Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Superabsorbent hydrogels are materials polymeric that present for three-dimensional crosslinked hydrophilic networks that can absorb large amounts of water. Among the several applications, the use of superabsorbent hydrogels as conditioner soil has shown interest by researchers. The objective of this work is to synthesize hydrogels based on acrylamide (AAM) and sodium acrylate (NaAAC) crosslinkeds with N, N'-methylenebisacrylamide (MBA), to study the effect of synthesis parameters such as: molar ratio (AAM/NaAAC), MBA concentration and monomers concentration in the properties of materials synthesized. The hydrogels were synthesized by polymerization in solution using the redox initiation system potassium per sulfate (KPS) and N, N, Nâ, N' tetramethylethylenediamine (TMEDA). The hydrogels have been characterized by their swelling behaviour, percentage of gel, drying, mechanical analysis, rheology, atomic absorption, scanning electron microscopy (SEM) and spectroscopy analyses infrared spectroscopy (FTIR) and 13C NMR. The average percentage of gel for hydrogels was 94  3% and small amount of soluble do not modify the swelling of materials. When more acrylate (NaAAC) content the bigger equilibrium water absorbencies. When MBA and monomers content increased, the equilibrium water absorbency decreased. Swelling measurements of the hydrogels in the chloride salt solution (Na+, K+, Ca2+ e Al3) decreased compared with gel/water system. IR spectroscopy and atomic absorption showed that the nominal reason AAM/NaAAC is close to the expected value. The experiments revealed the hydrogels are suitable to be used as cation exchangers. Drying experiments indicate there are two different water in hydrogels. The hydrogels with higher concentration of MBA (0,5 e 0,8 mol%) showed higher values of elastic modulus (80.9 and 204 kPa) because of its greater physical resistance. The elastic behavior of the samples exceed the viscous one, then gels are considered strong. The influence of pH on the swelling of the hydrogel based on 55 mol% of AAM, 45 mol% of NaAAC, 0.1 mol% of MBA and 24% of monomer concentration is the value constant (Â450 g H2O/g gel) in pHs from 4 to 8. The hydrogel shows reversible behavior of swelling and contraction in alkaline (pH = 10,4) and acid (pH = 10,4) buffer media, respectively. The hydrogel used in methylene blue adsorption experiments showed a quick reduction in the concentration of dye, holding 89 % of the initial concentration. The high capacity of water absorption of these materials 11 provide to them a possible application as soil conditioners. Other results point to the possibility as delivery systems for drugs or agrochemicals and as agents of color removal from effluent water / HidrogÃis superabsorventes sÃo materiais polimÃricos constituÃdos por redes hidrofÃlicas tridimensionalmente reticuladas que podem reter grandes quantidades de Ãgua. Dentre as vÃrias aplicaÃÃes desses materiais, destaca-se o uso como condicionadores de solo. O objetivo deste trabalho à sintetizar hidrogÃis superabsorventes à base de acrilamida (AAM) e acrilato de sÃdio (NaAAC) reticulados com N,Nâ-metilenobisacrilamida (MBA), estudar o efeito das variÃveis de sÃntese: razÃo AAM/NaAAC, concentraÃÃo de MBA e de monÃmeros nas propriedades dos hidrogÃis e verificar o potencial de aplicaÃÃo dos materiais. Os hidrogÃis foram sintetizados via polimerizaÃÃo em soluÃÃo, utilizando o par redox iniciador N,N,N',N'âtetrametiletilenodiamina (TMEDA) e persulfato de potÃssio (KPS). Os hidrogÃis foram caracterizados a partir do percentual de gel, intumescimento, secagem, absorÃÃo atÃmica, infravermelho (IR), RMN 13C, anÃlise mecÃnica, reologia e microscopia eletrÃnica (MEV). O percentual mÃdio de gel para todos os materiais foi de 94  3% e a pequena porÃÃo de solÃveis nÃo interferiu no intumescimento dos mesmos. Observou-se um aumento no intumescimento com o percentual de NaAAC. Aumentando a concentraÃÃo de MBA hà uma diminuiÃÃo no intumescimento, assim como aumentando a concentraÃÃo de monÃmeros. A presenÃa dos cloretos de Na+, K+, Ca2+ e Al3+ causaram diminuiÃÃo no intumescimento comparado ao sistema gel/Ãgua. Estudos com absorÃÃo atÃmica e IR indicaram que a razÃo nominal AAM/NaAAC està prÃxima do valor real. Os experimentos de absorÃÃo atÃmica revelaram os hidrogÃis como possÃveis trocadores de cÃtions. Experimentos de secagem indicam a presenÃa de dois tipos de Ãgua nos hidrogÃis. Os hidrogÃis com maior concentraÃÃo de MBA (0,5 e 0,8 mol%) apresentaram maiores valores de mÃdulos elÃsticos (80,9 e 204 kPa), reflexo da maior resistÃncia mecÃnica. O comportamento elÃstico das amostras predomina sobre o comportamento viscoso e os hidrogÃis sÃo considerados gÃis fortes. O intumescimento do hidrogel com 55 mol% de AAM, 45 mol% de NaAAC, 0,1 mol% de MBA e 24 % de monÃmero foi constante (Â450 g H2O/g gel) na faixa de pH entre 4 e 8. Esse material apresentou um comportamento reversÃvel de intumescimento e contraÃÃo respectivamente em funÃÃo dos pHs tamponados alcalino (10,4) e Ãcido (1,2). Estudos de adsorÃÃo de azul de metileno na matriz desse gel revelaram uma rÃpida diminuiÃÃo na concentraÃÃo do corante com uma retenÃÃo de 89 % da 9 concentraÃÃo inicial. A elevada capacidade de absorÃÃo de Ãgua de alguns hidrogÃis credencia esses materiais como candidatos a condicionadores de solo. Outros resultados apontam para possibilidade de aplicaÃÃo como sistemas de liberaÃÃo controlada de fÃrmacos ou agroquÃmicos e como agentes de remoÃÃo de cor em Ãguas de efluentes
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:3190 |
| Date | 06 April 2009 |
| Creators | Antonio Savio Gomes MagalhÃes |
| Contributors | Judith Pessoa de Andrade Feitosa, Regina CÃlia de Sousa, NÃgila Maria Pontes Silva Ricardo |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em QuÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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