Correlação entre parâmetros da cinética de intumescimento com características estruturais e hidrofílicas de hidrogéis de poliacrilamida e metilcelulose

Abstract

Recebido em 16/7/08; aceito em 16/1/09; publicado na web em 4/8/09 CORRELATION BETWEEN PARAMETERS OF SWELLING KINETIC WITH NETWORK AND HYDROPHILIC CHARACTERISTICS OF POLYACRYLAMIDE AND METHYLCELLULOSE HYDROGELS. In this paper, the effects of acrylamide (AAm), methylcellulose (MC) contents, pH and ionic strength on kinetic, network and hydrophilic properties of polyacrylamide and methylcellulose hydrogels were investigated. The hydrogels were characterized by evaluating of network [average molecular weight between crosslinks (M C ), crosslink density (q) and the number of elastically effective chains (V e )], and kinetic parameters [diffusional exponent (n), diffusion constant (k) and diffusion coefficient (D)]. Such properties were controlled by adjusting of the AAm, MC contents, pH and ionic strength factors. Due to high hydrophilicity and fast water-uptake, the PAAm-MC hydrogels can be considered as materials for potential applications in agricultural fields, mainly in controlled release of water or pesticides.Keywords: hydrogels, kinetic properties, structural properties. INTRODUÇÃOCelulose é o mais abundante, renovável e biodegradável polissacarídeo encontrado na natureza. Mesmo tratando-se de um polímero hidrofílico, a celulose é insolúvel em água devido ao denso arranjo de suas cadeias. Tal empacotamento se deve às fortes interações intramoleculares que ocorrem por meio de ligações de hidrogênio. 1 A partir de um simples tratamento alcalino, com solução de hidróxido de sódio seguido de uma reação com cloreto de metila, 2 pode-se substituir uma fração de grupamentos hidroxilas por grupamentos metilas. Essa substituição diminui as interações intramoleculares e o empacotamento das cadeias. O principal produto desse tratamento é a metilcelulose (MC). Os grupamentos metilas presentes na estrutura da MC dificultam um arranjo mais ordenado das cadeias, provocando mudanças significativas nas propriedades físico-químicas em relação à celulose. Por exemplo, a metilcelulose apresenta grande solubilidade em água, enquanto que a celulose é insolúvel em água devido à sua cristalinidade. 3Hidrogéis podem ser definidos como sistemas hidrofílicos formados por dois ou mais componentes unidos por ligações covalentes e/ou eletrostáticas dispostos em uma ou mais redes tridimensionalmente estruturadas 4,5 envoltas por moléculas de um determinado solvente, geralmente água. A quantidade de água adsorvida pelos hidrogéis geralmente está relacionada com a hidrofilicidade das cadeias e a densidade de agente de reticulação 6,7 utilizada na síntese.Dependendo da natureza (neutro ou iônico) dos componentes que originam os hidrogéis ou de substâncias incorporadas à matriz, o hidrogel pode responder diferentemente ao se alterar as características do meio externo, tais como pH, 8 força iônica 9 ou da quantidade de algum analito químico específico, por exemplo, corantes, 10,11 pesticidas e ou nutrientes. 12,13O controle dos fatores tais como densidade de cadeias polimé-ricas, quantidade de agente de reticulação e balanço hidrofílico-hidrof...

Characterization of Single Superphosphate Powders – a study of Milling Effects on Solubilization Kinetics

“…[20][21][22] The Ritger and Peppas model describes the classical diffusion (referred to as Fickian diffusion) into a thin film where up to 60% of the released material can be characterized by a constant k multiplied by time raised to a pre-exponential factor n, as described by the equation below:…”

Investigação do processo de absorção de água de hidrogéis de polissacarídeo: efeito da carga iônica, presença de sais, concentrações de monômero e polissacarídeo

“…Os hidrogéis constituídos de poliacrilamida (PAAm) e do polissacarídeo biodegradável metilcelulose (MC, Mn = 40,000 g. mol -1 , viscosidade 400 cP, com 27,5-31,5% de grupamentos metila, 68,5-72,5% de grupamentos hidroxila, dados fornecidos pelo fabricante Aldrich) foram sintetizados de acordo com o procedimento recentemente publicado pelo nosso grupo de pesquisa [12,13] . Os hidrogéis foram obtidos por meio de polimerização química do monômero acrilamida (AAm, Fluka), em solução aquosa contendo MC e do agente de reticulação N'-N-metilenobisacrilamida (MBAAm, Aldrich) utilizando N,N,N',N'-tetrametil-etilenobisacrilamida (TEMED, Sigma) como catalisador.…”

Desenvolvimento de membransas de gelatina/quitosana e o estudo do processo de reticulação

“…Assim, alguns parâmetros relacionados ao intumescimento foram obtidos por meio das medidas de taxas de intumescimento em função do tempo (P vs t). Para cada curva P vs t, o expoente difusional (η) e a constante de difusão (k) foram calculados utilizando a Equação 2 (AOUADA et al, 2009). O estudo dos parâmetros de intumescimento permite estudar sistemas nos quais o comportamento de absorção de massa do sistema polimérico não é conhecido.…”

“…É importante ressaltar que o k é obtido diretamente pelo coeficiente linear de ln P vs ln t (Equação 2), sem levar em conta o mecanismo e a difusão do solvente para o interior da membrana (AOUADA et al, 2009). A formação de ligações cruzadas pelo glutaraldeído obtém-se como resultantes regiões internas da matriz não reticuladas ou parcialmente reticuladas (LEE, 1994).…”

“…No entanto, sabe-se que a presença de traços residuais de glutaraldeído, que pode não ter sido removido pela lavagem das membranas com água destilada, podem apresentar citotoxicidade para as membranas desenvolvidas (BEPPU et al, 2004;SIMMONS e KEARNEY, 1993). Apesar dos vários problemas detectados, o glutaraldeído ainda continua sendo o método de reticulação de escolha, na área de biomateriais (YOSHIOKA et al, 1995;AOUADA, 2009). Neste contexto, visto que a metodologia por vapor também apresentou bons resultados nos ensaios de intumescimento e de diminuição do coeficiente de difusão, esta pode apresentar vantagens, em virtude de as membranas terem entrado em contato gradual com o glutaraldeído, a ação citotóxica deste agente pode ser dificultada.…”