Paşnavê Lêkolînê
Wekî çavkaniyek xwezayî, pir û nûvekirî, seluloz di sepanên pratîkî de ji ber taybetmendiyên xwe yên neşewitandin û helbûna tixûbdar bi dijwariyên mezin re rû bi rû dimîne. Krîstalîniya bilind û girêdanên hîdrojenê yên bi tîrêjiya bilind di strukturên selulozê de dihêle ku ew di dema pêvajoya xwedanbûnê de hilweşe lê neşewite, û di avê de û piraniya helawerên organîk de nahele. Berhemên wan bi esterîkirin û eterîkirina komên hîdroksîl ên li ser yekîneyên anhîdroglukoz ên di zincîra polîmer de têne hilberandin, û dê li gorî seluloza xwezayî hin taybetmendiyên cihêreng nîşan bidin. Reaksiyona etherîkirina selulozê dikare gelek etherên selulozê yên ku di avê de çareser dibin çêbike, wek metil cellulose (MC), hîdroksîethyl cellulose (HEC) û hîdroksîpropyl cellulose (HPC), ku bi berfirehî di xwarin, kozmetolojî, di derman û derman de têne bikar anîn. CE-ya ku di avê de çareser dibe dikare bi asîdên polîkarboksîlîk û polîfenolan polîmerên bi hîdrojen-girêdan çêbike.
Civîna qat-bi-layer (LBL) ji bo amadekirina fîlimên nazik ên pêkhatî yên polîmer rêbazek bi bandor e. Ya jêrîn bi gelemperî civîna LBL ya sê CE-yên cihêreng ên HEC, MC û HPC bi PAA re vedibêje, tevgera kombûna wan berhev dike, û bandora cîgiran li ser civîna LBL analîz dike. Bandora pH-ê li ser stûrbûna fîlimê, û cûdahiyên cihêreng ên pH-ê li ser damezrandin û hilweşîna fîlimê lêkolîn bikin, û taybetmendiyên girtina avê ya CE / PAA pêşve bibin.
Materyalên Ezmûnî:
Polyacrylic acid (PAA, Mw = 450,000). Vîskozîteya %2 wt. çareseriya avî ya hîdroksîetîlselulozê (HEC) 300 mPa·s e, û dereca veguheztinê 2,5 e. Methylcellulose (MC, çareseriyek avî ya %2wt. bi vîskozîteya 400 mPa·s û dereceya veguheztinê 1,8). Hydroxypropyl cellulose (HPC, çareseriyek avî ya %2wt. bi vîskozîtî 400 mPa·s û dereceya veguheztinê 2,5).
Amadekirina fîlm:
Li ser siliconê di 25°C de ji hêla kombûna qatek krîstal a şil ve tê amadekirin. Rêbaza dermankirinê ya matrixa slide wiha ye: 30 hûrdeman di nav çareseriyek asîdî (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) de bişon, dûv re çend caran bi ava deionîzekirî bişon heya ku pH bêalî bibe, û di dawiyê de bi nîtrojena paqij hişk bibe. Civîna LBL bi karanîna makîneyên otomatîkî têne kirin. Substrat bi alternatîf di nav çareseriya CE (0.2 mg / mL) û çareseriya PAA (0.2 mg / mL) de hate rijandin, her çareseriyek 4 hûrdem hate rijandin. Sê şuştinên şuştinê yên 1 hûrdemî ji her yekê di ava deionîzekirî de di navbera her şuştina çareseriyê de hatin kirin da ku polîmera ku bi nermî ve girêdayî ye were rakirin. Nirxên pH yên çareseriya kombûnê û çareseriya şuştinê her du jî li pH 2.0 hatine sererast kirin. Fîlmên ku hatine amadekirin wekî (CE/PAA)n têne destnîşan kirin, li wir n çerxa kombûnê destnîşan dike. (HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 û (HPC/PAA)30 bi giranî hatine amadekirin.
Taybetmendiya Fîlm:
Spektrên refleksê yên nêzê normal bi NanoCalc-XR Ocean Optics hatin tomarkirin û analîz kirin, û qalindahiya fîlimên ku li ser siliconê hatine razandin hate pîvandin. Bi binesaziyek siliconê ya vala wekî paşîn, spektroma FT-IR ya fîlima zirav a li ser substrata siliconê li ser spektrometerek infrared a Nicolet 8700 hate berhev kirin.
Têkiliyên girêdana hîdrojenê di navbera PAA û CE de:
Meclîsa HEC, MC û HPC bi PAA re di fîlimên LBL de. Spektrên infrared ên HEC/PAA, MC/PAA û HPC/PAA di wêneyê de têne xuyang kirin. Nîşaneyên IR-ya bihêz ên PAA û CES dikarin bi zelalî di spekteyên IR yên HEC/PAA, MC/PAA û HPC/PAA de werin dîtin. Spektroskopiya FT-IR dikare tevliheviya girêdana hîdrojenê ya di navbera PAA û CES de bi şopandina guheztina bandên vegirtinê yên taybetmendî analîz bike. Girêdana hîdrojenê di navbera CES û PAA de bi piranî di navbera oksîjena hîdroksîl a CES û koma COOH ya PAA de pêk tê. Piştî ku girêdana hîdrojenê çêdibe, lûtkeya sor a dirêj dibe ber bi rêça frekansa nizm.
Ji bo toza PAA ya paqij lûtkeyek 1710 cm-1 hate dîtin. Dema ku polyacrylamide di fîlimên bi CE-yên cihêreng de hate berhev kirin, lûtkeyên fîlimên HEC/PAA, MC/PAA û MPC/PAA, bi rêzê, li 1718 cm-1, 1720 cm-1 û 1724 cm-1 cih bûn. Li gorî toza PAA-ya paqij, dirêjahiya lûtkeya fîlimên 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. Her ku di navbera PAA û CE-ê de girêdanên hîdrojenê çêbibin, guheztina lûtkeya CE/PAA di spektrên IR de ew qas mezin dibe. HPC xwedan asta herî bilind a tevlihevbûna girêdana hîdrojenê ye, PAA û MC di navîn de ne, û HEC ya herî nizm e.
Tevgera mezinbûna fîlimên pêkhatî yên PAA û CE:
Tevgera çêkirina fîlimê ya PAA û CE-ê di dema civîna LBL de bi karanîna QCM û interferometriya spektral ve hate lêkolîn kirin. QCM ji bo şopandina mezinbûna fîlimê li cîh di dema çend çerxên civînê de bandorker e. Interferometreyên spektral ji bo fîlimên ku di ser 10 dewreyan de mezin dibin maqûl in.
Fîlimê HEC/PAA di seranserê pêvajoya kombûna LBL de mezinbûnek rêzik nîşan da, dema ku fîlimên MC/PAA û HPC/PAA di qonaxên destpêkê yên civînê de mezinbûnek berbiçav nîşan dan û dûv re veguherî mezinbûnek xêzik. Di herêma mezinbûna xêzikî de, her ku pileya tevlihevbûnê bilindtir dibe, mezinbûna qalindahiya her çerxa civînê ew qas mezintir dibe.
Bandora pH ya çareseriyê li ser mezinbûna fîlimê:
Nirxa pH ya çareseriyê bandorê li mezinbûna fîlima pêkhatî ya polîmer a bi hîdrojenê dike. Wekî polîelektrolîtek qels, PAA dê îyonîze bibe û her ku pH-ya çareseriyê zêde dibe bi neyînî were barkirin, bi vî rengî girêdana girêdana hîdrojenê asteng dike. Dema ku pileya ionîzasyona PAA-yê gihîşt astek diyarkirî, PAA nekare di fîlimek bi qebulkerên girêdana hîdrojenê yên di LBL de kom bibe.
Bi zêdebûna pHya çareseriyê re qalindahiya fîlimê kêm bû, û stûrbûna fîlimê ji nişkê ve li pH2.5 HPC / PAA û pH3.0-3.5 HPC / PAA kêm bû. Xala krîtîk a HPC/PAA bi qasî pH 3.5 e, lê ya HEC/PAA bi qasî 3.0 e. Ev tê vê wateyê ku dema ku pH ya çareseriya kombûnê ji 3.5 bilindtir be, fîlima HPC/PAA nikare were çêkirin, û gava ku pH ya çareseriyê ji 3.0 bilindtir be, fîlima HEC/PAA nikare were çêkirin. Ji ber pileya bilind a tevlihevkirina girêdana hîdrojenê ya membrana HPC/PAA, nirxa krîtîk a pH ya membrana HPC/PAA ji ya membrana HEC/PAA bilindtir e. Di çareseriya bê xwê de, nirxên krîtîk ên pH yên kompleksên ku ji hêla HEC/PAA, MC/PAA û HPC/PAA ve hatî çêkirin bi rêzê ve bi rêzdarî 2.9, 3.2 û 3.7 bûn. PH-ya krîtîk a HPC / PAA ji ya HEC / PAA bilindtir e, ku bi ya membrana LBL re hevaheng e.
Performansa kişandina avê ya membrana CE / PAA:
CES di komên hîdroksîl de dewlemend e, ji ber vê yekê xwedan avhewa baş û girtina avê ye. Wekî mînakek membrana HEC / PAA, kapasîteya adsorpsiyonê ya membrana CE/PAA ya bi hîdrojen-girêdan bi avê li hawîrdorê hate lêkolîn kirin. Ji hêla interferometriya spektral ve tête taybetmend kirin, her ku fîlim avê dikişîne qalindahiya fîlimê zêde dibe. Ew 24 demjimêran li hawîrdorek bi şilbûna guhezbar di 25 ° C de hate danîn da ku hevsengiya kişandina avê bi dest bixe. Fîlm 24 saetan di tendûrek valahiya (40 °C) de hatin zuwa kirin ku bi tevahî şil bê rakirin.
Her ku nembûn zêde dibe, fîlim stûr dibe. Li devera nizm a 30% -50%, mezinbûna qalind bi hêdî hêdî ye. Dema ku nembûn ji %50 derbas dibe, stûrbûn zû mezin dibe. Li gorî membrana PVPON/PAA ya bi hîdrojenê ve girêdayî ye, membrana HEC/PAA dikare bêtir avê ji hawîrdorê bigire. Di bin şerta nemahiya têkildar a 70% (25°C) de, rêza qalindbûna fîlima PVPON/PAA bi qasî 4%, dema ku fîlima HEC/PAA bi qasî 18% bilind e. Encaman destnîşan kir ku her çend hejmarek komên OH-ê yên di pergala HEC/PAA de beşdarî damezrandina girêdanên hîdrojenê bûne jî, hîn jî hejmareke girîng a komên OH-ê yên ku bi avê re di hawîrdorê de tevdigerin hene. Ji ber vê yekê, pergala HEC / PAA xwedan taybetmendiyên avhewa baş e.
di encamê de
(1) Pergala HPC/PAA ya bi pileya girêdana hîdrojenê ya herî CE û PAA xwedan mezinbûna herî bilez e di nav wan de, MC / PAA di navîn de ye, û HEC / PAA ya herî kêm e.
(2) Fîlma HEC/PAA di seranserê pêvajoya amadekirinê de modek mezinbûna xêzek nîşan da, dema ku du fîlimên din MC/PAA û HPC/PAA di çend çerxên pêşîn de mezinbûnek berbiçav nîşan dan, û dûv re veguherî moda mezinbûna xêzik.
(3) Mezinbûna fîlima CE / PAA bi pH-ya çareseriyê ve girêdayî ye. Gava ku pHya çareseriyê ji xala xweya krîtîk bilindtir e, PAA û CE nikarin di fîlimekê de bicivin. Parzûna CE/PAA ya hatî berhev kirin di çareseriyên pH yên bilind de çareser bû.
(4) Ji ber ku fîlima CE / PAA di OH û COOH de dewlemend e, dermankirina germê wê bi hev ve girêdayî ye. Parzûna CE/PAA-ya xaç-girêdayî xwedan îstîqrara baş e û di çareseriyên pH-ya bilind de nayê çareser kirin.
(5) Fîlma CE/PAA ji bo avê di hawîrdorê de kapasîteya adsorpsiyonê ya baş heye.
Dema şandinê: Feb-18-2023