شبکه‌سازی هیدروژل‌های برپایه پلی‌(سدیم آکریلات) با شبکه‌ساز غیروینیلی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه چسب و رزین، صندوق پستی 112- 14975

چکیده

برای شبکه‌سازی داخلی هیدروژل­‌ها به‌طور عمده شبکه­‌سازهای وینیلی کاربرد دارند. شبکه‌سازی غیروینیلی به‌طور عمده با استفاده ترکیبات گروه­‌های عاملی برای شبکه‌بندی سطحی هیدروژل­‌ها استفاده شده است. نحوه شبکه‌سازی داخلی یا سطحی هیدروژل­‌ها به‌شدت خواص هیدروژل را تحت تأثیر قرار می­دهد. در این پژوهش، هیدوژل­‌های برپایه poly(AA-NaAA) با استفاده از سه شبکه‌ساز دوعاملی، 1،4-بوتان­‌دی­‌ال (BDO)، پلی­‌اتیلن‌­گلیکول­‌دی‌­گلیسیدیل­‌اتر (PEGDGE-300) و اتیلن‌­گلیکول­‌دی­‌گلیسیدیل­‌اتر (EGDGE) و شبکه‌ساز چندعاملی [3-(2،3-اپوکسی­پروپوکسی)-پروپیل]-تری­‌متوکسی­‌سیلان (GPS) در مجاورت آغازگر اکسایشی-کاهشی آمونیوم ‌پرسولفات-تترا‌متیل­‌اتیلن­‌دی‌­آمین (APS/TMEDA) به روش پلیمرشدن محلولی سنتز شدند. برای شناسایی ساختار مولکولی هیدروژل­‌های سنتز شده با شبکه‌‌ساز PEGDGE و GPS به ترتیب از طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه و پراش پرتو X  استفاده شد. اثر نوع و غلظت این شبکه‌سازها روی ظرفیت تورم آزاد (در آب مقطر و محلول نمک 9/0 درصد)، جذب زیر بار (AUL) و رفتار رئولوژی بررسی شد. نتایج نشان داد، نمونه‌­های سنتز شده با این چهار شبکه‌ساز، ظرفیت تورم آزاد به ترتیب PEGDGE > EGDGE > BDO > GPS را دارند و در تورم آزاد ثابت (حدود 200g/g) بیشترین مقدار AUL در نمونه­‌های شبکه­‌ای شده با PEGDGE مشاهده شد. همچنین، نتایج رئولوژی نیز استحکام ژل متورم بیشتری را در این نمونه نشان داد که تأییدی بر نتایج حاصل از AUL بود. خواص تورم شبکه‌­سازی غیروینیلی به‌شدت تابع دمای خشک‌کردن است و با تغییر دمای خشک‌کردن در مقدار شبکه‌ساز ثابت، نمونه­‌هایی با خواص تورم و رئولوژی متفاوت حاصل می­‌شود. شبکه‌سازی غیروینیلی راهکاری برای تهیه هیدروژل­‌هاست که سبب حذف شبکه‌سازهای وینیلی در سنتز ابرجاذب می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Cross-linking of Poly(sodium acrylate)-Based Hydrogels by a Non-vinyl Cross-linker

نویسندگان [English]

  • Solmaz Mojarad Jabali
  • Kourosh Kabiri
  • Hamidreza Motasadizadeh
Department of Adhesive and Resin, Faculty of Polymer Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Polyvinyl-based cross-linkers are most frequently used for internal cross-linking of hydrogels, while non-vinyl cross-linkers are used for surface cross-linking of hydrogels by reactions between the pendant groups of hydrogel and functional groups of cross-linkers. The type of internal or external cross-linking of hydrogels strongly affects their final properties. The type of internal or external cross-linking of hydrogels strongly affects the final properties of the products. In this research, the superabsorbent polymers (SAPs) based on partially neutralized acrylic acid (AA-NaAA) were synthesized by solution polymerization, using a series of new multifunctional cross-linkers such as polyethylene glycol diglycidyl ether (PEGDGE-300), ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE), 1,4-butane diol (BDO) and [3-(2,3-epoxypropoxy)-propyl]-trimethoxysilane (GPS) in the presence of ammonium persulfate-tetramethyl ethylene diamine (APS/TMEDA) as initiator. The molecular structures of PEGDGE and GPS hydrogels were detected by FTIR and EDX analyses. The type and concentration of cross-linkers were studied in relation to hydrogels’ free swelling capacity in distilled water and 0.9 wt% NaCl solution and their absorbency under load (AUL) and resulting rheological behavior. The result showed that the order of free swelling capacity in the hydrogels synthesized by these four cross-linkers was GPS PEGDGE EGDGE BDO. In a constant free absorbency capacity (about 200 g/g), the cross-linked PEGDGE showed the highest amount of AUL. Furthermore, the rheological results showed the higher swollen gel strength in this hydrogel and confirmed the AUL result. The swelling properties of non-vinyl cross-linkers strongly depended on drying temperature, and hydrogels cured at different temperatures exhibited different rheological properties achieved by a constant amount of cross-linker. The use of non-vinyl cross-linker is a new approach to synthesize hydrogels without any polyvinyl-based cross-linkers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • superabsorbent
  • absorbency under load
  • ethylene glycol diglycidyl ether
  • 1
  • 4-butane diol
  • [3-(2
  • 3-Epoxypropoxy)- propyl]-trimethoxysilane