Pētniecības fons
Kā dabisks, bagātīgs un atjaunojams resurss, celuloze saskaras ar lielām problēmām praktiskos pielietojumos, ņemot vērā tā nemainošo un ierobežoto šķīdības īpašību. Augstā kristalitātes un augsta blīvuma ūdeņraža saites celulozes struktūrā liek noārdīties, bet ne izkausēt glabāšanas procesā un nešķīst ūdenī un vairumā organisko šķīdinātāju. Viņu atvasinājumus ražo hidroksilgrupu esterifikācija un ēterifikācija uz polimēru ķēdes anhidroglucozes vienībām, un tiem būs dažas atšķirīgas īpašības, salīdzinot ar dabisko celulozi. Celulozes ēterifikācijas reakcija var radīt daudzus ūdenī šķīstošus celulozes eterus, piemēram, metilcelulozi (MC), hidroksietietilcelulozi (HEC) un hidroksipropilcelulozi (HPC), kuras plaši izmanto pārtikā, kosmētikā, farmācijas un medicīnā. Ūdenī šķīstošais CE var veidot ar ūdeņradi saistītus polimērus ar polikarboksilskābēm un polifenoliem.
Layer-by slāņu montāža (LBL) ir efektīva metode polimēru kompozītmateriālu plānu plēvju sagatavošanai. Tālāk galvenokārt aprakstīta trīs dažādu HEC, MC un HPC CE LBL montāža ar PAA, salīdzina to montāžas izturēšanos un analizē aizvietotāju ietekmi uz LBL montāžu. Izpētiet pH ietekmi uz plēves biezumu un atšķirīgajām pH atšķirībām uz plēves veidošanos un izšķīšanu un attīstīt CE/PAA ūdens absorbcijas īpašības.
Eksperimentālie materiāli:
Poliakrilskābe (PAA, MW = 450 000). Hidroksietilcelulozes (HEC) 2wt% viskozitāte ir 300 MPa · s, un aizvietošanas pakāpe ir 2,5. Metilceluloze (MC, 2wt.% Ūdens šķīdums ar viskozitāti 400 MPa · s un 1,8 aizstāšanas pakāpi). Hidroksipropilceluloze (HPC, 2wt% ūdens šķīdums ar viskozitāti 400 MPa · un aizstāšanas pakāpi 2,5).
Filmas sagatavošana:
Sagatavots ar šķidrā kristāla slāņa komplektu uz silīcija 25 ° C temperatūrā. Slaida matricas apstrādes metode ir šāda: mērcējiet skābā šķīdumā (H2SO4/H2O2, 7/3VOL/VOL) 30 minūtes, pēc tam vairākas reizes izskalojiet ar dejonizētu ūdeni, līdz pH kļūst neitrāls un beidzot sauss ar tīru slāpekli. LBL montāža tiek veikta, izmantojot automātisko mašīnu. Substrāts pārmaiņus iemērc CE šķīdumā (0,2 mg/ml) un PAA šķīdumā (0,2 mg/ml), katrs šķīdums tika iemērc 4 minūtes. Starp katru šķīdumu mērcēt tika veikti trīs noskalo 1 minūtes katra dejonizētā ūdenī, lai noņemtu brīvi piestiprinātu polimēru. Gan montāžas šķīduma pH vērtības, gan skalošanas šķīdums tika koriģētas līdz pH 2,0. Sagatavotās filmas tiek apzīmētas kā (CE/PAA) N, kur N apzīmē montāžas ciklu. (HEC/PAA) 40, (MC/PAA) 30 un (HPC/PAA) 30 galvenokārt tika sagatavoti.
Filmas raksturojums:
Tika reģistrēti un analizēti gandrīz normāli atstarojuma spektri, un tika analizēti ar nanokalc-xr okeāna optiku, un tika izmērīts silīcija novietotās plēvju biezums. Ar tukšu silīcija substrātu kā fonu uz Nicolet 8700 infrasarkanā spektrometra tika savākts plānas plēves FT-IR spektrs uz silīcija pamatnes.
Ūdeņraža saites mijiedarbība starp PAA un CES:
HEC, MC un HPC montāža ar PAA LBL filmās. Attēlā parādīti HEC/PAA, MC/PAA un HPC/PAA infrasarkanie spektri. Spēcīgos PAA un CES signālus var skaidri novērot HEC/PAA, MC/PAA un HPC/PAA IR spektros. FT-IR spektroskopija var analizēt ūdeņraža saites kompleksu starp PAA un CES, uzraudzot raksturīgo absorbcijas joslu maiņu. Ūdeņraža saite starp CES un PAA galvenokārt notiek starp CES hidroksil skābekli un PAA COOH grupu. Pēc ūdeņraža saites veidošanās stiepšanās maksimums sarkanais novirzās uz zemas frekvences virzienu.
Tīram PAA pulverim tika novērota 1710 cm-1 virsotne. Kad poliakrilamīds tika salikts filmās ar dažādām CES, HEC/PAA, MC/PAA un MPC/PAA plēvju virsotnes atradās attiecīgi 1718 cm-1, 1720 cm-1 un 1724 cm-1. Salīdzinot ar tīru PAA pulveri, HPC/PAA, MC/PAA un HEC/PAA plēvju maksimālais garums mainījās attiecīgi par 14, 10 un 8 cm - 1. Ūdeņraža saite starp ētera skābekli un COOH pārtrauc ūdeņraža saiti starp COOH grupām. Jo vairāk ūdeņraža saites veidojās starp PAA un CE, jo lielāka ir CE/PAA maksimālā nobīde IR spektrā. HPC ir visaugstākā ūdeņraža saites kompleksa pakāpe, PAA un MC ir vidū, un HEC ir zemākais.
PAA un CES salikto filmu augšanas izturēšanās:
Filmu veidojošā PAA un CES izturēšanās LBL montāžas laikā tika pētīta, izmantojot QCM un spektrālo interferometriju. QCM ir efektīvs, lai uzraudzītu filmu augšanu in situ pirmajos dažos montāžas ciklos. Spektrālie interferometri ir piemēroti filmām, kas audzētas vairāk nekā 10 ciklos.
HEC/PAA plēve parādīja lineāru pieaugumu visā LBL montāžas procesā, savukārt MC/PAA un HPC/PAA plēves parādīja eksponenciālu pieaugumu agrīnās montāžas stadijās un pēc tam pārveidojās par lineāru augšanu. Lineārā augšanas reģionā, jo augstāka ir kompleksa pakāpe, jo lielāks ir biezuma augšana uz montāžas ciklu.
Risinājuma pH ietekme uz plēves augšanu:
Šķīduma pH vērtība ietekmē ar ūdeņradi saistītā polimēra kompozītmateriāla augšanu. Kā vājš polioelektrolīts PAA tiks jonizēts un negatīvi uzlādēts, palielinoties šķīduma pH, tādējādi kavējot ūdeņraža saites asociāciju. Kad PAA jonizācijas pakāpe sasniedza noteiktu līmeni, PAA nevarēja pulcēties plēvē ar ūdeņraža saites akceptoriem LBL.
Plēves biezums samazinājās, palielinoties šķīduma pH palielināšanai, un plēves biezums pēkšņi samazinājās ar PH2,5 ZS/PAA un PH3,0-3,5 HPC/PAA. HPC/PAA kritiskais punkts ir aptuveni 3,5 pH, savukārt HEC/PAA ir aptuveni 3,0. Tas nozīmē, ka tad, kad montāžas šķīduma pH ir augstāks par 3,5, HPC/PAA plēvi nevar izveidot, un, ja šķīduma pH ir augstāks par 3,0, HEC/PAA plēve nevar veidoties. Sakarā ar augstāku HPC/PAA membrānas ūdeņraža saites kompleksa pakāpi HPC/PAA membrānas kritiskā pH vērtība ir augstāka nekā HEC/PAA membrānā. Bez sāls šķīduma kompleksu kritiskās pH vērtības, ko veidoja HEC/PAA, MC/PAA un HPC/PAA, bija attiecīgi aptuveni 2,9, 3,2 un 3,7. HPC/PAA kritiskais pH ir augstāks nekā HEC/PAA, kas atbilst LBL membrānas veidam.
CE/ PAA membrānas ūdens absorbcijas veiktspēja:
CES ir bagāta ar hidroksilgrupām, lai tai būtu laba ūdens absorbcija un ūdens aizture. Tika pētīta HEC/PAA membrāna, kā piemēru, tika pētīta ar ūdeņradi saistītas CE/PAA membrānas adsorbcijas spēja uz ūdeni vidē. Raksturīgs ar spektrālo interferometriju, plēves biezums palielinās, kad plēve absorbē ūdeni. Tas tika ievietots vidē ar regulējamu mitrumu 25 ° C temperatūrā 24 stundas, lai sasniegtu ūdens absorbcijas līdzsvaru. Filmas 24 stundas žāvēja vakuuma krāsnī (40 ° C), lai pilnībā noņemtu mitrumu.
Palielinoties mitrumam, filma sabiezē. Zemā mitruma platībā 30%-50%biezuma pieaugums ir salīdzinoši lēns. Kad mitrums pārsniedz 50%, biezums strauji aug. Salīdzinot ar ūdeņradi saistītu PVPON/PAA membrānu, HEC/PAA membrāna var absorbēt vairāk ūdens no vides. Relatīvā mitruma apstākļos 70%(25 ° C) PVPON/PAA plēves sabiezēšanas diapazons ir aptuveni 4%, savukārt HEC/PAA plēve ir pat aptuveni 18%. Rezultāti parādīja, ka, lai arī HEC/PAA sistēmā noteikts daudzums OH grupu piedalījās ūdeņraža saišu veidošanā, joprojām bija ievērojams skaits OH grupu, kas vidē mijiedarbojās ar ūdeni. Tāpēc HEC/PAA sistēmai ir labas ūdens absorbcijas īpašības.
noslēgums
(1) HPC/PAA sistēmai ar visaugstāko CE un PAA līmeni ūdeņraža un PAA ir visātrākā izaugsme starp tām, MC/PAA ir vidū, un HEC/PAA ir viszemākais.
(2) HEC/PAA plēvei parādīja lineāru augšanas režīmu visā sagatavošanas procesā, savukārt pārējās divas filmas MC/PAA un HPC/PAA parādīja eksponenciālu pieaugumu pirmajos dažos ciklos un pēc tam pārveidojās par lineāru augšanas režīmu.
(3) CE/PAA plēves pieaugumam ir liela atkarība no šķīduma pH. Kad šķīduma pH ir augstāks par tā kritisko punktu, PAA un CE nevar salikt filmā. Saliktā CE/PAA membrāna šķīst augstā pH risinājumos.
(4) Tā kā CE/PAA filma ir bagāta ar OH un COOH, termiskā apstrāde padara to savstarpēji saistītu. Krusteniskajai CE/PAA membrānai ir laba stabilitāte, un tā ir nešķīst augstā pH risinājumos.
(5) CE/PAA filmai ir laba adsorbcijas spēja ūdenim vidē.
Pasta laiks: 18.-1823. Februāris