Paşxaneya Lêkolînê
Wek çavkaniyek xwezayî, zêde û nûjenkirî, seluloz di sepanên pratîkî de ji ber taybetmendiyên xwe yên nehelîn û çareserbûna sînorkirî rastî dijwarîyên mezin tê. Krîstalîteya bilind û girêdanên hîdrojenê yên densiteya bilind di avahiya selulozê de dihêle ku ew di dema pêvajoya xwedîkirinê de hilweşe lê nehele, û di avê û piraniya çareserkerên organîk de nahele. Derîvatên wan bi esterîfîkasyon û eterîfîkasyona komên hîdroksîl li ser yekîneyên anhîdroglûkozê di zincîra polîmer de têne hilberandin, û dê hin taybetmendiyên cûda li gorî seluloza xwezayî nîşan bidin. Reaksiyona eterîfîkasyonê ya selulozê dikare gelek eterên selulozê yên di avê de çareserker, wekî metîl seluloz (MC), hîdroksîetîl seluloz (HEC) û hîdroksîpropîl seluloz (HPC) çêbike, ku bi berfirehî di xwarin, kozmetîk, derman û bijîşkî de têne bikar anîn. CE ya di avê de çareserker dikare polîmerên bi girêdana hîdrojenê bi asîdên polîkarboksîlîk û polîfenolan re çêbike.
Komkirina qat bi qat (LBL) rêbazek bi bandor e ji bo amadekirina fîlmên tenik ên kompozît ên polîmer. Li jêr bi giranî komkirina LBL ya sê CE-yên cûda yên HEC, MC û HPC bi PAA re vedibêje, tevgera komkirina wan berawird dike, û bandora cîgiran li ser komkirina LBL analîz dike. Bandora pH-ê li ser stûriya fîlmê, û cûdahiyên cûda yên pH-ê li ser avakirin û helandina fîlmê lêkolîn bike, û taybetmendiyên vegirtina avê yên CE/PAA pêşve bibe.
Materyalên Ceribandinê:
Asîda polîakrîlîk (PAA, Mw = 450,000). Vîskozîteya çareseriya avî ya 2wt.% a hîdroksîetîlselûlozê (HEC) 300 mPa·s e, û pileya cîgirtinê 2.5 e. Metîlselûloz (MC, çareseriya avî ya 2wt.% bi vîskozîteya 400 mPa·s û pileya cîgirtinê 1.8). Hîdroksîpropîlselûloz (HPC, çareseriya avî ya 2wt.% bi vîskozîteya 400 mPa·s û pileya cîgirtinê 2.5).
Amadekariya fîlmê:
Bi komkirina qata krîstala şil li ser silîkonê di 25°C de hatiye amadekirin. Rêbaza dermankirina matrîksa slaytê wiha ye: 30 deqîqe di çareseriya asîdî (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) de bihêlin, dûv re çend caran bi ava deîyonîze bişon heta ku pH bêalî bibe, û di dawiyê de bi nîtrojena paqij hişk bikin. Komkirina LBL bi karanîna makîneyên otomatîk pêk tê. Substrat bi dorê di çareseriya CE (0.2 mg/mL) û çareseriya PAA (0.2 mg/mL) de hat hiştin, her çareserî 4 deqîqe hat hiştin. Di navbera her şuştina çareseriyê de sê şuştinên 1 deqîqeyî di ava deîyonîze de hatin kirin da ku polîmera bi sist ve girêdayî were rakirin. Nirxên pH-ê yên çareseriya komkirinê û çareseriya şuştinê herduyan jî li pH 2.0 hatin verast kirin. Fîlmên amadekirî wekî (CE/PAA)n têne destnîşan kirin, ku n çerxa komkirinê nîşan dide. (HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 û (HPC/PAA)30 bi piranî hatin amadekirin.
Karakterîzasyona Fîlmê:
Spektrûmên refleksansê yên nêzîkî normal bi NanoCalc-XR Ocean Optics hatin tomar kirin û analîz kirin, û qalindahiya fîlmên ku li ser silîkonê hatine danîn hate pîvandin. Bi substratek silîkonê ya vala wekî paşxane, spektrometera FT-IR ya fîlma tenik a li ser substrata silîkonê li ser spektrometreyek înfrared Nicolet 8700 hate berhev kirin.
Têkiliyên girêdana hîdrojenê di navbera PAA û CEyan de:
Komkirina HEC, MC û HPC bi PAA re di nav fîlmên LBL de. Spektrên înfrared ên HEC/PAA, MC/PAA û HPC/PAA di wêneyê de têne nîşandan. Sînyalên IR yên bihêz ên PAA û CES dikarin bi zelalî di spektrên IR yên HEC/PAA, MC/PAA û HPC/PAA de werin dîtin. Spektroskopiya FT-IR dikare kompleksasyona girêdana hîdrojenê ya di navbera PAA û CES de bi çavdêriya guheztina bendên vegirtinê yên taybetmendî analîz bike. Girêdana hîdrojenê ya di navbera CES û PAA de bi giranî di navbera oksîjena hîdroksîl a CES û koma COOH ya PAA de çêdibe. Piştî ku girêdana hîdrojenê çêdibe, sorbûna lûtkeya dirêjkirinê ber bi rêça frekansa nizm ve diçe.
Ji bo toza PAA ya saf lûtkeya 1710 cm-1 hate dîtin. Dema ku polîakrîlamîd di nav fîlman de bi CE-yên cûda hate kom kirin, lûtkeyên fîlmên HEC/PAA, MC/PAA û MPC/PAA bi rêzê ve li 1718 cm-1, 1720 cm-1 û 1724 cm-1 hatin cih. Li gorî toza PAA ya saf, dirêjahiya lûtkeyên fîlmên HPC/PAA, MC/PAA û HEC/PAA bi rêzê ve bi 14, 10 û 8 cm-1 veguherî. Girêdana hîdrojenê ya di navbera oksîjena eter û COOH de girêdana hîdrojenê ya di navbera komên COOH de qut dike. Çiqas girêdanên hîdrojenê di navbera PAA û CE de çêbibin, guheztina lûtkeya CE/PAA di spektrên IR de ewqas mezintir dibe. HPC xwedî pileya herî bilind a kompleksasyona girêdana hîdrojenê ye, PAA û MC di navîn de ne, û HEC ya herî nizm e.
Reftara mezinbûna fîlmên kompozît ên PAA û CE:
Reftara çêkirina fîlmê ya PAA û CEyan di dema komkirina LBL de bi karanîna QCM û interferometriya spektral hate lêkolînkirin. QCM ji bo şopandina mezinbûna fîlmê di cih de di çend çerxên pêşîn ên komkirinê de bi bandor e. Interferometreyên spektral ji bo fîlmên ku di 10 çerxan de mezin dibin guncaw in.
Fîlma HEC/PAA di tevahiya pêvajoya komkirina LBL de mezinbûnek xêzik nîşan da, di heman demê de fîlmên MC/PAA û HPC/PAA di qonaxên destpêkê yên komkirinê de mezinbûnek eksponansiyel nîşan dan û dûv re veguherin mezinbûnek xêzik. Di herêma mezinbûna xêzik de, rêjeya kompleksbûnê çiqas bilindtir be, mezinbûna qalindahiyê di her çerxa komkirinê de ewqas mezintir dibe.
Bandora pH-ya çareseriyê li ser mezinbûna fîlmê:
Nirxa pH-ê ya çareseriyê bandorê li mezinbûna fîlma kompozît a polîmer a bi girêdana hîdrojenê ve dike. Wekî polîelektrolîtek qels, PAA dê bi zêdebûna pH-a çareseriyê were iyonîzekirin û bi awayekî neyînî barkirî bibe, bi vî rengî girêdana girêdana hîdrojenê asteng dike. Dema ku pileya iyonîzasyona PAA gihîşt astek diyarkirî, PAA nikarîbû di LBL de bi qebûlkirina girêdana hîdrojenê re bibe fîlmek.
Qalindahiya fîlmê bi zêdebûna pH-ya çareseriyê kêm bû, û qalindahiya fîlmê di pH2.5 HPC/PAA û pH3.0-3.5 HPC/PAA de ji nişka ve kêm bû. Xala krîtîk a HPC/PAA nêzîkî pH 3.5 e, lê ya HEC/PAA nêzîkî 3.0 e. Ev tê vê wateyê ku dema pH-ya çareseriya komkirinê ji 3.5 bilindtir be, fîlma HPC/PAA nikare çêbibe, û dema ku pH-ya çareseriyê ji 3.0 bilindtir be, fîlma HEC/PAA nikare çêbibe. Ji ber pileya bilindtir a kompleksbûna girêdana hîdrojenê ya membrana HPC/PAA, nirxa pH-ya krîtîk a membrana HPC/PAA ji ya membrana HEC/PAA bilindtir e. Di çareseriya bê xwê de, nirxên pH-ya krîtîk a kompleksên ku ji hêla HEC/PAA, MC/PAA û HPC/PAA ve hatine çêkirin, bi rêzê nêzîkî 2.9, 3.2 û 3.7 bûn. pH-ya krîtîk a HPC/PAA ji ya HEC/PAA bilindtir e, ku ev yek bi ya membrana LBL re lihevhatî ye.
Performansa vegirtina avê ya membrana CE/PAA:
CES ji hêla komên hîdroksîl ve dewlemend e, ji ber vê yekê ew xwedî avgirtin û ragirtina avê ya baş e. Bi mînaka membrana HEC/PAA, kapasîteya adsorpsiyona membrana CE/PAA ya bi hîdrojenê ve girêdayî ji bo avê di hawîrdorê de hate lêkolîn kirin. Bi interferometriya spektral ve tête diyar kirin ku qalindahiya fîlmê dema ku fîlm avê digire zêde dibe. Ew di hawîrdorek bi şilbûna verastkirî de di 25°C de ji bo 24 demjimêran hate danîn da ku hevsengiya vegirtina avê were bidestxistin. Fîlm di firinek valahiyê (40°C) de ji bo 24 demjimêran hatin hişk kirin da ku şilbûn bi tevahî were rakirin.
Her ku şilbûn zêde dibe, fîlm qalind dibe. Di herêma şilbûna kêm a 30%-50% de, mezinbûna qalindbûnê nisbeten hêdî ye. Dema ku şilbûn ji 50% derbas dibe, qalindbûn bi lez mezin dibe. Li gorî membrana PVPON/PAA ya bi hîdrojenê ve girêdayî, membrana HEC/PAA dikare ji hawîrdorê bêtir avê bimije. Di bin şertê şilbûna nisbî ya 70% (25°C) de, rêjeya qalindbûna fîlma PVPON/PAA bi qasî 4% e, lê ya fîlma HEC/PAA bi qasî 18% bilind e. Encam nîşan dan ku her çend hejmarek diyarkirî ya komên OH di pergala HEC/PAA de beşdarî çêbûna girêdanên hîdrojenê bûne jî, dîsa jî hejmareke girîng a komên OH bi ava hawîrdorê re têkilî danîne. Ji ber vê yekê, pergala HEC/PAA xwedî taybetmendiyên baş ên vemijandina avê ye.
di encamê de
(1) Sîstema HPC/PAA ya bi pileya girêdana hîdrojenê ya herî bilind a CE û PAA di nav wan de xwedî mezinbûna herî zû ye, MC/PAA di navîn de ye, û HEC/PAA jî ya herî nizm e.
(2) Fîlma HEC/PAA di tevahiya pêvajoya amadekirinê de moda mezinbûna xêzikî nîşan da, di heman demê de du fîlmên din MC/PAA û HPC/PAA di çend çerxên pêşîn de mezinbûnek eksponansiyel nîşan dan, û dûv re veguherin moda mezinbûna xêzikî.
(3) Mezinbûna fîlmê CE/PAA bi pH-ya çareseriyê ve girêdayî ye. Dema ku pH-ya çareseriyê ji xala xwe ya krîtîk bilindtir be, PAA û CE nikarin bibin fîlmek. Parzûna CE/PAA ya kombûyî di çareseriyên pH-ya bilind de dihele.
(4) Ji ber ku fîlma CE/PAA dewlemendê OH û COOH e, dermankirina germî wê dike ku bi xaçerêyî ve girêdayî be. Membrana CE/PAA ya bi xaçerêyî ve girêdayî xwedî îstîqrarek baş e û di çareseriyên pH-ya bilind de çareser nabe.
(5) Fîlma CE/PAA xwedî kapasîteya adsorpsiyonê ya baş ji bo avê di jîngehê de ye.
Dema weşandinê: 18ê Sibatê 2023