پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
فصلنامه علمی - پژوهشی

افزایش قابلیت جذب آب کاغذهای بهداشتی با استفاده از نانوهیدروژل کیتوسان/نانونقره/پلی آکریلیک اسید

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

عبدلله عابدی بفراجرد
حسین جلالی ترشیزی
رضا شیدپور

دانشگاه شهید بهشتی

چکیده
هیدروژل ابر جاذب، پلیمری آبدوست با شبکه سه بعدی است که قابلیت جذب و نگهداری مقادیر زیادی آب و محلول­های آبی را دارد. از طرفی کیتوسان به­عنوان پلیمری زیست تخریب‌پذیر و غیرسمی با وزن مولکولی بالا بطور گسترده­ای در ساخت هیدروژل­های ابرجاذب استفاده شده­است. در طی این پژوهش، از طریق سنتز نانوهیدروژلی از کیتوسان به­همراه آکریلیک اسید، به­عنوان مونومر جاذب آب، و نانوذرات نقره، چگونگی و تاثیر افزودن نانوذرات نقره بر ویژگی­ جذب آب نانوهیدروژل بررسی­شد. هیدروژل کیتوسان–آکریلیک اسید با استفاده از روش پلیمریزاسیون رادیکالی ساخته­شد و پس از آن نانوهیدروژل کیتوسان– آکریلیک اسید با استفاده از روش فراصوت تهیه­شد. نانوهیدروژل ساخته­شده با درصدهای 0، 1، 5/1 و 2 درصد بر سطح نمونه­های کاغذ تیمار شد. جهت تعیین گروه­های عاملی از آنالیز طیف­سنجی مادون قرمز FTIR و همچنین برای تعیین اندازه ذرات از روش پراکندگی نور دینامیکی (DLS) استفاده­شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) پوشش هیدروژل بر سطح کاغذ را نشان­داده و آزمون­های جذب آب اثبات کرد که، با افزودن نانوهیدروژل بر سطح کاغذ میزان جذب آب از 3/64% در نمونه شاهد به 5/95% در نمونه کاغذی اندودشده با 5/1 درصد هیدروژل، افزایش­یافت. در آنالیز DLS اندازه ذرات بین 50 تا 100 نانومتر نیز مشاهده­گردید و آنالیز FTIR گروه­های عاملی موجود در نانوهیدروژل را تاییدکرد. در نهایت نشان داده­شد که افزودن نانوذرات نقره، کمک موثری به تشکیل ساختار سه بعدی هیدروژل کرده و خاصیت جذب آب را در نانوهیدروژل از g/g ±10 130 به g/g ±7 232 افزایش­داد.

کلیدواژه‌ها

کیتوسان
آکریلیک‌اسید
نانونقره
نانوهیدروژل
جذب آب

موضوعات

عنوان مقاله English

Water Uptake Improvement in Hygiene Papers by NanoHydrogel Prepared from Chitosan/Nano silver/ PolyAcrylic Acid Composite

نویسندگان English

Abdollah AAbedi Bafrajerd
Hossein Jalali tarshizi
Reza Shidpoor
Shahid Beheshti University
چکیده English

Superabsorbent hydrogel is a three-dimensional hydrophilic polymer that can absorb and store large amounts of water and aqueous solutions. Among various polymers, the chitosan as a biodegradable and non-toxic polymer has been widely used to fabricate superabsorbent hydrogels. In this research, a nanohydrogel composed of chitosan, acrylic acid and silver nanoparticles was synthesized by radical polymerization at 60 Co. Swelling properties of chitosan/nanosilver/acrylic acid hydrogel were studied and then this hydrogel was treated under ultrasonication. Finally, this hydrogel was coated on paper samples with 0, 1, 1.5 and 2 w % of hydrogel. FTIR spectroscopy was used to determine the functional groups and dynamic light scattering method (DLS) was applied to identify the size of hydrogel’s nano and microparticles The images of scanning electron microscopy (SEM) showed a hydrogel coating on paper and water stress tests revealed that adding 0% to 1.5 w% of nanohydrogels to the paper surface increased its water absorption from 64.3% to 95.5%. Other worthwhile fact was that that the addition of silver nanoparticles effectively facilitated the formation of a three-dimensional hydrogel structure and increased the water swelling in nanohydrogel from 130 ± 10 g / g to 232 ± 7 g / g.

کلیدواژه‌ها English

Chitosan
acrylic-acid
Nanohydrogel
Nanosilver
Water-Uptake
[1] Buchholz FL, and Graham AT., Modern Superabsorbent Polymer Technology, Wiley- VCH, NewYork, Ch 2, 97-103, 132, 140, 152-158, 174-176, 187-217, 1998.
[2] Buchholz FL, Peppas NA. (1994). SuperabsorbentPolymers Science and Technology, ACS Symposium Series, 573, American Chemical society, Washington, DC; 34, 35, 92-97, 99-111, 124.
[3] Sawut, A., Yimit, M., Sun, W., and Nurulla, I., Photopolymerisation and characterization of maleylatedcellulose-g-poly (acrylic acid) superabsorbent polymer. Carbohydrate polymers, 101, 231-239, 2014.
[4] Cipriano, B. H., Banik, S. J., Sharma, R., Rumore, D., Hwang, W., Briber, R. M., and Raghavan, S. R., Superabsorbent hydrogels that are robust and highly stretchable. Macromolecules, 47(13), 4445-4452, 2014.
[5] Brannon-Peppas L, and Harland RS., AbsorbentPolymer Technology, Elsevier, Amsterdam, 9, 33, 99, 1990.
[6] Ferfera‐Harrar, H., Aiouaz, N., Dairi, N., and Hadj‐Hamou, A. S., Preparation of chitosan‐g‐poly (acrylamide)/montmorillonite superabsorbent polymer composites: Studies on swelling, thermal, and antibacterial properties. Journal of Applied Polymer Science, 131(1), 2014.
[7] Thillai Natarajan S, and Kalyanasundaram N, Ravi S., Extraction and Characterization of Chitin and Chitosan from Achatinodes. Nat Prod Chem Res 5: 281, 2017.
[8] Hudson, S.M., and Smith, C., Polysaccharide: chitin and chitosan:chemistry and technology of their use as structural materials, Biopolymers from renewable resources, edited by Kaplan, D.L., Springer-Verlag, Newwork pp.96-118, 1998.
[9] Astrini, N., Anah, L., and Haryono, A., Water absorbency of chitosan grafted acrylic acid hydrogels. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 223, No. 1, p. 012045). IOP Publishing, 2017.
[10] Sohail, M., Ahmad, M., Minhas, M. U., Khan, S., Khan, S., and Kousar, M., Novel polymeric composites based on carboxymethyl chitosan and poly (acrylic acid): in vitro and in vivo evaluation. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 28(10), 147, 2017.
[11] Md. Obaidul Haque and Md. Ibrahim H. Mondal, Cellulose-Based Hydrogel for Personal Hygiene Applications. Cellulose-Based Superabsorbent Hydrogels, Polymers and Polymeric Composites: A Reference Series, 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-76573-0_44-1.
[12] Elyasi, Sh. and Jalali Torshizi, H., The effect of concentration of anionic starch solution in paper surface sizing on physical and strength properties of recycled paper. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(4), 487-497, 2017.
[13] Li, J., Zou, J., Xiao, H., He, B., Hou, X., and Qian, L. Preparation of Novel Nano-Sized Hydrogel Microcapsules via Layer-By-Layer Assembly as Delivery Vehicles for Drugs onto Hygiene Paper. Polymers 2018, 10, 335. http://dx.doi.org/10.3390/polym10030335
[14] Spagnol, C., Rodrigues, F. H., Pereira, A. G., Fajardo, A. R., Rubira, A. F., and Muniz, E. C., Superabsorbent hydrogel composite made of cellulose nanofibrils and chitosan-graft-poly (acrylic acid). Carbohydrate Polymers, 87(3), 2038-2045, 2012.‏

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما