သုတေသနနောက်ခံ
သဘာဝ၊ ပေါများပြီး ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲဖြစ်သော အရင်းအမြစ်တစ်ခုအနေဖြင့်၊ cellulose သည် ၎င်း၏ပျော်ဝင်နိုင်စွမ်းမရှိသော အကန့်အသတ်ရှိသော ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် လက်တွေ့အသုံးချမှုတွင် စိန်ခေါ်မှုများစွာကို ကြုံတွေ့ရသည်။ ဆဲလ်လူလိုစဖွဲ့စည်းပုံရှိ မြင့်မားသောပုံဆောင်ခဲများနှင့် သိပ်သည်းဆမြင့်မားသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများက ၎င်းကို ပိုင်ဆိုင်သည့်လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း အရည်ပျော်သွားသော်လည်း မပျော်ဝင်နိုင်သည့်အပြင် ရေနှင့် အော်ဂဲနစ်ပျော်ဝင်မှုအများစုတွင် မပျော်ဝင်နိုင်ပါ။ ၎င်းတို့၏ ဆင်းသက်လာမှုများကို ပေါ်လီမာကွင်းဆက်ရှိ anhydroglucose ယူနစ်များပေါ်ရှိ ဟိုက်ဒရိုဂလူးကို့စ်ယူနစ်များပေါ်ရှိ esterification နှင့် etherification နှင့် etherification ဖြင့် ထုတ်လုပ်ထားပြီး သဘာဝဆဲလ်လူလိုစနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ကွဲပြားသော ဂုဏ်သတ္တိအချို့ကို ပြသမည်ဖြစ်သည်။ cellulose ၏ etherification တုံ့ပြန်မှုသည် အစားအသောက်၊ အလှကုန်၊ ဆေးဝါးနှင့် ဆေးဝါးများတွင် အသုံးများသော methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC) နှင့် hydroxypropyl cellulose (HPC) ကဲ့သို့သော ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော cellulose ethers အများအပြားကို ထုတ်ပေးနိုင်သည်။ ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်သော CE သည် polycarboxylic acids နှင့် polyphenols များဖြင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်-နှောင်ဖွဲ့ထားသော ပိုလီမာများကို ဖန်တီးနိုင်သည်။
Layer-by-layer assembly (LBL) သည် ပိုလီမာပေါင်းစပ်ပါးလွှာသော ရုပ်ရှင်များကို ပြင်ဆင်ရန်အတွက် ထိရောက်သောနည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ အောက်ပါတို့သည် HEC၊ MC နှင့် HPC ၏ PAA နှင့် မတူညီသော CE သုံးခု၏ LBL စည်းဝေးပွဲကို အဓိကအားဖြင့် ဖော်ပြသည်၊ ၎င်းတို့၏ စုဝေးမှုအပြုအမူကို နှိုင်းယှဉ်ကာ LBL စည်းဝေးပွဲအပေါ် အစားထိုးများ၏ လွှမ်းမိုးမှုကို ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာပါသည်။ ဖလင်အထူပေါ်ရှိ pH ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုနှင့် ဖလင်ဖွဲ့စည်းမှုနှင့် ပျော်ဝင်မှုအပေါ် pH ကွဲပြားမှုများကို စူးစမ်းလေ့လာပြီး CE/PAA ၏ ရေစုပ်ယူမှုဂုဏ်သတ္တိများကို ဖော်ထုတ်ပါ။
စမ်းသပ်ပစ္စည်းများ-
Polyacrylic acid (PAA, Mw = 450,000)။ hydroxyethylcellulose (HEC) ၏ 2wt.% aqueous solution ၏ viscosity သည် 300 mPa·s ဖြစ်ပြီး၊ အစားထိုးမှုအဆင့်မှာ 2.5 ဖြစ်သည်။ Methylcellulose (MC၊ 400 mPa·s ၏ viscosity နှင့် 2wt.% aqueous solution နှင့် 1.8 ဒီဂရီ အစားထိုးခြင်း)။ Hydroxypropyl cellulose (HPC၊ 400 mPa·s ၏ viscosity ရှိသော 2wt.% aqueous solution နှင့် 2.5 ဒီဂရီ အစားထိုးခြင်း)။
ရုပ်ရှင်ပြင်ဆင်မှု
25°C တွင် စီလီကွန်ပေါ်တွင် အရည်ပုံဆောင်ခဲအလွှာ တပ်ဆင်ခြင်းဖြင့် ပြင်ဆင်သည်။ ဆလိုက်မက်ထရစ်၏ ကုသမှုနည်းလမ်းမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်- အက်စစ်ဓာတ်ရည် (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) တွင် မိနစ် 30 ကြာစိမ်ထားပြီး pH မှ ကင်းစင်သွားသည်အထိ အကြိမ်ပေါင်းများစွာ ရေဖြင့် ဆေးကြောကာ နောက်ဆုံးတွင် နိုက်ထရိုဂျင်စစ်စစ်ဖြင့် အခြောက်ခံပါ။ LBL စည်းဝေးပွဲကို အလိုအလျောက် စက်ပစ္စည်းများဖြင့် လုပ်ဆောင်သည်။ အလွှာကို CE ဖြေရှင်းချက် (0.2 mg/mL) နှင့် PAA ဖြေရှင်းချက် (0.2 mg/mL) တွင် တလှည့်စီစိမ်ထားပြီး အဖြေတစ်ခုစီကို 4 မိနစ်ကြာစိမ်ထားသည်။ ပျော့တွဲနေသော ပိုလီမာများကို ဖယ်ထုတ်ရန်အတွက် အစီအစဥ်တစ်ခုစီကြားတွင် ဒိုင်းယွန်းပြုထားသော ရေတွင် ၁ မိနစ်စီ စိမ်ထားသော ဆေးသုံးစိမ်ကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ တပ်ဆင်မှုဖြေရှင်းချက်၏ pH တန်ဖိုးများနှင့် သုတ်ဆေးရည်နှစ်မျိုးလုံးကို pH 2.0 သို့ ချိန်ညှိထားသည်။ ပြင်ဆင်ထားသည့်အတိုင်း ရုပ်ရှင်များကို (CE/PAA)n အဖြစ် ရည်ညွှန်းပြီး စည်းဝေးပွဲစက်ဝန်းကို ကိုယ်စားပြုသည်။ (HEC/PAA)40၊ (MC/PAA)30 နှင့် (HPC/PAA)30 ကို အဓိကအားဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသည်။
ရုပ်ရှင် စရိုက်လက္ခဏာ-
NanoCalc-XR Ocean Optics ဖြင့် မှတ်တမ်းတင်ကာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာကာ ပုံမှန်နီးနီး ရောင်ပြန်ဟပ်မှုကို တိုင်းတာခဲ့ပြီး ဆီလီကွန်တွင် မြှုပ်ထားသော ရုပ်ရှင်များ၏ အထူကို တိုင်းတာခဲ့သည်။ နောက်ခံအဖြစ် ဆီလီကွန်အလွှာအလွတ်ဖြင့်၊ ဆီလီကွန်အလွှာပေါ်ရှိ ပါးလွှာသောဖလင်၏ FT-IR ရောင်စဉ်ကို Nicolet 8700 အနီအောက်ရောင်ခြည် ရောင်စဉ်တိုင်းတာမှုတွင် စုဆောင်းခဲ့သည်။
PAA နှင့် CE များကြား ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုး အပြန်အလှန်သက်ရောက်မှုများ-
LBL ရုပ်ရှင်များအဖြစ် PAA ဖြင့် HEC၊ MC နှင့် HPC တို့ကို စုစည်းခြင်း။ HEC/PAA၊ MC/PAA နှင့် HPC/PAA တို့၏ အနီအောက်ရောင်ခြည်ကို ပုံတွင်ပြထားသည်။ PAA နှင့် CES ၏ ပြင်းထန်သော IR အချက်ပြမှုများကို HEC/PAA၊ MC/PAA နှင့် HPC/PAA ၏ IR ရောင်စဉ်တွင် ရှင်းရှင်းလင်းလင်း တွေ့မြင်နိုင်သည်။ FT-IR spectroscopy သည် PAA နှင့် CES ကြားရှိ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုး ရှုပ်ထွေးမှုကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနိုင်ပြီး ဝိသေသ စုပ်ယူမှုလှိုင်းများ၏ အပြောင်းအလဲကို စောင့်ကြည့်နိုင်သည်။ CES နှင့် PAA အကြား ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးသည် CES ၏ ဟိုက်ဒရော့ဆီဂျင်အောက်ဆီဂျင်နှင့် COOH အုပ်စု PAA အကြားတွင် အဓိက ဖြစ်ပေါ်သည်။ ဟိုက်ဒရိုဂျင် နှောင်ကြိုးကို ဖွဲ့စည်းပြီးနောက်၊ ဆန့်ထွက်သော အနီရောင်သည် ကြိမ်နှုန်းနည်းသော ဦးတည်ရာသို့ ပြောင်းသွားသည်။
သန့်စင်သော PAA အမှုန့်အတွက် 1710 စင်တီမီတာ-1 အထွတ်အထိပ်ကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ polyacrylamide ကို မတူညီသော CEs များဖြင့် ရုပ်ရှင်များအဖြစ် ပေါင်းစည်းသောအခါ HEC/PAA၊ MC/PAA နှင့် MPC/PAA ရုပ်ရှင်များ၏ အထွတ်အထိပ်များသည် 1718 cm-1, 1720 cm-1 နှင့် 1724 cm-1 အသီးသီးတွင် ရှိသည်။ သန့်စင်သော PAA အမှုန့်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက HPC/PAA၊ MC/PAA နှင့် HEC/PAA ရုပ်ရှင်များ၏ အမြင့်ဆုံးအလျားသည် 14၊ 10 နှင့် 8 စင်တီမီတာ−1 အသီးသီးသို့ ပြောင်းလဲသွားသည်။ အီသာအောက်ဆီဂျင်နှင့် COOH အကြား ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးသည် COOH အုပ်စုများကြားရှိ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးကို အနှောင့်အယှက်ပေးသည်။ PAA နှင့် CE အကြား ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများ ပိုများလေ၊ IR spectra တွင် CE/PAA ၏ အထွတ်အထိပ်ပြောင်းရွေ့မှု ပိုများလေဖြစ်သည်။ HPC တွင် ဟိုက်ဒရိုဂျင် နှောင်ဖွဲ့မှု၏ အမြင့်ဆုံးဒီဂရီ၊ PAA နှင့် MC သည် အလယ်တွင်ရှိပြီး HEC သည် အနိမ့်ဆုံးဖြစ်သည်။
PAA နှင့် CE ပေါင်းစပ်ထားသော ရုပ်ရှင်များ၏ ကြီးထွားမှု အပြုအမူ-
LBL စည်းဝေးပွဲအတွင်း PAA နှင့် CE များ၏ ရုပ်ရှင်ဖွဲ့စည်းပုံအပြုအမူကို QCM နှင့် spectral interferometry တို့ကို အသုံးပြု၍ စုံစမ်းခဲ့သည်။ QCM သည် ပထမအကြိမ် စည်းဝေးပွဲအနည်းငယ်အတွင်း နေရာဒေသရှိ ရုပ်ရှင်တိုးတက်မှုကို စောင့်ကြည့်ရန်အတွက် ထိရောက်မှုရှိပါသည်။ Spectral interferometers များသည် 10 cycles ကျော်သော ရုပ်ရှင်များအတွက် သင့်လျော်သည်။
HEC/PAA ရုပ်ရှင်သည် LBL စည်းဝေးပွဲ လုပ်ငန်းစဉ်တစ်လျှောက် တစ်ပြေးညီ တိုးတက်မှုကို ပြသခဲ့ပြီး MC/PAA နှင့် HPC/PAA ရုပ်ရှင်များသည် စည်းဝေးပွဲ၏ အစောပိုင်းအဆင့်များတွင် ကိန်းဂဏန်းကြီးထွားမှုကို ပြသခဲ့ပြီး လိုင်းရိုးတိုးတက်မှုအဖြစ် ပြောင်းလဲခဲ့သည်။ မျဉ်းသားကြီးထွားမှုဒေသတွင်၊ ရှုပ်ထွေးမှုအဆင့်မြင့်လေ၊ စည်းဝေးပွဲလည်ပတ်မှုတစ်ခုလျှင် အထူကြီးထွားလေဖြစ်သည်။
ဖလင်ကြီးထွားမှုအပေါ် ဖြေရှင်းချက် pH သက်ရောက်မှု-
ဖြေရှင်းချက်၏ pH တန်ဖိုးသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ချည်နှောင်ထားသော ပိုလီမာပေါင်းစပ်ဖလင်၏ ကြီးထွားမှုကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ ပျော့ပျောင်းသော polyelectrolyte အနေဖြင့်၊ PAA သည် ဖြေရှင်းချက်၏ pH တိုးလာသည်နှင့်အမျှ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများ ပေါင်းစည်းမှုကို ဟန့်တားနိုင်သည်နှင့်အမျှ PAA သည် အိုင်ယွန်ဖြစ်လာပြီး အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သွားမည်ဖြစ်သည်။ PAA ၏ အိုင်ယွန်ဇေးရှင်းအဆင့်သည် သတ်မှတ်ထားသောအဆင့်သို့ရောက်ရှိသောအခါ၊ PAA သည် LBL ရှိ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးလက်ခံသည့်အရာများပါရှိသော ဖလင်တစ်ခုအဖြစ်သို့ မပေါင်းစပ်နိုင်ပါ။
ဖြေရှင်းချက် pH တိုးလာသဖြင့် ဖလင်အထူသည် ကျဆင်းသွားပြီး pH 2.5 HPC/PAA နှင့် pH3.0-3.5 HPC/PAA တွင် ဖလင်အထူသည် ရုတ်တရက် လျော့ကျသွားသည်။ HPC/PAA ၏အရေးပါသောအချက်မှာ pH 3.5 ခန့်ဖြစ်ပြီး HEC/PAA သည် 3.0 ခန့်ဖြစ်သည်။ ဆိုလိုသည်မှာ တပ်ဆင်မှုဖြေရှင်းချက်၏ pH 3.5 ထက် မြင့်မားသောအခါ၊ HPC/PAA ဖလင်ကို မဖွဲ့စည်းနိုင်ဘဲ၊ ဖြေရှင်းချက်၏ pH သည် 3.0 ထက်များသောအခါ၊ HEC/PAA ဖလင်ကို ဖွဲ့စည်း၍မရပါ။ HPC/PAA အမြှေးပါး၏ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုး၏ မြင့်မားသောအဆင့်ကြောင့်၊ HPC/PAA အမြှေးပါး၏ အရေးကြီးသော pH တန်ဖိုးသည် HEC/PAA အမြှေးပါးထက် မြင့်မားသည်။ ဆားမပါသောဖြေရှင်းချက်တွင်၊ HEC/PAA၊ MC/PAA နှင့် HPC/PAA တို့ဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားသော ရှုပ်ထွေးသော pH တန်ဖိုးများသည် 2.9၊ 3.2 နှင့် 3.7 အသီးသီးခန့်ရှိသည်။ HPC/PAA ၏ အရေးပါသော pH သည် LBL အမြှေးပါးနှင့် ကိုက်ညီသော HEC/PAA ထက် မြင့်မားသည်။
CE/ PAA အမြှေးပါး၏ ရေစုပ်ယူမှု စွမ်းဆောင်ရည်-
CES သည် hydroxyl အုပ်စုများ ကြွယ်ဝသောကြောင့် ရေစုပ်ယူမှုနှင့် ရေကို ထိန်းထားနိုင်မှု ကောင်းမွန်သည်။ HEC/PAA အမြှေးပါးကို နမူနာအဖြစ် ယူ၍ ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ ရေသို့ ဟိုက်ဒရိုဂျင်-နှောင်ဖွဲ့ထားသော CE/PAA အမြှေးပါး၏ စုပ်ယူနိုင်စွမ်းကို လေ့လာခဲ့သည်။ ရောင်စဉ်တန်း interferometry ဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာအားဖြင့်၊ ဖလင်သည် ရေကိုစုပ်ယူသည်နှင့်အမျှ ဖလင်အထူသည် တိုးလာသည်။ ရေစုပ်ယူမှု မျှခြေရရှိစေရန် 25°C တွင် ညှိနိုင်သော စိုထိုင်းဆရှိသော ပတ်ဝန်းကျင်တွင် ထားရှိထားပါသည်။ အစိုဓာတ်ကို လုံးဝဖယ်ရှားရန် ရုပ်ရှင်များကို လေဟာနယ် (40°C) တွင် ၂၄ နာရီကြာ အခြောက်ခံထားသည်။
စိုထိုင်းဆများလာသည်နှင့်အမျှ ဖလင်သည် ထူလာပါသည်။ 30% မှ 50% စိုထိုင်းဆနိမ့်သောနေရာတွင်အထူကြီးထွားမှုအတော်လေးနှေးကွေးသည်။ စိုထိုင်းဆ 50% ကျော်လွန်သောအခါ အထူသည် လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားလာသည်။ ဟိုက်ဒရိုဂျင်-ပေါင်းစပ်ထားသော PVPON/PAA အမြှေးပါးနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက HEC/PAA အမြှေးပါးသည် ပတ်ဝန်းကျင်မှ ရေကို ပိုမိုစုပ်ယူနိုင်သည်။ နှိုင်းရစိုထိုင်းဆ 70% (25 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်) အောက်တွင် PVPON/PAA ဖလင်၏ အထူအပါးသည် 4% ခန့်ရှိပြီး HEC/PAA ဖလင်သည် 18% ခန့်မြင့်သည်။ ရလဒ်များအရ HEC/PAA စနစ်ရှိ OH အုပ်စုအချို့သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများ ဖွဲ့စည်းရာတွင် ပါဝင်ခဲ့သော်လည်း ပတ်ဝန်းကျင်တွင် ရေနှင့် တုံ့ပြန်သည့် OH အုပ်စုများစွာ ရှိပါသေးသည်။ ထို့ကြောင့် HEC/PAA စနစ်သည် ရေစုပ်ယူမှု ကောင်းမွန်သော ဂုဏ်သတ္တိရှိသည်။
နိဂုံးချုပ်အားဖြင့်
(1) CE နှင့် PAA ၏အမြင့်ဆုံး ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးဒီဂရီရှိသော HPC/PAA စနစ်သည် ၎င်းတို့ကြားတွင် အလျင်မြန်ဆုံးကြီးထွားမှုရှိပြီး MC/PAA သည် အလယ်တွင်ရှိပြီး HEC/PAA သည် အနိမ့်ဆုံးဖြစ်သည်။
(2) HEC/PAA ရုပ်ရှင်သည် ပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်တစ်လျှောက် မျဉ်းသားတိုးတက်မှုမုဒ်ကို ပြသခဲ့ပြီး အခြားရုပ်ရှင်နှစ်ကားတွင် MC/PAA နှင့် HPC/PAA တို့သည် ပထမအကြိမ်အနည်းငယ်တွင် ကိန်းဂဏန်းကြီးထွားမှုကို ပြသခဲ့ပြီး၊ ထို့နောက် လိုင်းရိုးတိုးတက်မှုမုဒ်အဖြစ် ပြောင်းလဲခဲ့သည်။
(၃) CE/PAA ဖလင်၏ ကြီးထွားမှုသည် ဖြေရှင်းချက် pH ပေါ်တွင် ခိုင်ခိုင်မာမာ မှီခိုနေပါသည်။ ဖြေရှင်းချက် pH သည် ၎င်း၏အရေးပါသောအချက်ထက် မြင့်မားသောအခါ၊ PAA နှင့် CE တို့သည် ဖလင်တစ်ခုအဖြစ် ပေါင်းစည်းနိုင်မည်မဟုတ်ပေ။ ပေါင်းစပ်ထားသော CE/PAA အမြှေးပါးသည် မြင့်မားသော pH ဖြေရှင်းချက်များတွင် ပျော်ဝင်ပါသည်။
(4) CE/PAA ဖလင်သည် OH နှင့် COOH ကြွယ်ဝသောကြောင့် အပူကုသမှုသည် ၎င်းကို အပြန်အလှန်ချိတ်ဆက်ပေးသည်။ ချိတ်ဆက်ထားသော CE/PAA အမြှေးပါးသည် ကောင်းမွန်သောတည်ငြိမ်မှုရှိပြီး မြင့်မားသော pH ဖြေရှင်းချက်များတွင် မပျော်ဝင်နိုင်ပါ။
(၅) CE/PAA ဖလင်သည် ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ ရေကို ကောင်းစွာ စုပ်ယူနိုင်စွမ်းရှိသည်။
ပို့စ်အချိန်- Feb-18-2023