செல்லுலோஸ் ஈதர்/பாலிஅக்ரிலிக் அமிலம் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு படம்

ஆராய்ச்சி பின்னணி

இயற்கையான, ஏராளமான மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க வளமாக, செல்லுலோஸ் அதன் உருகாத மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட கரைதிறன் பண்புகள் காரணமாக நடைமுறை பயன்பாடுகளில் பெரும் சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. செல்லுலோஸ் கட்டமைப்பில் அதிக படிகத்தன்மை மற்றும் உயர் அடர்த்தி கொண்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் அது சிதைந்துவிடும், ஆனால் உடைமை செயல்பாட்டின் போது உருகாது, மேலும் நீர் மற்றும் பெரும்பாலான கரிம கரைப்பான்களில் கரையாதது. பாலிமர் சங்கிலியில் உள்ள அன்ஹைட்ரோக்ளூகோஸ் அலகுகளில் ஹைட்ராக்ஸைல் குழுக்களின் எஸ்டெரிஃபிகேஷன் மற்றும் ஈதரிஃபிகேஷன் மூலம் அவற்றின் வழித்தோன்றல்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன, மேலும் இயற்கை செல்லுலோஸுடன் ஒப்பிடும்போது சில வேறுபட்ட பண்புகளை வெளிப்படுத்தும். செல்லுலோஸின் ஈதரிஃபிகேஷன் எதிர்வினை மீதில் செல்லுலோஸ் (எம்.சி), ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் (எச்.இ.சி) மற்றும் ஹைட்ராக்ஸிபிரோபில் செல்லுலோஸ் (ஹெச்பிசி) போன்ற பல நீரில் கரையக்கூடிய செல்லுலோஸ் ஈத்தர்களை உருவாக்க முடியும், அவை உணவு, அழகுசாதனப் பொருட்கள், மருந்துகள் மற்றும் மருத்துவத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நீரில் கரையக்கூடிய சி.இ.

லேயர்-பை-லேயர் அசெம்பிளி (எல்.பி.எல்) பாலிமர் கலப்பு மெல்லிய படங்களைத் தயாரிப்பதற்கான ஒரு சிறந்த முறையாகும். பின்வருவது முக்கியமாக HEC, MC மற்றும் HPC இன் மூன்று வெவ்வேறு CES இன் LBL சட்டசபை PAA உடன் விவரிக்கிறது, அவற்றின் சட்டசபை நடத்தையை ஒப்பிடுகிறது, மேலும் எல்.பி.எல் சட்டசபை மீது மாற்றீடுகளின் செல்வாக்கை பகுப்பாய்வு செய்கிறது. திரைப்பட தடிமன் மீது pH இன் தாக்கத்தையும், திரைப்பட உருவாக்கம் மற்றும் கலைப்பு ஆகியவற்றில் pH இன் வெவ்வேறு வேறுபாடுகளையும் ஆராய்ந்து, CE/PAA இன் நீர் உறிஞ்சுதல் பண்புகளை வளர்த்துக் கொள்ளுங்கள்.

சோதனை பொருட்கள்:

பாலிஅக்ரிலிக் அமிலம் (PAA, MW = 450,000). ஹைட்ராக்ஸைதில்செல்லுலோஸின் (ஹெச்இசி) 2wt.% நீர்வாழ் கரைசலின் பாகுத்தன்மை 300 MPa · s, மற்றும் மாற்றீட்டின் அளவு 2.5 ஆகும். மெத்தில்செல்லுலோஸ் (எம்.சி, 2wt.% அக்வஸ் கரைசல் 400 MPa · s பாகுத்தன்மை மற்றும் 1.8 க்கு மாற்றாக). ஹைட்ராக்ஸிபிரோபில் செல்லுலோஸ் (ஹெச்பிசி, 2wt.% 400 mpa · s பாகுத்தன்மை கொண்ட நீர்வாழ் தீர்வு மற்றும் 2.5 க்கு மாற்றாக).

திரைப்பட தயாரிப்பு:

25 ° C வெப்பநிலையில் சிலிக்கானில் திரவ படிக அடுக்கு சட்டசபை மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது. ஸ்லைடு மேட்ரிக்ஸின் சிகிச்சை முறை பின்வருமாறு: 30 நிமிடங்களுக்கு அமிலக் கரைசலில் (H2SO4/H2O2, 7/3VOL/VoL) ஊறவைக்கவும், பின்னர் PH நடுநிலையாக மாறும் வரை பல முறை டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட தண்ணீருடன் துவைக்கவும், இறுதியாக தூய நைட்ரஜனுடன் உலரவும். தானியங்கி இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்தி எல்.பி.எல் சட்டசபை செய்யப்படுகிறது. சி.இ. கரைசல் (0.2 மி.கி/எம்.எல்) மற்றும் பி.ஏ.ஏ கரைசல் (0.2 மி.கி/எம்.எல்) ஆகியவற்றில் அடி மூலக்கூறு மாறி மாறி ஊறவைக்கப்பட்டது, ஒவ்வொரு தீர்வும் 4 நிமிடம் ஊறவைக்கப்பட்டது. ஒவ்வொரு கரைசலுக்கும் இடையில் தலா 1 நிமிடம் 1 நிமிடம் கழுவுதல் செய்யப்பட்டது. சட்டசபை கரைசலின் pH மதிப்புகள் மற்றும் துவைக்க தீர்வு இரண்டும் pH 2.0 உடன் சரிசெய்யப்பட்டன. தயாரிக்கப்பட்ட திரைப்படங்கள் (ce/paa) n என குறிக்கப்படுகின்றன, அங்கு n சட்டசபை சுழற்சியைக் குறிக்கிறது. (HEC/PAA) 40, (MC/PAA) 30 மற்றும் (HPC/PAA) 30 முக்கியமாக தயாரிக்கப்பட்டன.

திரைப்பட தன்மை:

NANOCALC-XR கடல் ஒளியியல் மூலம் இயல்பான பிரதிபலிப்பு நிறமாலை பதிவு செய்யப்பட்டு பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது, மேலும் சிலிக்கான் மீது டெபாசிட் செய்யப்பட்ட படங்களின் தடிமன் அளவிடப்பட்டது. பின்னணியாக வெற்று சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுடன், சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறில் மெல்லிய படத்தின் FT-IR ஸ்பெக்ட்ரம் ஒரு நிக்கோலெட் 8700 அகச்சிவப்பு ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரில் சேகரிக்கப்பட்டது.

PAA மற்றும் CES க்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு இடைவினைகள்:

எல்.பி.எல் படங்களில் PAA உடன் HEC, MC மற்றும் HPC இன் சட்டசபை. HEC/PAA, MC/PAA மற்றும் HPC/PAA ஆகியவற்றின் அகச்சிவப்பு நிறமாலை படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. PAA மற்றும் CES இன் வலுவான IR சமிக்ஞைகளை HEC/PAA, MC/PAA மற்றும் HPC/PAA ஆகியவற்றின் IR நிறமாலையில் தெளிவாகக் காணலாம். FT-IR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி PAA மற்றும் CES க்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு சிக்கலை சிறப்பியல்பு உறிஞ்சுதல் பட்டையின் மாற்றத்தை கண்காணிப்பதன் மூலம் பகுப்பாய்வு செய்யலாம். CES மற்றும் PAA க்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு முக்கியமாக CES இன் ஹைட்ராக்சைல் ஆக்ஸிஜனுக்கும் PAA இன் COOH குழுவிற்கும் இடையில் நிகழ்கிறது. ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உருவான பிறகு, நீட்சி உச்ச சிவப்பு குறைந்த அதிர்வெண் திசையில் மாறுகிறது.

தூய PAA தூளுக்கு 1710 செ.மீ -1 உச்சம் காணப்பட்டது. பாலிஅக்ரிலாமைடு வெவ்வேறு சி.இ.க்களுடன் படங்களில் கூடியிருந்தபோது, ​​ஹெச்இசி/பிஏஏ, எம்.சி/பிஏஏ மற்றும் எம்.பி.சி/பிஏஏ படங்களின் சிகரங்கள் முறையே 1718 செ.மீ -1, 1720 செ.மீ -1 மற்றும் 1724 செ.மீ -1 இல் அமைந்திருந்தன. தூய PAA தூளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​HPC/PAA, MC/PAA மற்றும் HEC/PAA படங்களின் உச்ச நீளம் முறையே 14, 10 மற்றும் 8 செ.மீ - 1 ஆல் மாற்றப்பட்டது. ஈதர் ஆக்ஸிஜனுக்கும் COOH க்கும் இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு COOH குழுக்களுக்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை குறுக்கிடுகிறது. PAA மற்றும் CE க்கு இடையில் அதிக ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் உருவாகின்றன, ஐஆர் ஸ்பெக்ட்ராவில் CE/PAA இன் உச்ச மாற்றம் அதிகமாகும். HPC மிக உயர்ந்த ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு சிக்கலைக் கொண்டுள்ளது, PAA மற்றும் MC ஆகியவை நடுவில் உள்ளன, மேலும் HEC மிகக் குறைவு.

PAA மற்றும் CES இன் கலப்பு படங்களின் வளர்ச்சி நடத்தை:

எல்.பி.எல் சட்டசபையின் போது பா மற்றும் சி.இ.எஸ்ஸின் திரைப்படத்தை உருவாக்கும் நடத்தை QCM மற்றும் ஸ்பெக்ட்ரல் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்பட்டது. முதல் சில சட்டசபை சுழற்சிகளின் போது சிட்டுவில் திரைப்பட வளர்ச்சியைக் கண்காணிக்க QCM பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஸ்பெக்ட்ரல் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்கள் 10 சுழற்சிகளுக்கு மேல் வளர்க்கப்படும் படங்களுக்கு ஏற்றவை.

HEC/PAA படம் எல்.பி.எல் சட்டசபை செயல்முறை முழுவதும் ஒரு நேரியல் வளர்ச்சியைக் காட்டியது, அதே நேரத்தில் எம்.சி/பா மற்றும் ஹெச்பிசி/பிஏஏ திரைப்படங்கள் சட்டசபையின் ஆரம்ப கட்டங்களில் ஒரு அதிவேக வளர்ச்சியைக் காட்டி பின்னர் ஒரு நேரியல் வளர்ச்சியாக மாற்றப்பட்டன. நேரியல் வளர்ச்சிப் பகுதியில், சிக்கலின் அளவு அதிகமாக இருப்பதால், சட்டசபை சுழற்சிக்கு தடிமன் வளர்ச்சி அதிகமாகும்.

திரைப்பட வளர்ச்சியில் தீர்வு pH இன் விளைவு:

கரைசலின் pH மதிப்பு ஹைட்ரஜன் பிணைக்கப்பட்ட பாலிமர் கலப்பு படத்தின் வளர்ச்சியை பாதிக்கிறது. பலவீனமான பாலிஎலக்ட்ரோலைட்டாக, கரைசலின் pH அதிகரிக்கும் போது PAA அயனியாக்கம் செய்யப்பட்டு எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படும், இதனால் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு சங்கத்தைத் தடுக்கிறது. PAA இன் அயனியாக்கத்தின் அளவு ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையை எட்டியபோது, ​​LBL இல் ஹைட்ரஜன் பாண்ட் ஏற்பிகளுடன் PAA இல் கூடியிருக்க முடியவில்லை.

கரைசலின் அதிகரிப்புடன் படம் தடிமன் குறைந்தது, மற்றும் பட தடிமன் திடீரென pH2.5 HPC/PAA மற்றும் PH3.0-3.5 HPC/PAA இல் குறைந்தது. HPC/PAA இன் முக்கியமான புள்ளி pH 3.5, HEC/PAA இன் 3.0 ஆகும். இதன் பொருள் சட்டசபை தீர்வின் pH 3.5 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​HPC/PAA படத்தை உருவாக்க முடியாது, மேலும் தீர்வின் pH 3.0 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​HEC/PAA படத்தை உருவாக்க முடியாது. HPC/PAA சவ்வு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு சிக்கலின் அதிக அளவு காரணமாக, HPC/PAA மென்படலத்தின் முக்கியமான pH மதிப்பு HEC/PAA சவ்வை விட அதிகமாக உள்ளது. உப்பு இல்லாத கரைசலில், HEC/PAA, MC/PAA மற்றும் HPC/PAA ஆகியவற்றால் உருவாக்கப்பட்ட வளாகங்களின் முக்கியமான pH மதிப்புகள் முறையே 2.9, 3.2 மற்றும் 3.7 ஆகும். HPC/PAA இன் முக்கியமான pH HEC/PAA ஐ விட அதிகமாக உள்ளது, இது LBL சவ்வுடன் ஒத்துப்போகிறது.

CE/ PAA சவ்வின் நீர் உறிஞ்சுதல் செயல்திறன்:

CES ஹைட்ராக்சைல் குழுக்களில் நிறைந்துள்ளது, இதனால் நல்ல நீர் உறிஞ்சுதல் மற்றும் நீர் தக்கவைப்பு உள்ளது. HEC/PAA சவ்வு ஒரு உதாரணமாக, ஹைட்ரஜன்-பிணைக்கப்பட்ட CE/PAA சவ்வு சூழலில் தண்ணீருக்கு உறிஞ்சுதல் திறன் ஆய்வு செய்யப்பட்டது. ஸ்பெக்ட்ரல் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியால் வகைப்படுத்தப்படும், படம் தண்ணீரை உறிஞ்சும்போது படம் தடிமன் அதிகரிக்கிறது. நீர் உறிஞ்சுதல் சமநிலையை அடைய 24 மணி நேரம் 25 ° C வெப்பநிலையில் சரிசெய்யக்கூடிய ஈரப்பதம் கொண்ட சூழலில் இது வைக்கப்பட்டது. ஈரப்பதத்தை முழுவதுமாக அகற்றுவதற்காக படங்கள் 24 மணிநேரத்திற்கு ஒரு வெற்றிட அடுப்பில் (40 ° C) உலர்த்தப்பட்டன.

ஈரப்பதம் அதிகரிக்கும் போது, ​​படம் தடிமனாகிறது. குறைந்த ஈரப்பதம் 30%-50%, தடிமன் வளர்ச்சி ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாக உள்ளது. ஈரப்பதம் 50%ஐ தாண்டும்போது, ​​தடிமன் வேகமாக வளர்கிறது. ஹைட்ரஜன்-பிணைக்கப்பட்ட பி.வி.பி.என்/பி.ஏ.ஏ சவ்வுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஹெச்இசி/பிஏஏ சவ்வு சுற்றுச்சூழலில் இருந்து அதிக தண்ணீரை உறிஞ்சும். 70%(25 ° C) ஈரப்பதத்தின் நிலையின் கீழ், PVPON/PAA படத்தின் தடித்தல் வரம்பு சுமார் 4%ஆகும், அதே நேரத்தில் HEC/PAA படம் சுமார் 18%வரை அதிகமாக உள்ளது. ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில் HEC/PAA அமைப்பில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு OH குழுக்கள் பங்கேற்றாலும், சுற்றுச்சூழலில் தண்ணீருடன் தொடர்பு கொள்ளும் OH குழுக்கள் இன்னும் கணிசமான எண்ணிக்கையிலானவை என்று முடிவுகள் காண்பித்தன. எனவே, HEC/PAA அமைப்பு நல்ல நீர் உறிஞ்சுதல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

முடிவில்

.

.

(3) CE/PAA படத்தின் வளர்ச்சியானது pH தீர்வு மீது வலுவான சார்பு உள்ளது. தீர்வு pH அதன் முக்கியமான புள்ளியை விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​PAA மற்றும் CE ஆகியவை ஒரு படத்தில் கூடியிருக்க முடியாது. கூடியிருந்த CE/PAA சவ்வு உயர் pH தீர்வுகளில் கரையக்கூடியதாக இருந்தது.

(4) CE/PAA படம் OH மற்றும் COOH இல் பணக்காரர் என்பதால், வெப்ப சிகிச்சையானது அதை குறுக்கு இணைப்பாக ஆக்குகிறது. குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட CE/PAA சவ்வு நல்ல நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அதிக pH தீர்வுகளில் கரையாதது.

(5) CE/PAA படத்தில் சுற்றுச்சூழலில் தண்ணீருக்கான நல்ல உறிஞ்சுதல் திறன் உள்ளது.