Print Friendly and PDFPrint Friendly

Artículos Regulares


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2015, 35(2): 242-253

CINÉTICA DE ABSORCIÓN Y TRANSPORTE DEL AGUA EN HIDROGELES SINTETIZADOS A PARTIR DE ACRILAMIDA Y ANHÍDRIDO MALEICO
(KINETIC ABSORPTION AND TRANSPORT OF WATER ON SYNTHESIZED HYDROGELS FROM ACRYLAMIDE AND MALEIC ANHYDRIDE)

José Luis Benítez, Blanca Rojas de Gáscue, Cristóbal José Lárez Velásquez

Online: 06-02-2015

GA-662

Abstract


El transporte de moléculas de agua hacia el interior de los hidrogeles durante su hinchamiento tiene una importancia significativa en diferentes campos de la ciencia y la ingeniería, tales como medicina, medio ambiente y agricultura. Usando las definiciones dadas por Crank y Karadag et al. se estudió el mecanismo de penetración del agua hacia el interior de hidrogeles basados en acrilamida (AAm), anhídrido maleico (AnhM) y N,N´-metilenbisacrilamida (NNMBA). Se determinó que el índice de hinchamiento (H) y la velocidad de hinchamiento inicial (Vi) del hidrogel Am/AnhM, con 1% de NNMBA, aumentaron significativamente de 27 a 676 y de 0,0331 a 0,3294 min-1, respectivamente, con el aumento del contenido de AnhM en la mezcla de reacción inicial de 0 a 20%. Ello ocurre debido a la presencia creciente de grupos -COOH aportados por la hidrólisis del AnhM. Las mediciones de H como función de la fracción de grupos –COOH en las diferentes mezclas iniciales de polimerización estudiadas, claramente evidenciaron que su incorporación fue efectiva y que el comportamiento de hinchamiento resultante de la interacción agua/grupos amida (-CONH2) en el hidrogel de poli(AAm) se desvía de la tendencia observada en los hidrogeles de poli(AAm-co-AnhM), donde las interacciones agua/grupos amida (-CONH2) y agua/grupos carboxilos (-COOH) ocurren simultáneamente. Los valores experimentales obtenidos para el exponente difusional (n) están por encima de 0,5; implicando, de acuerdo con la segunda ley de Fick, que el mecanismo de transporte presenta un comportamiento anómalo, el cual surge de la contribución de dos procesos concomitantes: un proceso difusional acompañado simultáneamente por la relajación viscoelástica de las cadenas del polímero. Adicionalmente, mediante el uso de la ecuación combinada de Peppas y Sahlin¸ se demostró que para estos sistemas el proceso difusional del agua contribuye predominantemente sobre el proceso de relajación de las cadenas poliméricas en las etapas tempranas del hinchamiento.

Transport of water molecules towards the interior of the hydrogels during swelling is of significant importance in different fields of science and engineering, such as medicine, environment and agriculture. By using definitions given by Crank and Karadag et al. the mechanism of water penetration into the interior hydrogels prepared from acrylamide (AAm), maleic anhydride (AnhM) and N,N'-methylenebisacrylamide (NNMBA) was studied. It was established that swelling index (H) and initial swelling speed (Vi) of the AAm/AnhM hydrogels with 1% NNMBA increased significantly from 27 to 676 and from 0.0331 to 0.3294 min-1, respectively, when AnhM content in the initial reaction mixture was increased from 0 to 20%. It is postulated that this occurs due to the increasing presence of -COOH groups provided by the hydrolysis of AnhM. The H measurements as a function of the fraction of -COOH moieties in the different initial polymerization mixtures studied, clearly showed that their incorporation was effective and that the swelling behavior resulting from water/amide groups (-CONH2) interactions in the hydrogel of poly (AAm) deviates from the observed trend on the hydrogels of poly (AAm-co-AnhM), where the water/amide groups (-CONH2) and water/carboxyl groups (-COOH) interactions take place simultaneously. Obtained experimental values of the diffusional exponent (n) are above 0.5, implicating, according to Fick's second law, that water transport mechanism exhibits an anomalous behavior which emerge from the contribution of two concurrent processes: a diffusional process simultaneously accompanied by the viscoelastic relaxation of the polymer chains. Additionally, for these systems it was demonstrated by using the combined equation of Peppas and Sahlin that water diffusional process contributes predominantly upon the relaxation process of the polymer chains in the early stages of swelling.


PDFPDF (659KB)

Abstract Accessed: 1264 times

Article Downloaded: 603 times


Cite: citation