KLPT trung bình (g/mol) Nhiệt độ LCST (o
C) 14,9.103 32,3 15,0.103 32,2 15,3.103 32,2 15,6.103 32,3 15,7. 103 32,3
Có thể thấy rằng giữa các mẫu PNIPAM có KLPT khác nhau khơng có sự khác biệt về nhiệt độ chuyển pha (LCST) điều này phù hợp với kết quả của một số tác giả cho rằng quá trình chuyển đổi từ dạng cuộn sang dạng cầu chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ tách pha ban đầu [105], cịn q trình kết tụ các chuỗi polyme riêng rẽ sau đó là do sự tương tác phân tử có chứa các nhóm kị nước được phân bố trên bề mặt để hình thành các hạt dạng cầu trong dung dịch polyme. Tuy nhiên, đây cũng còn đang là một vấn đề gây nhiều tranh cãi.
3.1.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ PNIPAM đến nhiệt độ LCST
Ảnh hưởng của nồng độ PNIPAM đến nhiệt độ LCST được tiến hành trên cơ sở PNIPAM có KLPT trung bình là 5,6.103, chỉ số PDI = 1,36 với các nồng độ: 0,1 M, 0,3 M, 0,5 M, 0,7 M và 0,9 M trên cơ sở xác định điểm đục của các dung dịch polyme, kết quả đưa ra ở bảng 3.7.
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ PNIPAM đến nhiệt độ LCST
Nồng độ dung dịch PNIPAM (mol/l) Nhiệt độ LCST (o
C) 0,1 33,0 0,3 32,7 0,5 32,5 0,7 32,3 0,9 32,0
Kết quả nhận được cho thấy khi tăng nồng độ dung dịch polyme sẽ làm giảm nhiệt độ LCST. Điều này được lý giải là do các tương tác kỵ nước diễn ra nhanh hơn khi nồng độ dung dịch tăng.
3.1.1.6. Phổ hồng ngoại của PNIPAM
Phổ hồng ngoại của monome NIPAM và sản phẩm PNIPAM được trình bày trên hình 3.1.
Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của NIPAM(a) và PNIPAM (b)
Quan sát thấy rằng trên phổ hồng ngoại của NIPAM xuất hiện các pic ở vị trí 3300-3284cm-1 đặc trưng cho dao động hoá trị của NH bậc 2, pic ở vị trí 1658cm-1 đặc trưng cho dao động của C=O, pic 1622cm-1 đặc trưng cho dao động của C=C và pic ở vị trí 1560cm-1
đặc trưng cho dao động biến dạng của NH bậc 2. Phổ IR của sản phẩm khơng cịn xuất hiện pic đặc trưng cho liên kết C=C, ngồi ra thấy xuất hiện pic ở vị trí 3310cm-1
đặc trưng cho dao động liên kết của nhóm amit, pic ở vị trí 2968cm-1
và 2929cm-1 đặc trưng cho dao động bất đối xứng của CH3 và CH2, pic 2874cm-1 đặc trưng cho dao động đối xứng của CH3. Ngồi ra cịn xuất hiện 2 pic đặc trưng cho dao động của nhóm isopropyl ở 1368 và 1387cm-1. Điều này chứng tỏ phản ứng trùng hợp đã xảy ra.
3.1.2. Tổng hợp và nghiên cứu tính chất của hydrogel NIPAM
3.1.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới đến tính chất của hydrogel NIPAM NIPAM
Phản ứng tổng hợp hydrogel NIPAM được thực hiện với nồng độ chất tạo lưới MBA lần lượt là 0,6; 0,9; 1,2 và 1,5% về số mol khi so với monome. Kết quả được trình bày trong bảng 3.8.
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới đến tính chất của hydrogel NIPAM Nồng độ MBA (%) Hàm lƣợng phần gel (%) LCST* (0C) SW (g/g) 0,6 97,3 32 17,82 0,9 98,9 32,3 14,1 1,2 >99,5 32,2 13,5 1,5 >99,5 33,2 10,28
* Giá trị LCST của hydrogel được xác định bằng phương pháp DSC
(Nồng độ monome 0,7M; nhiệt độ 200C, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, thời gian phản ứng 240 phút)
Các kết quả cho thấy sự có mặt của chất tạo lưới làm tăng hàm lượng phần gel trong polyme do chất tạo lưới MBA là một monome lưỡng chức (2 nhóm vinyl ở đầu mạch) có tác dụng khâu các mạch polyme PNIPAM tạo cấu
trúc mạng lưới 3 chiều. Tăng hàm lượng chất tạo lưới làm tăng khả năng khâu mạch, khiến cho hàm lượng phần gel tăng. Khi nồng độ MBA đạt 1,2%, polyme được khâu mạch gần như hoàn toàn, với hàm lượng phần gel >99,5%. Tuy nhiên, tăng nồng độ MBA cũng làm tăng mật độ tạo lưới cũng như mức độ chặt chẽ của mạng lưới, làm giảm không gian bên trong gel, hạn chế khả năng mở rộng mạng lưới dẫn đến mức độ trương giảm. Việc tăng hàm lượng chất tạo lưới cũng ít có ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển pha (LCST) của hydrogel. Các kết quả xác định LCST của hydrogel NIPAM khơng có sự chênh lệch nhiều với kết quả xác định LCST của polyme PNIPAM.
Quá trình trương và nhả trương của các mẫu hydrogel NIPAM có nồng độ chất tạo lưới lần lượt là 0,6%; 0,9%; 1,2%; 1,5% được biểu diễn trên hình 3.2 và 3.3. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 100 200 300 400 500 600 Thời gian (phút) M ứ c đ ộ t rư ơn g ( g /g ) MBA 0,6% MBA 0,9% MBA 1,2% MBA 1,5%
Hình 3.2. Q trình trương của hydrogel NIPAM có nồng độ chất tạo lưới khác nhau ở 20o
C
(Nồng độ monome 0,7M; nhiệt độ 20oC, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, thời gian phản ứng 240 phút)
0 20 40 60 80 100 0 90 180 270 360 450 Thời gian (phút) K hả n ăn g nh ả trư ơn g (% ) MBA 0,6% MBA 0,9% MBA 1,2% MBA 1,5%
Hình 3.3. Q trình nhả trương của hydrogel NIPAM có nồng độ chất tạo lưới khác nhau ở 50o
C
(Nồng độ monome 0,7M; nhiệt độ 20oC, tỷ lệ [M]/[I] = 70; tỷ lệ [TEMED]/[APS] = 1, thời gian phản ứng là 240 phút)
Mặc dù khi nồng độ MBA tăng dần từ 0,6% đến 1,5% thì khả năng trương của hydrogel giảm dần nhưng hình dạng đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian và tỉ lệ trương khơng có sự khác biệt giữa các mẫu có hàm lượng MBA khác nhau. Trong 120 phút đầu tiên thì các hydrogel đã nhả hết 63-70% khối lượng nước hấp thụ có trong nó, với các hydrogel có nồng độ MBA cao thì khả năng nhả trương cũng giống như khả năng trương nở của chúng kém hơn các hydrogel có hàm lượng MBA thấp.