1. Đề tài 14:
HYDROGEL NHẠY NHIỆT ĐỘ:
ỨNG DỤNG, CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÁCH ĐIỀU CHẾ
Giảng viên hướng dẫn: PGS-TS. Nguyễn Vĩnh Tiến
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THƯC PHẨM
Môn học: Hóa Lý 2
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2022
2. Sinh viên thực hiện
● Trần Duy Hoàng -------------------- 20130026
● Chu Nguyễn Thạnh Hưng ---------20130031
● Nguyễn Đào Trí Tân ----------------19128068
Nhóm
Nội Dung
15. Cấu trúc chung
của Hydrogel
CẤU TRÚC
Các polyme tổng hợp hoặc tự nhiên,
homopolymer hoặc copolymer, được
sử dụng để tạo mạng lưới ba chiều
bằng các mối liên kết phân tử hoặc
bằng cách liên kết chéo hóa học.
Hydrogel là một loại gel polyme
cao phân tử được cấu tạo bởi một
mạng lưới các chuỗi polyme liên
kết chéo.
Chúng được tổng hợp từ các monome ưa nước bằng cách
phát triển theo chuỗi hoặc từng bước, cùng với một liên kết
chéo có khả năng thúc đẩy để diễn ra sự hình thành liên kết
mạng.
16. CẤU TRÚC
Hydrogel là một loại gel polyme
cao phân tử được cấu tạo bởi một
mạng lưới các chuỗi polyme liên
kết chéo.
Chúng được tổng hợp từ các monome ưa nước bằng cách
phát triển theo chuỗi hoặc từng bước, cùng với một liên kết
chéo có khả năng thúc đẩy để diễn ra sự hình thành liên kết
mạng.
Cấu trúc chung
của Hydrogel
Các polyme tổng hợp hoặc tự nhiên,
homopolymer hoặc copolymer, được
sử dụng để tạo mạng lưới ba chiều
bằng các mối liên kết phân tử hoặc
bằng cách liên kết chéo hóa học.
17. CẤU TRÚC
5/1/2023
Hydrogel là một loại gel polyme
cao phân tử được cấu tạo bởi một
mạng lưới các chuỗi polyme liên
kết chéo.
Chúng được tổng hợp từ các monome ưa nước bằng cách phát triển theo chuỗi hoặc từng bước,
cùng với một liên kết chéo có khả năng thúc đẩy để diễn ra sự hình thành liên kết mạng.
Cấu trúc chung
của Hydrogel
Các polyme tổng hợp hoặc tự nhiên, homopolymer hoặc copolymer, được sử dụng để tạo mạng lưới ba chiều bằng các mối liên kết phân tử hoặc bằng cách liên kết chéo hóa học.
19. Cấu trúc chung của Hydrogel
CẤU TRÚC
Hydrogel Hóa học
Gồm các chuỗi vướng víu, liên
kết hydro, tương tác kỵ nước và
sự hình thành tinh thể.
Hydrogel Vật lý
Được tạo thành bằng cách liên kết
chéo cộng hóa trị của các polyme
Hydrogel
Tạm thời
Hydrogel
Vĩnh viễn
20. Cấu trúc chung của Hydrogel
CẤU TRÚC
Hydrogel Hóa học
Gồm các chuỗi vướng víu, liên
kết hydro, tương tác kỵ nước và
sự hình thành tinh thể.
Hydrogel Vật lý
Được tạo thành bằng cách liên kết
chéo cộng hóa trị của các polyme
Hydrogel
Tạm thời
Hydrogel
Vĩnh viễn
27. 27
Tính chất chung
Các polyme trong mạng có thể liên kết với một lượng lớn nước
do các nhóm chức ưa nước.
Hydrogel thường được mô tả
là vật liệu mềm và ướt dựa
trên ngoại hình
Ngoài trạng thái ướt ban đầu, hydrogel có thể được
chuyển đổi thành aerogel, xerogel hoặc các vật liệu khô
chức năng khác sau khi loại bỏ nước bằng các kỹ thuật
khác nhau.
1 TÍNH CHẤT
28. 28
Tính chất chung
Các polyme trong mạng có thể liên kết với một lượng lớn nước
do các nhóm chức ưa nước.
Hydrogel thường được mô tả là vật liệu mềm và ướt dựa trên
ngoại hình
Ngoài trạng thái ướt ban đầu, hydrogel có thể được
chuyển đổi thành aerogel, xerogel hoặc các vật liệu khô
chức năng khác sau khi loại bỏ nước bằng các kỹ thuật
khác nhau.
1
2
TÍNH CHẤT
29. 29
Tính chất chung
Các polyme trong mạng có thể liên kết với một lượng lớn nước
do các nhóm chức ưa nước.
Hydrogel thường được mô tả là vật liệu mềm và ướt dựa trên
ngoại hình
Ngoài trạng thái ướt ban đầu, hydrogel có thể được chuyển đổi
thành aerogel, xerogel hoặc các vật liệu khô chức năng khác sau
khi loại bỏ nước bằng các kỹ thuật khác nhau.
1
2
3
TÍNH CHẤT
31. 31
Tính chất Hydrogel nhạy cảm nhiệt
TÍNH CHẤT
Hydrogel nhạy cảm nhiệt
*Minh họa
Nhóm chức ưa nước
Nhóm chức kỵ nước
32. 32
Tính chất Hydrogel nhạy cảm nhiệt
TÍNH CHẤT
Hydrogel nhạy cảm nhiệt
*Minh họa
Nhóm chức ưa nước
Nhóm chức kỵ nước
33. 33
Tính chất Hydrogel nhạy cảm nhiệt
TÍNH CHẤT
Hydrogel nhạy cảm nhiệt
*Minh họa
Nhóm chức ưa nước
Nhóm chức kỵ nước
34. TÍNH CHẤT
Khi polyme LCST ở nhiệt
độ cao hơn LCST tương
tác kỵ nước của các
nguyên tố kỵ nước
Polymer
LCST
Ví dụ: khi polyme LCST ở nhiệt độ thấp hơn LCST,
các liên kết hydro có thể được hình thành giữa các
nhóm ưa nước tạo thành pha sol, lúc này các
polyme ngậm nước cao có khả năng hòa tan tốt
trong nước ở cấp độ phân tử.
35. TÍNH CHẤT
Ví dụ: khi polyme LCST ở nhiệt độ thấp hơn LCST, các liên kết hydro có thể được hình thành giữa các nhóm ưa nước tạo thành pha sol, lúc này các polyme ngậm nước cao có khả năng hòa tan tốt trong nước ở cấp độ phân tử.
Polymer
LCST
Khi polyme LCST ở nhiệt độ cao hơn LCST tương tác kỵ
nước của các nguyên tố kỵ nước được tăng cường và sự
suy yếu của các liên kết Hydro. kết quả là các phân tử
polyme sẽ tập hợp lại chuyển đổi cấu trúc sang dạng cuộn
cầu, do đó dẫn đến sự co lại đáng kể về thể tích và đẩy các
phân tử nước ra khỏi phân tử polyme, tạo thành pha gel
36. TÍNH CHẤT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
37. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
38. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm
chức iso-propyl kỵ nước.
amine iso-propyl
39. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
amine iso-propyl
Có nhiệt độ chuyển pha là 32oC
40. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
amine iso-propyl
Có nhiệt độ chuyển pha là 32oC
Tuy nhiên nhược điểm của Pnipam có khả năng phân hủy sinh
học thấp, độ bền cơ học kém, khả năng mang thuốc tương đối
thấp và khả năng nhả thuốc tất cả đều là cản trở lớn.
42. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
amine iso-propyl
PDEAM rất giống với PNIPAM là một polimer trong
họ acrylamine có đặc tính amphiphilic và là một
Polimer LSCT
43. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
amine iso-propyl
PDEAM rất giống với PNIPAM là một polimer trong họ acrylamine có đặc tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
44. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
amine iso-propyl
PDEAM rất giống với PNIPAM là một polimer trong họ acrylamine có đặc tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa
nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ
nước.
Có nhiệt độ chuyển pha 33oC
45. TÍNH CHẤT
Là một polimer trong họ acrylamine có đặc
tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
amine iso-propyl
PDEAM rất giống với PNIPAM là một polimer trong họ acrylamine có đặc tính amphiphilic và là một Polimer LSCT
Có 2 nhóm chức, 1 nhóm chức amin ưa nước và 1 nhóm chức iso-propyl kỵ nước.
Có nhiệt độ chuyển pha 33oC
54. ĐIỀU CHẾ
30 mL
Sục nito
Dung dịch NIPA 10% đã được chiếu xạ
Sau quá trình trùng hợp bức xạ gel được loại khỏi lọ đựng mẫu
và ngâm trong nước cất đến 3 tuần, thay nước hàng tuần để
loại bỏ chất tan. Gel được sấy khô đến trọng lượng không đổi.
61. ĐIỀU CHẾ
30 mL
Mẫu chất
monomer (DEAM)
crosslinker(NNMBA)
khuấy trong 30 phút
Hỗn hợp dung dịch Mẫu chất
62. ĐIỀU CHẾ
30 mL
Mẫu chất
monomer (DEAM)
crosslinker(NNMBA)
khuấy trong 30 phút
Hỗn hợp dung dịch Mẫu chất
63. ĐIỀU CHẾ
30 mL
Hỗn hợp dung dịch Mẫu chất
Làm lạnh xuống 26 độ C, dung dịch được khử khí bằng nitơ
trong 20 phút
64. ĐIỀU CHẾ
30 mL
Hỗn hợp dung dịch Mẫu chất
Làm lạnh xuống 26 độ C, dung dịch được khử khí bằng nitơ
trong 20 phút
Sau đó là một lượng APS nhất định (1% trọng lượng) và TEMED được sử dụng như một cặp
chất khơi mào oxy hóa khử đã bị loại bỏ vào dung dịch để bắt đầu phản ứng trùng hợp
65. ĐIỀU CHẾ
30 mL
Hỗn hợp dung dịch Mẫu chất
Làm lạnh xuống 26 độ C, dung dịch được khử khí bằng nitơ
trong 20 phút
Sau đó là một lượng APS nhất định (1% trọng lượng) và TEMED được sử dụng như một cặp
chất khơi mào oxy hóa khử đã bị loại bỏ vào dung dịch để bắt đầu phản ứng trùng hợp
66. ĐIỀU CHẾ
30 mL
Hỗn hợp dung dịch Mẫu chất
Làm lạnh xuống 26 độ C, dung dịch được khử khí bằng nitơ
trong 20 phút
Sau đó là một lượng APS nhất định (1% trọng lượng) và TEMED được sử dụng như một cặp
chất khơi mào oxy hóa khử đã bị loại bỏ vào dung dịch để bắt đầu phản ứng trùng hợp
Sau khi trùng hợp,hydrogel trắng tạo ra được cắt thành đĩa
và sau đó là đĩa mẫu được ngâm trong nước cất ở nhiệt độ
67. ĐIỀU CHẾ
Sau khi trùng hợp,hydrogel trắng tạo ra được cắt thành đĩa và
sau đó là đĩa mẫu được ngâm trong nước cất ở nhiệt độ
phòng trong 5 ngày và nước được làm mới sau mỗi 4 giờ
trong để loại bỏ các monome không phản ứng.
68. ĐIỀU CHẾ
Sau khi trùng hợp,hydrogel trắng tạo ra được cắt thành đĩa và
sau đó là đĩa mẫu được ngâm trong nước cất ở nhiệt độ
phòng trong 5 ngày và nước được làm mới sau mỗi 4 giờ
trong để loại bỏ các monome không phản ứng.
Hydrogel mẫu được làm khô ở nhiệt độ phòng trong 2
ngày, và tiếp tục được làm khô trong chân không đến trọng
lượng không đổi ở 25 độ C.
Khoa học và công nghệ vật liệu đã phát triển vượt bậc trong vài thập kỷ qua. Các vật liệu thông minh phản ứng một cách thuận nghịch với sự thay đổi trong môi trường của chúng là những ví dụ về sự phát triển này. Mặc dù một số hợp chất có trọng lượng phân tử thấp đã được báo cáo là có các đặc tính thông minh, phần lớn trong số chúng là polyme. Polyme là những ứng cử viên hấp dẫn cho các vật liệu thông minh vì chúng có thể chứa các miền hoặc đặc tính khác nhau. Ái lực của các miền này đối với môi trường bị thay đổi trong các điều kiện khác nhau. Điều này dẫn đến sự thay đổi cấu trúc, ví dụ từ hình cầu-sang cuộn dây hoặc cuộn xoắn-sang-ngẫu nhiên, có liên quan đến quá trình chuyển pha.
Khoa học và công nghệ vật liệu đã phát triển vượt bậc trong vài thập kỷ qua. Các vật liệu thông minh phản ứng một cách thuận nghịch với sự thay đổi trong môi trường của chúng là những ví dụ về sự phát triển này. Mặc dù một số hợp chất có trọng lượng phân tử thấp đã được báo cáo là có các đặc tính thông minh, phần lớn trong số chúng là polyme. Polyme là những ứng cử viên hấp dẫn cho các vật liệu thông minh vì chúng có thể chứa các miền hoặc đặc tính khác nhau. Ái lực của các miền này đối với môi trường bị thay đổi trong các điều kiện khác nhau. Điều này dẫn đến sự thay đổi cấu trúc, ví dụ từ hình cầu-sang cuộn dây hoặc cuộn xoắn-sang-ngẫu nhiên, có liên quan đến quá trình chuyển pha.
Khoa học và công nghệ vật liệu đã phát triển vượt bậc trong vài thập kỷ qua. Các vật liệu thông minh phản ứng một cách thuận nghịch với sự thay đổi trong môi trường của chúng là những ví dụ về sự phát triển này. Mặc dù một số hợp chất có trọng lượng phân tử thấp đã được báo cáo là có các đặc tính thông minh, phần lớn trong số chúng là polyme. Polyme là những ứng cử viên hấp dẫn cho các vật liệu thông minh vì chúng có thể chứa các miền hoặc đặc tính khác nhau. Ái lực của các miền này đối với môi trường bị thay đổi trong các điều kiện khác nhau. Điều này dẫn đến sự thay đổi cấu trúc, ví dụ từ hình cầu-sang cuộn dây hoặc cuộn xoắn-sang-ngẫu nhiên, có liên quan đến quá trình chuyển pha.
Do hydrogel là mạng ba chiều bao gồm các polyme liên kết chéo. Các polyme trong mạng có thể liên kết với một lượng lớn nước do các nhóm chức ưa nước. Do đó, hydrogel có thể giữ lại một phần đáng kể nước trong cấu trúc của chúng ở trạng thái trương nở mà không bị hòa tan. Hydrogel thường được mô tả là vật liệu mềm và ướt dựa trên ngoại hình, ám chỉ đến hai thuộc tính vật liệu chính của chúng: khả năng thấm hút nước cao và độ cứng thấp. Ngoài trạng thái ướt ban đầu, hydrogel có thể được chuyển đổi thành aerogel, xerogel hoặc các vật liệu khô chức năng khác sau khi loại bỏ nước bằng các kỹ thuật khác nhau.
Do hydrogel là mạng ba chiều bao gồm các polyme liên kết chéo. Các polyme trong mạng có thể liên kết với một lượng lớn nước do các nhóm chức ưa nước. Do đó, hydrogel có thể giữ lại một phần đáng kể nước trong cấu trúc của chúng ở trạng thái trương nở mà không bị hòa tan. Hydrogel thường được mô tả là vật liệu mềm và ướt dựa trên ngoại hình, ám chỉ đến hai thuộc tính vật liệu chính của chúng: khả năng thấm hút nước cao và độ cứng thấp. Ngoài trạng thái ướt ban đầu, hydrogel có thể được chuyển đổi thành aerogel, xerogel hoặc các vật liệu khô chức năng khác sau khi loại bỏ nước bằng các kỹ thuật khác nhau.
Do hydrogel là mạng ba chiều bao gồm các polyme liên kết chéo. Các polyme trong mạng có thể liên kết với một lượng lớn nước do các nhóm chức ưa nước. Do đó, hydrogel có thể giữ lại một phần đáng kể nước trong cấu trúc của chúng ở trạng thái trương nở mà không bị hòa tan. Hydrogel thường được mô tả là vật liệu mềm và ướt dựa trên ngoại hình, ám chỉ đến hai thuộc tính vật liệu chính của chúng: khả năng thấm hút nước cao và độ cứng thấp. Ngoài trạng thái ướt ban đầu, hydrogel có thể được chuyển đổi thành aerogel, xerogel hoặc các vật liệu khô chức năng khác sau khi loại bỏ nước bằng các kỹ thuật khác nhau.
