Полимерлік гидрогельдер

  Полимерлік гидрогельдер

Полимерлі гидрогельдер - бір-бірімен химиялық байланысқан ұзын тізбекті макромолекуладан тұратын, үш өлшемді кеңістіктік құрылымды жоғары молекулалық қосылыстар. Олар еріткіштің шамадан тыс мөлшерін және еріткіште еріген төмен молекулалы қосылыстарды өзіне жақсы сіңіреді, яғни суперабсорбциялық қасиеті бар жұмсақ, созылғыш қасиеттерге ие суда ерімейтін материалдар.

Құрғақ және суда ісінген Поливинилпирролидон (ПВПД)- гидрогелінің үлгілері

Қолданылуы

Сұйықтықтың айтарлықтай көлемін сіңіру және ұстап қалу қабілетінің арқасында, гидрогельдер ісінген полимерлік жүйелерінің әрекетінің фундаменталды заңдылықтарын анықтау тұрғысынан ғана емес, сондай-ақ бірқатар облыстарда практикалық қолдану тұрғысынан тығыз зерттелетін объект болып табылады. Мысалы, байланыс линзаларына және ақуыздарды бөлуге арналған материалдар, жасушалар мен тіндер өсіруге, дәрілік заттардың бақыланатын босату жүйелеріне арналған матрикстер ретінде.

Полимерлік гидрогельдерді жаңа қолдану аймағының шығуымен олардың қасиеттеріне жаңа талаптар туындайды. Соңғы кездері гидрофильдік қасиеттермен қатар басқа да мақсатты сипаттамаларды иеленетін, мысалы, гидрофильдік материалдарға (полисилоксандар және фторполимерлер) тән газ өтімділік, гидратталған күйде материалдың жоғары механикалық беріктігі, оптикалық мөлдірлік, электр өткізгіштік және т.б., гидрогельдерді қолдану қажеттілігі артты. Бір материалда аталған қасиеттердің бірігуі бірегей полимерлік бұйымдарды, мысалы оттек өтімділігі жоғары жұмсақ контактілі линзалар, суда ерімейтін дәрілік заттарды тасымалдағыштар, гидрофильдік те, гидрофобтық заттарды да сіңіруге қабілетті сорбенттер, жаңа мембраналық заттар және басқа да объектілер құруға мүмкіндік береді.

Қазіргі уақытта кеңінен гидрогельдер экологиялық мәселені шешу үшін тұрмыстық химияда (сабын, шампунь, крем), суды дайындауда және суды тазалауда (металдарды бөліп алу, тұзсыздандыру), ауыл шаруашылығында (өсімдіктің тамыр жүйесінде ылғалды ұстап тұру үшін, құмды реттеу), мұнай өндірісінде (мұнай өнімділігін арттыруда, жер қыртысынан мұнай мөлшерін екінші қайтара өндіруде, құбырдың ішкі қуысын тазалауда), биотехнологияда (ақуыздарды және ферменттерді бөлу және тазарту), медицинада (гигиеналық материалдар, дәнекерлі линзалар, мишен-нысанаға дәріні бақылаулы тасымалдау), техникалық жұмыстарда (жасанды бұлшық ет, хемомеханикалық құрылғы), электроникада (сенсорлар, қабылдағыштар, оптикалық түрлендіргіштер) және тағы басқа салада кеңінен пайдаланылады.

Ерекше қасиеттері

Полимерлік гельдердің бағалылығы оның кейбір ерекше қасиеттеріне байланысты. Полимерлік гельдер суда еритін полимерлер және гидрогельдер ортаның өзгерістерінен (еріткіштің табиғаты, температура, рН, электрикалық аумақ) қайтымды реакцияға түсуі мүмкін, әрі жүйенің реакциясы аспапсыз жай көзбен (гомогенді фазада жаңа фазаның қалыптасуы бұған дейін ерітіндіде гельдердің күрт ісінуі және коллапсы) оңай көрінеді. Осындай қасиеттерге ие болғандықтан олар «ақылды гельдер» деген атқа ие болған, сонымен қатар оларды «интеллектуалды» материалдар (smart or Intelligent materials) деп те атайды. Осы «интеллектуалды» деп аталатын полимерлер зерттеушілердің назарын аударуда. Полимерлік гельдер деп бір-бірімен химиялық байланысқан ұзын тізбекті макромолекулалардан тұратын үшөлшемді кеңістіктік құрылымды жоғары молекулалы қосылыстарды айтады. Олар шығу тегіне байланысты табиғи (мысалы, көздің шыны тәрізді денесі) синтетикалық та (поливинилпирролидон гельдер, полиакриламидтік гельдер және т.б) болуы мүмкін.

Макромолекулалардың ұзындығы өте үлкен болғандықтан гельдер созылғыштық қасиеті өте дамыған полимерлік торларды құрады. Гельдердің басты ерекшелігі еріткіштердің шамадан тыс мөлшерін сіңіре алуында. Еріткіштің қызметін көбінесе су атқарады, ал суда ісінетін гель – гидрогельдер деп аталады. Гельдердің осылайша суда қатты ісіну қабілеті олардың құрылымында ионогенді және полюсті гидрофильді функционалдық топтардың болуына байланысты. Олар бір жағынан, полимердің суға ынтықтылығына жауапты болып, сумен әрекеттесуіне ықпал етсе, екінші жағынан, су ерітінділерінде ионданып, полимер тізбегінде зарядтардың пайда болуына және қарсы иондардың тігілу түйіндері арасындағы кеңістікке босап шығуына әкеледі.