عنوان پایان‌نامه
سنتز وبررسی خواص رئولوژیکی هیدروژل بر پایه سدیم اکریلات با نانو ذرات مختلف
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1086.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51220
- تاریخ دفاع
- ۰۸ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- پیام زرین تاج
- استاد راهنما
- بابک کفاشی
- چکیده
- هیدروژلها پلیمرهایی با شبکه سه بعدی هستند. این گونه از پلیمرها دارای خاصیت آبدوست اند و به همین دلیل مصارف عمده ای در مصارف صنعتی، کشاورزی، پزشکی و .... هستند. هدف از انجام این پروژه بررسی اثر پرکنندههای مختلف از جمله سلولز،نانو کلی و نانو نقره بر روی خواص هیدروژل پلی سدیم اکریلات بود. خواص مختلف هیدروژل از جمله نقطه ژل، استحکام، رفتار تورمی، رهایش دارو وبعد فراکتال بررسی شد.برای رسیدن به این هدف هیدروژل پلی سدیم اکریلات توسط محلول رقیقی از سدیم اکریلات تهیه و سپس نقطه ژل با استفاده از روش وینتر درصدهای مختلف پرکننده بررسی شد. نتایج نشان میدهد که نقطه ژل با افزودن پرکننده افزایش مییابد. استحکام ژل توسط روبش دامنه اندازهگیری شد که با اضافه کردن پرکننده و اتصال دهنده عرضی استحکام افزایش یافت. به علاوه، سرعت و ظرفیت تورم و زمان تاخیر برای مدل کردن رفتار هیدروژل اندازه گیری شد. با افزایش پرکننده ظرفیت تورم کاهش مییابد، به این علت که پرکننده مانند اتصال دهنده عرضی عمل میکند. مدل ویت کلوین که از دو پارامتر فنر که نماینگر مقاومت در برابر انبساط و دش-پات که نمایانگر مقاومت در برابر نفوذ است برای مدل کردن رفتار تورمی هیدروژل مورد استفاده قرار گرفت، زمان های تاخیر برای سلولز و نانو کلی سه زمان بود که میل به سه پارامتر گسترش یافت و برای نانو نقره دو پارامتر بود که مدل به دو پارامتر گسترش یافت.سپس سایز حفرات هیدروژل اندازهگیری شد و مشاهده گردید که با افزودن پرکننده سایز حفرات کاهش مییابد ،همانطور که مشاهده شد نمونه ها با نانو نقره دارای بیشترین سایز حفرات بودند که در نتیجه بیشترین جذب آب را داشتند. رهایش دارو به کمک تئوری بیر- لامبرت ومدل پاپاس بررسی شد و مشاهده گردید که با افزودن پرکننده به علت افزایش چگالی اتصالات عرضی رهایش دارو کاهش پیدا میکند، نمونه ها با نانو نقره دارای بیشترین رهایش دارو هستند که این خاصیت در جذب آب و سایز حفرات نیز مشاهده شد و در نهایت بعد فراکتال توسط مدول استراحت بررسی شد و ملاحظه گردید که نمونه ها با نانو نقره دارای کمترین بعد فراکتال هستند،
- Abstract
- Hydrogels are polymers with three dimentional networks. These polymers have hydrophilic nature, for this reason they can be used in agricultural, horticultural and drug delivery applications. The aim of this work was investigation on the effect of cellulose micro fibers, cloisite and silver nanoparticles on the properties of poly (sodium acrylate)-based hydrogels. Different hydrogel properties such as gel point (GP), gel strength, swelling behavior, drug release and fractal number was studied. To achieve these goals, poly (sodium acrylate) hydrogel was synthesis by dilute solution of sodium acrylate monomer and then gel point of samples was measured with different content of fillers (fillers content about 0-0.8% weight of monomer). First, a frequency sweep was performed. Then, the Winter-Chambon (WC) criterion was used for determining the GP. Based on the WC method, gel time is the point that damping factor remains constant. The results indicated that the gel time of samples that contain fillers were shifted to the longer times. By adding filler, the gel point changes from the range of 200-300s to 1000-1500s. The gel strength has been evaluated by the amplitude sweep test. The comparison between different samples shows that there is an increase with adding fillers and the cross-linker. In addition, the swelling rate, the expansion capacity and the retardation time have been measured to model hydrogel behavior and examining the expansion as well as permeation resistance, which presented that swelling rate and capacity have been decreased upon filler addition. The measurement of ultimate swelling capacity shows that nanoclay has the least water uptake since nanofiller decreases water uptake as it behaves similar to a crosslinker. Voigt – kelvin equation which has two parameters was implemented to model swelling behavior; the spring represents the resistance to expansion and the dashpot represents the resistance to permeation. Hydrogel pore size was determined by the theoretical and rheological methods. The result showed that samples with nanosilver particles have the largest pore size. When filler is added to the system, it acts as a crosslinker so that the pore size is decreased. After that, the mechanism of drug released was assessed. It exhibited that the drug release mechanism is independent from the content and type of the filler. The trends of drug release changes from non-Fickian diffusion to Fickian. The hydrogel with nanosilver filler released more drug than thane ones with cellulose and nanoclay. Their fractal dimensions were measured by the relaxation modulus. Samples with nano silver have the least fractal number so their networks have less regular structure than the others. When the fractal numbers of systems rise, a regular structure is formed, so the pore size of system is decreased. A small pore size causes the system absorb less water and release less amount of drug.
