تجزيه مكانوشيميايي هيدروژل هاي پلي آكريليك اسيد-آكريل آميد در محلول هاي آبي، اثر توان و پالس تابش فراصوت

Mechanochemical decomposition of poly(acrylic acid - acrylamide) hydrogels in aqueous solutions, influence of ultrasonic power and pulse

پليمرها و ژلها بر حسب كاربردشان ممكن است به تجزيه نياز داشته باشند. يكي از ضرورت هاي اين تجزيه، كاهش و كنترل گرانروي اين مواد است. ماكرومولكولها در اثر تماس طولاني با امواج پرانرژي فراصوت، تجزيه شده و گرانروي آنها كاهش مي يابد. عوامل مختلفي بازدهي اين فرايند را تحت تاثير قرار مي دهند. در اين اثر، تخريب يكي از هيدروژل هاي مهم تجاري - با پايه آكريليك اسيد و آكريل آميد - در محلول آبي و در دماي 25 درجه مورد بررسي قرار گرفته است. اثر پارامترهاي صوتي - توان و سيكل - روي سرعت تجزيه ژل مورد مطالعه قرار گرفت. روش ويسكومتري براي بررسي رفتار تخريبي به كار رفت و يك معادله سينتيكي مرتبه اول براي محاسبه ثابت هاي سرعت مربوطه توسعه داده شد. نتايج آزمايشگاهي رفتار كاملا جديدي را نشان دادند كه در آن، با گذشت زمان تابش فراصوت، گرانروي هيدروژل يك كاهش ابتدايي، و پس از افزايش قابل توجه، يك كاهش ثانويه از خود نشان داد تا به يك مقدار حدي برسد كه در كمتر از آن تخريب بيشتري مشاهده نمي شود. علاوه بر آن، سرعت تخريب با توان و پالس فراصوت افزايش يافت. اندازه گيري هاي طيف سنجي نشان داد كه تخريب ژل، بيشتر از طريق نيروهاي مكانيكي پيش رفته و در آن مكانيسم شكست راديكالي هم وجود دارد. در پايان مكانيسمي براي اين واكنش تجزيه اي پيشنهاد شد.

Polymers and gels may need to be degraded. For certain applications, polymers with lower molecular mass have advantages over the high molecular mass candidates. Continuous exposure to high-energy ultrasonic waves depolymerizes macromolecules in solutions and produces a permanent reduction in viscosity. Different factors affect the efficiency of this process. In this work ultrasonic degradation of one commercially important hydrogel based on acrylic acid and acrylamide was carried out in aqueous solution at room temperature (25°C). It can be observed that there is a drastic decrease in viscosity of these solutions at first and a more moderate decrease after about 30min. Also, the effect of sonication parameters (power and pulse) on the rate of degradation was investigated. A method of viscometry was used to study the degradation behavior of the hydrogel and a first order kinetic equation was employed to calculate the degradation rate constants. The experimental results indicated that the rate of ultrasonic degradation increased with increasing ultrasonic power and pulse. FT-IR and UV spectrometry measurements confirmed that the degradation proceeds by mechanical forces and also involves radical scission mechanism. Finally a mechanism was proposed according to the experimental data.