پولیمر مواد کے میدان میں ، n - vinylpyrrolidone (NVP) مشتق افراد نے اپنی منفرد خصوصیات کی وجہ سے نمایاں توجہ مبذول کروائی ہے۔ پی وی پی جیسے لکیری پولیمر کو دواسازی اور روزانہ کیمیکلز میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے ، جبکہ کراس - لنکڈ مصنوعات جیسے پولی وینائلپولیپائیرولائڈون (پی وی پی پی) ان کی مشترکہ انوسوبلٹی اور مضبوط ایڈسورپٹ کی خصوصیات کی وجہ سے کھانے کی وضاحت اور دواسازی کی جذب میں نمایاں صلاحیت پیش کرتے ہیں۔
فی الحال ، ترکیب کے طریقہ کار ، عمل کی اصلاح ، اور پی وی پی پی کے اطلاق کے بارے میں اہم تحقیق حل نہیں ہے۔ اس مطالعے میں NVP اور N ، N - methylenebisacrylamide ، جس میں ابتدائی انتخاب اور سالوینٹ اثرات جیسے کلیدی امور کی کھوج ، رد عمل کے طریقہ کار اور حرکیات کو ظاہر کرنے ، اور بیئر اور چائے کے بیورجز کو واضح کرنے میں اس کی تاثیر کی تصدیق جیسے اہم امور کی کھوج کی جائے گی۔ یہ تحقیق بڑی بڑی - پیمانے کی پیداوار اور پی وی پی پی کی اطلاق کے لئے نظریاتی مدد فراہم کرے گی ، اور پولیمر فائن کیمیکلز انڈسٹری میں جدت کو فروغ دے گی۔
1. تحقیق کا پس منظر اور سائنسی قدر
پولیمر مواد کے میدان میں ، n - vinylpyrrolidone (NVP) اور اس کے مشتق افراد نے ان کی منفرد ڈھانچے اور خصوصیات کی وجہ سے کافی توجہ مبذول کروائی ہے۔ این وی پی کے انووں میں فعال ونیل گروپس اور پولر پائیرولائڈون کی انگوٹھی ہوتی ہے ، جس میں ہائیڈرو فیلک گروپوں کی وجہ سے بہترین بائیوکمپیٹیبلٹی کے ساتھ غیر مطمئن مونومرز کی اعلی پولیمرائزیشن سرگرمی کو ملایا جاتا ہے۔ اس کا لکیری پولیمر ، پولی وینائلپائرولائڈون (پی وی پی) ، دواسازی کے اخراج اور کاسمیٹک اضافی چیزوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے ، لیکن کراس - سے منسلک پولیمر پولی وینائلپائیرولائڈون (پی وی پی پی) میں تحقیق طویل عرصے سے پیچھے رہ گئی ہے۔
پی وی پی پی ، ایک ناقابل تحلیل کراس - منسلک مصنوعات ، پی وی پی کی جذب اور پیچیدہ خصوصیات کو اپنے پانی کی عدم استحکام کے ساتھ جوڑتا ہے ، جو کھانے کی وضاحت ، دواسازی کی جذب اور ماحولیاتی انتظام میں نمایاں صلاحیت کی پیش کش کرتا ہے۔ مثال کے طور پر ، یہ کھانے کے غذائیت سے متعلق مواد کو متاثر کیے بغیر پولیفینول کو منتخب طور پر جذب کرسکتا ہے ، جس سے یہ ایک مثالی مشروبات کی وضاحت ہے۔ چین میں ترکیب کے عمل ، رد عمل کے طریقہ کار اور پی وی پی پی کے اطلاق پر تقریبا almost کوئی تحقیق نہیں ہے۔ اس صورتحال کی بنیاد پر ، یہ مضمون منظم طریقے سے کراس - پر NVP کے پولیمرائزیشن اور بائیفکشنل کراس -} لنکر N ، N - methylenebisacrylamide (NMBA) کو جوڑتا ہے ، جو اس کی صنعتی درخواست کی بنیاد رکھتا ہے ، پر منظم طریقے سے تحقیق کرتا ہے۔
2. NVP کراس کا عمل اصلاح اور میکانکی تجزیہ - لنک پولیمرائزیشن
ترکیب کے عمل میں کلیدی کامیابیاں
وسیع تجرباتی اسکریننگ سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ PVPP کی ترکیب کے لئے ابتدا کار اور سالوینٹ کا انتخاب بہت ضروری ہے۔ انیشی ایٹر کے بارے میں ، ازوبیسیسوبیٹیلیسینائڈ (اے آئی بی این) انوکھے فوائد کی نمائش کرتا ہے: اس کا سڑن کا درجہ حرارت NVP پولیمرائزیشن درجہ حرارت (60 - 80 ڈگری) سے میل کھاتا ہے ، جو آزاد ریڈیکلز تیار کرتا ہے جو مؤثر طریقے سے کراس - سے منسلک رد عمل کا آغاز کرتا ہے۔ مزید برآں ، اکیلے AIBN کا استعمال مکمل طور پر پانی - ناقابل تحلیل PVPP حاصل کرتا ہے۔ دوسری طرف ، ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ جیسے ابتدائی ، جزوی طور پر مصنوع کو تحلیل کرتے ہیں ، جس سے مستحکم کراس سے منسلک ڈھانچے کی تشکیل کو روکتا ہے۔
سالوینٹ سسٹم کو بہتر بنانا بھی بہت ضروری ہے۔ 5 ٪ سوڈیم سلفیٹ اور 5 ٪ ڈسوڈیم ہائیڈروجن فاسفیٹ پر مشتمل ایک پانی کا حل زیادہ سے زیادہ انتخاب دکھایا گیا ہے۔ سوڈیم سلفیٹ ، ایک مضبوط الیکٹرولائٹ کے طور پر ، "نمکین - اثر" کے ذریعے NVP کے انووں کی سالویشن پرت کو کمپریس کرتا ہے ، جو آزاد بنیاد پرست تصادم کو فروغ دیتا ہے۔ ڈیسوڈیم ہائیڈروجن فاسفیٹ ہائیڈولیسس کے ذریعہ نظام کی کمزور الکلیٹی (پییچ 7.5-8.0) کو برقرار رکھتا ہے ، جس سے تیزابیت کی حالتوں میں NVP کے ہائیڈرولیسس ضمنی رد عمل کو روکتا ہے۔ تقابلی تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ یہ سالوینٹ سسٹم NVP کی تبدیلی کو 90 to سے زیادہ میں بڑھا سکتا ہے ، جبکہ ایک نمک حل یا نامیاتی سالوینٹس (جیسے ایتھنول اور ٹولوین) کے ساتھ تبادلوں کی شرحیں 50 ٪ سے کم ہیں۔
رد عمل کے لئے نائٹروجن تحفظ بہت ضروری ہے۔ آکسیجن ایک آزاد بنیاد پرست اسکینجر کے طور پر کام کرتی ہے ، جو چین کی نمو کو ختم کرتی ہے۔ نائٹروجن کے بغیر ، تبادلوں کی شرح صرف 31.78 ٪ تھی۔ نائٹروجن کے ساتھ ، تبادلوں کی شرح زیادہ سے زیادہ 99.93 ٪ تک پہنچ گئی ، اور مصنوعات کی پانی میں جذب ہونے کی گنجائش میں تقریبا تین گنا اضافہ ہوا۔
آرتھوگونل تجربات (چار عوامل ، تین سطحوں) نے زیادہ سے زیادہ رد عمل کے حالات کا تعین کیا:
- رد عمل کا درجہ حرارت: 70 ڈگری: 60 ڈگری سے کم ، رد عمل کی شرح بہت سست ہے۔ 80 ڈگری سے زیادہ ، AIBN بہت تیزی سے گل جاتا ہے ، جس کی وجہ سے ضرورت سے زیادہ آزاد بنیاد پرست حراستی اور سائیڈ رد عمل کو تیز کیا جاتا ہے۔
- رد عمل کا وقت: 60 منٹ: اس مقام پر ، تبادلوں کی شرح مستحکم ہوتی ہے۔ رد عمل کے وقت میں توسیع کا مصنوعات کی کارکردگی کو بہتر بنانے پر کوئی خاص اثر نہیں پڑتا ہے۔
- انیشی ایٹر اور کراس لنکر کی خوراکیں دونوں 1.0 ٪ تھیں: نامکمل پولیمرائزیشن کے نتیجے میں ناکافی انیشی ایٹر کے نتیجے میں ، جبکہ ضرورت سے زیادہ مقدار میں قبل از وقت چین کے خاتمے کا باعث بنتا ہے۔ بہت کم کراس لنکر جزوی طور پر مصنوع کو تحلیل کرتا ہے ، جبکہ ضرورت سے زیادہ مقدار میں ضرورت سے زیادہ کراس لنکنگ کی وجہ سے جذب کی سرگرمی کو کم کیا جاتا ہے۔
مصنوعات کی خصوصیات کو خاص طور پر کنٹرول کرنا
پی وی پی پی کی پانی کے جذب کی کارکردگی کو اس کی کراس لنکنگ ڈگری کے ساتھ سختی سے منسلک کیا گیا ہے: 1.0 فیصد کی کراس لنکنگ ڈگری پر ، یہ پانی میں اپنے وزن سے 10 گنا زیادہ جذب کرتا ہے اور پانی کی بہترین برقرار رکھنے کی نمائش کرتا ہے (دباؤ میں پانی کا کوئی نقصان نہیں)۔ 2.0 ٪ کی کراس لنکنگ ڈگری پر ، نیٹ ورک بہت گھنے ہو جاتا ہے ، پانی کے جذب چینلز میں رکاوٹ ڈالتا ہے اور پانی کے جذب کی شرح کو 5 گنا کم کرتا ہے۔ 0.5 ٪ سے نیچے ، کچھ سالماتی زنجیروں کو کراس لنک نہیں کیا جاتا ہے ، جس کی وجہ سے مصنوعات پانی میں سوجن ہوتی ہے اور پھر تحلیل ہوجاتی ہے۔ یہ کارکردگی کا کنٹرول ہدف شدہ ایپلی کیشنز - انتہائی کراس لنکڈ مصنوعات کھانے کی ایپلی کیشنز کے ل suitable موزوں ہے جس میں کم تحلیل کی ضرورت ہوتی ہے ، جبکہ میڈیم - کراس لنکڈ مصنوعات جاذب مواد میں استعمال کی جاسکتی ہیں۔
3. میں {{1} in رد عمل حرکیات اور میکانزم کا گہرائی مطالعہ
پولیمرائزیشن میکانزم سے منسلک مفت بنیاد پرست کراس -
تحقیق نے اس بات کی تصدیق کی ہے کہ NVP اور NMBA کے پولیمرائزیشن کو جوڑنے والی کراس {{0} a ایک آزاد بنیاد پرست میکانزم کی پیروی کرتا ہے ، جس میں شامل ہےچارکلیدی اقدامات:
- چین کا آغاز: AIBN حرارتی حالات کے تحت پرائمری ریڈیکلز (R₁) میں سڑ جاتا ہے ، جو تیزی سے NVP monomers کے ساتھ متحرک زنجیروں (P₁₁) کی تشکیل کے ساتھ مل جاتا ہے۔
- چین کی تشہیر: فعال زنجیریں این وی پی مونومرز کے ساتھ مسلسل رد عمل ظاہر کرتی ہیں ، جس میں سالماتی چین (Pₙ・+ NVP → Pₙ₊₁・) توسیع ہوتی ہے۔
- چین کراس - لنکنگ: فعال زنجیریں NMBA کے ڈبل بانڈز کے ساتھ رد عمل کا اظہار کرتی ہیں تاکہ ڈیریڈیکلز (S₁₁) پیدا کریں ، جس کے نتیجے میں دونوں لکیری زنجیروں کو تین - جہتی نیٹ ورک کی تشکیل کے لئے مربوط کیا جاتا ہے۔
- چین کا خاتمہ: پولیمرائزیشن کے رد عمل کو ختم کرنے کے لئے ڈیرادیکلز دیگر فعال زنجیروں کے ساتھ مل جاتے ہیں ، بالآخر ایک مستحکم ڈھانچہ تشکیل دیتے ہیں جس کی خصوصیات کیمیائی کراس - کو بنیادی میکانزم اور جسمانی الجھنے کے طور پر ثانوی میکانزم کے طور پر جوڑتا ہے۔
متحرک خصوصیات اور بڑے پیمانے پر منتقلی کا اثر
گیس کرومیٹوگرافی نے NVP حراستی میں تبدیلیوں کی نگرانی کی اور انکشاف کیا کہ حرکیات پہلے - آرڈر کے رد عمل کی مساوات کے مطابق ہیں۔ اس سے پہلے اور بعد میں بڑے پیمانے پر منتقلی میں اختلافات کی وجہ سے - لنک کرنے سے پہلے ، رد عمل دو مراحل میں ہوا:
- فیز 1 (0-30 منٹ): نظام ایک یکساں حل تھا ، جس میں NVP اور آزاد ریڈیکلز کا ہموار بازی ، اور K₁ =0.025 min⁻ کی رد عمل کی شرح مستقل ہے۔
- فیز 2 (30 منٹ کے بعد): کراس - لنکنگ تشکیل ، نظام کو ہائیڈروجیل میں تبدیل کرتے ہوئے۔ این وی پی بازی کو رکاوٹ بنا دیا گیا ، اور شرح مستقل طور پر K₂ =0.008 min⁻ پر گر گئی ، جس سے بڑے پیمانے پر منتقلی رد عمل میں غالب عنصر بن جاتی ہے۔
4. مشروبات کی صنعت میں پی وی پی پی کے اطلاق کے طریقوں اور فوائد
بیئر میں ابیوٹک گندگیبنیادی طور پر پروٹینوں کے لئے پولیفینولس کے پابند ہونے کی وجہ سے ہوتا ہے۔ پی وی پی پی ، اس کے انو اور پولیفینولز میں پائیرولڈون رنگ کے درمیان تشکیل شدہ ہائیڈروجن بانڈنگ کے ذریعے ، خاص طور پر ان مادوں کو جذب کرسکتا ہے۔ ایک بہتر عمل سے پتہ چلتا ہے کہ جب پی وی پی پی کو 1.0 جی/ایل کی خوراک میں استعمال کیا جاتا تھا اور کمرے کے درجہ حرارت پر 30 منٹ تک علاج کیا جاتا تھا تو ، بیئر میں بقیہ پولیفینول مواد صرف 8.7 فیصد تھا ، اور اس کی وضاحت 40 فیصد سے زیادہ ہے۔ -5 ڈگری پر جمنے اور 24 گھنٹوں کے لئے 35 ڈگری پر ذخیرہ کرنے کے بعد ، علاج شدہ بیئر گندگی سے صاف رہا ، جبکہ علاج نہ ہونے والی بیئر نے نمایاں بارش کا مظاہرہ کیا۔ پی وی پی پی کو الکلائن دھونے کے ذریعے دوبارہ پیدا کیا جاسکتا ہے: 30 منٹ کے لئے 80 ڈگری پر 1 ٪ NAOH حل کے ساتھ علاج پولفینولز اور پی وی پی کے درمیان ہائیڈروجن بانڈ کو متاثر کرتا ہے۔ تخلیق نو کے بعد ، جذب کرنے کی گنجائش اصل ایجنٹ کے 91 ٪ -98 ٪ پر رہتی ہے ، جس سے پانچ گنا سے زیادہ کا دوبارہ استعمال کرنے کی اجازت ہوتی ہے ، جس سے صنعتی اخراجات میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔
چائے پولیفینولزچائے کے مشروبات میں آکسیڈیٹیو پولیمرائزیشن کے لئے حساس ہوتا ہے ، جس کے نتیجے میں بارش ہوتی ہے۔ 30 منٹ کے لئے 30 ڈگری پر پی وی پی پی کا علاج ان پولیفینولوں میں سے 62 ٪ کو امینو ایسڈ اور کیفین جیسے ذائقہ کے مرکبات کو متاثر کیے بغیر نکال سکتا ہے۔ تجربات کو چائے کے پولیفینولس (0.55 × 10³ ملی گرام/ایل) کے لئے "تنقیدی حراستی" ملی ہے۔ اس حراستی کے نیچے ، PVPP جذب کرنے کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے ، ضرورت سے زیادہ جذب سے بچنے کے ل treatment علاج کے ایک کنٹرول وقت کی ضرورت ہوتی ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر 30 دن کے اسٹوریج کے بعد ، علاج شدہ چائے کے مشروبات میں بارش میں 70 ٪ کمی کی نمائش کی گئی ، جبکہ چائے کا مستحکم رنگ اور ذائقہ برقرار رکھا گیا۔
اس مطالعے نے NVP اور NMBA کے پولیمرائزیشن کے نمونوں کو جوڑتے ہوئے کراس - کو منظم طریقے سے انکشاف کیا ، پی وی پی پی کے لئے زیادہ سے زیادہ ترکیب کے عمل کا تعین کیا ، اس نے آزادانہ بنیاد پرست کراس - کو جوڑنے کے طریقہ کار اور کینیٹکس کو واضح کیا ، اور مشروبات کی وضاحت میں اس کی عمدہ کارکردگی کی تصدیق کی۔ پی وی پی پی کی ترقی نہ صرف چین میں متعلقہ تحقیق میں ایک فرق کو پُر کرتی ہے بلکہ کھانے کی صنعت کے لئے سبز ، موثر اور قابل استعمال حل بھی فراہم کرتی ہے۔
مستقبل کے ایپلی کیشنز میں توسیع کی توقع کی جارہی ہے: دواسازی کے میدان میں ، ہیموفرفیوژن مواد تیار کرنے کے لئے اس کی جذب کی خصوصیات کا استحصال کیا جاسکتا ہے۔ ماحولیاتی میدان میں ، صنعتی گندے پانی سے فینولک مرکبات کو ختم کرنے میں اس کی تاثیر کی تلاش کی جاسکتی ہے۔ سالماتی طور پر کراس - کو جوڑنے کی ڈگری اور تاکنا ڈھانچہ ڈیزائن کرنے اور اس میں جوڑ توڑ کرکے ، پی وی پی پی میں متعدد شعبوں میں ایک ملٹی پولیمر مواد بننے کی صلاحیت ہے ، جس میں عمدہ پولیمر کیمیکلز کی صنعت میں جدت طرازی کی گئی ہے۔