Undersyk Eftergrûn
As in natuerlike, oerfloedige en duorsume boarne komt cellulose foar grutte útdagings yn praktyske tapassingen fanwegen syn net-smeltende en beheinde oplosberenseigenskippen.De hege kristalliniteit en wetterstofbânen mei hege tichtheid yn 'e cellulosestruktuer meitsje it degradearje, mar net smelten tidens it besitproses, en ûnoplosber yn wetter en de measte organyske solvents.Harren derivaten wurde produsearre troch de esterifikaasje en etherifikaasje fan 'e hydroxylgroepen op' e anhydroglucose-ienheden yn 'e polymearketen, en sille wat ferskillende eigenskippen fertoane yn ferliking mei natuerlike cellulose.De etherifikaasjereaksje fan cellulose kin in protte wetteroplosbere cellulose-ethers generearje, lykas methylcellulose (MC), hydroxyethylcellulose (HEC) en hydroxypropylcellulose (HPC), dy't in protte brûkt wurde yn iten, kosmetika, yn farmaseutika en medisinen.Wetteroplosber CE kin wetterstofbûnte polymers foarmje mei polycarboxylic soeren en polyphenols.
Laach-by-layer assembly (LBL) is in effektive metoade foar it tarieden fan tinne polymearkomposite films.It folgjende beskriuwt benammen de LBL-gearkomste fan trije ferskillende CE's fan HEC, MC en HPC mei PAA, fergeliket har gearstallingsgedrach en analysearret de ynfloed fan substituenten op LBL-assemblage.Ûndersykje it effekt fan pH op film dikte, en de ferskillende ferskillen fan pH op film formaasje en ûntbining, en ûntwikkeljen de wetter absorption eigenskippen fan CE / PAA.
Eksperimintele materialen:
Polyacrylzuur (PAA, Mw = 450.000).De viskositeit fan 2wt.% waterige oplossing fan hydroxyethylcellulose (HEC) is 300 mPa·s, en de substitúsjegraad is 2,5.Methylcellulose (MC, in 2wt.% wetterige oplossing mei in viskositeit fan 400 mPa·s en in substitúsjegraad fan 1,8).Hydroxypropylcellulose (HPC, in 2wt.% wetterige oplossing mei in viskositeit fan 400 mPa·s en in substitúsjegraad fan 2,5).
Film tarieding:
Tariede troch assemblage fan floeibere kristallaach op silisium by 25 ° C.De behannelingmetoade fan 'e slide matrix is as folget: soak yn soere oplossing (H2SO4 / H2O2, 7 / 3Vol / VOL) foar 30min, spielje dan ferskate kearen mei deionisearre wetter oant de pH neutraal wurdt, en úteinlik droech mei suver stikstof.LBL-assemblage wurdt útfierd mei automatyske masines.It substraat waard ôfwikseljend socht yn CE-oplossing (0,2 mg / ml) en PAA-oplossing (0,2 mg / ml), elke oplossing waard foar 4 min socht.Trije spoelen soaks fan 1 min elk yn deionisearre wetter waarden útfierd tusken elke oplossing soak om los befette polymer te ferwiderjen.De pH-wearden fan 'e assemblage-oplossing en de spoeloplossing waarden beide oanpast oan pH 2.0.De films lykas tariede wurde oantsjutten as (CE/PAA) n, wêrby't n de gearstallingssyklus oanjout.(HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 en (HPC/PAA)30 waarden benammen taret.
Filmkarakterisaasje:
Near-normale refleksjespektra waarden opnommen en analysearre mei NanoCalc-XR Ocean Optics, en de dikte fan films ôfset op silisium waard metten.Mei in lege silisiumsubstraat as eftergrûn waard it FT-IR-spektrum fan 'e tinne film op it silisiumsubstraat sammele op in Nicolet 8700 ynfraread spektrometer.
Hydrogenbond-ynteraksjes tusken PAA en CE's:
Gearstalling fan HEC, MC en HPC mei PAA yn LBL films.De ynfraread spektra fan HEC / PAA, MC / PAA en HPC / PAA wurde werjûn yn de figuer.De sterke IR-sinjalen fan PAA en CES kinne dúdlik wurde waarnommen yn 'e IR-spektra fan HEC/PAA, MC/PAA en HPC/PAA.FT-IR-spektroskopie kin de kompleksaasje fan wetterstofbân tusken PAA en CES analysearje troch de ferskowing fan karakteristike absorptionsbanden te kontrolearjen.De wetterstofbining tusken CES en PAA komt benammen foar tusken de hydroxylsoerstof fan CES en de COOH-groep fan PAA.Nei't de wetterstofbân is foarme, feroaret de stretching peak read nei de rjochting fan lege frekwinsje.
In peak fan 1710 cm-1 waard waarnommen foar suver PAA poeder.Doe't polyacrylamide waard gearstald yn films mei ferskate CE's, wiene de peaks fan HEC / PAA, MC / PAA en MPC / PAA films op respektivelik 1718 cm-1, 1720 cm-1 en 1724 cm-1.Yn ferliking mei suvere PAA-poeder, de peak lingten fan HPC / PAA, MC / PAA en HEC / PAA films ferskood troch 14, 10 en 8 cm-1, respektivelik.De wetterstofbân tusken de eter soerstof en COOH ûnderbrekt de wetterstofbân tusken de COOH-groepen.De mear wetterstofbânen foarme tusken PAA en CE, hoe grutter de pykferskowing fan CE/PAA yn IR-spektra.HPC hat de heechste graad fan wetterstofbânkompleksaasje, PAA en MC binne yn 'e midden, en HEC is de leechste.
Groeigedrach fan gearstalde films fan PAA en CE's:
It filmfoarmjende gedrach fan PAA en CE's tidens LBL-assemblage waard ûndersocht mei QCM en spektrale ynterferometry.QCM is effektyf foar it kontrolearjen fan filmgroei yn situ tidens de earste pear assemblage-syklusen.Spektrale interferometers binne geskikt foar films groeid oer 10 syklusen.
De HEC/PAA-film toande in lineêre groei yn it hiele LBL-assemblageproses, wylst de MC/PAA- en HPC/PAA-films in eksponinsjele groei sjen litte yn 'e iere stadia fan' e gearstalling en doe omfoarme ta in lineêre groei.Yn 'e lineêre groeiregio, hoe heger de graad fan kompleksaasje, hoe grutter de diktegroei per gearstallingssyklus.
Effekt fan oplossing pH op film groei:
De pH-wearde fan 'e oplossing beynfloedet de groei fan' e wetterstofbûnte polymearkompositefilm.As in swak polyelectrolyte, PAA sil wurde ionisearre en negatyf belêste as de pH fan de oplossing ferheget, dêrmei inhibiting hydrogen bond assosjaasje.Doe't de graad fan ionisaasje fan PAA berikte in bepaald nivo, koe PAA net gearstalle yn in film mei wetterstofbinding akseptors yn LBL.
De film dikte fermindere mei de tanimming fan oplossing pH, en de film dikte sakke ynienen by pH2.5 HPC / PAA en pH3.0-3.5 HPC / PAA.It krityske punt fan HPC/PAA is sawat pH 3.5, wylst dat fan HEC/PAA sawat 3.0 is.Dit betsjut dat as de pH fan 'e assemblage-oplossing heger is as 3.5, kin de HPC / PAA-film net wurde foarme, en as de pH fan' e oplossing heger is as 3.0, kin de HEC / PAA-film net wurde foarme.Troch de hegere graad fan wetterstofbânkompleksaasje fan HPC/PAA-membraan is de krityske pH-wearde fan HPC/PAA-membraan heger as dy fan HEC/PAA-membraan.Yn sâltfrije oplossing wiene de krityske pH-wearden fan 'e kompleksen foarme troch HEC/PAA, MC/PAA en HPC/PAA respektivelik sawat 2,9, 3,2 en 3,7.De krityske pH fan HPC/PAA is heger as dy fan HEC/PAA, wat oerienkomt mei dy fan LBL-membraan.
Water absorption prestaasjes fan CE / PAA membraan:
CES is ryk oan hydroxylgroepen, sadat it goede wetterabsorption en wetterbehâld hat.Troch it HEC/PAA-membraan as foarbyld te nimmen, waard de adsorpsjekapasiteit fan wetterstofbûnte CE/PAA-membraan oan wetter yn 'e omjouwing ûndersocht.Karakterisearre troch spektrale ynterferometry nimt de filmdikte ta as de film wetter absorbearret.It waard pleatst yn in omjouwing mei ferstelbere vochtigheid by 25 ° C foar 24 oeren te kommen ta wetter absorption lykwicht.De films waarden droege yn in fakuüm oven (40 ° C) foar 24 oeren om it focht folslein te ferwiderjen.
As de fochtigens ferheget, wurdt de film dikke.Yn it gebiet mei lege vochtigheid fan 30% -50% is de dikte groei relatyf stadich.As de fochtigens mear as 50% is, groeit de dikte fluch.Yn ferliking mei it wetterstofbûnte PVPON/PAA-membraan kin it HEC/PAA-membraan mear wetter opnimme út it miljeu.Under de betingst fan relative luchtvochtigheid fan 70% (25 ° C), it thickening berik fan PVPON / PAA film is likernôch 4%, wylst dat fan HEC / PAA film is sa heech as likernôch 18%.De resultaten lieten sjen dat alhoewol't in bepaalde hoemannichte OH-groepen yn it HEC/PAA-systeem meidie oan 'e foarming fan wetterstofbânen, d'r noch in oansjenlik oantal OH-groepen wiene dy't ynteraksje mei wetter yn 'e omjouwing.Dêrom hat it HEC / PAA-systeem goede eigenskippen foar wetterabsorption.
yn konklúzje
(1) It HPC / PAA-systeem mei de heechste wetterstofbindingsgraad fan CE en PAA hat de rapste groei ûnder har, MC / PAA is yn 'e midden, en HEC / PAA is de leechste.
(2) De HEC / PAA film toande in lineêre groei modus hiele tarieding proses, wylst de oare twa films MC / PAA en HPC / PAA lieten in eksponinsjele groei yn de earste pear syklussen, en dan omfoarme ta in lineêre groei modus.
(3) De groei fan CE / PAA-film hat in sterke ôfhinklikens fan 'e oplossing pH.As de pH fan 'e oplossing heger is dan har kritysk punt, kinne PAA en CE net gearfoegje yn in film.It gearstalde CE / PAA-membraan wie oplosber yn oplossingen mei hege pH.
(4) Sûnt de CE / PAA film is ryk oan OH en COOH, waarmte behanneling makket it cross-keppele.It cross-keppele CE / PAA-membraan hat goede stabiliteit en is ûnoplosber yn oplossingen mei hege pH.
(5) De CE / PAA film hat goede adsorption kapasiteit foar wetter yn it miljeu.
Post tiid: Febrewaris 18-2023