הכנה של ממברנות אור תגובה על ידי הארכת משטח משולבת ותהליך Postmodification

Summary

הליך פילמור מושרה פלזמה מתואר לפילמור ביוזמת פני השטח על ממברנות פולימר. postmodification נוסף של הפולימר מורכב עם חומרי Photochromic מוצג בפרוטוקול של ביצוע מדידות חדירות של ממברנות אור מגיב.

Abstract

על מנת לשנות את המתח של ממברנות פולימר מסחריות זמינות קצוות מסלול השטח, הליך של פילמור ביוזמת פני השטח מוצג. פילמור מפני הקרום מושרה על ידי טיפול בפלזמה של הקרום, ואחריו מגיב פני הקרום עם פתרון methanolic של methacrylate 2-Hydroxyethyl (המה). תשומת לב מיוחדת ניתנת לפרמטרי התהליך לטיפול בפלזמה לפני פילמור על פני השטח. לדוגמא, ההשפעה של הפלזמה הטיפול בסוגים שונים של ממברנות (למשל פוליאסטר, פוליקרבונט, פלואוריד polyvinylidene) היא למדה. יתר על כן, את היציבות של הקרומים-מורכב המשטח תלוי הזמן מוצגת על ידי מדידות זווית מגע. כאשר השתלת פולי (מ2-Hydroxyethyl) (PHEMA) בדרך זו, את פני השטח יכול להיות שונה עוד יותר על ידי esterification של מחצית האלכוהול של הפולימר עם פונקצית חומצה קרבוקסילית של החומר הרצוי.תגובות אלו ולכן יכולות לשמש לfunctionalization של קרום פני השטח. לדוגמא, את המתח של קרום פני השטח יכול להיות שונה או הפונקציונליות רצויה כאור ההיענות הציגה יכולה להיות מוכנסת. זו באה לידי הביטוי על ידי מגיב PHEMA עם יחידת spirobenzopyran פונקציונליות החומצה קרבוקסילית אשר מובילה קרום אור מגיב. הבחירה של ממס משחקת תפקיד מרכזי בשלב postmodification ונדונה בפירוט רב יותר במאמר זה. מדידות החדירות של ממברנות פונקציונליות כגון מבוצעות באמצעות תא פרנץ עם מקור אור חיצוני. על ידי שינוי אורך הגל של האור מהגלוי לUV הטווח, שינוי של חדירות של פתרונות קפאין מימיים הוא ציין.

Introduction

שינוי פלזמה של חומרים הפך תהליך חשוב בתחומי תעשייה רבים. ניקוי של משטחים וfunctionalization של משטחים מבלי לשנות את הנכס בתפוצה רחבה של החומר הפך את הטיפול בפלזמה תהליך חיוני במדע שטח ^1-8.

טיפול פלזמה של פולימרים התוצאה homolytic אג"ח מחשוף. זה מוביל לשולי של חומר פולימרים ולהיווצרות של משטחים עשירים רדיקליים. באמצעות פלזמה המכילה מולקולות חמצן, את פני השטח הופך להיות עשיר בחמצן ובכך יותר הידרופילי ^9-11. עם זאת, hydrophilicity של המשטחים לא יציב לאורך זמן ^12. על מנת לשפר את היציבות לטווח הארוך, את פני השטח הפלזמה שטופלה יכולים להיות שינוי כימי אחרי או במהלך תהליך הפלזמה ^13-15. טיפול זה מבוצע בדרך כלל על ידי הוספת מיני מונומר תגובה לגז בשלב בתהליך הפלזמה; מונומרים אלה אז פלמרמהרדיקלים שנוצרו ממשטח הפולימרים. אם הטיפול הכימי מתבצע עם מונומר בלתי נדיף, השתלת הפולימר יש להיערך לאחר שינוי הפלזמה. על מנת לבצע השתלה נשלטה לאחר רדיקלים נוצרים על פני השטח, התקנת פלזמה מתוארת, המאפשרת פילמור מושרה פני השטח ביוזמת הפלזמה מהמשטח בפתרון בתנאים מבוקרים ^12,16.

המצגת מתמקדת בשינוי של ממברנות פולימר קצוות מסלול ^12,17. על ידי שינוי המתח של הקרומים האלה פני השטח, יכול להיות מגוון שיעור חדירות ^12. תהליך נקי ומהיר זה מאפשר יצירת שכבות דקות מאוד (<ננומטר 5), אשר מכסות את כל פני השטח הקרום מבלי לשנות את הנכס בתפוצה רחבה של קרום הפולימרים. בשל שולי בתהליך הפלזמה, הקטרים ​​הנקבוביות של קרומי קצוות המסלול להגדיל מעט ^12. השיעור שולי הוא dependiיש ng על הפולימר והתנהגות ליניארית.

בעת שימוש במונומרים עם קבוצות פונקציונליות תגובתי, הפולימרים המורכבים יכולים להיות פונקציונליות נוסף. זה מודגם על ידי postmodification של קרום מורכב PHEMA עם spiropyran פונקציונליות חומצה קרבוקסילית. התוצאה היא משטח Photochromic, מאז spiropyran ידוע להפוך למיני merocyanine כאשר מוקרנים עם UV-אור. טופס spiropyran שאפשר יהיה שוב על ידי הקרנת צורת merocyanine עם אור הנראה (איור 1) ^18,19. מאז בצורת merocyanine היא יותר קוטבית מאשר מדינת spiropyran, המתח של ציפוי פני השטח יכול להיות מופעל על עם ²⁰ אור. השינוי במתח פנים משפיע על התנגדות החדירות של הקרום כלפי תמיסות מימיות. הגדרת אופן ביצוע בדיקות חדירות של ממברנות אור מגיב אלה תוכלו לראות והשינוי המשמעותי בהתנגדות חדירות (להקטין iהתנגדות חדירות n ידי 97%) באה לידי ביטוי. כגון קרום יכול להיות משולב בתכנית התקנה של משלוח סמים או במערכות חישה חכמות.

איור 1. Photoisomerization של מתחם spirobenzopyran 1.

Protocol

1. פילמור ביוזמת פלזמה הכנה של פתרון מונומר. ממיסים המה (100 מיליליטר; 0.718 mol) ב200 מיליליטר מים ולשטוף 3x עם הקסאן (100 מיליליטר) במשפך מפריד. להרוות את השלב המימית עם נתרן כלורי…

Representative Results

השיעור לחרוט יכול להיות מלווה במשקל הקרום אחרי תקופות שונות של זמן. כפי שניתן לראות מהתרשים 4, השיעור לחרוט כדלקמן לפוליאסטר, פלואוריד polyvinylidene, ופוליקרבונט קרומי שיעור לחרוט ליניארי, שניתן לקבוע מן המדרון של המתאם ליניארי של הזמן לחרוט לעומת הפסד המוני….

Discussion

תהליך הפלזמה מייצר גז סגול, אשר נגרמת על ידי ארגון מיונן. צבע כתום מצביע על הנוכחות של חנקן לא רצוי מדליפה. תהליך הפלזמה אינו מהווה רק רדיקלים על פני השטח אלא גם חורט הקרום ^7,12. יותר מדי תחריט יכול לשנות את הקוטר הנקבובית באופן משמעותי, אשר ישפיע על החדירות של הממב?…

Materials

Name of Reagent/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
2-Hydroxyethyl methacrylate, 97%	Sigma-Aldrich	128635
Hexane 99%	Biosolve
Magnesium sulfate (MgSO4, anhydrous)	Sigma-Aldrich	M7506
Methanol, 99%	Sigma-Aldrich	14262	dried over molecular sieves
N,N-Dicylcohexylcarbodiimide, 99%	Sigma-Aldrich	D8002
Dimethyl aminopyridine, 99%	Sigma-Aldrich	107700
Tert-butylmethylether, 98%	Fluka	306975
Polycarbonate membrane	Whatman		Nanopore Track Etched (TE) (1.0 μm, 0.2 μm, 0.1 μm, 50 nm, 30 nm and 15 nm pore diameter; 47 mm or 25 mm membrane diameter)
Caffeine (reagent plus)	Sigma-Aldrich	C0750
Franz diffusion cell (12 ml)	SES-Analysesysteme	6C010015	15mm unjacheted Franz Cell, 12 ml Receptor volume, Flat ground, clear glass, stirbat and clamp
UV-Lamp			UV irradiation (366 nm, 15 W/m2)
White light lamp			White light irradiation (500 W bulb)
UV/Vis spectrophotometer	Varian 50Bio/50MPR
Polyester membranes	Sterlitech	PET0225100	Polyester Membrane Filters, 0.2 μm pore diameter, 25 mmm diameter
Polyvinylidene fluoride membranes	Millipore		PVDF Membranes Durapore (0.22 μm pore diameter; 47 mm membrane diameter)
Argon (99.9995%)	Alphagaz
Dressler Cesar RF Power Generator			Plasma chamber setup
MKS Multi Gas Controller 647C			Plasma chamber setup
MKS Mass-Flow controllers			Plasma chamber setup
Vacuubrand RE 2.5 rotary vane vacuum pump			Plasma chamber setup
Contact angle measurement device Krüss G10
Balances Mettler Toledo AB204-S and Mettler ME30