्रपटांची पीक लांबी अनुक्रमे 14, 10 आणि 8 सेमी - 1 ने बदलली. इथर ऑक्सिजन आणि सीओओएच दरम्यान हायड्रोजन बॉन्ड सीओओएच गटांमधील हायड्रोजन बॉन्डमध्ये व्यत्यय आणते. पीएए आणि सीई दरम्यान अधिक हायड्रोजन बॉन्ड्स तयार होतात, आयआर स्पेक्ट्रामध्ये सीई/पीएएची पीक शिफ्ट जितकी जास्त आहे. एचपीसीमध्ये हायड्रोजन बाँड कॉम्प्लेक्सची सर्वाधिक डिग्री आहे, पीएए आणि एमसी मध्यभागी आहेत आणि एचईसी सर्वात कमी आहे.
पीएए आणि सीईएसच्या संमिश्र चित्रपटांचे वाढीचे वर्तन:
एलबीएल असेंब्ली दरम्यान पीएए आणि सीईएसच्या चित्रपट-निर्मितीच्या वर्तनाची तपासणी क्यूसीएम आणि स्पेक्ट्रल इंटरफेरोमेट्री वापरुन केली गेली. पहिल्या काही असेंब्ली सायकल दरम्यान सीटीयूमध्ये चित्रपटाच्या वाढीसाठी क्यूसीएम प्रभावी आहे. स्पेक्ट्रल इंटरफेरोमीटर 10 चक्रांवर वाढलेल्या चित्रपटांसाठी योग्य आहेत.
एचईसी/पीएए फिल्मने संपूर्ण एलबीएल असेंब्ली प्रक्रियेमध्ये रेषात्मक वाढ दर्शविली, तर एमसी/पीएए आणि एचपीसी/पीएए चित्रपटांनी असेंब्लीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात घातांकीय वाढ दर्शविली आणि नंतर रेषीय वाढीमध्ये रूपांतर केले. रेखीय वाढीच्या प्रदेशात, जटिलतेची डिग्री जितकी जास्त असेल तितके जास्त प्रमाणात जाडी वाढ.
चित्रपटाच्या वाढीवर सोल्यूशन पीएचचा प्रभाव:
द्रावणाचे पीएच मूल्य हायड्रोजन बाँड्ड पॉलिमर कंपोझिट फिल्मच्या वाढीवर परिणाम करते. कमकुवत पॉलीइलेक्ट्रोलाइट म्हणून, पीएए आयनीकरण केले जाईल आणि सोल्यूशनचा पीएच वाढत असताना नकारात्मक चार्ज केला जाईल, ज्यामुळे हायड्रोजन बाँड असोसिएशनला प्रतिबंधित होते. जेव्हा पीएएच्या आयनीकरणाची डिग्री एका विशिष्ट स्तरावर पोहोचली, तेव्हा पीएए एलबीएलमध्ये हायड्रोजन बॉन्ड स्वीकारणा with ्या चित्रपटात एकत्र येऊ शकत नाही.
सोल्यूशन पीएचच्या वाढीसह फिल्मची जाडी कमी झाली आणि पीएच 2.5 एचपीसी/पीएए आणि पीएच 3.0-3.5 एचपीसी/पीएए येथे चित्रपटाची जाडी अचानक कमी झाली. एचपीसी/पीएएचा गंभीर बिंदू पीएच 3.5 बद्दल आहे, तर एचईसी/पीएएचा सुमारे 3.0 आहे. याचा अर्थ असा की जेव्हा असेंब्ली सोल्यूशनची पीएच 3.5 पेक्षा जास्त असते, तेव्हा एचपीसी/पीएए फिल्म तयार केली जाऊ शकत नाही आणि जेव्हा सोल्यूशनचा पीएच 3.0 पेक्षा जास्त असेल तेव्हा एचईसी/पीएए फिल्म तयार होऊ शकत नाही. एचपीसी/पीएए झिल्लीच्या हायड्रोजन बॉन्ड कॉम्प्लेक्सच्या उच्च डिग्रीमुळे, एचपीसी/पीएए झिल्लीचे गंभीर पीएच मूल्य एचईसी/पीएए झिल्लीपेक्षा जास्त आहे. मीठ-मुक्त द्रावणामध्ये, एचईसी/पीएए, एमसी/पीएए आणि एचपीसी/पीएएने तयार केलेल्या कॉम्प्लेक्सची गंभीर पीएच मूल्ये अनुक्रमे 2.9, 3.2 आणि 3.7 होती. एचपीसी/पीएएचा गंभीर पीएच एचईसी/पीएएपेक्षा जास्त आहे, जो एलबीएल पडद्याशी सुसंगत आहे.
सीई/ पीएए झिल्लीचे पाणी शोषण कार्यक्षमता:
सीईएस हायड्रॉक्सिल गटात समृद्ध आहे जेणेकरून त्यात चांगले पाणी शोषण आणि पाणी धारणा असेल. उदाहरण म्हणून एचईसी/पीएए झिल्ली घेताना, वातावरणात पाण्यासाठी हायड्रोजन-बॉन्डेड सीई/पीएए झिल्लीच्या सोशोशन क्षमतेचा अभ्यास केला गेला. स्पेक्ट्रल इंटरफेरोमेट्रीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत, चित्रपटाचे पाणी शोषून घेतल्यामुळे चित्रपटाची जाडी वाढते. हे पाण्याचे शोषण समतोल साध्य करण्यासाठी 24 तास 25 डिग्री सेल्सियस तापमानात समायोज्य आर्द्रतेसह वातावरणात ठेवले गेले. आर्द्रता पूर्णपणे काढून टाकण्यासाठी 24 तासासाठी व्हॅक्यूम ओव्हन (40 डिग्री सेल्सियस) मध्ये चित्रपट वाळवले गेले.
आर्द्रता जसजशी वाढत जाते तसतसे चित्रपट दाट होतो. 30%-50%च्या कमी आर्द्रतेच्या क्षेत्रामध्ये, जाडीची वाढ तुलनेने मंद आहे. जेव्हा आर्द्रता 50%पेक्षा जास्त असेल तेव्हा जाडी वेगाने वाढते. हायड्रोजन-बॉन्डेड पीव्हीपीओएन/पीएए झिल्लीच्या तुलनेत, एचईसी/पीएए पडदा वातावरणापासून अधिक पाणी शोषू शकतो. 70%(25 डिग्री सेल्सियस) च्या सापेक्ष आर्द्रतेच्या स्थितीत, पीव्हीपीओएन/पीएए फिल्मची जाडसर श्रेणी सुमारे 4%आहे, तर एचईसी/पीएए फिल्मची सुमारे 18%जास्त आहे. परिणामांनी हे सिद्ध केले की एचईसी/पीएए सिस्टममधील ओएच गटांच्या विशिष्ट प्रमाणात हायड्रोजन बॉन्ड्सच्या निर्मितीमध्ये भाग घेतला असला तरी वातावरणात पाण्याशी संवाद साधणार्‍या ओएच गटांची संख्या अजूनही होती. म्हणून, एचईसी/पीएए सिस्टममध्ये चांगले पाणी शोषण गुणधर्म आहेत.
शेवटी
(१) सीई आणि पीएएच्या सर्वाधिक हायड्रोजन बॉन्डिंग डिग्रीसह एचपीसी/पीएए सिस्टममध्ये सर्वात वेगवान वाढ आहे, एमसी/पीएए मध्यभागी आहे आणि एचईसी/पीएए सर्वात कमी आहे.
(२) एचईसी/पीएए फिल्मने संपूर्ण तयारी प्रक्रियेदरम्यान एक रेखीय वाढीचा मोड दर्शविला, तर इतर दोन चित्रपट एमसी/पीएए आणि एचपीसी/पीएएने पहिल्या काही चक्रांमध्ये घातांकीय वाढ दर्शविली आणि नंतर रेषीय वाढीच्या मोडमध्ये रूपांतरित झाले.
()) सीई/पीएए चित्रपटाच्या वाढीस पीएचवर सोल्यूशनवर दृढ अवलंबन आहे. जेव्हा सोल्यूशन पीएच त्याच्या गंभीर बिंदूपेक्षा जास्त असेल, तेव्हा पीएए आणि सीई चित्रपटात एकत्र येऊ शकत नाहीत. एकत्रित सीई/पीएए झिल्ली उच्च पीएच सोल्यूशन्समध्ये विद्रव्य होते.
()) सीई/पीएए फिल्म ओएच आणि सीओओएचमध्ये समृद्ध असल्याने, उष्णता उपचारामुळे ते क्रॉस-लिंक्ड होते. क्रॉस-लिंक्ड सीई/पीएए पडदा चांगली स्थिरता आहे आणि उच्च पीएच सोल्यूशन्समध्ये अघुलनशील आहे.
()) सीई/पीएए फिल्ममध्ये वातावरणात पाण्यासाठी चांगली शोषण क्षमता आहे.
पोस्ट वेळ: फेब्रुवारी -18-2023