Polyelectrolyte adsorption on oppositely charged surfaces - Conformation and adsorption kinetics

Abstract: Denna avhandling presenterar experimentella studier av polyelektrolytadsorption på motsatt laddade ytor, där substrat av både kiseloxid och blekt barrsulfatmassa har använts. Ett huvudsakligt syfte med denna forskning var att karaktärisera konformationen hos adsorberade skikt av katjonisk polyakrylamid (CPAM) i jämförelse med katjonisk dextran (Cdextran) och relatera denna information till inbindningskapaciteten av kolloidal kiselsyra. Ett andra syfte i denna avhandling var att studera kinetiken för sekventiell adsorption av polyamidamin epiklorhydrin (PAE) och karboxymetyl cellulosa (CMC) på massafibrer och att bestämma adsorptionsisotermer för deponering av polyelektrolyter skikt för skikt på massafibrer.Adsorptionen av CPAM på kiseloxidytor studeras med stagnationspunkts-reflektometri och kvartskristalls-mikrogravimetri för att bestämma adsorptionskinetiken och mättnadsadsorptionens beroende av polyelektrolytens laddningstäthet, pH och NaCl koncentration. Konformationen hos adsorberade skikt av CPAM och Cdextran bestämdes både före och efter sekundär tillsats av kolloidal kiselsyra (CS) och adsorptionen av CS kvantifierades också som funktion av yttäckningen av polyelektrolyt.Resultaten indikerar att laddningstätheten hos CPAM kontrollerar den adsorberade mängden på kiseloxidytor vid låga NaCl koncentrationer. Både adsorptionen av CPAM och Cdextran på kiseloxid visades vara effektiv i NaCl koncentrationer upp till 1 M, vilket indikerar ett signifikant bidrag av icke-jonisk interaktion mellan polyelektrolyterna och kiseloxid. Adsorptionen av CS var högre på föradsorberad CPAM än Cdextran. Konformationen hos de adsorberade skikten efter tillsats av CS sågs expandera signifikant för skikt baserade på CPAM medan skikt av Cdextran vid låga salthalter verkade återta sin konformation efter en temporär expansion.I den andra delen av avhandlingen studerades sekventiell adsorption av PAE och CMC på massafibrer. Adsorptionsisotermer skikt för skikt på avkryllad massa visade att PAE adsorberade i större mängd än CMC, både i hänseende av massa och laddning. Adsorptionen av PAE var signifikant långsammare än CMC och adsorptionstiden till 90% av mättnadsadsorptionen bestämdes till 3 respektive 1 minut. Zetapotentialen för kryll bestämdes för adsorption av de två första polyelektrolytskikten och resultaten tydde på att kryllmaterialet omladdade inom en minut efter tillsatserna av polyelektrolyt. Reflektometriförsök inom sekventiell adsorption av PAE och CMC på kiseloxid antydde att den låga molekylviktsfraktionen av PAE störde uppbyggnaden av polyelektrolyt-multiskikten.