سېللۇلوزا ئېفىرى/پولىئاكرىل كىسلاتاسى ھىدروگېن باغلىنىش پەردىسى

تەتقىقات ئارقا كۆرۈنۈشى

تەبىئىي، مول ۋە قايتا ھاسىل بولىدىغان بايلىق بولۇش سۈپىتى بىلەن، سېللۇلوزا ئېرىمەيدىغان ۋە چەكلىك ئېرىشچانلىق خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن ئەمەلىي قوللىنىشتا زور قىيىنچىلىقلارغا دۇچ كېلىدۇ. سېللۇلوزا قۇرۇلمىسىدىكى يۇقىرى كىرىستاللىق ۋە يۇقىرى زىچلىقتىكى ھىدروگېن باغلىنىشى ئۇنىڭ پارچىلىنىشىغا، ئەمما ئىگىلىنىش جەريانىدا ئېرىمەسلىكىگە، سۇ ۋە كۆپىنچە ئورگانىك ئېرىتكۈچىلەردە ئېرىمەسلىكىگە سەۋەب بولىدۇ. ئۇلارنىڭ ھاسىلاتلىرى پولىمېر زەنجىرىدىكى ئانگىدروگلۇكوزا بىرلىكلىرىدىكى گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرىنىڭ ئېستېرلىشىشى ۋە ئېفىرلىشىشى ئارقىلىق ھاسىل بولىدۇ، ھەمدە تەبىئىي سېللۇلوزاغا سېلىشتۇرغاندا بەزى پەرقلىق خۇسۇسىيەتلەرنى نامايان قىلىدۇ. سېللۇلوزانىڭ ئېفىرلىشىشى رېئاكسىيەسى مېتىل سېللۇلوزا (MC)، گىدروكسىئېتىل سېللۇلوزا (HEC) ۋە گىدروكسىپروپىل سېللۇلوزا (HPC) قاتارلىق نۇرغۇن سۇدا ئېرىيدىغان سېللۇلوزا ئېفىرلىرىنى ھاسىل قىلالايدۇ، بۇلار يېمەكلىك، گىرىم بۇيۇملىرى، دورىگەرلىك ۋە تېبابەت ساھەسىدە كەڭ قوللىنىلىدۇ. سۇدا ئېرىيدىغان CE پولىكاربون كىسلاتاسى ۋە پولىفېنوللار بىلەن ھىدروگېن باغلىنىشلىق پولىمېرلارنى ھاسىل قىلالايدۇ.

قەۋەت-قەۋەت يىغىش (LBL) پولىمېر بىرىكمە نېپىز پەردىلەرنى تەييارلاشنىڭ ئۈنۈملۈك ئۇسۇلى. تۆۋەندە ئاساسلىقى HEC، MC ۋە HPC نىڭ PAA بىلەن ئۈچ خىل CE نىڭ LBL يىغىش ئۇسۇلى بايان قىلىنىدۇ، ئۇلارنىڭ يىغىش خاراكتېرى سېلىشتۇرۇلىدۇ ۋە LBL يىغىشقا ئالماشتۇرغۇچىلارنىڭ تەسىرى تەھلىل قىلىنىدۇ. pH نىڭ پەردە قېلىنلىقىغا بولغان تەسىرى ۋە پەردە شەكىللىنىشى ۋە ئېرىشىگە بولغان pH نىڭ ئوخشىمايدىغان پەرقىنى تەكشۈرۈڭ، ھەمدە CE/PAA نىڭ سۇ سۈمۈرۈش خۇسۇسىيىتىنى تەرەققىي قىلدۇرۇڭ.

تەجرىبە ماتېرىياللىرى:

پولىئاكرىل كىسلاتاسى (PAA، Mw = 450,000). گىدروكسىئېتىلسېللۇلوزا (HEC) نىڭ 2wt.% سۇ ئېرىتمىسىنىڭ يېپىشقاقلىقى 300 mPa·s، ئالماشتۇرۇش دەرىجىسى 2.5. مېتىلسېللۇلوزا (MC، 2wt.% سۇ ئېرىتمىسى، يېپىشقاقلىقى 400 mPa·s، ئالماشتۇرۇش دەرىجىسى 1.8). گىدروكسىپروپىل سېللۇلوزا (HPC، 2wt.% سۇ ئېرىتمىسى، يېپىشقاقلىقى 400 mPa·s، ئالماشتۇرۇش دەرىجىسى 2.5).

فىلىم تەييارلاش:

25 سېلسىيە گرادۇستا كرېمنىي ئۈستىدە سۇيۇق كىرىستال قەۋىتى يىغىش ئۇسۇلى ئارقىلىق تەييارلىنىدۇ. سىيرىلما ماترىتسىنى بىر تەرەپ قىلىش ئۇسۇلى تۆۋەندىكىچە: كىسلاتالىق ئېرىتمىگە (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) 30 مىنۇت چىلاپ قويۇڭ، ئاندىن pH قىممىتى نېيترال بولغۇچە بىر قانچە قېتىم دېئىئونلاشتۇرۇلغان سۇ بىلەن چايقىۋېتىڭ ۋە ئاخىرىدا ساپ ئازوت بىلەن قۇرۇتۇڭ. LBL يىغىش ئاپتوماتىك ماشىنا ئارقىلىق ئېلىپ بېرىلىدۇ. ئاساسىي قاتلام CE ئېرىتمىسى (0.2 mg/mL) ۋە PAA ئېرىتمىسى (0.2 mg/mL) غا نۆۋەت بىلەن چىلىنىپ، ھەر بىر ئېرىتمە 4 مىنۇت چىلىنىپ تۇرىدۇ. بوش چاپلىشىپ قالغان پولىمېرنى چىقىرىۋېتىش ئۈچۈن، ھەر بىر ئېرىتمىنى چىلاش ئارىلىقىدا دېئىئونلاشتۇرۇلغان سۇدا 1 مىنۇتتىن ئۈچ قېتىم چايقىۋېتىلىدۇ. يىغىش ئېرىتمىسى ۋە چايقىۋېتىش ئېرىتمىسىنىڭ pH قىممىتى pH 2.0 غا تەڭشەلدى. تەييارلانغان پىلاستىنكىلار (CE/PAA)n دەپ بەلگىلىنىدۇ، بۇ يەردە n يىغىش دەۋرىنى كۆرسىتىدۇ. (HEC/PAA)40، (MC/PAA)30 ۋە (HPC/PAA)30 ئاساسلىقى تەييارلىنىدۇ.

فىلىم خاراكتېرى:

نورمالغا يېقىن قايتۇرۇش سپېكتىرى خاتىرىلىنىپ، NanoCalc-XR ئوكيان ئوپتىكىسى ئارقىلىق ئانالىز قىلىندى، ھەمدە كرېمنىيغا چاپلانغان پەردىلەرنىڭ قېلىنلىقى ئۆلچەندى. بوش كرېمنىي ئاساسى ئارقا كۆرۈنۈش قىلىپ، كرېمنىي ئاساسىدىكى نېپىز پەردىنىڭ FT-IR سپېكتىرى Nicolet 8700 ئىنفىرا قىزىل نۇر سپېكترومېتىرىدا توپلاندى.

PAA ۋە CE لار ئوتتۇرىسىدىكى ھىدروگېن باغلىنىشى ئۆز-ئارا تەسىرلىرى:

HEC، MC ۋە HPC نى PAA بىلەن LBL پىلاستىنكىلىرىغا يىغىش. HEC/PAA، MC/PAA ۋە HPC/PAA نىڭ ئىنفىرا قىزىل نۇر سپېكتىرى رەسىمدە كۆرسىتىلدى. PAA ۋە CES نىڭ كۈچلۈك IR سىگناللىرىنى HEC/PAA، MC/PAA ۋە HPC/PAA نىڭ IR سپېكتىرىدا ئېنىق كۆزىتىشكە بولىدۇ. FT-IR سپېكتروسكوپىيەسى PAA ۋە CES ئوتتۇرىسىدىكى ھىدروگېن باغلىنىشىنىڭ مۇرەككەپلىشىشىنى خاراكتېرلىك يۇتۇش بەلبېغىنىڭ يۆتكىلىشىنى كۆزىتىش ئارقىلىق تەھلىل قىلالايدۇ. CES بىلەن PAA ئوتتۇرىسىدىكى ھىدروگېن باغلىنىشى ئاساسلىقى CES نىڭ گىدروكسىل ئوكسىگېنى بىلەن PAA نىڭ COOH گۇرۇپپىسى ئارىسىدا يۈز بېرىدۇ. ھىدروگېن باغلىنىشى شەكىللەنگەندىن كېيىن، سوزۇلۇش چوققىسى قىزىل رەڭ تۆۋەن چاستوتا يۆنىلىشىگە يۆتكىلىدۇ.

ساپ PAA پاراشوكى ئۈچۈن 1710 cm-1 نىڭ چوققىسى كۆزىتىلدى. پولىئاكرىلامىدنى ھەر خىل CE لار بىلەن پىلاستىنكىلارغا يىغقاندا، HEC/PAA، MC/PAA ۋە MPC/PAA پىلاستىنكىلىرىنىڭ چوققىلىرى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 1718 cm-1، 1720 cm-1 ۋە 1724 cm-1 دا بولغان. ساپ PAA پاراشوكى بىلەن سېلىشتۇرغاندا، HPC/PAA، MC/PAA ۋە HEC/PAA پىلاستىنكىلىرىنىڭ چوققى ئۇزۇنلۇقى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 14، 10 ۋە 8 cm−1 يۆتكەلدى. ئېفىر ئوكسىگېن بىلەن COOH ئوتتۇرىسىدىكى ھىدروگېن باغلىنىشى COOH گۇرۇپپىلىرى ئوتتۇرىسىدىكى ھىدروگېن باغلىنىشىنى ئۈزىدۇ. PAA بىلەن CE ئارىسىدا شەكىللەنگەن ھىدروگېن باغلىنىشى قانچە كۆپ بولسا، IR سپېكتىرىدا CE/PAA نىڭ چوققى يۆتكىلىشى شۇنچە چوڭ بولىدۇ. HPC نىڭ ھىدروگېن باغلىنىشى مۇرەككەپلىشىش دەرىجىسى ئەڭ يۇقىرى، PAA ۋە MC ئوتتۇرىدا، HEC ئەڭ تۆۋەن.

PAA ۋە CE نىڭ بىرىكمە فىلىملىرىنىڭ ئۆسۈش خاراكتېرى:

PAA ۋە CE نىڭ LBL يىغىش جەريانىدىكى پىلاستىنكا شەكىللەندۈرۈش خاراكتېرى QCM ۋە سپېكترلىق ئارىلىشىش ئۆلچەش ئۇسۇلى ئارقىلىق تەكشۈرۈلدى. QCM دەسلەپكى بىر قانچە يىغىش دەۋرىيلىكىدە پىلاستىنكا ئۆسۈشىنى ئۆز ئورنىدا كۆزىتىشتە ئۈنۈملۈك. سپېكترلىق ئارىلىشىش ئۆلچەش ...

HEC/PAA پىلاستىنكىسى LBL يىغىش جەريانىدا سىزىقلىق ئۆسۈش كۆرسەتتى، MC/PAA ۋە HPC/PAA پىلاستىنكىلىرى يىغىشنىڭ دەسلەپكى باسقۇچلىرىدا ئېكسپونېنسىئال ئۆسۈش كۆرسەتتى ۋە ئاندىن سىزىقلىق ئۆسۈشكە ئۆزگەردى. سىزىقلىق ئۆسۈش رايونىدا، مۇرەككەپلىشىش دەرىجىسى قانچە يۇقىرى بولسا، ھەر بىر يىغىش دەۋرىدە قېلىنلىقنىڭ ئېشىشى شۇنچە چوڭ بولىدۇ.

ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتىنىڭ پەردە ئۆسۈشىگە تەسىرى:

ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتى ھىدروگېن باغلىنىشلىق پولىمېر بىرىكمە پەردىسىنىڭ ئۆسۈشىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئاجىز پولىئېلېكترولىت بولۇش سۈپىتى بىلەن، PAA ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتى ئاشقاندا ئىئونلىشىدۇ ۋە مەنپىي زەرەتلىنىدۇ، بۇنىڭ بىلەن ھىدروگېن باغلىنىش مۇناسىۋىتى توسۇلىدۇ. PAA نىڭ ئىئونلىشىش دەرىجىسى بەلگىلىك دەرىجىگە يەتكەندە، PAA LBL دىكى ھىدروگېن باغلىنىش قوبۇللىغۇچىلىرى بار پەردىگە يىغىلالمايدۇ.

ئېرىتمە pH قىممىتىنىڭ ئېشىشى بىلەن پەردە قېلىنلىقى تۆۋەنلىگەن، پەردە قېلىنلىقى pH قىممىتى 2.5 HPC/PAA ۋە pH قىممىتى 3.0-3.5 HPC/PAA دا تۇيۇقسىز تۆۋەنلىگەن. HPC/PAA نىڭ مۇھىم نۇقتىسى pH قىممىتى تەخمىنەن 3.5، HEC/PAA نىڭكى بولسا تەخمىنەن 3.0. بۇ دېگەنلىك، يىغىش ئېرىتمىسىنىڭ pH قىممىتى 3.5 تىن يۇقىرى بولغاندا، HPC/PAA پەردىسى ھاسىل بولمايدۇ، ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتى 3.0 دىن يۇقىرى بولغاندا، HEC/PAA پەردىسى ھاسىل بولمايدۇ. HPC/PAA پەردىسىنىڭ ھىدروگېن باغلىنىشى مۇرەككەپلىشىش دەرىجىسى يۇقىرى بولغاچقا، HPC/PAA پەردىسىنىڭ مۇھىم pH قىممىتى HEC/PAA پەردىسىنىڭكىدىن يۇقىرى بولىدۇ. تۇزسىز ئېرىتمىدە، HEC/PAA، MC/PAA ۋە HPC/PAA تەرىپىدىن ھاسىل قىلىنغان مۇرەككەپ ماددىلارنىڭ مۇھىم pH قىممىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 2.9، 3.2 ۋە 3.7 ئەتراپىدا بولغان. HPC/PAA نىڭ مۇھىم pH قىممىتى HEC/PAA نىڭكىدىن يۇقىرى بولۇپ، بۇ LBL پەردىسىنىڭ pH قىممىتى بىلەن ماس كېلىدۇ.

CE/PAA پەردىسىنىڭ سۇ سۈمۈرۈش ئىقتىدارى:

CES گىدروكسىل گۇرۇپپىسىغا مول بولغاچقا، سۇنى ياخشى سۈمۈرۈش ۋە سۇنى ساقلاش ئىقتىدارىغا ئىگە. HEC/PAA پەردىسىنى مىسالغا ئېلىپ، ھىدروگېن بىلەن باغلانغان CE/PAA پەردىسىنىڭ مۇھىتتىكى سۇغا بولغان سۈمۈرۈش ئىقتىدارى تەتقىق قىلىندى. سپېكترلىق ئارىلىشىش ئارقىلىق، پەردە قېلىنلىقى پەردە سۇنى سۈمۈرگەندىن كېيىن ئاشىدۇ. سۇ سۈمۈرۈش تەڭپۇڭلۇقىغا ئېرىشىش ئۈچۈن، ئۇ 25 سېلسىيە گرادۇستا 24 سائەت نەملىك تەڭشىگىلى بولىدىغان مۇھىتقا قويۇلدى. پەردىلەر نەملىكنى تولۇق يوقىتىش ئۈچۈن ۋاكۇئۇم ئوچاقتا (40 سېلسىيە گرادۇس) 24 سائەت قۇرۇتۇلدى.

نەملىك ئاشقاندا، پەردە قېلىنلىشىدۇ. 30%-50% تۆۋەن نەملىك رايونىدا قېلىنلىقنىڭ ئېشىشى نىسبەتەن ئاستا بولىدۇ. نەملىك %50 تىن ئاشقاندا، قېلىنلىق تېز ئاشىدۇ. ھىدروگېن باغلىنىشى بار PVPON/PAA پەردىسىگە سېلىشتۇرغاندا، HEC/PAA پەردىسى مۇھىتتىن تېخىمۇ كۆپ سۇنى سۈمۈرەلەيدۇ. نىسپىي نەملىك %70 (25 سېلسىيە گرادۇس) شەرتى ئاستىدا، PVPON/PAA پەردىسىنىڭ قېلىنلىشىش دائىرىسى تەخمىنەن %4، HEC/PAA پەردىسىنىڭ قېلىنلىشىش دائىرىسى تەخمىنەن %18 كە يېتىدۇ. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسەتتىكى، HEC/PAA سىستېمىسىدىكى بەلگىلىك مىقداردىكى OH گۇرۇپپىلىرى ھىدروگېن باغلىنىشىنىڭ شەكىللىنىشىگە قاتناشقان بولسىمۇ، مۇھىتتا سۇ بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىدىغان OH گۇرۇپپىلىرى يەنىلا كۆپ. شۇڭا، HEC/PAA سىستېمىسى ياخشى سۇ سۈمۈرۈش خۇسۇسىيىتىگە ئىگە.

خۇلاسە قىلىپ ئېيتقاندا

(1) CE ۋە PAA نىڭ ھىدروگېن باغلىنىش دەرىجىسى ئەڭ يۇقىرى بولغان HPC/PAA سىستېمىسىنىڭ ئېشىشى ئەڭ تېز، MC/PAA ئوتتۇرا ئورۇندا، HEC/PAA ئەڭ تۆۋەن ئورۇندا تۇرىدۇ.

(2) HEC/PAA فىلىمى تەييارلىق جەريانىدا سىزىقلىق ئۆسۈش ھالىتىنى كۆرسەتتى، قالغان ئىككى فىلىم MC/PAA ۋە HPC/PAA دەسلەپكى بىر قانچە دەۋرىيلىكتە ئېكسپونېنسىئال ئۆسۈش ھالىتىنى كۆرسەتتى، ئاندىن سىزىقلىق ئۆسۈش ھالىتىگە ئۆزگەردى.

(3) CE/PAA پەردىسىنىڭ ئۆسۈشى ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتىگە كۈچلۈك باغلىق. ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتى ئۇنىڭ كرىتىك نۇقتىسىدىن يۇقىرى بولغاندا، PAA ۋە CE بىر پەردىگە يىغىلالمايدۇ. يىغىلغان CE/PAA پەردىسى يۇقىرى pH قىممىتىدىكى ئېرىتمىلەردە ئېرىيدۇ.

(4) CE/PAA پەردىسى OH ۋە COOH غا مول بولغاچقا، ئىسسىقلىق بىلەن بىر تەرەپ قىلىش ئۇنى ئۆزئارا باغلىنىشلىق قىلىدۇ. ئۆزئارا باغلىنىشلىق CE/PAA پەردىسى ياخشى مۇقىملىققا ئىگە بولۇپ، يۇقىرى pH ئېرىتمىلىرىدە ئېرىمەيدۇ.

(5) CE/PAA پىلاستىنكىسى مۇھىتتىكى سۇنى ياخشى سۈمۈرۈش ئىقتىدارىغا ئىگە.