هیدروژل ابرجاذب پلیآکریل آمید سولفوندار-آلومینیم نیترات: خواص تورمی، مکانیکی، گرمایی و ساختاری

پژوهش حاضر با هدف ساخت نمونه آزمایشگاهی هیدروژل با تورم‌پذیری زیاد و حفظ ساختار سه‌بعدی در برابر شرایط محیطی انجام ‌شد. روش‌ها در پژوهش حاضر نخست برپایه طراحی و ساخت شبکه سه‌بعدی هیدروژل ابرجاذب با استفاده از پلیمر آکریل‌آمید سولفون‌دار آبکافت شده و آلومینیم نیترات 9 آبه به‌عنوان عامل شبکه‌ساز و درنهایت تحلیل داده‌ها و تعیین هیدروژل بهینه با استفاده از روش پاسخ سطح بوده است. به‌عبارت‌ دیگر، با طراحی مجموعه آزمون‌ها و با استفاده از روش پاسخ سطح، هیدروژل بهینه برحسب سه پاسخ زمان تشکیل، زمان چروکیدگی و مقدار تورم شناسایی شد که البته خواص شیمیایی و شکل‌شناسی هیدروژل ابرجاذب بهینه با استفاده از روش بطری (تورم و چروکیدگی)، رئولوژی، طیف‌سنجی تفکیک انرژى (EDS) و آزمون گرماوزسنجی (TGA) معین شد. نتایج نشان داد، هیدروژل بهینه ماده‌ای با غلظت 40000ppm از پلیمر شامل 6wt% عامل شبکه‌ساز است. زمان چروکیدگی هیدروژل ابرجاذب بهینه حاصل بیش از 180 روز، مقدار تورم 2800 برابر وزن ماده خشک اولیه، مدول کشسانی 15240Pa و پایداری گرمایی تا دمای  325 درجه سلسیوس بود. در این پژوهش، بیشترین مقدار تورم (4000 برابر وزن خشک هیدروژل ابر جاذب) در ترکیب هیدروژل با غلظت 20000ppm پلی‌آکریل آمید و با نسبت وزنی 6 به 100 آلومینیم نیترات 9 آبه به پلیمر مشاهده شد. اما، زمان چروکیدگی آن (کمتر از 10 روز) مانع از انتخاب این ترکیب از دو ماده به‌عنوان غلظت بهینه شد. همچنین، نسبت وزنی عامل شبکه‌ساز به پلیمر به‌عنوان کنترل‌کننده زمان تشکیل و چروکیدگی هیدروژل و غلظت پلیمر پارامتر اصلی در کنترل مقدار تورم، معرفی شد. پلی‌آکریل آمید و با نسبت وزنی 6 به 100 آلومینیم نیترات نه آبه به پلیمر مشاهده شد، اما زمان چروکیدگی آن (کمتر از 10 روز) مانع از انتخاب این ترکیب از دو ماده به عنوان غلظت بهینه شد. همچنین، نسبت وزنی عامل شبکه‌ساز به پلیمربه‌عنوان کنترل‌کننده زمان تشکیل و چروکیدگی هیدروژل و غلظت پلیمر پارامتر اصلی در کنترل مقدار تورم معرفی شد.