Asili ya utafiti
Kama rasilimali ya asili, tele na inayoweza kurejeshwa, selulosi hukutana na changamoto kubwa katika matumizi ya vitendo kwa sababu ya mali yake isiyo ya kuyeyuka na ya umumunyifu. Vifungo vya juu na vifungo vya hidrojeni yenye kiwango cha juu katika muundo wa selulosi hufanya iweze kuharibika lakini sio kuyeyuka wakati wa mchakato wa milki, na hauingii katika maji na vimumunyisho vingi vya kikaboni. Derivatives zao hutolewa na esterization na etherization ya vikundi vya hydroxyl kwenye vitengo vya anhydroglucose kwenye mnyororo wa polymer, na itaonyesha mali kadhaa tofauti ikilinganishwa na selulosi ya asili. Mmenyuko wa etherization ya selulosi inaweza kutoa ethers nyingi za mumunyifu wa maji, kama vile methyl selulosi (MC), hydroxyethyl selulosi (HEC) na hydroxypropyl selulosi (HPC), ambayo hutumiwa sana katika chakula, vipodozi, katika dawa na dawa. CE ya mumunyifu wa maji inaweza kuunda polima zilizo na hydrogen na asidi ya polycarboxylic na polyphenols.
Mkutano wa safu-na-safu (LBL) ni njia bora ya kuandaa filamu nyembamba za polymer. Ifuatayo inaelezea sana mkutano wa LBL wa CEs tatu tofauti za HEC, MC na HPC na PAA, kulinganisha tabia yao ya kusanyiko, na kuchambua ushawishi wa mbadala kwenye mkutano wa LBL. Chunguza athari ya pH juu ya unene wa filamu, na tofauti tofauti za pH kwenye malezi ya filamu na kufutwa, na kukuza mali ya kunyonya maji ya CE/PAA.
Vifaa vya majaribio:
Asidi ya polyacrylic (PAA, MW = 450,000). Mnato wa 2wt.% Suluhisho la maji la hydroxyethylcellulose (HEC) ni 300 MPa · S, na kiwango cha uingizwaji ni 2.5. Methylcellulose (MC, suluhisho la maji la 2Wt. Hydroxypropyl selulosi (HPC, suluhisho la maji lenye maji na mnato wa 400 MPa · s na kiwango cha uingizwaji wa 2.5).
Utayarishaji wa filamu:
Imetayarishwa na mkutano wa safu ya glasi ya kioevu kwenye silicon saa 25 ° C. Njia ya matibabu ya matrix ya slaidi ni kama ifuatavyo: loweka katika suluhisho la asidi (H2SO4/H2O2, 7/3VOL/vol) kwa 30min, kisha suuza na maji ya deionized mara kadhaa hadi pH inakuwa ya upande wowote, na mwishowe kavu na nitrojeni safi. Mkutano wa LBL unafanywa kwa kutumia mashine moja kwa moja. Sehemu ndogo ilibadilishwa katika suluhisho la CE (0.2 mg/ml) na suluhisho la PAA (0.2 mg/ml), kila suluhisho lilikuwa limejaa kwa dakika 4. Safu tatu za suuza za dakika 1 kila moja katika maji ya deionized zilifanywa kati ya kila suluhisho loweka ili kuondoa polymer iliyowekwa wazi. Thamani za pH za suluhisho la kusanyiko na suluhisho la rinsing zote zilibadilishwa kuwa pH 2.0. Filamu zilizoandaliwa zinaonyeshwa kama (CE/PAA) N, ambapo n inaashiria mzunguko wa mkutano. (HEC/PAA) 40, (MC/PAA) 30 na (HPC/PAA) 30 ziliandaliwa hasa.
Tabia ya filamu:
Utazamaji wa karibu wa kawaida ulirekodiwa na kuchambuliwa na macho ya bahari ya Nanocalc-XR, na unene wa filamu zilizowekwa kwenye silicon zilipimwa. Na substrate tupu ya silicon kama msingi, wigo wa FT-IR wa filamu nyembamba kwenye substrate ya silicon ilikusanywa kwenye Nicolet 8700 infrared spectrometer.
Mwingiliano wa dhamana ya haidrojeni kati ya PAA na CES:
Mkutano wa HEC, MC na HPC na PAA kwenye filamu za LBL. Utazamaji wa infrared wa HEC/PAA, MC/PAA na HPC/PAA zinaonyeshwa kwenye takwimu. Ishara kali za IR za PAA na CES zinaweza kuzingatiwa wazi katika taswira ya IR ya HEC/PAA, MC/PAA na HPC/PAA. Utazamaji wa FT-IR unaweza kuchambua ugumu wa dhamana ya hidrojeni kati ya PAA na CES kwa kuangalia mabadiliko ya bendi za tabia ya kunyonya. Ushirikiano wa haidrojeni kati ya CES na PAA hufanyika kati ya oksijeni ya hydroxyl ya CES na kikundi cha COOH cha PAA. Baada ya dhamana ya hidrojeni kuunda, kilele cha kunyoosha nyekundu hubadilika kwa mwelekeo wa chini wa masafa.
Kilele cha 1710 cm-1 kilizingatiwa poda safi ya PAA. Wakati polyacrylamide ilikusanywa katika filamu zilizo na CE tofauti, kilele cha filamu za HEC/PAA, MC/PAA na MPC/PAA zilikuwa ziko 1718 cm-1, 1720 cm-1 na 1724 cm-1, mtawaliwa. Ikilinganishwa na poda safi ya PAA, urefu wa kilele cha filamu za HPC/PAA, MC/PAA na HEC/PAA zilizobadilishwa na 14, 10 na 8 cm - 1, mtawaliwa. Dhamana ya haidrojeni kati ya oksijeni ya ether na COOH inaingilia dhamana ya haidrojeni kati ya vikundi vya COOH. Vifungo vya haidrojeni zaidi vilivyoundwa kati ya PAA na CE, mabadiliko makubwa ya CE/PAA katika spectra ya IR. HPC ina kiwango cha juu cha uboreshaji wa dhamana ya hidrojeni, PAA na MC ziko katikati, na HEC ndio ya chini zaidi.
Tabia ya ukuaji wa filamu zenye mchanganyiko wa PAA na CES:
Tabia ya kutengeneza filamu ya PAA na CES wakati wa mkutano wa LBL ilichunguzwa kwa kutumia QCM na interferometry ya kuvutia. QCM ni nzuri kwa kuangalia ukuaji wa filamu katika situ wakati wa mizunguko michache ya kwanza ya kusanyiko. Interferometers za Spectral zinafaa kwa filamu zilizopandwa zaidi ya mizunguko 10.
Filamu ya HEC/PAA ilionyesha ukuaji wa mstari katika mchakato wote wa mkutano wa LBL, wakati filamu za MC/PAA na HPC/PAA zilionyesha ukuaji mkubwa katika hatua za mwanzo za mkutano na kisha kubadilishwa kuwa ukuaji wa mstari. Katika mkoa wa ukuaji wa mstari, kiwango cha juu cha ugumu, ukuaji wa unene zaidi kwa mzunguko wa mkutano.
Athari za suluhisho pH kwenye ukuaji wa filamu:
Thamani ya pH ya suluhisho huathiri ukuaji wa filamu ya polymer ya hidrojeni. Kama polyelectrolyte dhaifu, PAA itabadilishwa na kushtakiwa vibaya wakati pH ya suluhisho inapoongezeka, na hivyo kuzuia chama cha dhamana ya hidrojeni. Wakati kiwango cha ionization ya PAA kilifikia kiwango fulani, PAA haikuweza kukusanyika katika filamu iliyo na wapokeaji wa Hydrogen Bond katika LBL.
Unene wa filamu ulipungua na kuongezeka kwa pH ya suluhisho, na unene wa filamu ulipungua ghafla kwa pH2.5 hpc/PAA na ph3.0-3.5 HPC/PAA. Hoja muhimu ya HPC/PAA ni juu ya pH 3.5, wakati ile ya HEC/PAA ni karibu 3.0. Hii inamaanisha kwamba wakati pH ya suluhisho la kusanyiko ni kubwa kuliko 3.5, filamu ya HPC/PAA haiwezi kuunda, na wakati pH ya suluhisho ni kubwa kuliko 3.0, filamu ya HEC/PAA haiwezi kuunda. Kwa sababu ya kiwango cha juu cha uboreshaji wa dhamana ya hidrojeni ya membrane ya HPC/PAA, thamani muhimu ya pH ya membrane ya HPC/PAA ni kubwa kuliko ile ya membrane ya HEC/PAA. Katika suluhisho lisilo na chumvi, maadili muhimu ya pH ya maunzi yaliyoundwa na HEC/PAA, MC/PAA na HPC/PAA yalikuwa karibu 2.9, 3.2 na 3.7, mtawaliwa. PH muhimu ya HPC/PAA ni kubwa kuliko ile ya HEC/PAA, ambayo inaambatana na ile ya membrane ya LBL.
Utendaji wa kunyonya maji ya CE/ PAA membrane:
CES ni tajiri katika vikundi vya hydroxyl ili iwe na ngozi nzuri ya maji na utunzaji wa maji. Kuchukua membrane ya HEC/PAA kama mfano, uwezo wa adsorption wa membrane ya hydrogen-bonded CE/PAA kwa maji katika mazingira ilisomwa. Inajulikana na interferometry ya kuvutia, unene wa filamu huongezeka kadiri filamu inavyochukua maji. Iliwekwa katika mazingira na unyevu unaoweza kubadilishwa saa 25 ° C kwa masaa 24 ili kufikia usawa wa maji. Filamu hizo zilikaushwa katika oveni ya utupu (40 ° C) kwa 24 h ili kuondoa kabisa unyevu.
Wakati unyevu unapoongezeka, filamu inakua. Katika eneo la unyevu la chini la 30%-50%, ukuaji wa unene ni polepole. Wakati unyevu unazidi 50%, unene hukua haraka. Ikilinganishwa na membrane ya hydrogen-bonded PVPON/PAA, membrane ya HEC/PAA inaweza kuchukua maji zaidi kutoka kwa mazingira. Chini ya hali ya unyevu wa jamaa wa 70%(25 ° C), aina ya filamu ya PVPON/PAA ni karibu 4%, wakati ile ya filamu ya HEC/PAA ni kubwa kama 18%. Matokeo yalionyesha kuwa ingawa kiwango fulani cha vikundi vya OH katika mfumo wa HEC/PAA vilishiriki katika malezi ya vifungo vya hidrojeni, bado kulikuwa na idadi kubwa ya vikundi vya OH vinavyoingiliana na maji katika mazingira. Kwa hivyo, mfumo wa HEC/PAA una mali nzuri ya kunyonya maji.
Kwa kumalizia
.
.
(3) Ukuaji wa filamu ya CE/PAA ina utegemezi mkubwa kwenye pH ya suluhisho. Wakati pH ya suluhisho ni kubwa kuliko hatua yake muhimu, PAA na CE haziwezi kukusanyika kwenye filamu. Membrane iliyokusanywa ya CE/PAA ilikuwa mumunyifu katika suluhisho kubwa za pH.
(4) Kwa kuwa filamu ya CE/PAA ni tajiri katika OH na COOH, matibabu ya joto hufanya iwe imeunganishwa. Membrane iliyounganishwa na CE/PAA ina utulivu mzuri na haina suluhisho katika suluhisho za juu za pH.
(5) Filamu ya CE/PAA ina uwezo mzuri wa adsorption kwa maji katika mazingira.
Wakati wa chapisho: Feb-18-2023