Estudio de la variación de módulo elástico (G´) y Tang δ en Hidrogeles

Los hidrogeles suelen ser empleados en diversos sectores de la industria química, para la síntesis deestos se emplea una gran variedad de polímeros dependiendo de las propiedades que se espera que presente la red polimérica a sintetizar. Cuando se desea que el hidrogel presente buenas propiedades de hinchamiento, se suele emplear copolímeros de acrilamida como polímero sintético. Un ejemplo de este tipo de polímeros sintéticos son los copolímeros de acrilamida-co-2-acrilamida-2-metil propano sulfonato de sodio (AAm-AMPS). Las propiedades de un hidrogel sintetizado a partir de un copolímero de acrilamida pudieran ser mejoradas incorporando un biopolímero en el proceso de síntesis para así obtener una Red polimerica interpenetrada (IPN). Entre la diversidad de biopolímeros que pueden ser considerados para la síntesis de estos sistemas destaca el almidón. Es importante destacar que en algunos casos el almidón no suele ser compatible con algunos polímeros sintéticos debido a las altas fuerzas intermoleculares causadas por las interacciones de las cadenas de polímero dentro de la matriz, pero existe la posibilidad de incorporar un compatibilizante para disminuir estas fuerzas, además de mejorar la elasticidad y resistencia de la IPN. Entre los mejores compatibilizantes podemos mencionar al glicerol, el cual es un polialcohol. El glicerol y el almidón han sido utilizados para obtener nuevos biomateriales, sin embargo las síntesis de IPN conformadas por copolímeros de acrilamida-co-2-acrilamida-2-metil propano sulfonato de sodio (AAm-AMPS), almidón y glicerol no han sido ampliamente estudiados es por ello que se hace atractivo trabajar en la síntesis de estos sistemas. En base a lo previamente expuesto, se plantea el estudio de la variación del módulo elástico (G´) y Tang δ de las IPN sintetizadas a partir de almidón y copolímeros de acrilamida-co-2-acrilamida-2-metil propano sulfonato de sodio con glicerol.

Estudio de la variación del modulo elástico (G’) y Tan δ en función de variación de la concentración de almidón en redes interpenetradas sintetizadas a partir de copolímero de acrilamidaco-2-acrilamida-2-metil-propanosulfonato de sodio, almidón y glicerol entrecruzados con fenolformaldehído.

Especificos:

-Evaluar la variación del módulo elástico (G´) de las IPNs óptimas por medio de ensayos reológicos.
-Evaluar la compatibilidad entre las fases de las IPNs optimas, mediante ensayos reológicos
correlacionando la variación de Tan 𝛿 en función de la temperatura

Se sintetizaron IPN (Redes poliméricas interpenetradas) empleando una concentración de 1% polímero AAm-AMPS, 1% mezcla de fenol-formaldehído MFF como entrecruzador a pH 6 con variadas concentraciones de almidón A de 0,1% a 0,5%. La Figura 5 muestra los resultados de las variaciones de G´ (Módulo elástico) en función de la concentración de almidón para las IPN sintetizadas dejas por 1 día y 8 días en la estufa. En general se observa un incremento de los valores del módulo elástico a medida que incrementa la concentración de almidón y a su vez un descenso en los valores de G´ de las muestras dejadas por 8 días en relación a las dejadas por 1 día.

Esta variación del módulo elástico de las muestras dejadas por 8 días en la estufa con respeto a la de 1 día puede estar relacionada con la descomposición del almidón el cual se asocia con las variaciones de coloración de las muestras en función del tiempo como se muestra en la Figura 6:

Este cambio de coloración se le atribuye a la descomposición hidrotérmica del almidón, el cual avanza en función del tiempo al mantener las muestras sometidas a una temperatura de 135°C. El proceso de descomposición hidrotérmica del almidón pasa por varias etapas que concluyen en la formación de partículas carbonáceas, a las cuales se les puede atribuye la coloración marrón que presentan las muestras luego de permanecer por 8 días en la estufa.

La Tabla 1 muestras los valores de tang δ, tanto para las muestras dejadas por 1 y 8 días en la estufa a 135°C a diferentes concentraciones de almidón.

Los valores de tang δ para la muestra Blanco A dejadas en la estufa por 1 día y 8 días no presentaron variaciones, es decir que dicho sistema mantiene sus propiedades reológicas para ese periodo de tiempo. En cuanto a las muestras con variadas concentraciones de almidón, al incrementar la concentración del mismo no se observaron variaciones significativas en los valores de Tang δ de las muestras dejadas en la estufa por 8 días con respecto a las de 1 día. Es importante destacar que los valores de tang δ en función del incremento de temperatura de 0 a 40°C sugieren que las IPN son estables frente a la variación de temperatura exceptuando la muestra A-4 8 días en donde se generó mayores variaciones de Tang δ.

Conclusiones

-El módulo elástico de las IPN sintetizadas con almidón cambia en función del tiempo. Las IPN dejadas por 1 día
en la estufa presentaron mayores valores de G´ con respecto a las muestras dejadas por 8 días. Estos cambios en
los valores del módulo elásticos están asociados al proceso de descomposición hidrotérmica del almidón.

-El módulo elástico de las IPN sintetizadas con almidón cambia en función del tiempo. Las IPN dejadas por 1 día
en la estufa presentaron mayores valores de G´ con respecto a las muestras dejadas por 8 días. Estos cambios en
los valores del módulo elásticos están asociados al proceso de descomposición hidrotérmica del almidón.

-No se observaron diferencias significativas en los valores de Tang δ para las IPN sintetizadas con 1% de AAmAMPS,
1% de MFF, 0,5% de almidón con y sin glicerol dejadas en la estufa por 1 y 8 días. Esto se debe que a pesar
de que incrementa el módulo elástico al incorporar almidón en la síntesis de las IPN, también varía el módulo
viscoso por la presencia tanto del almidón como del glicerol, esto hace que se mantenga constante la relación
entre el módulo viscoso y el módulo elástico y en consecuencia tang δ tiende a variar poco.