Permeability through Cellulose Membranes Grafted with Vinyl Monomers in a Homogeneous System IV. Methyl Methacrylate Grafted Cellulose Membranes

Abstract

ABSTRACT:The homogeneous grafting of methyl methacrylate onto cellulose was carried out in a dimethyl sulfoxide (DMSO}-paraformaldehyde solvent system. Three kinds of membranes were prepared: membranes of graft copolymers using ammonium persulfate (APS) as an initiator (APS membranes), membranes of those using azobisisobutyronitrile, and blended membranes of cellulose and poly(methyl methacrylate). The diffusive permeabilities of solutes through the membranes, the states of water in them, and their microphase separated structures depended on the kind of membrane. The permeabilities of solutes through three kinds of membranes were inferior to those through the membrane cast from the DMSO solution of cellulose. The APS membranes indicated specificity of permeation for vitamine 812, poly(ethylene glycol), and water. It was found that the fine microphase separated structure is essential for the improvement of the permeability through the membranes. The diffusive permeation of solutes through water-swollen membranes is considered to occur through water phases in them. 1 -? But the different states of water are present in membranes. 8 -19 Thus, characterization and quantification of water relating to the permeation of solutes seem significant for clarifying the mechanism of membrane permselectivity. acrylate (MA) as hydrophobic vinyl monomers decreased the water content of the membranes but improved the permeabilities of solutes through them. This was due to the change in the states of water in the membranes and increase in freezing water content.In membranes of different affinity for water, prepared from amphiphilic copolymers of various compositions, the states of water will differ from one another. In our previous studies, 20 -22 cellulose grafted with vinyl monomers in a homogeneous system was used as membrane materials. The permeabilities of solutes through the copolymer membranes and the states of water in them were investigated. The use of acrylonitrile (AN) and methyl In this study, homogeneous grafting onto cellulose was carried out with methyl methacrylate (MMA) which is thought more hydrophobic than AN and MA. The diffusive permeabilities of solutes through the MMA grafted cellulose membranes of various compositions are investigated in relation to the composition, microphase separated structures, and states of water in them.1341

Σύνδεση Και Χαρακτηρισμός Υδρόφιλων Πολυμερικών Μεμβρανών Με Εφαρμογές Στην Ελεγχόμενη Αποδέσμευση Δραστικών Ουσιών

“…3.3Φυσικές καταστάσεις του νερού των υδροπηγμάτων Το νερό που περιέχεται σε ένα υδρόπηγμα βρίσκεται, συνήθως, σε περισσότερες από μία φυσικές καταστάσεις, με ιδιότητες που κυμαίνονται μεταξύ αυτών του καθαρού νερού και του πάγου[32][33][34][35][36][37] Το φαινόμενο αυτό είναι αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων νερούπολυμερούς (σχηματισμός δεσμών υδρογόνου) Η ποιοτική και ποσοτική κατανομή του νερού ενός υδροπήγματος μεταξύ των διαφορετικών καταστάσεων του είναι καθοριστικής σημασίας όσον αφορά τη διαλυτότητα και τη διαχυτότητα μιας ουσίας σ'αυτό, δηλαδή τη διαπερατότητα και, κατ' επέκταση, την εκλεκτικότητα του υδροπήγματος[38][39][40][41][42][43][44] 3.3.1 Αομή του νερού και αλληλεπιδράσεις νερού-διαλ,υμένων ουσιώνΠριν από οποιαδήποτε αναφορά στις αλληλεπιδράσεις νερού-πολυμερούς και τις συνέπειες τους στις ιδιότητες των υδροπηγμάτων, κρίνεται σκόπιμη μία σύντομη παρουσίαση της δομής του νερού καθώς και της εξάρτησης της από την παρουσία διαλυμένων ουσιών (π χ ηλεκτρολυτών, αλειφατικών υδρογονανθράκων, κλπ) Οι απόψεις που έχουν διατυπωθεί σχετικά με τη δομή του νερού διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους.Σύμφωνα με ένα από τα επικρατέστερα μοντέλα, το μοντέλο του ασταθούς συσσωματώματος (flickering-cluster model) των Frank και Wen, ανάμεσα στα μόρια του νερού σχηματίζεται και καταστρέφεται ταυτόχρονα ένας αριθμός δεσμών υδρογόνου (Σχήμα3 2) [2] Έτσι, τα μόρια του νερού ομαδοποιούνται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να μεγιστοποιηθεί ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου ανά συσσωμάτωμα (π χ περίπου 100 μόρια ανά συσσωμάτωμα Συσσωμάτωμα Σχήμα 3.2 Σχηματική παράσταση της δομής του υγρού νερού. Αυτή η ισορροπία τάξης-αταξίας του νερού εξαρτάται από τη φύση των διαλυμένων σ' αυτό ουσιών, δηλαδή το νερό έχει την ικανότητα να μεταβάλλει το βαθμό οργάνωσης του κατά την αλληλεπίδραση του με διαλυμένες ουσίες.…”