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Revista mexicana de ingeniería química
versión impresa ISSN 1665-2738
Rev. Mex. Ing. Quím vol.6 no.3 Ciudad de México dic. 2007
Polímeros
Swelling kinetic of hydrogels from methyl cellulose and poly(acrylamide)
Cinética de hinchamiento de hidrogeles a partir de metil celulosa y poli(acrilamida)
N. MartínezVázquez1, R. del C. AntonioCruz1, A. ÁlvarezCastillo2, A. M. MendozaMartinez1 and A. B. MoralesCepeda1*
1 División de Estudios de Posgrado e Investigación del Instituto Tecnológico de Ciudad Madero, Juventino Rosas and Jesús Urueta S/N Col. Los Mangos, Cd. Madero Tamaulipas, México. * Corresponding author: Email: abmoralesc@prodigy.net.mx Phone and fax: (833) 2 15 85 44
2 Instituto Tecnológico de Zacatepec, Calzada Tecnológico 27, Zacatepec Morelos, México.
Received 17th May 2007
Accepted 26th October 2007
Abstract
The poly (acrylamide) (PAAm) and methyl cellulose (MC) hydrogels were prepared with a crosslinker using N, N'methylene bisacrylamide (NNMBA) and glutaraldehyde (GA). In order to do this, it was necessary to modify the percentages of catalyst (potassium persulfate, KPS) and crosslinker (NNMBA) for poly (acrylamide). To evaluate their maximum degree of swelling and to determine the swelling kinetics, the quantity of fluids absorbed by films was measured at different temperatures (20, 30, and 40°C) and pH's (acidic, basic, and neutral). According to the results obtained from the experiment, the most suitable temperature and pH were 30°C and neutral, conditions under which the highest swelling values were obtained. In the kinetic study, during the first hours, a first order kinetic (Fick Model) was observed. The results were nonFickian, revealing that the chain's diffusion and relaxation processes occur at the same time during the absorption of the solution. For longer periods of time, with the exception of a 40 °C temperature (where the first order kinetic was identified), a second order kinetic was observed (Schott Model), indicating that there is no polymeric chain relaxation, but rather, contraction and collapse of the material. The relaxations of the polymer chain were observed after swelling via SEM pictures.
Keywords: swelling kinetic, hydrogels, methyl cellulose, poly (acrylamide).
Resumen
Los hidrogeles de poli(acrilamida) (PAAm) y metil celulosa (MC) fueron preparados utilizando N, NMetilenbisacrilamida (NNMBA) y glutaraldehído (GA). Para esto, fue necesario para modificar los porcentajes de catalizador (persulfato de potasio, KPS) y entrecruzante (NNMBA) para la poliacrilamida. Para evaluar el grado máximo de hinchamiento y determinar la cinética de hinchamiento, la cantidad de fluidos absorbidos por las películas fue medido a diferentes temperaturas (20, 30, y 40°C) y el pH (ácido, básico y neutro). De acuerdo a los resultados obtenidos de la experimentación, la temperatura y pH fue de 30°C y pH neutro, condiciones en las cuales el grado de hinchamiento fue el máximo. En los estudios cinéticos, durante las primeras horas se observa un modelo cinético de primer orden (Modelo de Fick). Los resultados fueron del tipo noFickiano revelando que el proceso presenta difusión y relajación de las cadenas al mismo tiempo que ocurre la absorción de la solución. Para periodos largos de tiempo, con excepción de 40°C (cinética de primer orden), el orden de la cinética fue de segundo orden (modelo de Schott), indicando que el polímero no sufre una relajación en la cadena, por el contrario presenta una contracción y colapso del material. La relajación de la cadena polimérica fue observado después del hinchamiento por SEM.
Palabras clave: cinética de hinchamiento, hidrogeles, metilcelulosa, poli(acrilamida).
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Acknowledgment
Vazquez Martínez would like to thank the Consejo Nacional de Educación Tecnológica (CoSNET) for scholarship no. 402004319MP, and the Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST) for its support in carrying out the Project code UR612. Ana Beatriz Morales wishes to thank the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología for the support offered by scholarship No.contract 030274.
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