بخشی از مقاله
چکیده:
هیدروژلهای آمفیفیلیت ، به علت کاربرد صدچندانی که دارند مثلاً در انتقال دارو به هدف ،ژن درمانی ، جذب مواد، سوپرجاذبها مورد بحث روزمره اند. هیدروژلهای آبدوست یا هیدروفیلیک ظرفیت زیادی برای جذب آب دارندوشناسایی آنها در قسمتهای شبکه ای ، با حالت کریستالیته یا حالت آمورف با گرههائی که بین گروه یا پلیمر آبدوست وآبگریز به وجود می آید مشخص می شود.هیدروژل پلی آمفیفیلیت - آکریلیک اسید-اتیلن ایمین - در نسبت های جرمی مختلف سنتز گردید. میزان تورم هیدروژل در محی های مختلف براساس نسبت های متفاوت جرمی اجزای تشکیل دهنده این هیدروژل ،pH، شدت یون و دمای مختلف بررسی گردید.خواص ساختاری هیدروژل توس FT-IR شناسایی گردید. میزان تورم هیدروژل ها در دماهای50œC ، 70 C، 25œCوpH ،2، 7،5 ،10و 14 مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر نمک های NaCl در غلظت های0.1، 0.01و 0.001 بررسی گردید
کلمات کلیدی:هیدروژل های امفیفیلیت-تورم-اکریلیک اسید-اتیلن امین
مقدمه:
هیدروژل ها ساختمان سه بعدی می باشند که به علت اینکه نسبت به وزن اولیه ی خود 100 افزایش وزن نشان می دهند به نام هیدروژل معروفند . اما آن دسته از مواد پلیمری که در20 وزن اولیه خود افزایش نشان دهند به عنوان ژل معروفند . هیدروژل ها آن دسته از پلیمرهای دارای شکل سه بعدی هستند که در درون خود گروه های عاملی مثل So₃H- CooH₂-NH₂ و...را حمل می کنند. با توجه به گسترش روز افزون صنعت و احتیاج مبرم جامعه صنعت به موادویژه ،کاربرد هیدروژل ها را صد چندان کرده است.3@و>1
ترکیب دو پلیمر آب دوست و آب گریز معمولا در بحث های کمپلکسی مطرح می شوند. اما علت این که امروزه بحث محی زیست و جدایی آلاینده ها در محی زیست مطرح است سعی در جذب برخی از عناصر واسطه مثل - Cu+_ - از محلول های آبی را درنظر گرفتیم . تا کنون با توجه به مقالات مطالعه شده در زمینه ی جذب آلاینده ها مخصوصا آلاینده هایی که ازفلزات سنگین در محی ها مطرح می شوند، پدیده یAbsorbtion یا جذب می باشد. به این منظور از دو پلیمر آکریلیک اسید که دارای انرژی ماکسول بسیار زیادی می باشد و دیگری پلیمر اتیلن ایمین که دارای گروه آمینی می باشند و اولی به عنوان پلیمرآنیونی و دومی به عنوان پلیمرکانیونی مطرح است. به علت این که هر دو مونومر دارای گروه های عاملی می باشند . - C-2، C=Oو - NH₂ در نتیجه کمپلکس
قابل توجهی بین این دو ماده تشکیل گردید.اما از آنجایی که اتیلن ایمین دارای گروه بسیار فعال NH2 میباشد در نتیجه از ایجاد پلیمر ایمین در وزن های مولکولی بالا ، باز داشته می شود. پس با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکال آزاد سعی در تولید هیدروژل تو در تو 1 - I.P.N - نمودیم.روش های تولید وکاربرد این هیدروژل ها انجام شده است آن ها را به بخش های متفاوتی از جمله هیدروژل کاتیونی ، هیدروژل آنیونی، هیدروژل خنثی مثل پلی آکریل آمید و ترکیب دو هیدروژل کاتیونی و آنیونی باهمدیگر به نام هیدروژل آمفیفیلیت طبقه بندی شده است هیدروژل های ابرجاذب پلیمرهایی با شبکه سه بعدی هستند که به دلیل داشتن گروه های عاملی آب دوست در ساختار خود قابلیت جذب و نگه داری آب و محلول های آبی را حتی زیر فشار دارند.
اتصال های عرضی، عامل شبکه ای شدن هیدروژل ها سبب می شود که این دسته از پلیمرها در محی های آبی ضمن جذب آب متورم شده اما حل نشوندهیدروژل های آمفیفیلیتی در دما ،pH و شدت یون خواص بسیار مخصوصی از خود نشان می دهند . پلیمراین هیدروژل ها در آب به راحتی حل می شود و در محلول آبی تجمعی از زنجیر های دارای بار مثبت و منفی را به وجود می آورد که به این محلول ها، محلول های پلی الکترولیت می گویندٌ محلول های پلی الکترولیتی نیز در دما ، pH و شدت یون خواص بسیار ویژه ای را از خود نشان می دهند.7@و>8
از این پلی الکترولیت ها معمولا در ساختن سنسور ها استفاده می شود و در سال های اخیر از این پلی الکترولیت ها در ساختن فیلم های لایه به لایه نیز استفاده گردیده است.1@و>6اما هیدروژل این پلیمر ها ، در اصل زنجیر مثبت و منفی با همدیگر در درون هم یا در کنار هم نسبت به نوع هیدروژل قرار می گیرند. که در محلول آبی متورم می شوند این هیدروژل ها به نام هیدروژل های عاقل معروفند. زیرادر تغیرات pH، دما ، شدت یون میدان الکتریکی ، خاصیت جالب توجهی ارائه می دهند. معمولا از این هیدروژل ها در انتقال دارو به هدف و یا در ژن درمانی و یا در اصلاح ترکیب
DNA استفاده می شود.1@و>6
-کاربرد هیدروژل های آمفیفیلیت میزان تورم هیدروژل ها نقش تعیین کننده ای را در کاربرد
هیدروژل ها دارد. توجه ویژه، به سنتز آمفیفیلیت های ناشی از کاربرد گسترده آن ها، در زمینه های جذب گزینشی، غشاسازی و حمل دارو، ... می باشد. از طرفی به علت تشابه آمفیفیلیت به پروتئین ها و استفاده از آن ها در فرآیندهای زیستی بسیار مد نظر قرار گرفته اند.به علت خصوصیات فوق العاده هیدروژل های پلی آمفولیتی در جذب و جداسازی فلزات سنگین و ترکیبات آلی و مواد سمی از آب های سنگین، علاقه مند شدیم که هیدروژل - آکریلیک اسید- اتیلن ایمین - را تهیه نموده و به طور کل خصوصیات تورمی هیدروژل ها نقش اساسی را در کاربرد آن ها دارند.[37]
روش کار
در این پروژه تحقیقاتی از پلیمر آب دوست آکریلیک اسید واتیلن ایمین استفاده شد. به علت داشتن گروه آمین در اتیلن ایمین نتوانستیم هیدروژل آن را به دست آوریم.اما درون پلیمر آکریلیک اسید که دارای انرژی ماکسول بسیاری است این ماده حبس گردید . پس به این عمل تولید هیدروژل تودرتو یا1 - I.P.N - می گویند. پس هیدروژل های - - I.P.N به نسبت های وزنی 1:1 و 1:0.5 و 1:0.3 و 1:0.2 و 1:0.1 و0.5:0.5 و هیدروژل آکریلیک اسید از طریق پلیمر ریزاسیون رادیکال آزاددر دمای 70œC وبا استفاده از آغازگرA.I.B.N و عامل شبکه ساز Nو"N متیلن بیس آکریل آمید تهیه شد . هیدروژل های تهیه شده را ابتدا وزن کرده و سپس در آب مقطر به مدت 24ساعت نگهداری شد تا مونومرهای اضافی از بین برود و سپس درصد ژل شدن و ماکزیم تورم آنها به دست آمد.
تحقیق فیزیکی هیدروژل ها یعنی برسی تورم این هیدروژل ها یکی از راه های اصلی شناخت هیدروژل می باشد. در pH های مختلف 14 - ، 10، 7، 5، - 2 و دماهای مختلف - 25 C، 50 C، - 70 C و درغلظت یون های مختلف Naclو Na₂So₄ به مقدار - 0. 00002 M ،0. 0002 M ،0.002 M - برسی گردید و بیشترین تورم درpH 14 به نسبت 1:1، و به مقدار 10000 در دمای 70œC هیدروژل ها بر اثرکثرت تورم متلاشی گردیدسپس برای شناسائی ساختاری از دستگاه FT-IR استفاده شد و برای شناسائی مقاومت حرارتی از دستگاه T.G.A وبرای به دست آوردن - - Tg این کو- هیدروژل ها از دستگاهD.S.C استفاده گردید .برای شناسائی هیدروژل آمفیفیلیتی و ایجاد کمپلکس بین دو پلیمر از دستگاه U.v استفاده شد.
در خاتمه برای نشان دادن یکی از کاربرد های اهم این کو-هیدروژل ها از دستگاه جذب اتمی در مقدارهای، 20 ppm ، 10 ppm، 5 ppm، محلول مسCa+_ برای وزن های مختلف - 0.1، 0.01، 0.001 - گرم، از کو-هیدروژل ها استفاده گردید و بیشترین جذب درمقدار1:1 و در وزن 0.1 گرم کو-هیدروژل در مقدار20PPm محلول مس به دست آمد. که در مدت 400 دقیقه تقریبا تمامی محلول مس جذب کو-هیدروژل - - 1:1 گردید، که علت این امر وجود گروه آمین در اتیلن ایمین می باشد. هر چه اتیلن ایمین بیشتر,پس گروه آمین بیشتر و جذب محلول مس بیشتر می شود. زیرا کمپلیکس ما بین شلات - اتیلن ایمین -آکریلیک اسید - و فلز واسطه یعنیCu+_ بیشتر می شود.
