I réimse na n-ábhar polaiméire, tá áit shuntasach ag polaiméirí neamh-uisce ianacha{-, mar gheall ar a n-airíonna fisiceacha agus ceimiceacha uathúla, i dtionscail iomadúla, lena n-áirítear cógaisíocht, bia, agus ceimiceáin laethúla. Forbraíodh polaivinilpyrrolidone (PVP), sampla tosaigh, i dtrí chatagóir leathana: homapolaiméirí, comhpholaiméirí, agus polaiméirí trasnasctha. Mar sin féin, déanann tuaslagthacht uisce PVP líneach deacair athchúrsáil a dhéanamh i roinnt iarratais, agus is féidir le hiarmhair difear a dhéanamh go héasca ar blas an táirge. Rinneamar -taighde domhain ar PVPP, ag iniúchadh go córasach ar thionchar na bparaiméadar próisis ar fheidhmíocht an táirge trí dhá bhealach ullmhúcháin: polaiméiriú fionraí agus polaiméiriú cornflower. Soláthraíonn an taighde seo príomhthacaíocht theoiriciúil agus tagairtí teicniúla d’fheidhmiú tionsclaíoch PVPP.
1. Modh Ullmhúcháin PVPP agus Optamú Próisis
1.1 Polymerization Fionraí
Is modh coitianta é polaiméiriú fionraí chun polaiméirí gráinneach agus púdraithe a ullmhú. Baineann a chroíphrionsabal le monaiméirí N-vinylpyrrolidone (NVP) a fhionraí, arna dtuaslagadh i dtionscnóir, i meán uiscí mar bhraoiníní faoi chosaint scaiptheora. Cruthaíonn trasnascaire líonra tríthoiseach ansin. Bhain an turgnamh seo úsáid as divinylbeinséin (DVB) nó N,N'-meitiléinebisacrylamide (NMBA) mar an traslinker, azobisisobutyronitrile (AIBN) mar thionscnóir, polyvinylpyrrolidone K30 (PVP K30) mar an scaiptheoir, agus tuaslagóir sulfáit sóidiam agus dí-óid.
Léirigh turgnaimh fachtóir aonair go mbíonn tionchar suntasach ag paraiméadair phróisis ar tháirgeacht PVPP, ar airíonna at, agus ar fheidhmíocht asaithe. Maidir leis an teocht, is é 70 céim an teocht imoibrithe is fearr, nuair a shroicheann an ráta dianscaoilte tionscnóra agus an ráta polaiméirithe monaiméir cothromaíocht, rud a fhágann go bhfuil toradh 96.42%. Is é an toradh a bhíonn ar theocht ró-íseal (m.sh., 40 céim ) ná gníomhaíocht thionscnóra neamhleor, laghdaítear an toradh go dtí faoi bhun 88%. Is é an toradh a bhíonn ar theocht ró-ard (m.sh., 90 céim ) go dianscaoileadh tapa thionscnóra agus foirceannadh radacach saor in aisce roimh am, rud a fhágann nach bhfuil ach toradh de 77.89%. Maidir le dáileog an tionscnóra, nuair is ionann AIBN agus 1% de mhais NVP, baineann an táirge an fheidhmíocht iomlán is fearr amach, le táirgeacht 94.65% agus cumas asaithe aigéad salaicileach de 135 mg/g. Mar thoradh ar dáileog ró-íseal (0.4%) tá polaiméiriú neamhiomlán de bharr fréamhacha saor in aisce neamhleor, agus méadaíonn dáileog iomarcach (2.0%) an dóchúlacht go dtiocfaidh deireadh le slabhra agus, ar a seal, laghdaítear feidhmíocht asaithe.
Cinneann an méid traslinker a úsáidtear go díreach struchtúr agus airíonna an táirge. Nuair a mhéadaigh an dáileog DVB ó 0.5% go 10%, thit an toirt glóthach go géar ó 47 mL/g go 6.4 mL/g. Tá sé seo mar gheall ar na pointí trasnaithe méadaithe a chomhbhrúigh spás an líonra mhóilíneach. Ag an am céanna, laghdaigh an toilleadh asaithe tannin ó 80 mg/g go 61 mg/g, rud a léiríonn an gá atá le cumas swelling agus asaithe a chothromú tríd an dáileog traslinker a choigeartú. Socraíodh gurb é an próiseas polaiméirithe fionraí optamach ná: dáileog tuaslagóir de 200% den mhonaiméir, dáileog tionscnóra 1%, dáileog scaipthe de 1%, dáileog traslinker de 2% -8%, agus teocht imoibrithe 70 céim . Faoi na coinníollacha seo, sháraigh an táirgeacht PVPP 90%, agus shroich an cumas asaithe le haghaidh tannin agus aigéad salaicileach 80 mg / g agus 169 mg / g, faoi seach.
Popcorn polymerization is a unique heterogeneous free radical polymerization technique that requires no initiator or dispersant. Instead, bifunctional intermediates are generated in situ using a catalyst or an external crosslinker, resulting in a highly crosslinked product. In this experiment, NMBA was used as the crosslinker and sodium hydroxide as the catalyst (to prevent monomer hydrolysis). A high initial monomer aqueous solution (>Fostaíodh 85%) chun an tréimhse ionduchtaithe imoibrithe a ghiorrú.
Léirigh torthaí optamaithe próisis go raibh an fheidhmíocht PVPP optamach ag teocht imoibrithe 80-100 céim . Ag 80 céim, bhí an t-am cuma cáithníní thart ar 1 uair an chloig, ag laghdú go 0.17 uair an chloig ag 100 céim. Mar sin féin, is féidir go dtiocfadh hidrealú monaiméir go héasca ar theocht ardaithe. Nuair a bhí dáileog traslinker NMBA 2% -4% den NVP, shroich an toradh 77.9%, le cumais asaithe de 103 mg / g tannin agus 194 mg / g aigéad salaicileach, faoi seach. I gcomparáid leis an modh polaiméirithe fionraí, tá struchtúr scagach scaoilte ag táirge an mhodha polaiméirithe grán rósta, achar dromchla sonrach níos mó, agus feidhmíocht asaithe níos fearr, ach tá an toradh íseal (70% -80%), go príomha toisc go gcuireann an leibhéal ard tras-nasctha bac ar idirleathadh monaiméirí agus tá roinnt ionad gníomhach leabaithe i struchtúr an líonra.
2. Tréithriú Táirge agus Anailís Feidhmíochta PVPP
2.1 Tréithriú Struchtúrtha
Bhí an struchtúr PVPP tréithrithe go córasach ag baint úsáide as speictreascópacht infridhearg (IR), calraiméadracht scanadh difreálach (DSC), agus scanadh micreascópachta leictreoin (SEM). Léirigh anailís IR nach raibh buaic ionsúcháin bannaí dúbailte C=C ag 1629 cm⁻¹, rud a dhearbhaigh polaiméiriú iomlán NVP. Bhí buaic sainiúil den fháinne pirrolidone le feiceáil ag 1286 cm⁻¹, ag deimhniú an struchtúr PVPP. Tar éis asaithe aigéad salaicileach, d'aistrigh buaic tonnchrith sínte C{{6}O ó 1677 cm⁻¹ go 1660 cm⁻¹, rud a léiríonn nascadh hidrigine.
Léirigh anailís DSC go raibh an teocht trasdula gloine (Tg) de PVP líneach 175 céim , agus bhí teocht an PVPP i bhfad níos airde. I polaiméiriú fionraí, nuair a bhíonn an dáileog DVB 2%, is é an Tg de PVPP 196 céim. Nuair a mhéadaítear an dáileog go 10%, sáraíonn an Tg 200 céim. Tá Tg de thart ar 190-195 céim ag PVPP arna ullmhú ag an modh polaiméirithe grán rósta. Cuirtear an feiniméan seo i leith an struchtúir trasnasctha a chuireann bac ar ghluaiseacht na gcodanna móilíneacha. Méadaíonn an Tg go suntasach de réir mar a mhéadaíonn an dáileog tras-nascaire, rud a léiríonn go bhfuil cobhsaíocht theirmeach i bhfad níos fearr ag an táirge ná Cleachtóir Tréidliachta Príobháideach líneach.
Léirigh tuairimí SEM gur réimsí dlúth é PVPP a ullmhaítear trí pholaiméiriú fionraí (ag 6% dáileog DVB), cé go bhfuil struchtúr scaoilte scagach ag an táirge a tháirgtear trí mhodh polaiméirithe grán rósta comhdhéanta de líon mór de cháithníní príomhúla cruachta. Is í an difríocht struchtúrach seo an phríomhchúis atá le feidhmíocht asaithe níos fearr an mhodha grán rósta-soláthróidh an t-achar dromchla sonrach níos mó suíomhanna asaithe fisiceacha.
Tá príomhfheidhmíocht PVPP ina airíonna swelling agus asaithe. Tá toirt glóthach an táirge a tháirgtear leis an modh polaiméirithe fionraí sa raon ó 5-50 mL/g, agus is é an méid a tháirgtear leis an modh grán rósta ná 5-8 mL/g. Tá cumas at níos fearr ag an gcéad cheann agus tá sé oiriúnach d'fheidhmchláir óna dteastaíonn ard-airíonna at (cosúil le díghalráin chógaisíochta). Léiríonn an dara ceann, mar gheall ar a dhlús trasnascála ard, cumas swelling íseal ach ard asaithe, rud a fhágann go bhfuil sé níos oiriúnaí mar adsorbent.
Léiríonn PVPP ullmhaithe ag an modh grán rósta feidhmíocht asaithe den scoth, ag baint amach cumais asaithe de 103 mg / g le haghaidh tannin agus 194 mg / g d'aigéad salaicileach, faoi seach, arb ionann é agus méaduithe 28.75% agus 14.79% i gcomparáid leis an modh polaiméirithe fionraí. Tá poitéinseal mór ag an mbuntáiste seo lena chur i bhfeidhm i réimsí mar shoiléiriú beorach agus cóireáil fuíolluisce.
Le linn stórála beorach, cruthaíonn polyphenols (cosúil le tannins agus anthocyanins) coimpléisc le próitéiní go héasca, rud a fhágann moirtiúlacht aibitheach agus a dhéanann difear do chuma agus blas an táirge. Is féidir leis na grúpaí ftalamíde i móilíní PVPP bannaí hidrigine a dhéanamh leis na grúpaí hiodrocsaile de pholaphenóil, ag cruthú coimpléisc chobhsaí is féidir a bhaint go héasca trí scagachán. Tá sé léirithe ag turgnaimh gur féidir le méid beag PVPP 200 mL beorach a shoiléiriú i díreach 5 nóiméad. Tar éis níocháin le huisce te 50 céim agus dídhathú le tuaslagán 2% NaOH, is féidir PVPP a athúsáid. Laghdaíonn sé seo costais agus seachnaíonn sé na fadhbanna a bhaineann le soiléiritheoirí traidisiúnta (cosúil le bentonite agus carbón gníomhachtaithe) a fhéadfaidh neamhíonachtaí a fhágáil nó comhdhúile blas a ionsú.
Sa tionscal cógaisíochta, léiríonn PVPP iarratais iolracha mar gheall ar a bith-chomhoiriúnacht den scoth. Mar dhíshuiteálaí drugaí, féadann a chuid airíonna at uisce brú a ghiniúint laistigh de tháibléid, rud a chothaíonn dí-chomhtháthú tapa. Mar iompróir drugaí scaoilte marthanach, is féidir a chéim trasnaisc a rialú go beacht chun an ráta scaoileadh drugaí a rialú go beacht. Scaoileann an coimpléasc PVPP a fhoirmítear le iaidín go mall iaidín, rud a laghdaíonn greannú agus úsáidtear go forleathan é in iarratais ar nós díghalrú créachta agus íonú uisce linn snámha. Is féidir PVPP a úsáid freisin in ullmhú bithábhair cosúil le seicní haema-scagdhealaithe agus ionadaithe greann vitreous, ag tacú le dul chun cinn sa teicneolaíocht leighis.
Sa talmhaíocht, is féidir PVPP a úsáid mar oiriúntóir ithreach chun coinneáil uisce ithreach a fheabhsú. I dtionscal laethúil na gceimiceán, fágann a n-airíonna tais agus scannán-déanta-táirgí ardchaighdeáin é i gcosmaidí. In eolaíocht na n-ábhar, is féidir ábhair phóiriúla atá bunaithe ar PVPP a úsáid le haghaidh asaithe truailleán agus iompróirí catalaíoch, rud a thairgeann ionchais fheidhmchláir leathana.
Nocht an staidéar seo go córasach na próisis lárnacha agus tréithe feidhmíochta PVPP ullmhaithe ag modhanna polaiméirithe fionraí agus grán rósta. Tá táirgeacht ard agus méid na gcáithníní aonfhoirmeach ag baint le polaiméiriú fionraí, agus seasann polaiméiriú grán rósta amach as a chuid airíonna asaithe níos fearr. Trí leas iomlán a bhaint paraiméadar próisis agus tréithriú struchtúrach, soiléiríodh na meicníochtaí trína ndéantar príomhfhachtóirí ar nós dáileog traslinker agus teocht imoibrithe a mbíonn tionchar acu ar fheidhmíocht PVPP, ag soláthar bunús teicniúil dá tháirgeadh tionsclaíoch. Ní hamháin go sáraíonn feidhmeanna féideartha PVPP i réimsí ar nós soiléiriú beorach agus eisiaimh chógaisíochta na teorainneacha a bhaineann le PVP líneach ach leathnaíonn sé freisin teorainneacha feidhmithe polaiméirí neamh-ianacha, ag instealladh spreagadh nua isteach i bhforbairt tionscail ghaolmhara.