Получение гидрогеля полиакрилата натрия (PAAS)

[m1kRa]

Доброго времени суток, господа- и дамы-химики

Стоит следующая задача: получить гидрогель полиакрилата натрия (PAAS) с pH в пределах 7,35-7,45, который в дальнейшем будет заливаться в форму, а затем полученный формированный полиакрилат будет помещен в водную среду, где он будет увеличиваться в объеме за счёт абсорбции воды.
Имеется уже готовый полиакрилат натрия в мелкокристаллическом состоянии. Было предложено, что можно полиакрилат смешать в водном растворе NaCl и это якобы сработает для вышеописанной задачи. Если это так, то в каких соотношениях стоит взять исходные компоненты, чтобы абсорбирующая способность полученного геля была максимальной?
Поиски по зарубежным статьям привели к тому, что в большинстве случаев такая задача решается через реакцию акриловой кислоты с натриевой щелочью с присутствием полимеризатора. В данном случае, какой полимеризатор и в каких соотношениях брать исходные реагенты? Также были варианты, насколько помню, с кислотами, но что-то подсказывает, что это не для решаемого вопроса.
Какие другие способы могут быть применены для этой задачи?
После получения и заливки PAAS, имеет ли место уменьшение объема залитого PAAS после некоторого времени (процесс сушки/остывания)? Необходимо получить готовую гелевую форму определенного объема.
Также приветствуются книги, статьи по работе с полиакрилатом натрия и с полимерами-суперабсорбентами в целом
Очень необходима ваша помощь в решении данной дилеммы, дорогие химики и химички

[Polychemist]

Поиски по зарубежным статьям привели к тому, что в большинстве случаев такая задача решается через реакцию акриловой кислоты с натриевой щелочью с присутствием полимеризатора. В данном случае, какой полимеризатор и в каких соотношениях брать исходные реагенты?

Да, как-то примерно так. Хотя в оригинале явно написано не так... судя по тексту - у Вас проблемы с английским или с химией, скорее с тем и другим.
Реально: надо полимеризовать АК с добавкой сшивателя в растворителе под действием инициатора. Потом нейтрализовать щёлочью. Например типа, 10 г АК, 0.2 г дивинилбензола, 200 мл гексана, 0.1 г AIBN, полимеризовать 1-2 ч на хорошей мешалке при кипении гексана (обратный холодильник). Выпавший порошок хорошо промыть гексаном, сушить в вакууме, лучше при 40-50С. Потом смотреть что вышло, варьировать количество сшивателя.

[Jokermaniak]

Гель - это по определению набухший сшитый полимер. Поэтому способ решения может быть только один - получить сшитый полимер. Линейную полиакриловую кислоту можно сшить, например, амидной сшивкой, вопрос надо ли? Проще, конечно, сополимеризовать с сшиваетелем. Сшивателя надо 2-3% по молям, не больше. Правда не уверен, что DVB это хороший сшиватель для акриловой кислоты, лучше бы использовать какой-нибудь акрилатный или акриламидный сшиватель.

[m1kRa]

Поиски по зарубежным статьям привели к тому, что в большинстве случаев такая задача решается через реакцию акриловой кислоты с натриевой щелочью с присутствием полимеризатора. В данном случае, какой полимеризатор и в каких соотношениях брать исходные реагенты?

Да, как-то примерно так. Хотя в оригинале явно написано не так... судя по тексту - у Вас проблемы с английским или с химией, скорее с тем и другим.
Реально: надо полимеризовать АК с добавкой сшивателя в растворителе под действием инициатора. Потом нейтрализовать щёлочью. Например типа, 10 г АК, 0.2 г дивинилбензола, 200 мл гексана, 0.1 г AIBN, полимеризовать 1-2 ч на хорошей мешалке при кипении гексана (обратный холодильник). Выпавший порошок хорошо промыть гексаном, сушить в вакууме, лучше при 40-50С. Потом смотреть что вышло, варьировать количество сшивателя.

Согласен, в химии полимеров не силён, поэтому я здесь и спрашиваю у знающих и толковых людей, как вы. Насчёт английского - возможно неправильно истолковал даже с использованием проверки онлайн-переводчиками. В конце концов, не всё всегда можно знать и трактовать верно с первого раза
Благодарю за ваш ответ и описанное вами предложение по решению, опробую его в деле

[m1kRa]

Гель - это по определению набухший сшитый полимер. Поэтому способ решения может быть только один - получить сшитый полимер. Линейную полиакриловую кислоту можно сшить, например, амидной сшивкой, вопрос надо ли? Проще, конечно, сополимеризовать с сшиваетелем. Сшивателя надо 2-3% по молям, не больше. Правда не уверен, что DVB это хороший сшиватель для акриловой кислоты, лучше бы использовать какой-нибудь акрилатный или акриламидный сшиватель.

Добрый день, Jokermaniak!

Как раз занимался поиском конкретных сшивателей для данной задачи. Спасибо большое вам за ответ, опробую на практике
P.S. Лайк за цитату из произведения Булгакова "Собачье сердце "

[m1kRa]

Дорогие химики и химички,

Если у вас есть статьи по данной тематике или книги, справочники, то будет замечательно, если вы поделитесь такими материалами. Очень хочу углубиться в эту тему с полимерами, т.к. химией полимеров начал заниматься относительно недавно и пока мои знания весьма базовые. Особенно интересуют книги по химии полимеров и материаловедении полимеров. Мои поиски книг, справочников пока не дали результатов. Хочется узнать побольше
P.S. Если у вас есть другие решения, готов с радостью их рассмотреть
Спасибо большое за ваше время на ответы, очень ценю это

[Jokermaniak]

Для акрилатов используют, например, такие вот сшиватели. В случае акриловой кислоты есть небольшая проблема - кислота гидрофильная, стандартные сшиватели гидрофобные, что может отразиться на равномерности сшивки. Можно использовать что-то такое, оно достаточно гидрофильное. Но и полимеризовать тогда надо в воде с каким-нибудь типа персульфатом натрия.

И с подщелачиванием надо не переборщить, чтобы не гидролизовать всё нафик.

[Polychemist]

С ДВБ делали, идёт, ес-но, не в воде. Но идёт и со всем прочим дивинильным.

[georgyarakelov]

Доброго времени суток, господа- и дамы-химики
Стоит следующая задача: получить гидрогель полиакрилата натрия (PAAS) с pH в пределах 7,35-7,45, который в дальнейшем будет заливаться в форму, а затем полученный формированный полиакрилат будет помещен в водную среду, где он будет увеличиваться в объеме за счёт абсорбции воды.

Чтобы получить гидрогель любого суперсорбента (сверхводопоглощающего полимера) порошок этого полимера предварительно необходимо смешать с водой. образующийся гидрогель будет представлять собой нетекучую сильно набухшую массу. Даже если попытаться эту массу каким-то образом перенести в воду, то она уже не будет увеличиваться в объеме, а будет просто разваливаться, так как отдельные частицы сами являются суперсорбентами, но между собой у них нет никакой связи.
В любом случае гидрогель акриловой или метакриловой кислот не являются формообразующими полимерами. Для этого необходимы полимеры на основе полиакриламида или композиты на основе специальных каучуков.
Такие композиты используют в детских водонабухающих игрушках различной формы, которые увеличивают свой объем в воде и высыхают до первоначального объема при удалении из воды.