Synthesis and properties of vinylpyrrolidone/ (trimethoxysilyl)propyl methacrylate gels containing different amounts of crosslinking agent

• Autorzy: Mohammed A. H. , Ahmad M. B. , Ibrahim N. A. , Zainuddin N.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2018.9.1

Warianty tytułu

PL

Synteza i właściwości żelu N-winylopirolidon/metakrylan3-(trimetoksysililo)propylu z różną zawartością czynnika sieciującego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

High conversion copolymers containing 90 wt % of N-vinylpyrrolidone (NVP) and 10 wt % of 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSPM) with 0, 1, 2, 3 and 4 wt % (in conversion to mass of NVP/TMSPM) of ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as crosslinker have been successfully synthesized. Proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were employed to characterize the resulting copolymers. The effect of EGDMA amount on the mechanical and thermal properties, swelling parameters, clarity, and oxygen permeability of the prepared xerogels and hydrogels were studied. 3 wt % of EGDMA is required to obtain clear xerogels and hydrogels. The water content (EWC), volume fraction of polymer (φ2) and weight loss during swelling decrease with increasing EGDMA content. Young’s and shear modulus (E and G) increase as EGDMA content increases, the values of E and G are 0.570–3.531 MPa and 0.217–1.359 MPa, respectively. The hydrogels were characterized in terms of modulus crosslinking density (ve and vt) and polymer-solvent interaction parameters (χ). The results are 0.220–0.613 mol/dm3 for ve, 0.105–0.441 mol/dm3 for vt, and 0.595–0.822 for χ. Thermal properties enhance by adding EGDMA whereas the oxygen permeability (P) of hydrogels decreases from 48.6 to 44.3 as water content decrease from 70.3 to 55.1.

PL

Kopolimery zawierające 90 % mas. N-winylopirolidonu (NVP) i 10 % masmetakrylanu 3-(trimetoksysililo)propylu (TMSPM) z udziałem 0, 1, 2, 3 i 4 % mas. (w przeliczeniu na masę ­NVP/TMSPM) dimetakrylanu glikolu etylenowego (EGDMA) jako środka sieciującego zsyntetyzowano z wysokim stopniem konwersji. Otrzymane kopolimery charakteryzowano metodami protonowego rezonansu jądrowego (H1 NMR) i spektroskopii w podczerwieni (FT-IR). Badano wpływ udziału środka sieciującego na właściwości mechaniczne i termiczne, parametry pęcznienia, klarowność i przepuszczalność tlenu wytworzonych hydro- i kserożeli. Stwierdzono, że dodatek już 3 % mas. EGDMA wystarcza do uzyskania klarownego żelu, a w miarę zwiększania zawartości EGDMA zmniejsza się zawartość wody (EWC), ułamek objętości polimeru (φ2) oraz strata masy w procesie pęcznienia żelu NVP/TMSPM. Wartość modułu zarówno Younga (E), jak i ścinania (G) zwiększa się (E = 0,570–3,531 MPa, G = 0,217–1,359 MPa) wraz ze wzrostem udziału EGDMA w kompozycji. Wytworzone hydrożele charakteryzowano za pomocą modułów gęstości sieciowania (ve = 0,220–0,613 mol/dm3, vt = 0,105–0,441 mol/dm3) i parametru oddziaływania polimer-rozpuszczalnik (χ = 0,595–0,822). Właściwości termiczne otrzymanych hydrożeli zawierających EGDMA poprawiły się wraz ze zmniejszeniem zawartości wody (70,3–55,1), natomiast przepuszczalność tlenu się pogorszyła (P = 48,6–44,3).

Słowa kluczowe

EN

high conversion copolymers; swelling parameters; mechanical properties; oxygen permeability; crosslinking density

PL

kopolimery o wysokim stopniu konwersji; parametry pęcznienia; właściwości mechaniczne; przepuszczalność tlenu; gęstość sieciowania

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 63, nr 9
• Strony: 577--585
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Mohammed A. H.

• Universiti Putra Malaysia, Department of Chemistry, Faculty of Science, 43400 Serdang, Selangor, Malaysia
• University of Baghdad, Department of Chemistry, College of Science for Women, 10071 Al Jadria, Baghdad, Iraq

autor

Ahmad M. B.

• Universiti Putra Malaysia, Department of Chemistry, Faculty of Science, 43400 Serdang, Selangor, Malaysia

autor

Ibrahim N. A.

• Universiti Putra Malaysia, Department of Chemistry, Faculty of Science, 43400 Serdang, Selangor, Malaysia

autor

Zainuddin N.

• Universiti Putra Malaysia, Department of Chemistry, Faculty of Science, 43400 Serdang, Selangor, Malaysia

Bibliografia

• [1] Jay F.K.: “Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Hydrogels”, Wiley-Ince, New York, 2:691, 2002.
• [2] Mark H.F.: “Encyclopedia of Polymer Science and Technology”, Concise 3rd Edition, John Wiley & Sons, 2007.
• [3] Ahmed E.M.: Journal of Advanced Research 2015, 6 (2), 105.
• [4] Yui N., Mrsny R.J., Park K.: “Reflexive polymers and hydrogels: Understanding and designing fast responsive polymeric systems”, CRC press, 2004.
• [5] Huma F., Akhter Z., Yasin T. et al.: Polymer Bulletin 2014, 71 (2), 433.
• [6] Li J., Nie S., Wang L. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2013, 130 (6), 4284.
• [7] Nakajima D., Tabata Y., Sato S.: Biomedical Materials 2015, 10 (5), 055016.
• [8] Oliveira R.N., Rouzé R., Quilty B. et al.: Interface Focus 2014, 4 (1), 20130049.
• [9] Yanez F., Concheiro A., Alvarez-Lorenzo C.: European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 2008, 69 (3), 1094.
• [10] MacRae S.M., Matsuda M., Phillips D.S.: Ophthalmology 1994, 101 (2), 365.
• [11] Opdahl A., Kim S.H., Koffas T.S. et al.: Journal of Biomedical Materials Research Part A 2003, 67 (1), 350.
• [12] Findik F.: “A Case Study on the Selection of Materials for Eye Lenses. ISRN Mechanical Engineering”, 2011.
• [13] Katime I., de Apodaca E.D., Rodriguez E.: Journal of Applied Polymer Science 2006, 102, 4016.
• [14] Tobolsky A.V., Carlson D.W.: Journal of Polymer Science 1961, 54, 175.
• [15] Flory P.J.: “Principles of polymer chemistry”, Cornell University Press, 1953.
• [16] Clayton A.B., Chirila T.V., Lou X.: Polymer International 1997, 44, 201.
• [17] Lou X., van Coppenhagen C.: Polymer International 2001, 50, 319.
• [18] Aroon M.A., Ismail A.F., Montazer-Rahmati M.M., Matsuura T.: Journal of Membrane Science 2010, 364, 309.
• [19] Kentish S.E., Scholes C.A., Stevens G.W.: Recent Patents on Chemical Engineering 2008, 1, 52.
• [20] Ismail A.F., Lai P.Y.: Separation and Purification Technology 2004, 40, 191.
• [21] Dogu Y., Okay O.: Journal of Applied Polymer Science 2006, 99, 37.
• [22] Katime I., Rodriguez E.: Recent Research Developments in Polymer Science 2001, 5, 139.
• [23] Yokota K., Abe A., Hosaka S., Sakai I., Saitô H.: Macromolecules 1978, 11, 95.
• [24] Huglin M.B., Rehab M.M.: Polymer 1987, 28, 2200.
• [25] Bennour S., Louzri F.: Advances in Chemistry 2014, 2014.
• [26] Wichterlová J., Wichterle K., Michálek J.: Polymer 2005, 46, 9974.
• [27] Wang J.J.: Chinese Journal of Polymer Science 2010, 28, 849.
• [28] Maldonado-Codina C., Efron N.: Optometry in Practice 2003, 4, 101.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).