Sinteza in karakterizacija hidrogelov, sintetiziranih iz celulozeHočevar, Jan (Avtor) Iskra, Jernej (Mentor) celulozna vlakninacelulozni derivatihidrogeli na osnovi celulozetermogravimetrijaanaliza hidrogelovV prvem delu magistrskega dela sem raziskoval zamreževanje komercialne natrijeve soli karboksimetil celuloze z uporabo različnih zamreževalnih reagentov na osnovi naravnih dikarboksilnih kislin z različnimi dolžinami verig (citronska kislina, jantarna kislina in jabolčna kislina) ter 2,5-furandikarboksilne kisline, ki so sintetizirane iz biomase. Reakcije zamreževanja so bile izvedene pod različnimi pogoji (reakcijski čas in temperatura sušenja ter različna množinska razmerja med celuloznim derivatom in uporabljenim zamreževalnim reagentom). S pomočjo infrardeče spektroskopije in termogravimetrične analize so bili določeni najboljši pogoji zamreževanja, na podlagi katerih so bile reakcije zamreževanja celuloznega derivata prenesene na večjo skalo. Ugotovljeno je bilo, da so lastnosti hidrogelov odvisne od časa sušenja in koncentracije zamreževalnega reagenta. Hidrogel z najvišjo stopnjo absorpcije vode dobimo pri uporabi 10-odstotnega zamreževalnega reagenta. V tem primeru znaša stopnja absorpcije vode 54 %, kar je približno 10 % (m/m) več kot v primeru komercialnega hidrogela, ki je imel 45-odstotno stopnjo absorpcije vode. V drugem delu magistrskega dela sem študiral reakcije zamreževanja neposredno na nativni celulozni vlaknini. Primarno so bili pri reakcijah zamreževanja uporabljeni kislinski kloridi alifatskih karboksilnih kislin z različnimi dolžinami alifatskih verig (sukcinil, adipoil, suberoil in sebakoil diklorid). Na ta način je bil raziskan vpliv razdalje med posameznimi zamreženimi celuloznimi verigami na stopnjo absorpcije vode. Slednje je neposredno povezano tudi z velikostjo 3D-praznin, v katere se vežejo molekule vode. Reakcijski čas zamreževanja celuloze, temperatura zamreževanja in množinsko razmerje med celulozo in zamreževalnim reagentom so bili optimizirani. V nadaljevanju so bile reakcije zamreževanja izvedene tudi neposredno z dikarboksilnimi kislinami in ustreznimi anhidridi. Primerjal sem potek reakcij in lastnosti sintetiziranih hidrogelov pri uporabi različnih zamreževalnih reagentov. S pomočjo različnih analiznih tehnik je bil definiran optimalni zamreževalni reagent oziroma optimalni pogoji zamreževanja in reakcijo zamreževanja celulozne vlaknine sem prenesel na večje merilo. Rezultati so pokazali, da ima na lastnosti hidrogelov na osnovi celuloze največji vpliv množinsko razmerje med celulozo in uporabljenim zamreževalnim reagentom. V primeru nižjih količin zamreževalnih reagentov in posledično nižje stopnje zamreženja pride do izboljšanja absorpcijskih lastnosti napram absorpcijskim lastnostim celuloze. Zelo dobre absorpcijske lastnosti dosežemo v primeru, ko celulozo zamrežimo z nižjo množino zamreževalnega reagenta in jo nato še dodatno modificiramo s sukcinskim anhidridom. Delež vezane vode v tem primeru znaša okoli 44 % glede na maso suhega hidrogela, kar je primerljivo z lastnostmi komercialnega hidrogela. Najboljše absorpcijske lastnosti dosežemo v primeru modifikacije celuloze s sukcinsko kislino v mediju, sestavljenem iz N,N-dimetilacetamida in litijevega klorida. Pri omenjenem hidrogelu znaša stopnja absorpcije vode 70 %.20222022-08-31 11:20:00Magistrsko delo/naloga139144sl