Гидрогель


Кіріспе 1

Зерттелген тақырыптың өзектілігі. 2
2. Эксперимент бөлімі 3
2.1.1. Мономерлер 3
2.1.2. Қолданылған реактивтер және аспаптар 3
2.1.3. Еріткіштер 4
2.2. Зерттеу әдісі 4
2.2.1. Гидрогельдерді синтездеп алу 4
2.2.2. Гельдің физико . химиялық зерттеу сипаттамасы 5

3. Нәтижелер және оны талқылау 6

Қорытынды 13
Кіріспе
Соңғы жылдары суда ісінетін, жаңа, аса бағалы қасиеттерге ие полимерлі гельдер зерттеушілер тарапынан үлкен қызығушылық тудыруда. Бұл материалдардың қолданылу ауқымы өте кең, атап айтсақ, ауыл шаруашылығы (ылғал ұстау және топырақтарда құрылым түзілу), мұнай өндірісі, медицина (таңғыш материалдар, дәрілік заттардың бақылаулы бөлінуі), электроника (дисплейлер, сенсорлар, датчиктер) т.с.с.
Полимерлік гидрогельдер деп бір-бірімен химиялық байланысқан ұзын тізбекті макромолекулалардан тұратын, үш өлшемді кеңістіктік құрылымды жоғарғы молекулалық қосылысты айтамыз. Олар шығу тегіне қарай табиғи (мысалы, шыны тәрізді көз денесі) және синтетикалық (полиакрил қышқылының полиакриламид гельі т.б.) болып бөлінеді.
Полимерлі гельдегі еріткіш мөлшері өте жоғары болуы мүмкін (99,9%-ке дейін). Гельдер негізінен сұйықтықтан тұрғанымен, олар қатты заттар тәрізді өздерінің қалпын сатай алады. Бұл гель құрамына енетін полимер тізбегі өз ара біркелкі кеңістікте тігілген – полимерлі торға негізделген. Полимерлі тордың тігілуіне қарай гельдер суда жақсы және әлсіз ісінеді. Соңғы кезде 50 – 400 мономерлік буынға бір көлденең тігіс келетін сирек тігілген гельдердің маңыздылығы артуда. Олар өте көп мөлшерде гельді құрайтын полимер массасынан бірнеше есе жоғары көлемдегі еріткішті өзіне сіңіруге және сақтауға қабілетті, яғни суперабсорбциялық қасиетке ие. Тағы бір сипаттамалық қасиеті – гельдердің коллапстануы (сыртқы ортаның өзгерісінен (температура, рН, иондық күш, электр өрісі, еріткіштің қасиеті және т.б.) өзінің көлемін өзгерту). Осы қасиетіне тән сирек тігілген полимерлі гельдерді «интеллегентті» немесе «ақылды» («intelligent materials» or «smart») гельдер деп атайды.
Зерттелген тақырыптың өзектілігі.
Негізгі көз қарастар бойынша наноматериалдарды неорганикалық және органикалық полимерлерден жасау, нанобөлшектер мен наноматериалдар туралы біздің білімімізді кеңейтуде көп қызығушылық білдіреді және соңында наноғылымның дамуына жол ашады (нанохимия, нанофизика, нанобиология, нанобиотехнология және тағы басқа). Негізгі зерттеулердің нәтижелері электрондық, медициналық, биотехнологиялық және басқа салада кеңінен пайдаланбақ.
Неорганикалық текті перспективті нанодиперсті материалдар құрамына кремний бар тау жыныстары жатады. Қазақстандағы қоры шексіз, алдыңғы қатарлы технологиялармен оларды өңдеп, жаңарту көптеген өндіріс саласын дамытуда, әсіресе уран өндірісінде пайдаланады.
Кремнийдің химиялық және физикалық қасиеті ерекше және әр – түрлі қызығушылықтардың пайда болуы, көптеген жағдайларда: кремний органикалық полимерлерін алуда (силиконды майларын, смала өндірісінде), алюминий балқымасының құрамына кіре отырып самолет және тағы басқа шығаруда, темір негізінің балқымасында коррозияға тұрақты трубалар жасауда және электротехникалық өндірісінде, жартылай өткізгіштік материалдар негізінде транзисторлар, выпрямителдер, микропроцессеор және ЭВМ ға интегральдық сызбанұсқа ретінде және кремний органикалық полимерлер косметикада, медицинада және протездеу салаларында қолданылуда. Кремний сынап, сурьма және плутоний сияқты зиянды заттар шығармайтындықтан тірі организмге және адам ағзасына зияны жоқ. Кремний және оның қосылыстары біз үшін қауіпсіз емес екендігін атап өту керек.
Жұмыстың мақсаты: Полиакриламид мономеріне (ПАА) кремний оксидінің әр түрлі маркалы HS– 40, AS – 40, Cl -40 коллоидты ертіндісін иммобилизациялау. Гидрогельдерін синтездеу яғни, матрица ішіне кремний оксиді иммобилизацияланған гидрогель үлгілерін алу.
Жұмыстың міндеті:

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 12 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 400 теңге




СОДЕРЖАНИЕ

Кіріспе 1
Зерттелген тақырыптың өзектілігі. 2
2. Эксперимент бөлімі 3
2.1.1. Мономерлер 3
2.1.2. Қолданылған реактивтер және аспаптар 3
2.1.3. Еріткіштер 4
2.2. Зерттеу әдісі 4
2.2.1. Гидрогельдерді синтездеп алу 4
2.2.2. Гельдің физико – химиялық зерттеу сипаттамасы 5
3. Нәтижелер және оны талқылау 6
Қорытынды 13

Кіріспе

Соңғы жылдары суда ісінетін, жаңа, аса бағалы қасиеттерге ие полимерлі
гельдер зерттеушілер тарапынан үлкен қызығушылық тудыруда. Бұл
материалдардың қолданылу ауқымы өте кең, атап айтсақ, ауыл шаруашылығы
(ылғал ұстау және топырақтарда құрылым түзілу), мұнай өндірісі, медицина
(таңғыш материалдар, дәрілік заттардың бақылаулы бөлінуі), электроника
(дисплейлер, сенсорлар, датчиктер) т.с.с.
Полимерлік гидрогельдер деп бір-бірімен химиялық байланысқан ұзын
тізбекті макромолекулалардан тұратын, үш өлшемді кеңістіктік құрылымды
жоғарғы молекулалық қосылысты айтамыз. Олар шығу тегіне қарай табиғи
(мысалы, шыны тәрізді көз денесі) және синтетикалық (полиакрил қышқылының
полиакриламид гельі т.б.) болып бөлінеді.
Полимерлі гельдегі еріткіш мөлшері өте жоғары болуы мүмкін (99,9%-ке
дейін). Гельдер негізінен сұйықтықтан тұрғанымен, олар қатты заттар тәрізді
өздерінің қалпын сатай алады. Бұл гель құрамына енетін полимер тізбегі өз
ара біркелкі кеңістікте тігілген – полимерлі торға негізделген. Полимерлі
тордың тігілуіне қарай гельдер суда жақсы және әлсіз ісінеді. Соңғы кезде
50 – 400 мономерлік буынға бір көлденең тігіс келетін сирек тігілген
гельдердің маңыздылығы артуда. Олар өте көп мөлшерде гельді құрайтын
полимер массасынан бірнеше есе жоғары көлемдегі еріткішті өзіне сіңіруге
және сақтауға қабілетті, яғни суперабсорбциялық қасиетке ие. Тағы бір
сипаттамалық қасиеті – гельдердің коллапстануы (сыртқы ортаның өзгерісінен
(температура, рН, иондық күш, электр өрісі, еріткіштің қасиеті және т.б.)
өзінің көлемін өзгерту). Осы қасиетіне тән сирек тігілген полимерлі
гельдерді интеллегентті немесе ақылды (intelligent materials or
smart) гельдер деп атайды.

Зерттелген тақырыптың өзектілігі.

Негізгі көз қарастар бойынша наноматериалдарды неорганикалық және
органикалық полимерлерден жасау, нанобөлшектер мен наноматериалдар туралы
біздің білімімізді кеңейтуде көп қызығушылық білдіреді және соңында
наноғылымның дамуына жол ашады (нанохимия, нанофизика, нанобиология,
нанобиотехнология және тағы басқа). Негізгі зерттеулердің нәтижелері
электрондық, медициналық, биотехнологиялық және басқа салада кеңінен
пайдаланбақ.
Неорганикалық текті перспективті нанодиперсті материалдар
құрамына кремний бар тау жыныстары жатады. Қазақстандағы қоры шексіз,
алдыңғы қатарлы технологиялармен оларды өңдеп, жаңарту көптеген өндіріс
саласын дамытуда, әсіресе уран өндірісінде пайдаланады.
Кремнийдің химиялық және физикалық қасиеті ерекше және әр – түрлі
қызығушылықтардың пайда болуы, көптеген жағдайларда: кремний органикалық
полимерлерін алуда (силиконды майларын, смала өндірісінде), алюминий
балқымасының құрамына кіре отырып самолет және тағы басқа шығаруда, темір
негізінің балқымасында коррозияға тұрақты трубалар жасауда және
электротехникалық өндірісінде, жартылай өткізгіштік материалдар негізінде
транзисторлар, выпрямителдер, микропроцессеор және ЭВМ ға интегральдық
сызбанұсқа ретінде және кремний органикалық полимерлер косметикада,
медицинада және протездеу салаларында қолданылуда. Кремний сынап, сурьма
және плутоний сияқты зиянды заттар шығармайтындықтан тірі организмге және
адам ағзасына зияны жоқ. Кремний және оның қосылыстары біз үшін қауіпсіз
емес екендігін атап өту керек.
Жұмыстың мақсаты: Полиакриламид мономеріне (ПАА) кремний оксидінің әр
түрлі маркалы HS– 40, AS – 40, Cl -40 коллоидты ертіндісін
иммобилизациялау. Гидрогельдерін синтездеу яғни, матрица ішіне кремний
оксиді иммобилизацияланған гидрогель үлгілерін алу.
Жұмыстың міндеті:
- Синтезделініп алынған гидрогельдердің суда ісіну дәрежесін,
қоршаған ортаға сезімталдылығын (рН, иондық күшке, су –
органикалық еріткішке) зерттеу;
- Гидрогельдің физико – химиялық қасиетін зерттеу жұмысын жүргізу
арқылы ісіну коэффициентін (Кн) есептеу;
Жұмыстың жаңалығы мен ғылыми маңыздылығы: Қрамынада наномөлшердегі кремний
бөлшектері бар гидрогель синтездеу. Гелдердің нанобөлшектермен комплекс
түзілуі.

2. Эксперимент бөлімі

2.1.1. Мономерлер

Акриламид (ПАА) CH2=CH- CONH2 Тқай=2150С, 101,325 кПа, d430=1,122
N,N1 – метиленбисакриламид (CH2CH-CONH2)2СН2 фирма Reanal (Венгрия)
қосымша тазалауынсыз қолданылды.
Аммоний персульфаты (NH4)2S2O8 Тқай=1100С қосымша тазалауынсыз
қолданылды.

2.1.2. Қолданылған реактивтер және аспаптар

HS – 40 – кремний (IV) оксидінің маркасы (SiO2), фирма – Ludox (США)
маркасы т қосымша тазалауынсыз қолданылды. Гидрогельдің құрылысы аморфты
және кеуекті болып келеді (Сурет 3). Кеуектің өлшемі оншақты нонометрден
бірнеше оншақты микрометрге дейін кеңінен өзгере алады.
AS – 40 - кремний (IV) оксидінің маркасы (SiO2), фирма – Ludox (США)
маркасы т қосымша тазалауынсыз қолданылды.
Cl -40 - кремний (IV) оксидінің маркасы (SiO2), фирма – Ludox (США)
маркасы т қосымша тазалауынсыз қолданылды.
Тұз ерітіндісі: 0,1н. Натриий хлориді (NaCl) маркасы х.т. mNaCl=
=С*Mr*Vкөл1000 = 0,1*58,5*1001000 = 5,85г;
Қышқыл ерітіндісі: 0,1н Тұз қышқылы (HCl) маркасы х.т. mHCl=
С*Mr*Vкөл1000 = 0,1*,,, 1001000 =
Сілті ерітіндісі: 0,1н Калиий гидроксиді (КОН) маркасы х.т. m КОН=
С*Mr*Vкөл1000 = 0,1*56*1001000=0,56г;
Аналитикалық таразы АВ54 -S Япония, рН метр МРС 227 , Бюкстар, вакуумдық
кептіргіш шкаф, Дистиллятор түрі ДЗ-4-2М, ТУ64-1-721-79, № 39889.
Дистилденген су, шприц.

2.1.3. Еріткіштер

Ацетон CH3COCH3 маркасы чда Тқай=530С 91,992 кПа
(Тқай=56,240101,325 кПа, nD20=1,3588, d420=0,7908)
Этил спирті CH3CH2ОН маркасы т айдалынды, Тқай=75,80С91,992 кПа,
(Тқай=78,30С101,325кПа, nD20=1,3608, d420=0,7893)
Пропил спирті

2.2. Зерттеу әдісі

2.2.1. Гидрогельдерді синтездеп алу

Кремниий (IV) оксидінің коллоидты ерітіндісімен гидрогельді
синтездеу. ПАА –(SiO2)n- НS – 40 синдездеу. Цилиндр тәріздес полиэтилен
ыдысында синтез жүргізілді. 4 мл кремний (IV) оксидінің маркасы НS – 40
коллоидты ерітіндісіне 400мг акриламид (ААм) мономерін қосып жақсылап
араластырамыз, қоспаға 20 мг N,N1 – метиленбисакриламид (МБА) тігуші агент
және инициатор - аммоний персульфатын (АПС) 5 мг қосамыз, қоспаны толық
гомогенделгенше мұқият араластырып және 600 С термостатта 30 минутқа
қоямыз. Синтезделген гельді дистилденген суда мезгіл-мезгіл ауыстырып, бір
апта бойы инициатор, қалдық мономер т.б. қосымша заттардан тазарту үшін
ұстаймыз.
Осы әдіс бойынша ПАА –(SiO2)n - AS – 40, ПАА –(SiO2)n-Cl- 40
гидрогельі синтезделді.

2.2.2. Гельдің физико – химиялық зерттеу сипаттамасы

Ісіну дәрежесі. Гидрогельдің ісіну дәрежесі төмендегі формула бойынша
есептелді α = (m-m0)m0 (мұндағы m және m0 кептірілген және ісінген үлгінің
массасы). Ал, гидрогель үлгісінің ісіну кинетикасы MtM( = ktn формуласымен
есептелді, мұндағы Mt – t уақыт аралығындағы сорбцияланған сұйықтықтың
массасы; M( тепе-теңдік – ісінген күйге жеткенге дейінгі сорбцияланған
сұйықтық массасы, яғни t(( болғанда; k – гидрогельдің сипаттамалық
константасы; n – сипаттамалық экспонент, гель көлеміндегі сұйықтықтың
диффузиялық механизімін сипаттайды .
Гидрогельдің ортаға (рН) сезімталдылығын зерттеу. Үш гельдің үлгісін
10 күндей әр – түрлі рН метр мәндер ерітіндісінде ұстадық. Содан кейін осы
үлгілердің ісіну коэффициентің өлшедік. Гидрогельдің ортаға сезімталдылығын
мына формулаға сәйкес анықталды: (mрН mі.г.) мұнда mрН - рН мәніне
берілген гельдің массасы, г; mі.г – гельдің массасы (судың қатынасында
ісінген гель) және гидрогельдің ісіну дәрежесінің ерітінді рН – на
тәуелділік тұрғызылды.
Иондық күші. Концентрациясы әр – түрлі мәнді тұз ерітіндісінде (0,1н
NaCl) ісінген гельге, яғни үш гидрогельдің үлгісін иондық күшінің әсерін
анықтадық. Ісінген гельдің тепе – теңдік дәрежесін анықтағаннан кейін,
төмендегідей формула бойынша анықтадық: Кн=(m – m0) m0, мұнда m – тепе –
теңдікте ісінген полимердің массасы, г; m0 - құрғақ гельдің массасына
тең.Ісіну дәрежесінің мәнің үш өлшемнен кейінгі орта мәнімен анықтадық..
Еріткіш. Гидрогельдің ісіну дәрежесін әр – түрлі еріткіш қоспаларында
(су- этанол, су- ацетон, су- пропонол) суда ісінген массасы (mс.і.) және
қоспада ісінген (mқ.і.) гельді гравиметриялық әдіспен анықтадық және
төмендегідей формуламен есептедік: (mқ.і.mс.і)*100. Еріткіш дәрежесінің
мәнің үш өлшемнен кейінгі орта мәнімен анықтадық..
Ісіну кинетикасы. Үш гидрогельдің үлгісін ісіну кинетикасын 0,1н тұз
қышқыл ерітіндісінде (HCl) және 0,1н калиий гидроксид ерітіндісінде (КОН)
анықтадық. Үш гидрогельдің өлшендісін тепе – теңдік орнағанша 0,1н тұз
қышқыл ерітіндісінде (HCl) және 0,1н калиий гидроксид ерітіндісінде (КОН)
көп уақыт бойы тұрақты массаға келгенше вакуумдық – кептіргіш шкафта
кептірдік. Гидрогельдің тепе – теңдік дәрежесі анықтағаннан кейін, ісіну
кинетикасын (гг) құрғақ гельдің массасын және ерітіндіде ісінген гельдің
массасын гравиметриялық әдіс бойынша анықтадық яғни, төмендегідей формулаға
сәйкес: (mерітm0), мұнда mеріт - 0,1н тұз қышқыл ерітіндісінде (HCl) және
0,1н калиий гидроксид ерітіндісінде (КОН) ісінген гельдің массасы, г; m0 -
құрғақ гельдің массасы, г;

3. Нәтижелер және оны талқылау

ПАА –(SiO2)n- НS – 40, ПАА –(SiO2)n - AS – 40, ПАА –(SiO2)n-Cl- 40
иммобильденген гидрогельді физико - химиялық қасиетін талдағаннан кейін
төмендегі кестеден кестеден көруге болады.
Ең бірінші суда ісіну кинетикасын анықтап мына формула бойынша Кн=(m –
m0) m0 өңдеп нәтижесін төмендегі кестеде көрсетілген.

ПАА – (SiO2 - )n HS – 40 m=0,0499

уақыт 5 10 15 30
m0 0,0530 0,0464 0,0582 0,0905
mμ 0,0321 0,0247 0,0307 0,0696
mμm0 0,6056 0,5323 0,5274 0,7690

ПАА – (SiO2 - )n AS – 40
μ 1н 0,1н 0,01н 0,001н
m0 0,0225 0,0311 0,0475 0,0454
mμ 0,0181 0,0234 0,0362 0,0406
mμm0 0,8044 0,7524 0,7621 0,8942

ПАА – (SiO2 - )n - Cl
μ 1н 0,1н 0,01н 0,001н
m0 0,0547 0,0761 0,0506 0,0516
mμ 0,0557 0,0691 0,0447 0,0473
mμm0 1,0182 0,9080 0,8833 0,9166

Үшінші ПАА – (SiO2 - )n HS – 40, ПАА – (SiO2 - )n AS – 40, ПАА – (SiO2 -
)n - Cl гидрогельдердің ортаға сезімталдылығын (рН) анықтай отырып
ісінген гидрогельдің тұз ерітіндісінде (0,1н NaCl) ісінген гельге қатынасын
( mμm0 ) анықтап төмендегідей нәтиже алынды.

ПАА – (SiO2 - )n HS – 40
рН 1 1,65 2 3,56 3 4,01 4 6,86 5 9,18 6 12,45
m0 0,0682 ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Полимерлік гидрогель
Күрішті сабан және шелухадан биокомпосттарды алу технологиясы
Арал өңірінің тұзды батпақты шалғынды топырағында өсірілген күріш өніміне отандық препараттардың әсері
Акриламид және метилакрилат негізіндегі жаңа термосезімтал сополимерлерін синтездеу және зерттеу
Органо–минералды композицияларды алу және сорбциялық қасиетін бағалау
Полимерлік гель
Химия пәнінен дәрістер
Бұрғылау ерітіндісінің тиімді дайындалу құрамын таңдау негіздері
Mn2+,fe3+,co2+,ni2+ иондарының кейбір полимерлі және төмен молекулалы лигандтармен комплекстүзілуі
Биоыдырайтын суда еритін полимерлер, заманауи мәселелері және оны шешу жолдары
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь