সেলুলোজ ইথার/পলিয়াক্রাইলিক অ্যাসিড হাইড্রোজেন বন্ডিং ফিল্ম

গবেষণা পটভূমি

একটি প্রাকৃতিক, প্রচুর পরিমাণে এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য সংস্থান হিসাবে, সেলুলোজ তার অ-গলানো এবং সীমিত দ্রবণীয়তার বৈশিষ্ট্যের কারণে ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে দুর্দান্ত চ্যালেঞ্জগুলির মুখোমুখি হয়। সেলুলোজ কাঠামোর উচ্চ স্ফটিকতা এবং উচ্চ-ঘনত্বের হাইড্রোজেন বন্ডগুলি এটিকে অবনমিত করে তোলে তবে দখল প্রক্রিয়া চলাকালীন গলে যায় না এবং জলে এবং সর্বাধিক জৈব দ্রাবকগুলিতে দ্রবীভূত হয়। তাদের ডেরিভেটিভস পলিমার চেইনে অ্যানহাইড্রোগ্লুকোজ ইউনিটগুলিতে হাইড্রোক্সিল গ্রুপগুলির এসটারিফিকেশন এবং ইথেরিফিকেশন দ্বারা উত্পাদিত হয় এবং প্রাকৃতিক সেলুলোজের সাথে তুলনা করে কিছু আলাদা বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করবে। সেলুলোজের ইথেরিফিকেশন প্রতিক্রিয়া অনেক জল দ্রবণীয় সেলুলোজ ইথার তৈরি করতে পারে, যেমন মিথাইল সেলুলোজ (এমসি), হাইড্রোক্সিথাইল সেলুলোজ (এইচইসি) এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজ (এইচপিসি), যা খাদ্য, প্রসাধনী, ফার্মাসিউটিক্যালস এবং মেডিসিনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। জল দ্রবণীয় সিই পলিকারবক্সিলিক অ্যাসিড এবং পলিফেনল সহ হাইড্রোজেন-বন্ডেড পলিমার গঠন করতে পারে।

লেয়ার-বাই-লেয়ার অ্যাসেম্বলি (এলবিএল) পলিমার যৌগিক পাতলা ছায়াছবি প্রস্তুত করার জন্য একটি কার্যকর পদ্ধতি। নিম্নলিখিতটি মূলত পিএএর সাথে এইচইসি, এমসি এবং এইচপিসির তিনটি পৃথক সিই এর এলবিএল সমাবেশকে বর্ণনা করে, তাদের সমাবেশের আচরণের তুলনা করে এবং এলবিএল সমাবেশে বিকল্পগুলির প্রভাব বিশ্লেষণ করে। ফিল্মের বেধের উপর পিএইচ এর প্রভাব এবং ফিল্ম গঠন এবং দ্রবীভূতকরণে পিএইচ এর বিভিন্ন পার্থক্য অনুসন্ধান করুন এবং সিই/পিএএর জল শোষণের বৈশিষ্ট্যগুলি বিকাশ করুন।

পরীক্ষামূলক উপকরণ:

পলিয়াক্রাইলিক অ্যাসিড (পিএএ, মেগাওয়াট = 450,000)। হাইড্রোক্সিথাইলসেলুলোজ (এইচইসি) এর 2WT।% জলীয় দ্রবণটির সান্দ্রতা 300 এমপিএ · এস, এবং প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি 2.5। মেথাইলসেলুলোজ (এমসি, একটি 2wt।% জলীয় দ্রবণ 400 এমপিএ · এস এর সান্দ্রতা এবং 1.8 এর প্রতিস্থাপনের একটি ডিগ্রি সহ)। হাইড্রোক্সপ্রোপাইল সেলুলোজ (এইচপিসি, একটি 2WT।% জলীয় দ্রবণ 400 এমপিএ · এস এর সান্দ্রতা এবং 2.5 এর প্রতিস্থাপনের একটি ডিগ্রি সহ)।

ফিল্ম প্রস্তুতি:

25 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে সিলিকনে তরল স্ফটিক স্তর সমাবেশ দ্বারা প্রস্তুত। স্লাইড ম্যাট্রিক্সের চিকিত্সার পদ্ধতিটি নিম্নরূপ: 30 মিনিটের জন্য অ্যাসিডিক দ্রবণে (এইচ 2 এসও 4/এইচ 2 ও 2, 7/3vol/ভোল) ভিজিয়ে রাখুন, তারপরে পিএইচ নিরপেক্ষ না হওয়া পর্যন্ত ডিওনাইজড জল দিয়ে ধুয়ে ফেলুন এবং শেষ পর্যন্ত খাঁটি নাইট্রোজেন দিয়ে শুকিয়ে নিন। এলবিএল অ্যাসেম্বলি স্বয়ংক্রিয় যন্ত্রপাতি ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়। সাবস্ট্রেটটি পর্যায়ক্রমে সিই সলিউশন (0.2 মিলিগ্রাম/এমএল) এবং পিএএ দ্রবণ (0.2 মিলিগ্রাম/এমএল) এ ভিজিয়ে রাখা হয়েছিল, প্রতিটি দ্রবণ 4 মিনিটের জন্য ভিজিয়ে রাখা হয়েছিল। ডিওনাইজড জলে প্রতিটি 1 মিনিটের তিনটি ধুয়ে ভিজিয়ে প্রতিটি দ্রবণটির মধ্যে ভিজিয়ে রাখা হয়েছিল ly িলে .ালাভাবে সংযুক্ত পলিমার অপসারণ করতে। সমাবেশ সমাধানের পিএইচ মান এবং ধুয়ে ফেলা দ্রবণ উভয়ই পিএইচ 2.0 এর সাথে সামঞ্জস্য করা হয়েছিল। যেমন প্রস্তুত চলচ্চিত্রগুলি (সিই/পিএএ) এন হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে, যেখানে এন সমাবেশ চক্রকে বোঝায়। (এইচইসি/পিএএ) 40, (এমসি/পিএএ) 30 এবং (এইচপিসি/পিএএ) 30 মূলত প্রস্তুত ছিল।

ফিল্মের বৈশিষ্ট্য:

নিকট-স্বাভাবিক প্রতিবিম্ব বর্ণালীটি ন্যানোক্যালক-এক্সআর ওশান অপটিক্সের সাথে রেকর্ড করা হয়েছিল এবং বিশ্লেষণ করা হয়েছিল এবং সিলিকনে জমা হওয়া চলচ্চিত্রের বেধ পরিমাপ করা হয়েছিল। ব্যাকগ্রাউন্ড হিসাবে একটি ফাঁকা সিলিকন সাবস্ট্রেটের সাথে, সিলিকন সাবস্ট্রেটের পাতলা ফিল্মের এফটি-আইআর স্পেকট্রামটি নিকোলেট 8700 ইনফ্রারেড স্পেকট্রোমিটারে সংগ্রহ করা হয়েছিল।

পিএএ এবং সিইএসের মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ডের মিথস্ক্রিয়া:

এলবিএল ফিল্মগুলিতে পিএএ সহ এইচইসি, এমসি এবং এইচপিসির সমাবেশ। এইচইসি/পিএএ, এমসি/পিএএ এবং এইচপিসি/পিএএর ইনফ্রারেড বর্ণালী চিত্রটিতে দেখানো হয়েছে। পিএএ এবং সিইএসের শক্তিশালী আইআর সংকেতগুলি এইচইসি/পিএএ, এমসি/পিএএ এবং এইচপিসি/পিএএর আইআর বর্ণালীতে স্পষ্টভাবে লক্ষ্য করা যায়। এফটি-আইআর স্পেকট্রোস্কোপি বৈশিষ্ট্যযুক্ত শোষণ ব্যান্ডগুলির স্থানান্তর পর্যবেক্ষণ করে পিএএ এবং সিইএসের মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ড জটিলতা বিশ্লেষণ করতে পারে। সিইএস এবং পিএএর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন মূলত সিইএসের হাইড্রোক্সিল অক্সিজেন এবং পিএএর সিওওএইচ গ্রুপের মধ্যে ঘটে। হাইড্রোজেন বন্ড গঠনের পরে, প্রসারিত পিক লাল কম ফ্রিকোয়েন্সি দিকের দিকে স্থানান্তরিত হয়।

খাঁটি পিএএ পাউডার জন্য 1710 সেমি -1 এর একটি শিখর পরিলক্ষিত হয়েছিল। পলিয়াক্রাইমাইডকে যখন বিভিন্ন সিইএস সহ চলচ্চিত্রগুলিতে একত্রিত করা হয়েছিল, তখন এইচইসি/পিএএ, এমসি/পিএএ এবং এমপিসি/পিএএ ফিল্মগুলির শিখর যথাক্রমে 1718 সেমি -1, 1720 সেমি -1 এবং 1724 সেমি -1 এ অবস্থিত ছিল। খাঁটি পিএএ পাউডারের সাথে তুলনা করে, এইচপিসি/পিএএ, এমসি/পিএএ এবং এইচইসি/পিএএ ফিল্মগুলির শীর্ষ দৈর্ঘ্য যথাক্রমে 14, 10 এবং 8 সেমি - 1 দ্বারা স্থানান্তরিত হয়েছে। ইথার অক্সিজেন এবং সিওওএইচ -এর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ড সিওওএইচ গ্রুপগুলির মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধনকে বাধা দেয়। পিএএ এবং সিইর মধ্যে যত বেশি হাইড্রোজেন বন্ড গঠিত হয়, আইআর স্পেকট্রায় সিই/পিএএর শীর্ষ শিফট তত বেশি। এইচপিসিতে হাইড্রোজেন বন্ড জটিলতার সর্বোচ্চ ডিগ্রি রয়েছে, পিএএ এবং এমসি মাঝখানে রয়েছে এবং এইচইসি সর্বনিম্ন।

পিএএ এবং সিইএসের যৌগিক চলচ্চিত্রগুলির বৃদ্ধির আচরণ:

এলবিএল অ্যাসেমব্লির সময় পিএএ এবং সিইএসের ফিল্ম গঠনের আচরণটি কিউসিএম এবং বর্ণালী ইন্টারফেরোমেট্রি ব্যবহার করে তদন্ত করা হয়েছিল। কিউসিএম প্রথম কয়েকটি বিধানসভা চক্রের সময় সিটুতে ফিল্ম বৃদ্ধির পর্যবেক্ষণের জন্য কার্যকর। বর্ণালী ইন্টারফেরোমিটারগুলি 10 টি চক্রের উপরে উত্থিত চলচ্চিত্রের জন্য উপযুক্ত।

এইচইসি/পিএএ ফিল্মটি পুরো এলবিএল সমাবেশ প্রক্রিয়া জুড়ে একটি লিনিয়ার বৃদ্ধি দেখিয়েছে, যখন এমসি/পিএএ এবং এইচপিসি/পিএএ ফিল্মগুলি সমাবেশের প্রাথমিক পর্যায়ে একটি তাত্পর্যপূর্ণ বৃদ্ধি দেখিয়েছিল এবং তারপরে লিনিয়ার বৃদ্ধিতে রূপান্তরিত হয়েছিল। লিনিয়ার বৃদ্ধি অঞ্চলে, জটিলতার ডিগ্রি তত বেশি, সমাবেশ চক্রের প্রতি বেধের বৃদ্ধি তত বেশি।

ফিল্ম বৃদ্ধিতে সমাধান পিএইচ এর প্রভাব:

সমাধানের পিএইচ মান হাইড্রোজেন বন্ডেড পলিমার সংমিশ্রিত ফিল্মের বৃদ্ধিকে প্রভাবিত করে। দুর্বল পলিলেক্ট্রোলাইট হিসাবে, পিএএ দ্রবণটির পিএইচ বৃদ্ধি হিসাবে আয়নযুক্ত এবং নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে, যার ফলে হাইড্রোজেন বন্ড অ্যাসোসিয়েশনকে বাধা দেয়। যখন পিএএর আয়নীকরণের ডিগ্রি একটি নির্দিষ্ট স্তরে পৌঁছেছিল, পিএএ এলবিএলে হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারীদের সাথে কোনও ফিল্মে একত্রিত হতে পারেনি।

দ্রবণ পিএইচ বৃদ্ধির সাথে ফিল্মের বেধ হ্রাস পেয়েছে এবং ফিল্মের বেধ হঠাৎ পিএইচ 2.5 এইচপিসি/পিএএ এবং পিএইচ 3.0-3.5 এইচপিসি/পিএএতে হ্রাস পেয়েছে। এইচপিসি/পিএএর সমালোচনামূলক পয়েন্টটি প্রায় পিএইচ 3.5, যখন এইচইসি/পিএএর প্রায় 3.0। এর অর্থ হ'ল যখন সমাবেশ সমাধানের পিএইচ 3.5 এর চেয়ে বেশি হয়, তখন এইচপিসি/পিএএ ফিল্ম গঠন করা যায় না এবং যখন সমাধানের পিএইচ 3.0 এর চেয়ে বেশি হয়, তখন এইচইসি/পিএএ ফিল্ম গঠন করা যায় না। এইচপিসি/পিএএ ঝিল্লির হাইড্রোজেন বন্ড জটিলতার উচ্চতর ডিগ্রির কারণে, এইচপিসি/পিএএ ঝিল্লির সমালোচনামূলক পিএইচ মান এইচইসি/পিএএ ঝিল্লির চেয়ে বেশি। লবণ-মুক্ত সমাধানে, এইচইসি/পিএএ, এমসি/পিএএ এবং এইচপিসি/পিএএ দ্বারা গঠিত কমপ্লেক্সগুলির সমালোচনামূলক পিএইচ মানগুলি যথাক্রমে প্রায় 2.9, 3.2 এবং 3.7 ছিল। এইচপিসি/পিএএর সমালোচনামূলক পিএইচ এইচইসি/পিএএর চেয়ে বেশি, যা এলবিএল ঝিল্লির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

সিই/ পিএএ ঝিল্লির জল শোষণের কর্মক্ষমতা:

সিইএস হাইড্রোক্সিল গ্রুপগুলিতে সমৃদ্ধ যাতে এটিতে ভাল জল শোষণ এবং জল ধরে রাখা থাকে। উদাহরণ হিসাবে এইচইসি/পিএএ ঝিল্লি গ্রহণ করা, পরিবেশে জলের জন্য হাইড্রোজেন-বন্ডেড সিই/পিএএ ঝিল্লির শোষণ ক্ষমতা অধ্যয়ন করা হয়েছিল। বর্ণালী ইন্টারফেরোমেট্রি দ্বারা চিহ্নিত, ফিল্মটি জল শোষণ করার সাথে সাথে ফিল্মের বেধ বৃদ্ধি পায়। এটি জল শোষণের ভারসাম্য অর্জনের জন্য 24 ঘন্টা ধরে 25 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে সামঞ্জস্যযোগ্য আর্দ্রতা সহ একটি পরিবেশে স্থাপন করা হয়েছিল। ফিল্মগুলি আর্দ্রতা সম্পূর্ণরূপে অপসারণের জন্য 24 ঘন্টা জন্য একটি ভ্যাকুয়াম ওভেনে (40 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড) শুকানো হয়েছিল।

আর্দ্রতা বাড়ার সাথে সাথে ফিল্মটি ঘন হয়। 30%-50%এর কম আর্দ্রতা অঞ্চলে, বেধ বৃদ্ধি তুলনামূলকভাবে ধীর। যখন আর্দ্রতা 50%ছাড়িয়ে যায়, তখন বেধ দ্রুত বৃদ্ধি পায়। হাইড্রোজেন-বন্ডেড পিভিপোন/পিএএ ঝিল্লির সাথে তুলনা করে, এইচইসি/পিএএ ঝিল্লি পরিবেশ থেকে আরও বেশি জল শোষণ করতে পারে। 70%(25 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড) এর আপেক্ষিক আর্দ্রতার শর্তে, পিভিপোন/পিএএ ফিল্মের ঘন পরিসীমা প্রায় 4%, যখন এইচইসি/পিএএ ফিল্মের প্রায় 18%এর চেয়ে বেশি। ফলাফলগুলি দেখিয়েছে যে এইচইসি/পিএএ সিস্টেমে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ওএইচ গ্রুপ হাইড্রোজেন বন্ড গঠনে অংশ নিয়েছিল, তবুও পরিবেশে জলের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করা যথেষ্ট সংখ্যক ওএইচ গ্রুপ ছিল। অতএব, এইচইসি/পিএএ সিস্টেমে ভাল জল শোষণের বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

উপসংহারে

(1) সিই এবং পিএএর সর্বোচ্চ হাইড্রোজেন বন্ডিং ডিগ্রি সহ এইচপিসি/পিএএ সিস্টেমের মধ্যে দ্রুততম বৃদ্ধি রয়েছে, এমসি/পিএএ মাঝখানে রয়েছে এবং এইচইসি/পিএএ সর্বনিম্ন।

(২) এইচইসি/পিএএ ফিল্মটি পুরো প্রস্তুতি প্রক্রিয়া জুড়ে একটি লিনিয়ার গ্রোথ মোড দেখিয়েছে, অন্য দুটি চলচ্চিত্র এমসি/পিএএ এবং এইচপিসি/পিএএ প্রথম কয়েকটি চক্রের মধ্যে একটি তাত্পর্যপূর্ণ বৃদ্ধি দেখিয়েছিল এবং তারপরে একটি লিনিয়ার বৃদ্ধির মোডে রূপান্তরিত হয়েছিল।

(3) সিই/পিএএ ফিল্মের বৃদ্ধি সমাধান পিএইচ এর উপর দৃ strong ় নির্ভরতা রয়েছে। যখন সমাধান পিএইচ তার সমালোচনামূলক বিন্দুর চেয়ে বেশি হয়, তখন পিএএ এবং সিই কোনও ফিল্মে একত্রিত হতে পারে না। সমবেত সিই/পিএএ ঝিল্লি উচ্চ পিএইচ সলিউশনগুলিতে দ্রবণীয় ছিল।

(৪) যেহেতু সিই/পিএএ ফিল্মটি ওএইচ এবং সিওওএইচ সমৃদ্ধ, তাই তাপ চিকিত্সা এটিকে ক্রস-লিঙ্কযুক্ত করে তোলে। ক্রস-লিঙ্কযুক্ত সিই/পিএএ ঝিল্লির ভাল স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং এটি উচ্চ পিএইচ দ্রবণগুলিতে দ্রবণীয়।

(5) সিই/পিএএ ফিল্মটিতে পরিবেশে জলের জন্য ভাল শোষণ ক্ষমতা রয়েছে।