Получение гелей на основе сополимера крахмала и акриловой кислоты

Как было отмечено в обзоре литературы, привитые сополимеры на основе крахмала с успехом пользуются в качестве суперсорбентов воды, т. е. в качестве экологически безопасных полимерных гидрогелей (ПГ). По этому, в данной работе также были получены гели на основе крахмала.

Для получения ПГ на основе привитого сополимера на основе акриловой кислоты и крахмала нами проведена сополимеризация данных веществ в присутствии сшивающего агента (СА), который является наиболее эффективным и часто используется для получения гидрогелей. В качестве СА нами использовался N, Nметилен-бис-акриламид (МБАА). Как известно, характеристики ПГ сильно зависят от концентрации СА. ПГ получали при различных концентрация СА, при этом было установлено, что увеличение концентрации СА снижением степени набухания полученных ПГ.

Рис. 6. Влияние концентрации СА на степень набухания гидрогелей. 1, 2, 3- концентрация СА в геле 1, 2, 3 масс%.

Как видно из рис. 6, набухание ПГ на основе привитого сополимера акриловой кислоты на крахмал, полученные в присутствии СА МБАА зависит от условия их получения, и проявляют различные водопоглошающие способности. Увеличение концентрации СА в ПГ приводит к уменьшению степени набухания полученных полимеров.

Известно, что главным достоинством гидрогелей с карбоксильными функциональными группами является их чувствительность к изменению рН среды растворов. Влияние значения рН-среды раствора на кинетику набухания полученных полимеров изучали добавлением в воду нужных количеств NaOH и HCI. На рис. 7 приведены экспериментальные данные, полученные при изучении кинетики набухания ПГ при различных рН-средах.

Как видно из рис. 5 значения рН-среды оказывает большое влияние на скорость и степень набухания полученных ПГ. С увеличением рН-среды раствора увеличивается степень набухания ПГ. Это обусловлено тем, что в результате взаимодействия полиэлектролита с водой происходит диссоциация с образованием зараженных групп, например СОО и свободных ионов например Na+. Группы, несущие электростатический заряд, располагается вдоль цепи. Как и положено одноименным зарядом, они отталкиваются друг от друга, что и приводит к развертыванию цепи и набуханию клубка. Также известно, другая теория объясняющая набухания гидрогелей которая интерперируется на основе осмотических явлений это теория может быть пояснена следующим образом. Поверхность гидрогеля можно уподобить полунепроницаемой мембране по отношению к тем ионам, ковалентно связанным с остовом сетки (т.е. по отношению к функциональным группам). Эти группы при сжатии и набухании сетки могут перемещаться по объему гидрогеля, но не могут выйти за его пределы за счет химических связей. Дело обстоит так, как будто гидрофильные группы «стремятся понизить свою концентрацию» втягивая воду в занимаемый ими объем. Каков конкретный механизм осмоса на сегодняшний день до конца не выяснено. «Осмотическая» трактовка явления набухания гидрогелей завоевало в настоящее время широкое признание, в основном благодаря работам Т. Танака и А. Р. Хохлова и их последователей.