సెల్యులోజ్ ఈథర్/పాలియాక్రిలిక్ యాసిడ్ హైడ్రోజన్ బాండింగ్ ఫిల్మ్

పరిశోధన నేపథ్యం

సహజమైన, సమృద్ధిగా మరియు పునరుత్పాదక వనరుగా, సెల్యులోజ్ దాని కరగని మరియు పరిమిత ద్రావణీయ లక్షణాల కారణంగా ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో గొప్ప సవాళ్లను ఎదుర్కొంటుంది. సెల్యులోజ్ నిర్మాణంలో అధిక స్ఫటికీకరణ మరియు అధిక-సాంద్రత కలిగిన హైడ్రోజన్ బంధాలు దానిని క్షీణింపజేస్తాయి కాని స్వాధీనం ప్రక్రియలో కరగవు, మరియు నీటిలో కరగవు మరియు చాలా సేంద్రీయ ద్రావకాలు. వాటి ఉత్పన్నాలు పాలిమర్ గొలుసులోని అన్‌హైడ్రోగ్లూకోజ్ యూనిట్లపై హైడ్రాక్సిల్ సమూహాల ఎస్టెరిఫికేషన్ మరియు ఎథెరిఫికేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి మరియు సహజ సెల్యులోజ్‌తో పోలిస్తే కొన్ని విభిన్న లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి. సెల్యులోజ్ యొక్క ఎథరిఫికేషన్ ప్రతిచర్య మిథైల్ సెల్యులోజ్ (MC), హైడ్రాక్సీథైల్ సెల్యులోజ్ (HEC) మరియు హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ సెల్యులోజ్ (HPC) వంటి అనేక నీటిలో కరిగే సెల్యులోజ్ ఈథర్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, వీటిని ఆహారం, సౌందర్య సాధనాలు, ce షధాలు మరియు వైద్యంలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. నీటిలో కరిగే CE పాలికార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లాలు మరియు పాలీఫెనాల్స్ తో హైడ్రోజన్-బంధిత పాలిమర్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.

పాలిమర్ మిశ్రమ సన్నని ఫిల్మ్‌లను తయారు చేయడానికి లేయర్-బై-లేయర్ అసెంబ్లీ (ఎల్‌బిఎల్) ఒక ప్రభావవంతమైన పద్ధతి. ఈ క్రిందివి ప్రధానంగా PAA తో HEC, MC మరియు HPC యొక్క మూడు వేర్వేరు CE ల యొక్క LBL అసెంబ్లీని వివరిస్తాయి, వారి అసెంబ్లీ ప్రవర్తనను పోల్చి చూస్తాయి మరియు LBL అసెంబ్లీపై ప్రత్యామ్నాయాల ప్రభావాన్ని విశ్లేషిస్తాయి. చలనచిత్ర మందంపై పిహెచ్ యొక్క ప్రభావాన్ని, మరియు చలనచిత్ర నిర్మాణం మరియు రద్దుపై పిహెచ్ యొక్క విభిన్న తేడాలను పరిశోధించండి మరియు CE/PAA యొక్క నీటి శోషణ లక్షణాలను అభివృద్ధి చేయండి.

ప్రయోగాత్మక పదార్థాలు:

పాలియాక్రిలిక్ ఆమ్లం (PAA, MW = 450,000). హైడ్రాక్సీథైల్‌సెల్యులోజ్ (హెచ్‌ఇసి) యొక్క 2wt.% సజల ద్రావణం 300 MPa · s, మరియు ప్రత్యామ్నాయం యొక్క డిగ్రీ 2.5. మిథైల్సెల్యులోస్ (MC, A 2WT.% సజల ద్రావణం 400 MPa · s స్నిగ్ధత మరియు 1.8 యొక్క ప్రత్యామ్నాయ డిగ్రీ). హైడ్రాక్సిప్రోపైల్ సెల్యులోజ్ (HPC, ఒక 2wt.% సజల ద్రావణం 400 MPa · s స్నిగ్ధత మరియు 2.5 ప్రత్యామ్నాయం యొక్క డిగ్రీ).

చలన చిత్ర తయారీ:

25 ° C వద్ద సిలికాన్ పై లిక్విడ్ క్రిస్టల్ లేయర్ అసెంబ్లీ చేత తయారు చేయబడింది. స్లైడ్ మాతృక యొక్క చికిత్సా పద్ధతి ఈ క్రింది విధంగా ఉంది: ఆమ్ల ద్రావణంలో (H2SO4/H2O2, 7/3VOL/VOL) 30 నిమిషాలకు నానబెట్టండి, తరువాత పిహెచ్ తటస్థంగా మారే వరకు అనేకసార్లు డీయోనైజ్డ్ నీటితో కడిగి, చివరకు స్వచ్ఛమైన నత్రజనితో ఆరబెట్టండి. ఎల్బిఎల్ అసెంబ్లీని ఆటోమేటిక్ మెషినరీని ఉపయోగించి నిర్వహిస్తారు. సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ప్రత్యామ్నాయంగా CE ద్రావణం (0.2 mg/ml) మరియు PAA ద్రావణం (0.2 mg/ml) లో నానబెట్టారు, ప్రతి ద్రావణాన్ని 4 నిమిషాలు నానబెట్టారు. వదులుగా జతచేయబడిన పాలిమర్‌ను తొలగించడానికి ప్రతి ద్రావణం నానబెట్టిన ప్రతి ద్రావణం మధ్య డీయోనైజ్డ్ నీటిలో 1 నిమిషం మూడు శుభ్రం చేయు నానబెట్టడం జరిగింది. అసెంబ్లీ ద్రావణం యొక్క pH విలువలు మరియు ప్రక్షాళన ద్రావణం రెండూ pH 2.0 కు సర్దుబాటు చేయబడ్డాయి. తయారుచేసిన చలనచిత్రాలను (CE/PAA) N గా సూచిస్తారు, ఇక్కడ N అసెంబ్లీ చక్రాన్ని సూచిస్తుంది. (HEC/PAA) 40, (MC/PAA) 30 మరియు (HPC/PAA) 30 ప్రధానంగా తయారు చేయబడ్డాయి.

ఫిల్మ్ క్యారెక్టరైజేషన్:

సమీప-సాధారణ ప్రతిబింబ స్పెక్ట్రా నానోకాల్క్-ఎక్స్ఆర్ ఓషన్ ఆప్టిక్స్‌తో రికార్డ్ చేయబడింది మరియు విశ్లేషించబడింది మరియు సిలికాన్ మీద జమ చేసిన చిత్రాల మందాన్ని కొలుస్తారు. నేపథ్యంగా ఖాళీ సిలికాన్ ఉపరితలంతో, సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లోని సన్నని ఫిల్మ్ యొక్క FT-IR స్పెక్ట్రం నికోలెట్ 8700 ఇన్ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రోమీటర్‌లో సేకరించబడింది.

PAA మరియు CE ల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధం పరస్పర చర్యలు:

HEC, MC మరియు HPC యొక్క అసెంబ్లీ PAA తో LBL చిత్రాలలో. HEC/PAA, MC/PAA మరియు HPC/PAA యొక్క పరారుణ స్పెక్ట్రా చిత్రంలో చూపబడింది. PAA మరియు CES యొక్క బలమైన IR సంకేతాలను HEC/PAA, MC/PAA మరియు HPC/PAA యొక్క IR స్పెక్ట్రాలో స్పష్టంగా గమనించవచ్చు. FT-IR స్పెక్ట్రోస్కోపీ లక్షణ శోషణ బ్యాండ్ల మార్పును పర్యవేక్షించడం ద్వారా PAA మరియు CE ల మధ్య హైడ్రోజన్ బాండ్ సంక్లిష్టతను విశ్లేషించగలదు. CES మరియు PAA ల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధం ప్రధానంగా CES యొక్క హైడ్రాక్సిల్ ఆక్సిజన్ మరియు PAA యొక్క COOH సమూహం మధ్య సంభవిస్తుంది. హైడ్రోజన్ బంధం ఏర్పడిన తరువాత, సాగదీయడం పీక్ ఎరుపు తక్కువ పౌన frequency పున్య దిశకు మారుతుంది.

స్వచ్ఛమైన PAA పౌడర్ కోసం 1710 సెం.మీ -1 శిఖరం గమనించబడింది. పాలియాక్రిలామైడ్ వేర్వేరు CES తో చిత్రాలలో సమావేశమైనప్పుడు, HEC/PAA, MC/PAA మరియు MPC/PAA చిత్రాల శిఖరాలు వరుసగా 1718 cm-1, 1720 cm-1 మరియు 1724 cm-1 వద్ద ఉన్నాయి. స్వచ్ఛమైన PAA పౌడర్‌తో పోలిస్తే, HPC/PAA, MC/PAA మరియు HEC/PAA ఫిల్మ్‌ల గరిష్ట పొడవు వరుసగా 14, 10 మరియు 8 సెం.మీ - 1 ద్వారా మార్చబడ్డాయి. ఈథర్ ఆక్సిజన్ మరియు COOH మధ్య హైడ్రోజన్ బంధం COOH సమూహాల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాన్ని అడ్డుకుంటుంది. PAA మరియు CE ల మధ్య ఎక్కువ హైడ్రోజన్ బంధాలు ఏర్పడ్డాయి, IR స్పెక్ట్రాలో CE/PAA యొక్క గరిష్ట మార్పు ఎక్కువ. HPC అత్యధిక హైడ్రోజన్ బాండ్ కాంప్లెక్సేషన్, PAA మరియు MC మధ్యలో ఉన్నాయి, మరియు HEC అత్యల్పంగా ఉంది.

PAA మరియు CES యొక్క మిశ్రమ చిత్రాల పెరుగుదల ప్రవర్తన:

ఎల్బిఎల్ అసెంబ్లీ సమయంలో PAA మరియు CES యొక్క ఫిల్మ్-ఏర్పడే ప్రవర్తన QCM మరియు స్పెక్ట్రల్ ఇంటర్ఫెరోమెట్రీని ఉపయోగించి పరిశోధించబడింది. మొదటి కొన్ని అసెంబ్లీ చక్రాల సమయంలో సిటులో చలనచిత్ర పెరుగుదలను పర్యవేక్షించడానికి QCM ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. స్పెక్ట్రల్ ఇంటర్ఫెరోమీటర్లు 10 చక్రాలకు పైగా పెరిగిన చిత్రాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.

HEC/PAA చిత్రం LBL అసెంబ్లీ ప్రక్రియ అంతటా సరళ వృద్ధిని చూపించింది, అయితే MC/PAA మరియు HPC/PAA సినిమాలు అసెంబ్లీ యొక్క ప్రారంభ దశలలో ఘాతాంక వృద్ధిని చూపించాయి మరియు తరువాత సరళ వృద్ధిగా మారిపోయాయి. సరళ వృద్ధి ప్రాంతంలో, సంక్లిష్టత యొక్క అధిక స్థాయి, అసెంబ్లీ చక్రానికి మందం పెరుగుదల ఎక్కువ.

చలన చిత్ర పెరుగుదలపై పరిష్కారం పిహెచ్ ప్రభావం:

పరిష్కారం యొక్క pH విలువ హైడ్రోజన్ బాండెడ్ పాలిమర్ కాంపోజిట్ ఫిల్మ్ యొక్క పెరుగుదలను ప్రభావితం చేస్తుంది. బలహీనమైన పాలిఎలెక్ట్రోలైట్ వలె, PAA అయనీకరణం చెందుతుంది మరియు ద్రావణం యొక్క pH పెరిగేకొద్దీ ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది, తద్వారా హైడ్రోజన్ బాండ్ అసోసియేషన్ నిరోధిస్తుంది. PAA యొక్క అయనీకరణ డిగ్రీ ఒక నిర్దిష్ట స్థాయికి చేరుకున్నప్పుడు, PAA LBL లో హైడ్రోజన్ బాండ్ అంగీకారాలతో ఒక చిత్రంగా సమావేశమవ్వలేదు.

ద్రావణం pH పెరుగుదలతో చలనచిత్ర మందం తగ్గింది, మరియు ఫిల్మ్ మందం PH2.5 HPC/PAA మరియు PH3.0-3.5 HPC/PAA వద్ద అకస్మాత్తుగా తగ్గింది. HPC/PAA యొక్క క్లిష్టమైన అంశం pH 3.5, HEC/PAA యొక్క 3.0. దీని అర్థం అసెంబ్లీ ద్రావణం యొక్క పిహెచ్ 3.5 కన్నా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, హెచ్‌పిసి/పిఎఎ ఫిల్మ్ ఏర్పడదు, మరియు ద్రావణం యొక్క పిహెచ్ 3.0 కన్నా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, హెచ్‌ఇసి/పిఎఎ ఫిల్మ్ ఏర్పడదు. HPC/PAA పొర యొక్క హైడ్రోజన్ బాండ్ సంక్లిష్టత యొక్క అధిక స్థాయి కారణంగా, HPC/PAA పొర యొక్క క్లిష్టమైన pH విలువ HEC/PAA పొర కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉప్పు లేని ద్రావణంలో, HEC/PAA, MC/PAA మరియు HPC/PAA చేత ఏర్పడిన కాంప్లెక్స్‌ల యొక్క క్లిష్టమైన pH విలువలు వరుసగా 2.9, 3.2 మరియు 3.7. HPC/PAA యొక్క క్లిష్టమైన pH HEC/PAA కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది LBL పొరకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

CE/ PAA పొర యొక్క నీటి శోషణ పనితీరు:

CES లో హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలలో సమృద్ధిగా ఉంటుంది, తద్వారా ఇది మంచి నీటి శోషణ మరియు నీటి నిలుపుదల కలిగి ఉంటుంది. HEC/PAA పొరను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, పర్యావరణంలో నీటికి హైడ్రోజన్-బంధిత CE/PAA పొర యొక్క శోషణ సామర్థ్యం అధ్యయనం చేయబడింది. స్పెక్ట్రల్ ఇంటర్ఫెరోమెట్రీ ద్వారా వర్గీకరించబడిన, ఈ చిత్రం నీటిని గ్రహించినప్పుడు చలనచిత్ర మందం పెరుగుతుంది. నీటి శోషణ సమతుల్యతను సాధించడానికి ఇది 24 గంటలు 25 ° C వద్ద సర్దుబాటు చేయగల తేమతో వాతావరణంలో ఉంచబడింది. తేమను పూర్తిగా తొలగించడానికి ఈ చిత్రాలను వాక్యూమ్ ఓవెన్ (40 ° C) లో 24 గంటలకు ఎండబెట్టారు.

తేమ పెరిగేకొద్దీ, సినిమా చిక్కగా ఉంటుంది. 30%-50%తక్కువ తేమ ప్రాంతంలో, మందం పెరుగుదల చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది. తేమ 50%దాటినప్పుడు, మందం వేగంగా పెరుగుతుంది. హైడ్రోజన్-బంధిత PVPON/PAA పొరతో పోలిస్తే, HEC/PAA పొర పర్యావరణం నుండి ఎక్కువ నీటిని గ్రహించగలదు. 70%(25 ° C) యొక్క సాపేక్ష ఆర్ద్రత యొక్క స్థితిలో, పివిపిఎన్/పిఎఎ ఫిల్మ్ యొక్క గట్టిపడటం పరిధి 4%, హెచ్ఇసి/పిఎఎ ఫిల్మ్ 18%వరకు ఎక్కువ. HEC/PAA వ్యవస్థలో కొంత మొత్తంలో OH సమూహాలు హైడ్రోజన్ బాండ్ల ఏర్పాటులో పాల్గొన్నప్పటికీ, పర్యావరణంలో నీటితో సంకర్షణ చెందుతున్న OH సమూహాలు ఇప్పటికీ గణనీయమైన సంఖ్యలో ఉన్నాయి. అందువల్ల, HEC/PAA వ్యవస్థకు మంచి నీటి శోషణ లక్షణాలు ఉన్నాయి.

ముగింపులో

.

.

(3) CE/PAA చిత్రం యొక్క పెరుగుదల PH పరిష్కారంపై బలమైన ఆధారపడటం. పరిష్కారం pH దాని క్లిష్టమైన పాయింట్ కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, PAA మరియు CE ఒక చిత్రంలోకి సమీకరించలేరు. సమావేశమైన CE/PAA పొర అధిక PH పరిష్కారాలలో కరిగేది.

. క్రాస్-లింక్డ్ CE/PAA పొర మంచి స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంది మరియు అధిక PH పరిష్కారాలలో కరగదు.

(5) CE/PAA ఫిల్మ్ పర్యావరణంలో నీటికి మంచి శోషణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది.