Magdalena Ciekańska

Technologia Chemiczna

IBIR

Sem VIII

PODSTAWY SONOCHEMII I TECHNIK MIKROFALOWYCH

LABORATORIUM

Ćwiczenie 7

Próba zastosowania ultradźwięków do sieciowania polimerów - wytwarzanie hydrożeli polimerowych

Data wykonania ćwiczenia: 18.05.2010

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było zbadanie, czy za pomocą ultradźwięków można wytwarzać trwałe, nieodwracalne hydrożele polimerowe oraz określenie wpływu stężenia substancji żelującej na proces tworzenia hydrożelu.

WSTĘP TEORETYCZNY

Hydrożele to żele, w których fazą rozproszoną jest woda, natomiast faza formującą (substancją żelującą) stosuje się różnorodne makrocząsteczki, np. polimery zarówno naturalne jak i modyfikowane oraz sztuczne.

Makrocząsteczki te tworzą sieci trójwymiarowe.

Wybrane metody otrzymywania hydrożeli:

• Metoda chemiczna substancje chemiczne

• Metoda radiacyjna promieniowanie jonizujące

• Metoda sono chemiczna ultradźwięki

Zastosowanie hydrożeli:

• produkcja leków i kosmetyków

• sporządzanie opatrunków na rany - właściwości absorpcyjne pozwalają chłonąć wydzielinę z ran, przyspieszając i ułatwiając gojenie.

• produkcja mydeł - nadają mydłom odpowiednią konsystencję.

• produkcja soczewek kontaktowych, implantów chirurgicznych, cewników, membran do sztucznych nerek.

• immobilizowanie (unieruchamiania) komórek w badaniach laboratoryjnych.

• pożywka w koloniach komórkowych.

PEGDA - diakrylan glikolu polietylenowego

• wzór strukturalny

WYKONANIE ĆWICZENIA

1. Przygotowanie 10 % roztworu PEGD - y w 100 ml kolbie i intensywne ćwiczenia.

2. Przygotowanie czterech ampułek roztworu PEGD - y o różnych stężeniach (2,5, 5, 10, 25 %) i zamknięcie ich przy użyciu gumowego septum.

3. Nasycanie przygotowanych roztworów przez 20 minut argonem.

4. Napełnienie reaktora 500 ml oczyszczonej wody i zamontowanie statywu oraz uchwytu do ampułek.

5. Poddanie wody w reaktorze wstępnemu sonikowaniu przez 15 min przy odpowiednich parametrach (622 kHz, 30 W, 20^oC) w celu odpowietrzenia wody.

6. Poddanie sonikowaniu ampułek przygotowanymi roztworami przy parametrach odpowiednio dobranych parametrach (622 kHz, 50 W, 20^oC).

7. Rozbicie ampułek po zakończeniu sonikowania, usuniecie szkła.

8. Analiza właściwości otrzymanych żeli - twardość, konsystencja.

9. Staranne umycie sprzętu szklanego po zakończeniu ćwiczenia.

REZULTATY DOŚWIADCZENIA

Stężenie PEGD - y [%]	Zaobserwowane właściwości żelu
2,5	niezauważalny etap mętnienia żel na granicy
5	późno mętnieje konsystencja galaretki
10	szybko mętnieje postać żelu zachowuje kształt podczas ściskania
25	brak efektu mętnienia postać płynna

WNIOSKI

• Udało nam się zrealizować cel ćwiczenia, jakim było sonochemiczne otrzymanie hydrożelu. Wykazaliśmy w ten sposób, że możliwa jest synteza hydrożeli za pomocą ultradźwięków.

Jest to metoda korzystna dla środowiska i stanowi alternatywę dla stosowanych obecnie metod wytwarzania tych materiałów.

• Naszym zadaniem było także sprawdzenie w jaki sposób stężenie monomeru wpływa na właściwości otrzymywanych żeli. Doświadczenie pokazało, że istnieje pewien zakres stężeń, przy którym wytworzone żele posiadają pożądane właściwości - w naszym przypadku była to wartość 10%. W przypadku stężeń mniejszych i większych od tej charakterystycznej wartości właściwości żelu są słabsze. W przypadku niskiej zawartości monomeru wynika to z braku odpowiedniej jego ilości do wytworzenia sieci, natomiast dla wyższych stężeń spowodowane jest to tym, że do utworzenia żelu potrzeba zbyt dużo wiązań poprzecznych, których tworzeniu sprzyja czas sonikowania.

• Wydłużenie czasu sonikowania w przypadku dużych stężeń monomeru polepsza właściwości uzyskiwanych żeli.

• Na właściwości żeli wytwarzanych sono chemicznie wpływają przede wszystkim czas sonikowania oraz stężenie monomeru. Manipulowanie tymi parametrami pozwala na uzyskanie żeli o właściwościach ściśle określonych.

---