Nghiên cứu động học và tính chất trương nở của copolyme n- isopropylacrylamid và acid maleic

Trong bài báo này, tiến hành nghiên cứu động học của quá trình đồng trùng hợp NIPAM và MA trong sự có mặt của hệ chất khơi mào TEDEM/APS và chất tạo lưới MBA. Ngoài ra, quá trình trương và nhả trương của hydrogel NIPAM-co-MA trong nước của các mẫu có chứa hàm lượng MA khác nhau tại các pH khác nhau cũng được nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu động học và tính chất trương nở của copolyme n- isopropylacrylamid và acid maleicTạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học – Tập 22/ sô 1 (đặc biệt)/ 2017NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH CHẤT TRƯƠNG NỞ CỦA COPOLYMEn-ISOPROPYLACRYLAMID VÀ ACID MALEICĐến tòa soạn 15/12/2016Hoàng Thị Phương, Trần Vũ Thắng, Nguyễn Văn Khôi, Trịnh Đức CôngViện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamPhan Minh TânKhoa Công nghệ Hóa học,Trường Đại học Công nghiệp Việt TrìSUMMARYSTUDY ON KINETICS AND SWELLING BEHAVIORS OF THE (nISOPROPYLACRYLAMIDE-co-MALEIC ACID) COPOLYMERIC HYDROGELSCopolymers of N-isopropylacrylamide (NIPAM) and maleic acid (MA) were synthesisedby free radical polymerization in water using N,N’-methylene bis – acrylamide (MBA) ascrosslinker, using N’-tetrametyletylendiamin (TEMED)/amoni persunfat (APS)([TEMED]/[APS]=1) as a system initiator. The reactivity ratios of the monomers werecomputed by Kelen-Tudos method at lower conversion. Hydrogels swelling/deswellingproperties in water were investigated. The reactivity ratios obtained rNIPAM 0,45 and rMA0.08 showed richer content of NIPAM than MA in the copolymer. In addition, swellingequilibrium ratio increased by enhancing the MA content.Keywords: N-isopropylacrylamide (NIPAAm), maleic acid, thermoresponsive hydrogels1. MỞ ĐẦUPolyme chức năng hay còn gọi là polymethông minh đang ngày càng thu hút đượcnhiều sự quan tâm của các nhà khoa họctrong thời gian gần đây. Các vật liệu nàycó khả năng đáp ứng được với các kíchthích bên ngoài như nhiệt độ (polymenhạy nhiệt), pH (polyme nhạy pH), cáckích thích hóa học và sinh học... Cơ chếcủa polyme thông minh được giải thíchmột cách đơn giản là sự thay đổi cấu dạngcủa các mạch trong polyme theo những94thay đổi của môi trường ngoài gây ranhững tính chất thú vị có giá trị ứng dụngtrong thực tế. Một trong những ứng dụngcó giá trị nhất của vật liệu polyme thôngminh là trong lĩnh vực y sinh [1-2].N-isopropylacrylamid (NIPAM) là mộtloại polyme được nghiên cứu ứng dụngphổ biến trong lĩnh vực vật liệu y sinh docó giá trị nhiệt độ hòa tan giới hạn dưới(LCST) khoảng 32 oC, rất gần với nhiệtđộ cơ thể người. Tuy nhiên trong nhiềulĩnh vực ứng dụng lại đòi hỏi điểm LCSTcao hoặc thấp hơn. Đối với các ứng dụnglàm hệ dẫn thuốc thì điểm LCST đòi hỏicao hơn điểm LCST của NIPAM [3-4].Acid maleic (MA) là một monome ưanước, có khả năng sử dụng kết hợp vớiNIPAM nhằm tăng điểm LCST củaNIPAM. Do vậy, trong bài báo này, nhómtác giả tiến hành nghiên cứu động học củaquá trình đồng trùng hợp NIPAM và MAtrong sự có mặt của hệ chất khơi màongâm trong bể điều nhiệt. Kết thúc phảnứng hỗn hợp phản ứng được kết tủa nhiềulần trong dietyl ete và làm khô trong chânkhông tới khối lượng không đổi, sau đóđược bảo quản trong bình hút ẩm.TEDEM/APS và chất tạo lưới MBA.Ngoài ra, quá trình trương và nhả trươngcủa hydrogel NIPAM-co-MA trong nướccủa các mẫu có chứa hàm lượng MA khácnhau tại các pH khác nhau cũng đượcnghiên cứu.2. THỰC NGHIỆMkhơi mào = 70, tỷ lệ [TEMED]/[APS] =1, nồng độ chất tạo lưới [MBA] = 1,2%.Quá trình tiến hành thí nghiệm và tách sảnphẩm hydrogel được thực hiện như trongmục 2.2.2.1. Nguyên liệu và hóa chấtN-isopropylacrylamid (Aldrich), độ tinhkhiết ≥ 99%, acid maleic (Merck, Đức) độtinhkhiết≥99%.N,N’tetrametyletylendiamin (Aldrich) độ tinhkhiết ≥ 99%, amoni persunfat (hãngMerck) độ tinh khiết ≥ 99%, dietyl ete(Merck, Đức), N,N- metylenbisacrylamid(MBA) (Merck, Đức).2.3. Tổng hợp Hydrogel (NIPAM-coMA)Hydrogel (NIPAM-co-MA) được tổnghợp với các điều kiện: nồng độ monome0,7 M, nhiệt độ 20 oC, tỷ lệ monome/chất2.4. Phương pháp đánh giáXác định thành phần copolyme và hằngsố đồng trùng hợp: Thành phần copolymeđược xác định bằng phương pháp phântích nguyên tố. Hằng số đồng trùng hợp2.2. Tổng hợp copolymeQuá trình tổng hợp copolyme (NIPAM-được xác định bằng phương pháp KelenTudos [5].Quá tình trương của hydrogel: Mức độtrương của các mẫy hydrogel được xácđịnh bằng phương pháp trọng lượng. Cácmẫu gel được ngâm trong nước cất ít nhất24 giờ tại những nhiệt độ nhất định vàkhối lượng của gel được ghi lại tại nhữngco-MA): được thực hiện trong ống thủytinh hình trụ có đường kính 15mm.khoảng thời gian sau khi thấm hết nướcdư trên bề mặt bằng giấy lọc. Mức độMonome,hệchấtkhơimào([TEMED]/[APS] = 1) được cho vào ốngnghiệm cùng với nước cất. Thể tích dungdịch trong ống nghiệm cố định là 25ml.Sau khi sục khí N2 trong 15 phút, ốngthủy tinh được nút kín và hỗn hợp đượcđưa đến nhiệt độ phản ứng bằng cáchtrương (SW) được xác định như sau:SW=Ws/Wd (g/g)Trong đó: Ws và Wd: là khối lượng gelsau khi trương cân bằng trong nước cất vàkhối lượng gel sau khi làm khô trong chânkhông.95Quá trình nhả trương của hydrogel: trongquá trình nhả trương, các mẫu gel được đểtrương cân bằng trong nước cất ở nhiệt độ20 oC sau đó gel trương được chuyển vàonước cất ở 50 oC để đảm bảo nhiệt độ nàycao ...