Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Materials Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Synthèse Hydrogel

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Les hydrogels sont une classe polyvalente de polymères transversaux, produits par des procédures relativement simples utilisant des matériaux généralement peu coûteux. Ils sont couramment utilisés pour les absorbants liquides, les capteurs, les produits de consommation et la livraison de médicaments. Les hydrogels peuvent être formés à partir de la solution, avec un initiateur rendant les agents monomerie réactifs pour former une colonne vertébrale de polymère. Une espèce de liaison croisée lie ensuite les chaînes de polymères ensemble. Un aspect important de ces matériaux est qu'en présence d'eau ils enflent. Mais cette réponse peut être accordée plus loin pour améliorer l'enflure en fonction de la salinité, PH ou d'autres signaux. Les hydrogels peuvent être utilisés dans des environnements aqueux ou secs, avec une gamme de propriétés utiles telles que la flexibilité, l'absorption élevée, la transparence et l'isolation thermique. Cette vidéo illustrera la synthèse et la caractérisation des hydrogels.

Les hydrogels sont capables d'absorber des centaines de fois leur poids dans l'eau. Lorsque l'eau pénètre dans le réseau de polymères reliés, elle soluilise les espèces hydrophiles, ioniques ou les deux sur l'épine dorsale du polymère. Les molécules d'eau sont plus grandes que les groupes solubilisés. Pour cette raison, leur présence à l'intérieur du réseau provoque l'hydrogel à gonfler. Alors que les liens croisés reliant l'épine dorsale polymère l'empêchent de se dissoudre ou de se briser. La synthèse hydrogel est une technique de production de ces matériaux polymères reliés entre eux. Il s'agit d'une procédure simple, mais implique des produits chimiques qui sont à la fois toxiques et inflammables et nécessite donc des soins extrêmes et des mesures préventives. En utilisant des constituants prégel, les hydrogels peuvent être fabriqués par polymérisation radicale libre. Une méthode commence par DMPAP en tant qu'initiateur radical libre.

La liaison carbone-carbone dans DMPAP est clivée par la lumière ultra-violette pour former un électron non apparié et hautement réactif appelé radical libre sur chaque atome de carbone. Les radicaux libres réagissent avec le double lien carbone-carbone dans HEMA pour former une chaîne de propagation avec un radical libre à la fin. Le groupe hydroxique qui sort de l'épine dorsale est soluble dans l'eau, ce qui fait gonfler le réseau transversal lorsque l'eau est présente. Les radicaux réagissent également avec les deux doubles liaisons carbone-carbone de TEGDMA, le crosslinker chimique. Cela relie les chaînes de l'épine dorsale ensemble. Lorsque les radicaux libres ont été consommés, ou ont complètement réagi, la synthèse hydrogel est complète. L'enflure peut être évaluée en séchant, en hydratant puis en réséchant le polymère. Dans la section suivante, nous synthétiserons et caractériserons les hydrogels à l'aide de cette méthode de polymérisation des radicaux libres.

Avant de commencer la synthèse hydrogel, recueillir les matériaux et les produits chimiques nécessaires. Les lames de verre dans le moule de synthèse précédemment assemblé sont compensées par quelques millimètres, pour créer un canal pour pipetting la solution de pré-gel dans le moule. Tous les travaux doivent être effectués avec un équipement de protection individuelle approprié dans un fumage, car ce processus implique des produits chimiques qui sont à la fois toxiques et inflammables. Tout d'abord, ajouter 0,0012 mol pour cent DMPAP au tube à essai de 1000 microlitres. Ensuite, utilisez une nouvelle pipette à chaque fois pour ajouter 21,2121 mol pour cent HEMA, puis 3,0303 mol pour cent TEGDMA au tube à essai. Mélanger la solution à l'aide d'une machine à vortex jusqu'à ce qu'une solution homogène soit réalisée. Trempez la spatule dans le pigment BCP et rincez-la dans la solution en utilisant 75.7576 mol pour cent de l'éthylène glycol solvant.

Mélanger la solution à l'aide de la machine à vortex jusqu'à ce que le pigment se dissout complètement et la solution est homogène. Ce pigment est utilisé pour rendre visible l'hydrogel transparent, tandis que le solvant dissout l'Initiateur radical libre et maintient l'hydrogel flexible. Déposez la solution dans le moule à l'aide d'une micro pipette alignée sur le bord décalé du moule de synthèse. Injecter uniformément la solution prégel dans le centre du moule. Placez le moule rempli cinq centimètres au-dessous d'une lampe de poche émettrice d'UV et irradiez le moule pendant une minute. Retirez le moule de la lumière et démontez pour enlever l'hydrogel des lames de verre.

Lorsqu'il est entièrement mis en réseau, l'hydrogel doit être un solide en caoutchouc avec une consistance jello-like. Rincer les deux côtés de l'hydrogel avec de l'eau déionisée pour éliminer toute espèce chimique non réaginement et les polygimères du produit. Répétez cette procédure avec des temps d'exposition à la lumière UV de 1,5 et cinq minutes pour produire un total de trois hydrogels.

Immerger les hydrogels finis dans un récipient avec de l'alcool isopropyl pendant une à deux heures. L'alcool remplacera l'éthylène glycol dans l'hydrogel, ce qui lui permettra de sécher rapidement tout en maintenant sa structure. Retirer les hydrogels de l'alcool et laisser sécher à l'air libre pendant environ 30 minutes. Peser et enregistrer le poids de chacun des hydrogels séchés. Immerger les hydrogels dans de l'eau déionisée jusqu'à ce qu'ils soient complètement gonflés. Retirer les gels de l'eau et essuyer doucement. Peser et enregistrer le poids des hydrogels gonflés. Utilisez le poids des hydrogels gonflés, Ws, et les hydrogels séchés, Wd, pour calculer le degré de gonflement.

Le degré d'enflure s'est avéré être d'environ 136 % pour l'échantillon d'une minute, de 387 % pour l'échantillon de 1,5 minute et de 81 % pour l'échantillon de cinq minutes. Ces résultats montrent qu'au plus long temps d'exposition aux UV, il y avait moins d'enflure. En raison de la formation de plus de liens entre les molécules de polymère avec une exposition accrue aux UV, il y avait plus de forces élastiques de retenue sur les chaînes de polymères. Il en est résulté des hydrogels avec plus de liaisons croisées en expansion moins que ceux avec moins de liaisons croisées.

Maintenant que vous appréciez les méthodes de synthèse et de caractérisation des hydrogels, jetons un oeil à la façon dont ils sont utilisés dans les produits de tous les jours. Les produits de consommation tels que les serviettes d'hôpital, les serviettes d'hygiène féminine et les couches contiennent l'un des polymères super absorbants les plus courants. Cet hydrogel peut gonfler pour absorber les fluides jusqu'à 800 fois son poids, permettant aux fabricants de créer des produits qui sont minces et confortables. L'hydrogel synthétisé dans cette vidéo est utilisé comme capteur dans un arroseur de pelouse. Le capteur est en contact avec le sol et augmente pendant que la pelouse est arrosée, jusqu'à ce qu'il déclenche l'arrêt de l'arroseur.

Vous venez de regarder l'introduction de Jove à la synthèse hydrogel. Vous devez maintenant comprendre comment les hydrogels sont synthétisés et caractérisés. Merci d'avoir regardé.

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter