سیلولوز ایتھر/پولی کاریلک ایسڈ ہائیڈروجن بانڈنگ فلم

تحقیق کا پس منظر

ایک قدرتی ، وافر اور قابل تجدید وسائل کے طور پر ، سیلولوز کو اس کی عدم پگھلنے اور محدود گھلنشیلتا خصوصیات کی وجہ سے عملی ایپلی کیشنز میں بڑے چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ سیلولوز ڈھانچے میں اعلی کرسٹل لیلٹی اور اعلی کثافت ہائیڈروجن بانڈ اس کو ہراساں کرتے ہیں لیکن قبضے کے عمل کے دوران پگھل نہیں ہوتے ہیں ، اور پانی اور زیادہ تر نامیاتی سالوینٹس میں گھلنشیل ہوتے ہیں۔ ان کے مشتق پولیمر چین میں اینہائڈرگلوکوز یونٹوں پر ہائیڈروکسیل گروپوں کی ایسٹیریکیشن اور ایتھیفیکیشن کے ذریعہ تیار کیے جاتے ہیں ، اور قدرتی سیلولوز کے مقابلے میں کچھ مختلف خصوصیات کی نمائش کریں گے۔ سیلولوز کا ایتھریفیکیشن رد عمل بہت سے پانی میں گھلنشیل سیلولوز ایتھرس پیدا کرسکتا ہے ، جیسے میتھیل سیلولوز (ایم سی) ، ہائڈروکسیٹیل سیلولوز (ایچ ای سی) اور ہائیڈروکسیپروپیل سیلولوز (ایچ پی سی) ، جو دواسازی اور دواؤں میں کھانے ، کاسمیٹکس میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ پانی میں گھلنشیل سی ای ہائیڈروجن بانڈڈ پولیمر تشکیل دے سکتا ہے جس میں پولی کاربو آکسیلک ایسڈ اور پولیفینولز ہیں۔

پرت بہ پرت اسمبلی (ایل بی ایل) پولیمر جامع پتلی فلموں کی تیاری کے لئے ایک موثر طریقہ ہے۔ مندرجہ ذیل میں بنیادی طور پر HEC ، MC اور HPC کے تین مختلف CEs کی PAA کے ساتھ LBL اسمبلی کی وضاحت کی گئی ہے ، ان کے اسمبلی سلوک کا موازنہ کرتا ہے ، اور LBL اسمبلی میں متبادلات کے اثر و رسوخ کا تجزیہ کرتا ہے۔ فلم کی موٹائی پر پییچ کے اثر ، اور فلم کی تشکیل اور تحلیل پر پییچ کے مختلف اختلافات کی تحقیقات کریں ، اور سی ای/پی اے اے کی پانی میں جذب خصوصیات کو فروغ دیں۔

تجرباتی مواد:

پولیاکریلک ایسڈ (PAA ، MW = 450،000)۔ ہائیڈرو آکسیٹیلسیلولوز (ایچ ای سی) کے 2wt. ٪ پانی کے حل 300 MPa · s ہے ، اور متبادل کی ڈگری 2.5 ہے۔ میتھیل سیلولوز (ایم سی ، 400 MPa · s کی واسکاسیٹی کے ساتھ ایک 2WT. ٪ پانی کا حل اور 1.8 کے متبادل کی ڈگری)۔ ہائیڈروکسیپروپائل سیلولوز (HPC ، 400 MPa · s کی واسکاسیٹی کے ساتھ ایک 2WT. ٪ پانی کا حل اور 2.5 کے متبادل کی ڈگری)۔

فلم کی تیاری:

25 ° C پر سلیکن پر مائع کرسٹل پرت اسمبلی کے ذریعہ تیار کیا گیا۔ سلائیڈ میٹرکس کے علاج کا طریقہ مندرجہ ذیل ہے: 30 منٹ کے لئے تیزابیت والے حل (H2SO4/H2O2 ، 7/3VOL/VOL) میں بھگو دیں ، پھر ڈیونائزڈ پانی سے کئی بار کللا کریں جب تک کہ پییچ غیر جانبدار نہ ہوجائے ، اور آخر میں خالص نائٹروجن کے ساتھ خشک ہوجائے۔ ایل بی ایل اسمبلی خودکار مشینری کا استعمال کرتے ہوئے انجام دی جاتی ہے۔ سبسٹریٹ باری باری سی ای حل (0.2 ملی گرام/ملی لیٹر) اور پی اے اے حل (0.2 ملی گرام/ایم ایل) میں بھیگ گیا تھا ، ہر حل 4 منٹ کے لئے بھگا دیا گیا تھا۔ ہر حل کے مابین 1 منٹ کے تین کللا بھوکوں کو ڈھیلے سے منسلک پولیمر کو دور کرنے کے لئے ہر حل کے درمیان انجام دیا گیا تھا۔ اسمبلی حل کی پییچ اقدار اور کلیننگ حل دونوں کو پییچ 2.0 میں ایڈجسٹ کیا گیا تھا۔ تیار کردہ فلموں کو (سی ای/پی اے اے) این کے بطور اشارہ کیا گیا ہے ، جہاں این اسمبلی سائیکل کی نشاندہی کرتا ہے۔ (HEC/PAA) 40 ، (MC/PAA) 30 اور (HPC/PAA) 30 بنیادی طور پر تیار تھے۔

فلمی خصوصیات:

نانوکالک-ایکس آر اوقیانوس آپٹکس کے ساتھ قریب قریب معمول کی عکاسی کرنے والا سپیکٹرا ریکارڈ اور تجزیہ کیا گیا ، اور سلیکن پر جمع فلموں کی موٹائی کی پیمائش کی گئی۔ ایک خالی سلیکن سبسٹریٹ کے پس منظر کے طور پر ، سلیکن سبسٹریٹ پر پتلی فلم کا FT-IR سپیکٹرم نیکلیٹ 8700 اورکت اسپیکٹومیٹر پر جمع کیا گیا تھا۔

PAA اور CES کے مابین ہائیڈروجن بانڈ کی بات چیت:

ایل بی ایل فلموں میں پی اے اے کے ساتھ ایچ ای سی ، ایم سی اور ایچ پی سی کی اسمبلی۔ اعداد و شمار میں ایچ ای سی/پی اے اے ، ایم سی/پی اے اے اور ایچ پی سی/پی اے اے کا اورکت سپیکٹرا دکھایا گیا ہے۔ PAA اور CES کے مضبوط IR سگنل HEC/PAA ، MC/PAA اور HPC/PAA کے IR سپیکٹرا میں واضح طور پر دیکھا جاسکتا ہے۔ FT-IR سپیکٹروسکوپی خصوصیت جذب بینڈوں کی تبدیلی کی نگرانی کرکے PAA اور CES کے مابین ہائیڈروجن بانڈ کی پیچیدگی کا تجزیہ کرسکتی ہے۔ سی ای ایس اور پی اے اے کے مابین ہائیڈروجن بانڈنگ بنیادی طور پر سی ای ایس کے ہائیڈروکسائل آکسیجن اور پی اے اے کے COOH گروپ کے مابین پائی جاتی ہے۔ ہائیڈروجن بانڈ کی تشکیل کے بعد ، کھینچنے والی چوٹی سرخ کم تعدد سمت میں شفٹ ہوجاتی ہے۔

خالص PAA پاؤڈر کے لئے 1710 سینٹی میٹر -1 کی ایک چوٹی دیکھی گئی۔ جب پولی کریلیمائڈ کو مختلف سی ای ایس کے ساتھ فلموں میں جمع کیا گیا تو ، ایچ ای سی/پی اے اے ، ایم سی/پی اے اے اور ایم پی سی/پی اے اے فلموں کی چوٹی بالترتیب 1718 سینٹی میٹر -1 ، 1720 سینٹی میٹر 1 اور 1724 سینٹی میٹر 1 میں واقع تھیں۔ خالص PAA پاؤڈر کے مقابلے میں ، HPC/PAA ، MC/PAA اور HEC/PAA فلموں کی چوٹی کی لمبائی بالترتیب 14 ، 10 اور 8 سینٹی میٹر - 1 کی طرف سے منتقل ہوئی۔ ایتھر آکسیجن اور COOH کے مابین ہائیڈروجن بانڈ COOH گروپوں کے مابین ہائیڈروجن بانڈ میں خلل ڈالتا ہے۔ پی اے اے اور سی ای کے مابین زیادہ ہائیڈروجن بانڈز بنتے ہیں ، آئی آر اسپیکٹرا میں سی ای/پی اے اے کی چوٹی کی شفٹ زیادہ ہوتی ہے۔ HPC میں ہائیڈروجن بانڈ کی پیچیدگی کی اعلی ڈگری ہے ، PAA اور MC وسط میں ہیں ، اور HEC سب سے کم ہے۔

PAA اور CES کی جامع فلموں کا نمو سلوک:

ایل بی ایل اسمبلی کے دوران پی اے اے اور سی ای ایس کے فلمی شکل دینے والے سلوک کیو سی ایم اور ورنکرم انٹرفیومیٹری کا استعمال کرتے ہوئے تفتیش کی گئی۔ پہلے چند اسمبلی سائیکلوں کے دوران کیو سی ایم سیٹو میں فلم کی نمو کی نگرانی کے لئے موثر ہے۔ ورنکرم انٹرفیومیٹر 10 سائیکلوں سے زیادہ اگنے والی فلموں کے لئے موزوں ہیں۔

ایچ ای سی/پی اے اے فلم نے ایل بی ایل اسمبلی کے عمل میں ایک لکیری نمو دکھائی ، جبکہ ایم سی/پی اے اے اور ایچ پی سی/پی اے اے فلموں نے اسمبلی کے ابتدائی مراحل میں ایک نمایاں نمو ظاہر کی اور پھر اس میں لکیری نمو میں تبدیل کردیا گیا۔ لکیری نمو والے خطے میں ، پیچیدگی کی ڈگری جتنی زیادہ ہوگی ، ہر اسمبلی چکر میں موٹائی میں اضافہ ہوتا ہے۔

فلمی نمو پر حل پییچ کا اثر:

حل کی پییچ ویلیو ہائیڈروجن بانڈڈ پولیمر جامع فلم کی نمو کو متاثر کرتی ہے۔ ایک کمزور پولی الیکٹرولائٹ کے طور پر ، PAA کو آئنائزڈ اور منفی طور پر چارج کیا جائے گا کیونکہ حل کے پییچ میں اضافہ ہوتا ہے ، اس طرح ہائیڈروجن بانڈ ایسوسی ایشن کو روکتا ہے۔ جب PAA کی آئنائزیشن کی ڈگری ایک خاص سطح پر پہنچی تو ، PAA LBL میں ہائیڈروجن بانڈ قبول کرنے والوں کے ساتھ کسی فلم میں جمع نہیں ہوسکتا تھا۔

حل پییچ کے اضافے کے ساتھ فلم کی موٹائی میں کمی واقع ہوئی ، اور فلم کی موٹائی میں پی ایچ 2.5 ایچ پی سی/پی اے اے اور پی ایچ 3.0-3.5 ایچ پی سی/پی اے اے میں اچانک کمی واقع ہوئی۔ HPC/PAA کا اہم نقطہ پی ایچ 3.5 کے بارے میں ہے ، جبکہ HEC/PAA کا تقریبا 3.0 3.0 ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جب اسمبلی حل کا پییچ 3.5 سے زیادہ ہوتا ہے تو ، HPC/PAA فلم تشکیل نہیں دی جاسکتی ہے ، اور جب حل کا پییچ 3.0 سے زیادہ ہوتا ہے تو ، HEC/PAA فلم تشکیل نہیں دی جاسکتی ہے۔ HPC/PAA جھلی کی ہائیڈروجن بانڈ پیچیدگی کی اعلی ڈگری کی وجہ سے ، HPC/PAA جھلی کی اہم پییچ قیمت HEC/PAA جھلی سے زیادہ ہے۔ نمک سے پاک حل میں ، HEC/PAA ، MC/PAA اور HPC/PAA کے ذریعہ تشکیل پانے والے کمپلیکس کی اہم پییچ اقدار بالترتیب 2.9 ، 3.2 اور 3.7 کے بارے میں تھیں۔ HPC/PAA کا اہم پییچ HEC/PAA سے زیادہ ہے ، جو LBL جھلی کے مطابق ہے۔

CE/ PAA جھلی کی پانی کے جذب کی کارکردگی:

سی ای ایس ہائیڈروکسل گروپوں سے مالا مال ہے تاکہ اس میں پانی کی جذب اور پانی کی برقراری اچھی ہو۔ ایک مثال کے طور پر ایچ ای سی/پا جھلی کو لے کر ، ماحول میں پانی میں ہائیڈروجن بانڈڈ سی ای/پی اے اے جھلی کی جذب صلاحیت کا مطالعہ کیا گیا۔ ورنکرم انٹرفیومیٹری کی خصوصیت سے ، فلم کی موٹائی میں اضافہ ہوتا ہے جیسے ہی فلم پانی جذب کرتی ہے۔ پانی کو جذب کرنے کے توازن کو حاصل کرنے کے ل it اسے 25 ° C پر ایڈجسٹ نمی کے ساتھ ایک ایسے ماحول میں رکھا گیا تھا۔ فلموں کو نمی کو مکمل طور پر ختم کرنے کے لئے 24 گھنٹے کے لئے ویکیوم تندور (40 ° C) میں خشک کیا گیا تھا۔

جیسے جیسے نمی میں اضافہ ہوتا ہے ، فلم گاڑھی ہوتی ہے۔ کم نمی کے علاقے میں 30 ٪ -50 ٪ کے علاقے میں ، موٹائی میں اضافہ نسبتا slow سست ہے۔ جب نمی 50 ٪ سے زیادہ ہوجاتی ہے تو ، موٹائی میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے۔ ہائیڈروجن بانڈڈ پی وی پیون/پی اے اے جھلی کے مقابلے میں ، ایچ ای سی/پی اے اے جھلی ماحول سے زیادہ پانی جذب کرسکتی ہے۔ 70 ٪ (25 ° C) کی نسبت نمی کی حالت میں ، PVPON/PAA فلم کی گاڑھی رینج تقریبا 4 ٪ ہے ، جبکہ HEC/PAA فلم کی زیادہ تعداد 18 ٪ تک ہے۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اگرچہ HEC/PAA سسٹم میں OH گروپوں کی ایک خاص مقدار نے ہائیڈروجن بانڈز کی تشکیل میں حصہ لیا ، لیکن ابھی بھی کافی تعداد میں OH گروپوں کی کافی تعداد موجود ہے جو ماحول میں پانی کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں۔ لہذا ، HEC/PAA سسٹم میں پانی کی جذب کی اچھی خصوصیات ہیں۔

آخر میں

(1) سی ای اور پی اے اے کی اعلی ترین ہائیڈروجن بانڈنگ ڈگری والے ایچ پی سی/پی اے اے سسٹم میں ان میں تیز ترین نشوونما ہوتی ہے ، ایم سی/پی اے اے وسط میں ہے ، اور ایچ ای سی/پی اے اے سب سے کم ہے۔

(2) ایچ ای سی/پی اے اے فلم نے تیاری کے پورے عمل میں ایک لکیری نمو کا انداز دکھایا ، جبکہ دیگر دو فلموں ایم سی/پی اے اے اور ایچ پی سی/پی اے اے نے پہلے چند چکروں میں ایک کفایت شعاری نمو ظاہر کی ، اور پھر لکیری نمو میں تبدیل ہوگئی۔

(3) سی ای/پی اے اے فلم کی نمو حل پی ایچ پر سخت انحصار کرتی ہے۔ جب حل پییچ اس کے اہم نقطہ سے زیادہ ہے تو ، PAA اور CE کسی فلم میں جمع نہیں ہوسکتے ہیں۔ جمع شدہ سی ای/پا اے جھلی اعلی پییچ حل میں گھلنشیل تھی۔

()) چونکہ سی ای/پی اے اے فلم اوہ اور کوہ سے مالا مال ہے ، لہذا گرمی کا علاج اس کو عبور کرتا ہے۔ کراس سے منسلک سی ای/پا اے جھلی میں اچھا استحکام ہے اور وہ اعلی پییچ حلوں میں ناقابل تحلیل ہے۔

(5) سی ای/پی اے اے فلم میں ماحول میں پانی کے ل a جذب صلاحیت اچھی ہے۔