جذب الکل و محلول نمکی کربوپل پیوندخورده با مونومر۲-آکریل آمیدو-۲-متیل پروپان سولفونیک اسید تهیه‌شده با روش فراصوت‌دهی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 قم، دانشگاه صنعتی قم، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 1519-37195

2 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه رنگ رزین و روکش‌های سطح، صندوق پستی 115-14965

چکیده

فرضیه: در سال‌های اخیر، مطالعات متعددی درباره شناسایی و تهیه ژل‌های آلی پلیمری انجام شده است که ژل‌های جاذب الکل زیرمجموعه این گروه هستند. در این پژوهش، با توجه به اهمیت استفاده از مونومرهای سولفونی برای بهبود مقدار جذب الکل ژل‌های جاذب الکل بر پایه آکریلیک اسید به‌دلیل قابلیت جداسازی گروه یونی در حلال‌های با ثابت دی‌الکتریک کم مانند اتانول و کاربرد گسترده کربوپل در صنایع پزشکی و دارویی پیوندزنی مونومر سولفون‌دارشده به‌عنوان روش اصلاح ذرات میکروژل معرفی شده است.
روش‌ها: در این مقاله، ژل‌های جاذب الکل با پیوندزنی مونومر سولفون‌دارشده بر سطح ذرات کربوپل با روش فراصوت‌دهی تهیه شدند. اثر مقدار مونومر AMPS بر جذب الکل و محلول های نمکی با اندازه‌گیری تورم بررسی شد.
یافته‌ها: افزایش مقدار مونومر یونی در نمونه‌های دارای اندازه ذرات یکسان به‌دلیل داشتن قابلیت جداسازی گروه‌های سولفونیک اسید باعث افزایش مقدار جذب الکل شد. به‌طور مثال، برای نمونه دارای %۷۵ مونومر یونی افزایش %۱۳ جذب اتیلن گلیکول و %27 جذب آب نمک در مقایسه با نمونه دارای %۲۵ از این مونومر دیده شد. وجود زنجیرهای پلیمری حاصل از پیوندزنی AMPS بر سطح کربوپل به‌دلیل حفظ قوام نمونه‌های متورم موجب افزایش جذب زیر بار نمونه‌های تهیه‌شده نسبت
به کربوپل شد. زنجیرهای (AMPS)وpoly موجود روی ذرات کربوپل با ایجاد ممانعت فضایی و الکتروستاتیکی به‌دلیل وجود شاخه‌های جانبی و بارهای منفی باعث کاهش %۴۸ دمای انتقال شیشه‌ای نمونه‌های تهیه‌شده نسبت به کربوپل شدند. همچنین، اثر پارامترهای فیزیکی مانند اندازه ذرات بر مقدار جذب الکل مطالعه شد. مقدار جذب الکل با افزایش اندازه ذرات نمونه‌های تهیه‌شده در مقایسه با کربوپل، به‌دلیل کاهش سطح تماس ذرات با حلال به‌طور شایان توجهی کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Absorption of Alcohol and Saline Solution by Carbopol Grafted with 2-Acrylamido-2-methylpropane Sulfonic Acid Prepared Through Ultrasonic Method

نویسندگان [English]

  • vedad varid 1
  • Mohsen Mohammadi 1
  • Hossien Buohendi 2
  • Kourosh Kabiri 2
1 Department of Polymer Engineering, Faculty of Engineering, Qom University of Technology, P.O. Box 37195-1519, Qom, Iran
2 Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: In recent years, there have been several studies on characterization and preparation of polymeric organogels and alcohol-absorbent organogels which are the subgroup of polymeric organogels. Considering the importance of sulfonic monomers to improve the absorption of alcoholic acrylic acid-based adsorbent gels, due to their ability to separate ionic groups in a low-dielectric solvent such as ethanol, and the use of carbopol in medical and pharmaceutical industries, in the present study, the alcohol-absorbent gels were prepared by grafting sulfonated monomer on the surface of carbopol particles.
Methods: Alcohol-absorbent gels were prepared by grafting sulfonated monomer through the ultrasonic method. The effect of monomer content on alcohol and saline solution absorbency was investigated through swelling measurement.
Findings: In samples with similar particle size, an increase in ionic monomer content increased the absorption of alcohol due to dissociation ability of sulfonic acid groups. For example, in a sample containing 75% ionic monomer, 13% increase in ethylene glycol adsorption and 27% increase in salt absorption were observed compared to that containing 25% ionic monomer. The polymer chains resulting from the grafting of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS) on the carbopol particle surface helped to increase absorption under load because of retaining the consistency of the swollen samples. Glass transition temperature (Tg) of the prepared sample decreased by 48% compared to carbopol, because the side chains caused steric hindrance and negative charge on the grafted poly(AMPS) chains resulted in electrostatic repulsion. The study on the effect of physical parameters such as particle size on the alcohol absorbency showed that by increasing the particle size of the prepared samples, the absorption of alcohol dropped significantly because of reduction in the contact area of the particles with the solvent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • alcohol absorbence
  • microgel
  • carbopol
  • particle size
  • 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid
  1. Kabiri K., Azizi A., Zohuriaan-Mehr M.J., Bagheri Marandi G., Bouhendi H., and Jamshidi A., Super-alcogels Based on 2-Acrylamido-2-methylpropane Sulphonic Acid and Poly(ethylene glycol) Macromer, Iran. Polym. J., 20, 175-183, 2011.
  2. Kabiri K. and Hajighasem A., Cationic Highly Alcohol-Swellable Gels: Synthesis and Characterization, J. Polym. Sci., 20, 218, 2013.
  3. Kabiri K., Azizi A., Zohuriaan-Mehr M.J., Marandi G.B., and Bouhendi H., Alcohophilic Gels: Polymeric Organogels Composing Carboxylic and Sulfonic Acid Groups, J. Appl. Polym. Sci., 120, 3350-3356, 2011.
  4. Marandi G.B., Azizi A., Kabiri K., Zohuriaan-Mehr M.J., and Boohendi H., An Alcogel Based on Poly(2-acrylamido-2-methylpropane sulphonic acid) and the Effect of Neutralization Degree on Its Swelling, Thermal and Mechanical Properties, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 23, 145-153, 2010.
  5. Kabiri K. and Roshanfekr S., Converting Water Absorbent Polymer to Alcohol Absorbent Polymer, Polym. Adv. Technol., 24, 28-33, 2013.
  6. Saadati K., Kabiri K., and Marandi G.B., Synthesis and Characterization of Phosphonic-Acrylic Organogels, Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater,. 63, 430-437, 2014.
  7. Qingchun Z. and Changling L., Synthesis and Characterization Superabsorbent-Ethanol Polyacrylic Acid Gels, J. Appl. Polym. Sci, 105, 3458-3461, 2007.
  8. Najafi V., Kabiri K., and Ziaee F., Preparation and Characterization of Alcogels Based on (Poly Ethylene Glycol Methyl Ether Methacrylate-Acrylic Acid) Copolymers, Polym. Plast. Technol. Eng., 52, 667-673, 2013.
  9. Kabiri K., Azizi A., Zohuriaan-Mehr M.J., Marandi G.B., and Bouhendi H., Poly(acrylic acid-sodium styrene sulfonate) Organogels: Preparation, Characterization, and Alcohol Superabsorbency, J. Appl. Polym. Sci , 119, 2759-2769, 2011.
  10. Lesko P.M. and Novak R.W., Methacrylic Polymers, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., 1, New York, 1958.
  11. Fathollahi M. and Bouhendi H., Destructive Effects of Sodium Allyl Sulfonate Monomer on the Rheological Properties of Poly(acrylamide) Microgels Achieved via Precipitation Polymerization, Int. J. Plast. Technol., 22, 1-16, 2018.
  12. Ramazani-Harandi M.J., Zohuriaan-Mehr M.J., Yousefi A.A., Ershad-Langroudi A., and Kabiri K. Rheological Determination of the Swollen Gel Strength of Superabsorbent Polymer Hydrogels, Polym. Test., 25, 470-474, 2006.
  13. Kabiri K., Lashani S., Zohuriaan-Mehr M.J., and Kheirabadi M., Super Alcohol-Absorbent Gels of Sulfonic Acid-Contained Poly(acrylic acid), J. Polym. Res., 18, 449-458, 2011.
  14. Kabiri K., Mirzadeh H., Zohuriaan-Mehr M.J., and Daliri M., Chitosan-modified Nanoclay-Poly(AMPS) Nanocomposite Hydrogels with Improved Gel Strength, Polym. Int., 58, 1252-1259, 2009.
  15. Xu J., Wu Y., Wang C., and Wang Y., Dispersion Polymerization of Acrylamide-2-Methyl-1-Propane Sulfonate in Aqueous Solution of Sodium Sulfate, J. Polym. Res., 16, 569-575, 2009.
  16. Shafiei M., Baloff M., and Hyman N.W., Chemical and Microstructural Controls on Viscoplasticity in Carbopol Hydroge, Polymer, 139, 44-51, 2018.
  17. Yao KJ. and Zhou WJ., Synthesis and Water Absorbency of the Copolymer of Acrylamide with Anionic Monomers, J. Appl. Polym. Sci., 53, 1533-1538, 1994.
  18. Sabzevari A. and Kabiri K., Converting Date Seed Biomass into Highly Absorbing Hydrogel, Iran. Polym. J., 25, 597-606, 2016.
  19. Sabzevari A. and Kabiri K., Converting Date Seed Biomass into Highly Absorbing Hydrogel, Iran. Polym. J., 25, 597-606, 2016.
  20. Brannon-Peppas L. and Peppas NA., Time-dependent Response of Ionic Polymer Networks to pH and Ionic Strength Changes, Int. J. Pharm., 70, 53-57, 1991.
  21. Sabzevari A., Kabiri K., and Siahkamari M., Induced Superabsorbency in Polyester Fiber, Iran. Polym. J., 25, 635-646, 2016.
  22. Nanjing, China, Superabsorbent Polymers, http://www.google.com, Product Development Scinenc for SAP BASF Aktiegesellschaft, Available in 9 April 2014.