സെല്ലുലോസ് ഈതറും പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡും

ക്ലോറോഫോമിലെ പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെയും എഥൈൽ സെല്ലുലോസിൻ്റെയും മിശ്രിത ലായനിയും ട്രൈഫ്ലൂറോഅസെറ്റിക് ആസിഡിലെ PLLA, മീഥൈൽ സെല്ലുലോസ് എന്നിവയുടെ മിശ്രിത ലായനിയും തയ്യാറാക്കി, PLLA/സെല്ലുലോസ് ഈതർ മിശ്രിതം കാസ്റ്റിംഗ് വഴി തയ്യാറാക്കി; ഇല ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (FT-IR), ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമെട്രി (DSC), എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ (XRD) എന്നിവയാണ് ലഭിച്ച മിശ്രിതങ്ങളുടെ സവിശേഷത. PLLA യും സെല്ലുലോസ് ഈഥറും തമ്മിൽ ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് ഉണ്ട്, രണ്ട് ഘടകങ്ങളും ഭാഗികമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. മിശ്രിതത്തിലെ സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെ ഉള്ളടക്കം വർദ്ധിക്കുന്നതോടെ, മിശ്രിതത്തിൻ്റെ ദ്രവണാങ്കം, ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി, ക്രിസ്റ്റൽ ഇൻ്റഗ്രിറ്റി എന്നിവ കുറയും. MC ഉള്ളടക്കം 30% ൽ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ഏതാണ്ട് രൂപരഹിതമായ മിശ്രിതങ്ങൾ ലഭിക്കും. അതിനാൽ, വ്യത്യസ്ത ഗുണങ്ങളുള്ള ഡീഗ്രേഡബിൾ പോളിമർ മെറ്റീരിയലുകൾ തയ്യാറാക്കാൻ പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് പരിഷ്കരിക്കാൻ സെല്ലുലോസ് ഈതർ ഉപയോഗിക്കാം.

കീവേഡുകൾ: പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡ്, എഥൈൽ സെല്ലുലോസ്,മീഥൈൽ സെല്ലുലോസ്, മിശ്രിതം, സെല്ലുലോസ് ഈതർ

പ്രകൃതിദത്ത പോളിമറുകളുടെയും ഡീഗ്രേഡബിൾ സിന്തറ്റിക് പോളിമർ മെറ്റീരിയലുകളുടെയും വികസനവും പ്രയോഗവും മനുഷ്യർ നേരിടുന്ന പാരിസ്ഥിതിക പ്രതിസന്ധിയും വിഭവ പ്രതിസന്ധിയും പരിഹരിക്കാൻ സഹായിക്കും. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, പോളിമർ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായി പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന വിഭവങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ പോളിമർ മെറ്റീരിയലുകളുടെ സമന്വയത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം വ്യാപകമായ ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. ഡീഗ്രേഡബിൾ അലിഫാറ്റിക് പോളിയെസ്റ്ററുകളിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒന്നാണ് പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡ്. വിളകൾ (ധാന്യം, ഉരുളക്കിഴങ്ങ്, സുക്രോസ് മുതലായവ) അഴുകൽ വഴി ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ വഴി വിഘടിപ്പിക്കാനും കഴിയും. ഇത് പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു വിഭവമാണ്. നേരിട്ടുള്ള പോളികണ്ടൻസേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ റിംഗ്-ഓപ്പണിംഗ് പോളിമറൈസേഷൻ വഴി ലാക്റ്റിക് ആസിഡിൽ നിന്ന് പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡ് തയ്യാറാക്കപ്പെടുന്നു. അതിൻ്റെ അപചയത്തിൻ്റെ അന്തിമ ഉൽപ്പന്നം ലാക്റ്റിക് ആസിഡാണ്, ഇത് പരിസ്ഥിതിയെ മലിനമാക്കില്ല. PIA-യ്ക്ക് മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ, പ്രോസസ്സബിലിറ്റി, ബയോഡീഗ്രേഡബിലിറ്റി, ബയോ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി എന്നിവയുണ്ട്. അതിനാൽ, ബയോമെഡിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് മേഖലയിൽ PLA-യ്ക്ക് വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ മാത്രമല്ല, കോട്ടിംഗ്, പ്ലാസ്റ്റിക്, ടെക്സ്റ്റൈൽസ് എന്നീ മേഖലകളിൽ വലിയ സാധ്യതയുള്ള വിപണികളും ഉണ്ട്.

പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെ ഉയർന്ന വിലയും ഹൈഡ്രോഫോബിസിറ്റി, പൊട്ടൽ എന്നിവ പോലുള്ള പ്രവർത്തന വൈകല്യങ്ങളും അതിൻ്റെ പ്രയോഗ പരിധി പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. PLLA യുടെ ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുമായി, പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡ് കോപോളിമറുകളുടെയും മിശ്രിതങ്ങളുടെയും തയ്യാറെടുപ്പ്, അനുയോജ്യത, രൂപഘടന, ബയോഡീഗ്രേഡബിലിറ്റി, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ, ഹൈഡ്രോഫിലിക് / ഹൈഡ്രോഫോബിക് ബാലൻസ്, ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡുകൾ എന്നിവ ആഴത്തിൽ പഠിച്ചു. അവയിൽ, PLLA പോളി ഡിഎൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡ്, പോളിയെത്തിലീൻ ഓക്സൈഡ്, പോളി വിനൈൽ അസറ്റേറ്റ്, പോളിയെത്തിലീൻ ഗ്ലൈക്കോൾ മുതലായവയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഒരു മിശ്രിതം രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. സെല്ലുലോസ് β- ഗ്ലൂക്കോസിൻ്റെ ഘനീഭവിച്ച് രൂപം കൊള്ളുന്ന പ്രകൃതിദത്ത പോളിമർ സംയുക്തമാണ്, കൂടാതെ ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാവുന്ന വിഭവങ്ങളിൽ ഒന്നാണിത്. പ്രകൃതിയിൽ. മനുഷ്യർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ആദ്യകാല പ്രകൃതിദത്ത പോളിമർ വസ്തുക്കളാണ് സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകൾ, അവയിൽ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടത് സെല്ലുലോസ് ഈതറുകളും സെല്ലുലോസ് ഈസ്റ്ററുകളും ആണ്. എം. നാഗത തുടങ്ങിയവർ. PLLA/സെല്ലുലോസ് ബ്ലെൻഡ് സിസ്റ്റം പഠിച്ചു, രണ്ട് ഘടകങ്ങളും പൊരുത്തമില്ലാത്തവയാണെന്ന് കണ്ടെത്തി, എന്നാൽ PLLA-യുടെ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷനും ഡീഗ്രേഡേഷൻ ഗുണങ്ങളും സെല്ലുലോസ് ഘടകം വളരെയധികം ബാധിച്ചു. എൻ. ഒഗാറ്റ തുടങ്ങിയവർ PLLAയുടെയും സെല്ലുലോസ് അസറ്റേറ്റ് മിശ്രിത സംവിധാനത്തിൻ്റെയും പ്രകടനവും ഘടനയും പഠിച്ചു. ജാപ്പനീസ് പേറ്റൻ്റ് പി.എൽ.എൽ.എ.യുടെയും നൈട്രോസെല്ലുലോസ് മിശ്രിതങ്ങളുടെയും ബയോഡീഗ്രേഡബിലിറ്റിയും പഠിച്ചു. വൈ. ടെറാമോട്ടോ മറ്റുള്ളവരും PLLA, സെല്ലുലോസ് ഡയസെറ്റേറ്റ് ഗ്രാഫ്റ്റ് കോപോളിമറുകൾ എന്നിവയുടെ തയ്യാറെടുപ്പുകൾ, താപ, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവ പഠിച്ചു. ഇതുവരെ, പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെയും സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെയും മിശ്രിത സംവിധാനത്തെക്കുറിച്ച് വളരെ കുറച്ച് പഠനങ്ങൾ മാത്രമേ നടന്നിട്ടുള്ളൂ.

സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, പോളിലാക്‌റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെയും മറ്റ് പോളിമറുകളുടെയും നേരിട്ടുള്ള കോപോളിമറൈസേഷനും ബ്ലെൻഡിംഗ് പരിഷ്‌ക്കരണവും സംബന്ധിച്ച ഗവേഷണത്തിൽ ഞങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പ് ഏർപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പോളിലാക്‌റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെ മികച്ച ഗുണങ്ങളെ സെല്ലുലോസിൻ്റെയും അതിൻ്റെ ഡെറിവേറ്റീവുകളുടെയും കുറഞ്ഞ വിലയുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് പൂർണ്ണമായി ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ പോളിമർ മെറ്റീരിയലുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിന്, മിശ്രിത പരിഷ്‌ക്കരണത്തിനുള്ള പരിഷ്‌ക്കരിച്ച ഘടകമായി ഞങ്ങൾ സെല്ലുലോസ് (ഈഥർ) തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നു. എഥൈൽ സെല്ലുലോസും മീഥൈൽ സെല്ലുലോസും രണ്ട് പ്രധാന സെല്ലുലോസ് ഈഥറുകളാണ്. എഥൈൽ സെല്ലുലോസ് ഒരു വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കാത്ത നോൺ-അയോണിക് സെല്ലുലോസ് ആൽക്കൈൽ ഈതർ ആണ്, ഇത് മെഡിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകൾ, പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ, പശകൾ, ടെക്സ്റ്റൈൽ ഫിനിഷിംഗ് ഏജൻ്റുകൾ എന്നിവയായി ഉപയോഗിക്കാം. മീഥൈൽ സെല്ലുലോസ് വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്നതാണ്, മികച്ച നനവ്, സംയോജനം, വെള്ളം നിലനിർത്തൽ, ഫിലിം രൂപീകരണ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവയുണ്ട്, കൂടാതെ നിർമ്മാണ സാമഗ്രികൾ, കോട്ടിംഗുകൾ, സൗന്ദര്യവർദ്ധകവസ്തുക്കൾ, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽസ്, പേപ്പർ നിർമ്മാണം തുടങ്ങിയ മേഖലകളിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇവിടെ, PLLA/EC, PLLA/MC മിശ്രിതങ്ങൾ സൊല്യൂഷൻ കാസ്റ്റിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ചാണ് തയ്യാറാക്കിയത്, കൂടാതെ PLLA/സെല്ലുലോസ് ഈതർ മിശ്രിതങ്ങളുടെ അനുയോജ്യത, താപ ഗുണങ്ങൾ, ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവ ചർച്ച ചെയ്തു.

1. പരീക്ഷണാത്മക ഭാഗം

1.1 അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ

എഥൈൽ സെല്ലുലോസ് (AR, Tianjin Huazhen സ്പെഷ്യൽ കെമിക്കൽ റീജൻ്റ് ഫാക്ടറി); മീഥൈൽ സെല്ലുലോസ് (MC450), സോഡിയം ഡൈഹൈഡ്രജൻ ഫോസ്ഫേറ്റ്, ഡിസോഡിയം ഹൈഡ്രജൻ ഫോസ്ഫേറ്റ്, എഥൈൽ അസറ്റേറ്റ്, സ്റ്റാനസ് ഐസോക്ടാനേറ്റ്, ക്ലോറോഫോം (മുകളിൽ പറഞ്ഞവയെല്ലാം ഷാങ്ഹായ് കെമിക്കൽ റീജൻ്റ് കമ്പനിയുടെ ഉൽപ്പന്നങ്ങളാണ്, കൂടാതെ ശുദ്ധത AR ഗ്രേഡാണ്); എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് (ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ ഗ്രേഡ്, PURAC കമ്പനി).

1.2 മിശ്രിതങ്ങൾ തയ്യാറാക്കൽ

1.2.1 പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡ് തയ്യാറാക്കൽ

നേരിട്ടുള്ള പോളികണ്ടൻസേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ചാണ് പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് തയ്യാറാക്കിയത്. 90% പിണ്ഡമുള്ള എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡ് ജലീയ ലായനി തൂക്കി മൂന്ന് കഴുത്തുള്ള ഫ്ലാസ്കിൽ ചേർക്കുക, സാധാരണ മർദ്ദത്തിൽ 2 മണിക്കൂർ 150 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്യുക, തുടർന്ന് 13300Pa വാക്വം മർദ്ദത്തിൽ 2 മണിക്കൂർ പ്രതികരിക്കുക, ഒടുവിൽ 3900Pa ശൂന്യതയിൽ 4 മണിക്കൂർ പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്ത പ്രീപോളിമർ വസ്തുക്കൾ ലഭിക്കും. ലാക്റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെ ജലീയ ലായനിയിൽ നിന്ന് ജലത്തിൻ്റെ ഉൽപാദനത്തിൽ നിന്ന് കുറയുന്നത് പ്രീപോളിമറിൻ്റെ ആകെ അളവാണ്. ലഭിച്ച പ്രീപോളിമറിൽ സ്റ്റാനസ് ക്ലോറൈഡും (പിണ്ഡത്തിൻ്റെ ഭിന്നസംഖ്യ 0.4%) പി-ടൊലുനെസൾഫോണിക് ആസിഡും (സ്റ്റാനസ് ക്ലോറൈഡിൻ്റെയും പി-ടൊലുനെസൾഫോണിക് ആസിഡിൻ്റെയും അനുപാതം 1/1 മോളാർ അനുപാതമാണ്) ഉത്തേജക സംവിധാനം ചേർക്കുക, ഘനീഭവിക്കുമ്പോൾ മോളിക്യുലാർ അരിപ്പകൾ ട്യൂബിൽ സ്ഥാപിച്ചു. ഒരു ചെറിയ അളവിൽ വെള്ളം ആഗിരണം ചെയ്യാൻ, മെക്കാനിക്കൽ ഇളക്കി നിലനിർത്തി. ഒരു പോളിമർ ലഭിക്കുന്നതിന് മുഴുവൻ സിസ്റ്റവും 1300 Pa ശൂന്യതയിലും 150 ° C. താപനിലയിലും 16 മണിക്കൂർ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ലഭിച്ച പോളിമർ ക്ലോറോഫോമിൽ ലയിപ്പിച്ച് 5% ലായനി തയ്യാറാക്കുക, അൺഹൈഡ്രസ് ഈതർ ഉപയോഗിച്ച് 24 മണിക്കൂർ ഫിൽട്ടർ ചെയ്ത് അവശിഷ്ടമാക്കുക, അവശിഷ്ടം ഫിൽട്ടർ ചെയ്യുക, 10 മുതൽ 20 മണിക്കൂർ വരെ 60 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ -0.1MPa വാക്വം ഓവനിൽ 10 മുതൽ 20 മണിക്കൂർ വരെ ശുദ്ധമായ ഡ്രൈ ലഭിക്കുന്നതിന് വയ്ക്കുക. PLLA പോളിമർ. ലഭിച്ച PLLA യുടെ ആപേക്ഷിക തന്മാത്രാ ഭാരം 45000-58000 ഡാൽട്ടൺ ആണെന്ന് ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ലിക്വിഡ് ക്രോമാറ്റോഗ്രഫി (GPC) നിർണ്ണയിച്ചു. ഫോസ്ഫറസ് പെൻ്റോക്സൈഡ് അടങ്ങിയ ഡെസിക്കേറ്ററിലാണ് സാമ്പിളുകൾ സൂക്ഷിച്ചിരിക്കുന്നത്.

1.2.2 പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡ്-എഥൈൽ സെല്ലുലോസ് മിശ്രിതം (PLLA-EC) തയ്യാറാക്കൽ

യഥാക്രമം 1% ക്ലോറോഫോം ലായനി ഉണ്ടാക്കാൻ ആവശ്യമായ പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡും എഥൈൽ സെല്ലുലോസും തൂക്കിനോക്കുക, തുടർന്ന് PLLA-EC മിക്സഡ് ലായനി തയ്യാറാക്കുക. PLLA-EC മിക്സഡ് ലായനിയുടെ അനുപാതം ഇതാണ്: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/l00, ആദ്യ സംഖ്യ PLLA യുടെ ബഹുജന ഭിന്നസംഖ്യയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് EC ഫ്രാക്ഷൻ്റെ പിണ്ഡം. തയ്യാറാക്കിയ ലായനികൾ 1-2 മണിക്കൂർ ഒരു കാന്തിക സ്റ്റിറർ ഉപയോഗിച്ച് ഇളക്കി, തുടർന്ന് ഒരു ഗ്ലാസ് വിഭവത്തിലേക്ക് ഒഴിച്ചു, ക്ലോറോഫോം സ്വാഭാവികമായി ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടാൻ ഒരു ഫിലിം ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഫിലിം രൂപീകരിച്ച ശേഷം, ഫിലിമിലെ ക്ലോറോഫോം പൂർണ്ണമായും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി 10 മണിക്കൂർ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ഉണങ്ങാൻ ഒരു വാക്വം ഓവനിൽ സ്ഥാപിച്ചു. . മിശ്രിത പരിഹാരം നിറമില്ലാത്തതും സുതാര്യവുമാണ്, കൂടാതെ ബ്ലെൻഡ് ഫിലിം നിറമില്ലാത്തതും സുതാര്യവുമാണ്. മിശ്രിതം ഉണക്കി പിന്നീട് ഉപയോഗത്തിനായി ഒരു ഡെസിക്കേറ്ററിൽ സൂക്ഷിച്ചു.

1.2.3 പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡ്-മെഥൈൽസെല്ലുലോസ് മിശ്രിതം (PLLA-MC) തയ്യാറാക്കൽ

യഥാക്രമം 1% ട്രൈഫ്ലൂറോഅസെറ്റിക് ആസിഡ് ലായനി ഉണ്ടാക്കാൻ ആവശ്യമായ പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡും മീഥൈൽ സെല്ലുലോസും തൂക്കുക. PLLA-EC ബ്ലെൻഡ് ഫിലിമിൻ്റെ അതേ രീതിയിലാണ് PLLA-MC ബ്ലെൻഡ് ഫിലിം തയ്യാറാക്കിയത്. മിശ്രിതം ഉണക്കി പിന്നീട് ഉപയോഗത്തിനായി ഒരു ഡെസിക്കേറ്ററിൽ സൂക്ഷിച്ചു.

1.3 പ്രകടന പരിശോധന

MANMNA IR-550 ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ (Nicolet.Corp) പോളിമറിൻ്റെ (KBr ടാബ്ലറ്റ്) ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രം അളന്നു. സാമ്പിളിൻ്റെ DSC കർവ് അളക്കാൻ DSC2901 ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമീറ്റർ (TA കമ്പനി) ഉപയോഗിച്ചു, ചൂടാക്കൽ നിരക്ക് 5°C/min ആയിരുന്നു, ഗ്ലാസ് ട്രാൻസിഷൻ താപനില, ദ്രവണാങ്കം, പോളിമറിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി എന്നിവ അളന്നു. റിഗാകു ഉപയോഗിക്കുക. സാമ്പിളിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ പ്രോപ്പർട്ടികൾ പഠിക്കാൻ പോളിമറിൻ്റെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ പരിശോധിക്കാൻ D-MAX/Rb ഡിഫ്രാക്റ്റോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ചു.

2. ഫലങ്ങളും ചർച്ചകളും

2.1 ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി ഗവേഷണം

ഫോറിയർ ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (FT-IR) തന്മാത്രാ തലത്തിൻ്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന് മിശ്രിതത്തിൻ്റെ ഘടകങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം പഠിക്കാൻ കഴിയും. രണ്ട് ഹോമോപോളിമറുകൾ അനുയോജ്യമാണെങ്കിൽ, ആവൃത്തിയിലെ ഷിഫ്റ്റുകൾ, തീവ്രതയിലെ മാറ്റങ്ങൾ, ഘടകങ്ങളുടെ സ്വഭാവ സവിശേഷതകളായ കൊടുമുടികളുടെ രൂപമോ അപ്രത്യക്ഷമോ പോലും നിരീക്ഷിക്കാനാകും. രണ്ട് ഹോമോപോളിമറുകളും പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ, മിശ്രിതത്തിൻ്റെ സ്പെക്ട്രം രണ്ട് ഹോമോപോളിമറുകളുടെ സൂപ്പർപോസിഷനാണ്. PLLA സ്പെക്‌ട്രത്തിൽ, 1755cm-1-ൽ C=0 എന്ന സ്‌ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷൻ പീക്ക് ഉണ്ട്, മെഥൈൻ ഗ്രൂപ്പിൻ്റെ C-H സ്ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന 2880cm-1 എന്ന ദുർബലമായ പീക്ക്, 3500 cm-1-ൽ ഒരു ബ്രോഡ് ബാൻഡ് ടെർമിനൽ ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളാൽ സംഭവിക്കുന്നത്. EC സ്പെക്ട്രത്തിൽ, 3483 cm-1 ലെ സ്വഭാവഗുണമുള്ള കൊടുമുടി OH സ്ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷൻ പീക്ക് ആണ്, ഇത് തന്മാത്രാ ശൃംഖലയിൽ O-H ഗ്രൂപ്പുകൾ അവശേഷിക്കുന്നുവെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അതേസമയം 2876-2978 cm-1 എന്നത് C2H5 സ്ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷൻ പീക്ക് ആണ്, കൂടാതെ 1637 cm-1 ആണ് HOH ബെൻഡിംഗ് വൈബ്രേഷൻ പീക്ക് (സാമ്പിൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന ജലം മൂലമുണ്ടാകുന്നത്). PLLA, PLLA-ഇസി മിശ്രിതത്തിൻ്റെ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ മേഖലയുടെ IR സ്‌പെക്‌ട്രത്തിൽ, PLLA-യുമായി കൂടിച്ചേരുമ്പോൾ, EC ഉള്ളടക്കത്തിൻ്റെ വർദ്ധനവോടെ O-H കൊടുമുടി താഴ്ന്ന തരംഗ സംഖ്യയിലേക്ക് മാറുകയും PLLA/Ec 40/60 തരംഗസംഖ്യ ആയിരിക്കുമ്പോൾ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ അളവിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. തുടർന്ന് ഉയർന്ന തരംഗസംഖ്യകളിലേക്ക് മാറ്റി, PUA യും EC യുടെ 0-H ഉം തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം സങ്കീർണ്ണമാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. 1758cm-1 ൻ്റെ C=O വൈബ്രേഷൻ മേഖലയിൽ, PLLA-EC യുടെ C=0 കൊടുമുടി EC യുടെ വർദ്ധനവോടെ താഴ്ന്ന തരംഗ സംഖ്യയിലേക്ക് ചെറുതായി മാറി, ഇത് EC യുടെ C=O, OH എന്നിവ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ദുർബലമാണെന്ന് സൂചിപ്പിച്ചു.

മെഥൈൽസെല്ലുലോസിൻ്റെ സ്പെക്ട്രോഗ്രാമിൽ, 3480cm-1 ലെ സ്വഭാവഗുണമുള്ള പീക്ക് O-H സ്ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷൻ പീക്ക് ആണ്, അതായത്, MC ​​തന്മാത്രാ ശൃംഖലയിൽ ശേഷിക്കുന്ന O-H ഗ്രൂപ്പുകൾ ഉണ്ട്, HOH ബെൻഡിംഗ് വൈബ്രേഷൻ പീക്ക് 1637cm-1 ആണ്, കൂടാതെ MC അനുപാതം EC കൂടുതൽ ഹൈഗ്രോസ്കോപ്പിക് ആണ്. PLLA-EC ബ്ലെൻഡ് സിസ്റ്റത്തിന് സമാനമായി, PLLA-EC മിശ്രിതത്തിൻ്റെ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ മേഖലയുടെ ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്‌ട്രയിൽ, MC ഉള്ളടക്കത്തിൻ്റെ വർദ്ധനവിനനുസരിച്ച് O-H പീക്ക് മാറുന്നു, കൂടാതെ PLLA/MC ആയിരിക്കുമ്പോൾ കുറഞ്ഞ തരംഗ സംഖ്യയും ഉണ്ടായിരിക്കും. 70/30. C=O വൈബ്രേഷൻ മേഖലയിൽ (1758 cm-1), C=O കൊടുമുടി MC ചേർക്കുന്നതോടെ താഴ്ന്ന തരംഗസംഖ്യകളിലേക്ക് ചെറുതായി മാറുന്നു. ഞങ്ങൾ നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, മറ്റ് പോളിമറുകളുമായി പ്രത്യേക ഇടപെടലുകൾ നടത്താൻ കഴിയുന്ന നിരവധി ഗ്രൂപ്പുകൾ PLLA-യിലുണ്ട്, കൂടാതെ ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രത്തിൻ്റെ ഫലങ്ങൾ സാധ്യമായ നിരവധി പ്രത്യേക ഇടപെടലുകളുടെ സംയോജിത ഫലമായിരിക്കാം. PLLAയുടെയും സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെയും മിശ്രിത സംവിധാനത്തിൽ, PLLA യുടെ ഈസ്റ്റർ ഗ്രൂപ്പിനും ടെർമിനൽ ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പിനും സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെ ഈതർ ഗ്രൂപ്പിനും (EC അല്ലെങ്കിൽ MG) ശേഷിക്കുന്ന ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകൾക്കുമിടയിൽ വിവിധ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് രൂപങ്ങൾ ഉണ്ടാകാം. PLLA, EC അല്ലെങ്കിൽ MC-കൾ ഭാഗികമായി പൊരുത്തപ്പെടാം. ഒന്നിലധികം ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകളുടെ നിലനിൽപ്പും ശക്തിയും മൂലമാകാം, അതിനാൽ O-H മേഖലയിലെ മാറ്റങ്ങൾ കൂടുതൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സെല്ലുലോസ് ഗ്രൂപ്പിൻ്റെ സ്റ്റെറിക് തടസ്സം കാരണം, PLLA യുടെ C=O ഗ്രൂപ്പും സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെ O-H ഗ്രൂപ്പും തമ്മിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് ദുർബലമാണ്.

2.2 DSC ഗവേഷണം

PLLA, EC, PLLA-EC മിശ്രിതങ്ങളുടെ DSC കർവുകൾ. PLLA യുടെ ഗ്ലാസ് ട്രാൻസിഷൻ താപനില Tg 56.2°C ആണ്, ക്രിസ്റ്റൽ ഉരുകൽ താപനില Tm 174.3°C ആണ്, ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി 55.7% ആണ്. 43°C Tg ഉള്ളതും ഉരുകൽ താപനില ഇല്ലാത്തതുമായ ഒരു രൂപരഹിതമായ പോളിമറാണ് EC. PLLA, EC എന്നിവയുടെ രണ്ട് ഘടകങ്ങളുടെ Tg വളരെ അടുത്താണ്, കൂടാതെ രണ്ട് സംക്രമണ മേഖലകളും ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്നതിനാൽ വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല, അതിനാൽ ഇത് സിസ്റ്റം അനുയോജ്യതയുടെ ഒരു മാനദണ്ഡമായി ഉപയോഗിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. EC യുടെ വർദ്ധനവോടെ, PLLA-EC മിശ്രിതങ്ങളുടെ Tm ചെറുതായി കുറയുകയും, ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി കുറയുകയും ചെയ്തു (PLLA/EC 20/80 ഉള്ള സാമ്പിളിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി 21.3% ആയിരുന്നു). MC ഉള്ളടക്കം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് മിശ്രിതങ്ങളുടെ Tm കുറഞ്ഞു. PLLA/MC 70/30-ൽ താഴെയാണെങ്കിൽ, മിശ്രിതത്തിൻ്റെ Tm അളക്കാൻ പ്രയാസമാണ്, അതായത്, ഏതാണ്ട് രൂപരഹിതമായ മിശ്രിതം ലഭിക്കും. അമോർഫസ് പോളിമറുകളുമായുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ പോളിമറുകളുടെ ദ്രവണാങ്കം കുറയുന്നത് സാധാരണയായി രണ്ട് കാരണങ്ങളാലാണ്, ഒന്ന് രൂപരഹിത ഘടകത്തിൻ്റെ നേർപ്പിക്കുന്ന പ്രഭാവം; മറ്റൊന്ന് ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ പെർഫെക്ഷനിലെ കുറവ് അല്ലെങ്കിൽ ക്രിസ്റ്റലിൻ പോളിമറിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റൽ വലുപ്പം പോലുള്ള ഘടനാപരമായ ഇഫക്റ്റുകൾ ആകാം. ഡിഎസ്‌സിയുടെ ഫലങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് PLLA, സെല്ലുലോസ് ഈതർ എന്നിവയുടെ മിശ്രിത സംവിധാനത്തിൽ, രണ്ട് ഘടകങ്ങളും ഭാഗികമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുവെന്നും, മിശ്രിതത്തിലെ PLLA യുടെ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ പ്രക്രിയ തടയുകയും, PLLA യുടെ Tm, ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി, ക്രിസ്റ്റൽ വലുപ്പം എന്നിവ കുറയുകയും ചെയ്തു. PLLA-MC സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ രണ്ട്-ഘടക അനുയോജ്യത PLLA-EC സിസ്റ്റത്തേക്കാൾ മികച്ചതായിരിക്കുമെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു.

2.3 എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ

PLLA യുടെ XRD വക്രത്തിന് ഏറ്റവും ശക്തമായ കൊടുമുടി 16.64° യുടെ 2θ ആണ്, അത് 020 ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുമായി യോജിക്കുന്നു, അതേസമയം 2θ 14.90°, 19.21°, 22.45° എന്നീ കൊടുമുടികൾ യഥാക്രമം 101, 023, 121 ക്രിസ്റ്റലുകളുമായി യോജിക്കുന്നു. ഉപരിതലം, അതായത്, PLLA α-ക്രിസ്റ്റലിൻ ഘടനയാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഇസിയുടെ ഡിഫ്രാക്ഷൻ വക്രത്തിൽ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുടെ കൊടുമുടി ഇല്ല, ഇത് ഒരു രൂപരഹിത ഘടനയാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. PLLA EC യുമായി കലർന്നപ്പോൾ, 16.64° എന്ന കൊടുമുടി ക്രമേണ വിശാലമാവുകയും അതിൻ്റെ തീവ്രത ദുർബലമാവുകയും അത് ഒരു താഴ്ന്ന കോണിലേക്ക് ചെറുതായി നീങ്ങുകയും ചെയ്തു. EC ഉള്ളടക്കം 60% ആയപ്പോൾ, ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ കൊടുമുടി ചിതറിപ്പോയി. ഇടുങ്ങിയ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ കൊടുമുടികൾ ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയെയും വലിയ ധാന്യ വലുപ്പത്തെയും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഡിഫ്രാക്ഷൻ പീക്ക് വിസ്തൃതമായതിനാൽ ധാന്യത്തിൻ്റെ വലുപ്പം ചെറുതാണ്. കുറഞ്ഞ കോണിലേക്ക് ഡിഫ്രാക്ഷൻ പീക്ക് മാറുന്നത് ധാന്യങ്ങളുടെ അകലം വർദ്ധിക്കുന്നു, അതായത് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ സമഗ്രത കുറയുന്നു എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. PLLA-യും Ec-യും തമ്മിൽ ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ട് ഉണ്ട്, PLLA-യുടെ ധാന്യത്തിൻ്റെ വലിപ്പവും ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയും കുറയുന്നു, EC PLLA-യുമായി ഭാഗികമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിനാൽ രൂപരഹിതമായ ഘടന ഉണ്ടാക്കുകയും അതുവഴി മിശ്രിതത്തിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുടെ സമഗ്രത കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. PLLA-MC യുടെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഫലങ്ങളും സമാനമായ ഫലങ്ങൾ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ കർവ്, മിശ്രിതത്തിൻ്റെ ഘടനയിൽ PLLA/സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെ അനുപാതത്തിൻ്റെ ഫലത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഫലങ്ങൾ FT-IR, DSC എന്നിവയുടെ ഫലങ്ങളുമായി പൂർണ്ണമായും പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

3. ഉപസംഹാരം

പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെയും സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെയും (എഥൈൽ സെല്ലുലോസ്, മീഥൈൽ സെല്ലുലോസ്) എന്നിവയുടെ മിശ്രിത സംവിധാനം ഇവിടെ പഠിച്ചു. FT-IR, XRD, DSC എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ബ്ലെൻഡ് സിസ്റ്റത്തിലെ രണ്ട് ഘടകങ്ങളുടെ അനുയോജ്യത പഠിച്ചു. PLLA യ്ക്കും സെല്ലുലോസ് ഈഥറിനും ഇടയിൽ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗ് നിലവിലുണ്ടെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിച്ചു, കൂടാതെ സിസ്റ്റത്തിലെ രണ്ട് ഘടകങ്ങളും ഭാഗികമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. PLLA/സെല്ലുലോസ് ഈതർ അനുപാതത്തിലെ കുറവ്, മിശ്രിതത്തിലെ PLLA യുടെ ദ്രവണാങ്കം, ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി, ക്രിസ്റ്റൽ ഇൻ്റഗ്രിറ്റി എന്നിവയിൽ കുറവുണ്ടാക്കുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി വ്യത്യസ്ത ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയുടെ മിശ്രിതങ്ങൾ തയ്യാറാക്കപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, പോളി-എൽ-ലാക്റ്റിക് ആസിഡിനെ പരിഷ്‌ക്കരിക്കുന്നതിന് സെല്ലുലോസ് ഈതർ ഉപയോഗിക്കാം, ഇത് പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡിൻ്റെ മികച്ച പ്രകടനവും സെല്ലുലോസ് ഈതറിൻ്റെ കുറഞ്ഞ വിലയും സംയോജിപ്പിക്കും, ഇത് പൂർണ്ണമായും ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ പോളിമർ മെറ്റീരിയലുകൾ തയ്യാറാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.