Kasang Tukang Panalungtikan
Salaku sumber daya alami, loba, sareng tiasa dianyari, selulosa nyanghareupan tantangan anu ageung dina aplikasi praktis kusabab sipatna anu henteu lebur sareng katerlarutan anu terbatas. Kristalinitas anu luhur sareng beungkeut hidrogén kapadetan anu luhur dina struktur selulosa ngajantenkeun éta rusak tapi henteu lebur nalika prosés kepemilikan, sareng henteu leyur dina cai sareng kaseueuran pangleyur organik. Turunanna dihasilkeun ku ésterifikasi sareng éterifikasi gugus hidroksil dina unit anhidroglukosa dina ranté polimér, sareng bakal nunjukkeun sababaraha sipat anu béda dibandingkeun sareng selulosa alami. Réaksi éterifikasi selulosa tiasa ngahasilkeun seueur éter selulosa anu leyur dina cai, sapertos metil selulosa (MC), hidroksietil selulosa (HEC) sareng hidroksipropil selulosa (HPC), anu seueur dianggo dina dahareun, kosmétik, dina farmasi sareng ubar. CE anu leyur dina cai tiasa ngabentuk polimér anu kabeungkeut hidrogén sareng asam polikarboksilat sareng polifenol.
Perakitan lapis demi lapis (LBL) mangrupikeun metode anu efektif pikeun nyiapkeun pilem ipis komposit polimér. Di handap ieu utamina ngajelaskeun perakitan LBL tina tilu CE anu béda tina HEC, MC sareng HPC sareng PAA, ngabandingkeun paripolah perakitanna, sareng nganalisis pangaruh substituén kana perakitan LBL. Nalungtik pangaruh pH kana ketebalan pilem, sareng bédana pH kana formasi sareng disolusi pilem, sareng ngembangkeun sipat nyerep cai CE/PAA.
Bahan Ékspériméntal:
Asam poliakrilat (PAA, Mw = 450.000). Viskositas larutan cai 2wt.% tina hidroksietilselulosa (HEC) nyaéta 300 mPa·s, sareng tingkat substitusina nyaéta 2,5. Metilselulosa (MC, larutan cai 2wt.% kalayan viskositas 400 mPa·s sareng tingkat substitusi 1,8). Hidroksipropil selulosa (HPC, larutan cai 2wt.% kalayan viskositas 400 mPa·s sareng tingkat substitusi 2,5).
Persiapan pilem:
Disiapkeun ku cara perakitan lapisan kristal cair dina silikon dina suhu 25°C. Métode pangolahan matriks slide nyaéta sapertos kieu: direndem dina larutan asam (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) salami 30 menit, teras dibilas ku cai deionisasi sababaraha kali dugi ka pH janten nétral, sareng pamustunganana dikeringkeun ku nitrogén murni. Perakitan LBL dilakukeun nganggo mesin otomatis. Substrat direndem sacara gantian dina larutan CE (0,2 mg/mL) sareng larutan PAA (0,2 mg/mL), unggal larutan direndem salami 4 menit. Tilu kali rendeman bilas, masing-masing 1 menit dina cai deionisasi dilakukeun di antara unggal rendeman larutan pikeun miceun polimér anu napel leupas. Nilai pH larutan perakitan sareng larutan pembilas duanana disaluyukeun kana pH 2.0. Pilem anu disiapkeun dilambangkeun salaku (CE/PAA)n, dimana n nandakeun siklus perakitan. (HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 sareng (HPC/PAA)30 utamina disiapkeun.
Karakterisasi Pilem:
Spéktra réfléktansi anu ampir normal dirékam sareng dianalisis nganggo NanoCalc-XR Ocean Optics, teras ketebalan pilem anu diendapkeun dina silikon diukur. Kalayan substrat silikon kosong salaku latar tukang, spéktrum FT-IR tina pilem ipis dina substrat silikon dikumpulkeun dina spéktrométer infra red Nicolet 8700.
Interaksi beungkeut hidrogén antara PAA sareng CE:
Perakitan HEC, MC sareng HPC sareng PAA kana pilem LBL. Spéktra infra red HEC/PAA, MC/PAA sareng HPC/PAA dipidangkeun dina gambar. Sinyal IR anu kuat tina PAA sareng CES tiasa dititénan sacara jelas dina spéktra IR HEC/PAA, MC/PAA sareng HPC/PAA. Spéktroskopi FT-IR tiasa nganalisis kompleksasi beungkeut hidrogén antara PAA sareng CES ku cara ngawaskeun pergeseran pita serapan anu khas. Ikatan hidrogén antara CES sareng PAA utamina lumangsung antara oksigén hidroksil CES sareng gugus COOH PAA. Saatos beungkeut hidrogén kabentuk, puncak beureum anu manjang ngageser ka arah frékuénsi rendah.
Puncak 1710 cm-1 katingali pikeun bubuk PAA murni. Nalika poliakrilamida dirakit kana pilem kalayan CE anu béda, puncak pilem HEC/PAA, MC/PAA sareng MPC/PAA aya dina 1718 cm-1, 1720 cm-1 sareng 1724 cm-1, masing-masing. Dibandingkeun sareng bubuk PAA murni, panjang puncak pilem HPC/PAA, MC/PAA sareng HEC/PAA bergeser masing-masing 14, 10 sareng 8 cm−1. Ikatan hidrogén antara oksigén éter sareng COOH ngaganggu ikatan hidrogén antara gugus COOH. Beuki seueur ikatan hidrogén anu kabentuk antara PAA sareng CE, beuki ageung pergeseran puncak CE/PAA dina spéktra IR. HPC ngagaduhan tingkat kompleksasi ikatan hidrogén anu pangluhurna, PAA sareng MC aya di tengah, sareng HEC anu panghandapna.
Paripolah kamekaran pilem komposit PAA sareng CE:
Paripolah PAA sareng CE dina ngabentuk pilem nalika perakitan LBL ditalungtik nganggo QCM sareng interferometri spéktral. QCM efektif pikeun ngawas kamekaran pilem in situ salami sababaraha siklus perakitan munggaran. Interferométer spéktral cocog pikeun pilem anu dipelak langkung ti 10 siklus.
Pilem HEC/PAA némbongkeun kamekaran linier sapanjang prosés perakitan LBL, sedengkeun pilem MC/PAA sareng HPC/PAA némbongkeun kamekaran éksponénsial dina tahap awal perakitan teras robah jadi kamekaran linier. Dina daérah kamekaran linier, beuki luhur tingkat kompleksasi, beuki ageung kamekaran ketebalan per siklus perakitan.
Pangaruh pH larutan kana kamekaran pilem:
Nilai pH larutan mangaruhan kamekaran pilem komposit polimér anu kaiket hidrogén. Salaku poliéléktrolit anu lemah, PAA bakal terionisasi sareng muatanna négatif nalika pH larutan ningkat, sahingga ngahalangan asosiasi beungkeut hidrogén. Nalika tingkat ionisasi PAA ngahontal tingkat anu tangtu, PAA moal tiasa ngahiji jadi pilem kalayan akseptor beungkeut hidrogén dina LBL.
Kandel pilem turun nalika pH larutan ningkat, sareng kandel pilem turun ujug-ujug dina pH 2.5 HPC/PAA sareng pH 3.0-3.5 HPC/PAA. Titik kritis HPC/PAA nyaéta sakitar pH 3.5, sedengkeun HEC/PAA sakitar 3.0. Ieu ngandung harti yén nalika pH larutan rakitan langkung luhur tibatan 3.5, pilem HPC/PAA henteu tiasa kabentuk, sareng nalika pH larutan langkung luhur tibatan 3.0, pilem HEC/PAA henteu tiasa kabentuk. Kusabab tingkat kompleksasi beungkeut hidrogén anu langkung luhur tina mémbran HPC/PAA, nilai pH kritis mémbran HPC/PAA langkung luhur tibatan mémbran HEC/PAA. Dina larutan bébas uyah, nilai pH kritis tina kompleks anu kabentuk ku HEC/PAA, MC/PAA sareng HPC/PAA masing-masing sakitar 2.9, 3.2 sareng 3.7. pH kritis HPC/PAA leuwih luhur tibatan HEC/PAA, anu saluyu sareng mémbran LBL.
Kinerja panyerepan cai tina mémbran CE/PAA:
CES beunghar ku gugus hidroksil sahingga mibanda panyerepan cai sareng ingetan cai anu saé. Nganggo mémbran HEC/PAA salaku conto, kapasitas adsorpsi mémbran CE/PAA anu kabeungkeut hidrogén kana cai dina lingkungan ditalungtik. Dicirikeun ku interferometri spéktral, ketebalan pilem ningkat nalika pilem nyerep cai. Éta disimpen dina lingkungan kalayan kalembaban anu tiasa disaluyukeun dina suhu 25°C salami 24 jam pikeun ngahontal kasaimbangan panyerepan cai. Pilem-pilem éta dikeringkeun dina oven vakum (40°C) salami 24 jam pikeun miceun Uap cai sacara lengkep.
Nalika kalembaban ningkat, pilemna kandel. Dina daérah kalembaban anu handap nyaéta 30%-50%, kamekaran ketebalan relatif laun. Nalika kalembaban ngaleuwihan 50%, ketebalanna gancang ningkat. Dibandingkeun sareng mémbran PVPON/PAA anu kabeungkeut hidrogén, mémbran HEC/PAA tiasa nyerep langkung seueur cai tina lingkungan. Dina kaayaan kalembaban relatif 70% (25°C), rentang kandel pilem PVPON/PAA nyaéta sakitar 4%, sedengkeun pilem HEC/PAA luhurna sakitar 18%. Hasilna nunjukkeun yén sanaos sajumlah gugus OH dina sistem HEC/PAA milu dina formasi beungkeut hidrogén, masih aya sajumlah ageung gugus OH anu berinteraksi sareng cai dina lingkungan. Ku alatan éta, sistem HEC/PAA ngagaduhan sipat nyerep cai anu saé.
kasimpulanana
(1) Sistem HPC/PAA kalayan tingkat beungkeutan hidrogén pangluhurna nyaéta CE sareng PAA ngagaduhan kamekaran anu paling gancang di antara éta, MC/PAA aya di tengah, sareng HEC/PAA anu panghandapna.
(2) Pilem HEC/PAA némbongkeun modeu kamekaran linier sapanjang prosés persiapan, sedengkeun dua pilem séjénna MC/PAA sareng HPC/PAA némbongkeun kamekaran éksponénsial dina sababaraha siklus munggaran, teras robah jadi modeu kamekaran linier.
(3) Tumuwuhna pilem CE/PAA gumantung pisan kana pH larutan. Nalika pH larutan langkung luhur tibatan titik kritisna, PAA sareng CE henteu tiasa ngahiji janten pilem. Mémbran CE/PAA anu dirakit tiasa leyur dina larutan pH anu luhur.
(4) Kusabab pilem CE/PAA beunghar ku OH sareng COOH, perlakuan panas ngajantenkeun éta saling silang. Mémbran CE/PAA anu saling silang gaduh stabilitas anu saé sareng teu leyur dina larutan pH anu luhur.
(5) Pilem CE/PAA mibanda kapasitas adsorpsi anu saé pikeun cai di lingkungan.
Waktos posting: 18-Peb-2023