Kationska funkcionalizacija nanoceluloznih vlaken za pripravo pH odzivnih hidrogelov z ustreznimi reološkimi lastnostmi

magistrsko delo

Luka Gorše (Avtor), Aleš Ručigaj (Mentor), Marjan Marinšek (Član komisije za zagovor), Urška Šebenik (Član komisije za zagovor)

Povzetek

Hidrogeli so izjemno funkcionalni materiali, ki so primerni za uporabo v biomedicinskem področju zaradi sposobnosti zadrževanja ogromnih količin vode. Zadnje čase je pozornost usmerjena predvsem v pripravo hidrogelov iz biopolimerov, ki so biokompatibilni, bioresorptivni in nizkotoksični. Sposobnost površinske funkcionalizacije biopolimerov, omogoča pripravo tako imenovanih pametnih hidrogelov, ki nabrekajo, ko so izpostavljeni specifičnemu dražljaju iz okolja, kot je na primer sprememba pH vrednosti okolja. V tem magistrskem delu sem sintetiziral kationsko funkcionalizirana nanocelulozna vlakna. Z uporabo katalizatorja natrijevega hidroksida in kationizacijskega reagenta glicidiltrimetilamonijevega klorida, so bile na površino nanovlaken vezane kationske kvarterne amonijeve soli. Uspešnost funkcionalizacije izhodiščnega materiala sem potrdil z infrardečo spektroskopijo in preverjanjem, če vodne disperzije pripravljenih vlaken izkazujejo hidrogelno strukturo. Z metodo konduktometrične titracije je bila kvantificirana vsebnost kvarternih amonijevih soli na funkcionaliziranih vlaknih. Na podlagi rezultatov sem ovrednotil optimalne dodatke reagentov v sintezi, ki so omogočili največjo funkcionalizacijo celulolznih nanovlaken. Nadalje sem pripravil različne mešanice hidrogelov iz nanoceluloznih vlaken kationske in anionske narave in pri tem poskušal vplivati na velikost hidrogelne mreže in viskoznost pripravljenih mešanic. V okviru raziskovalnega dela so bili pripravljeni tudi hidrogeli iz kationskega biopolimera hitozana, ki so bili zamreženi z raztopino natrijevega tripolifosfata, ki je omogočil vzpostavitev stabilne hidrogelne strukture. Z naraščanjem masnega deleža natrijevega tripolifosfata v raztopini, se je povečevala tudi stopnja zamreženja hidrogelov. Prek reološke karakterizacije pripravljenih mešanic in zamreženih hidrogelov, sta bila za vzorce določena viskoznost in strižni modul, nadalje pa še velikost hidrogelne mreže.

Ključne besede

nanoceluloza;nanovlakenska celuloza;hidrogeli;biopolimeri;kationska funkcionalizacija;hitozan;reologija;reološke lastnosti;magistrska dela;

Podatki

Jezik:	Slovenski jezik
Leto izida:	2021
Tipologija:	2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:	UL FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Založnik:	[L. Gorše]
UDK:	678:620.3(043.2)
COBISS:	90897155
Št. ogledov:	229
Št. prenosov:	118
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Angleški jezik
Sekundarni naslov:	Cationic functionalization of nanocellulose fibers for preparation of pH-responsive hydrogels with suitable rheological properties
Sekundarni povzetek:	Hydrogels are very functional materials suitable for use in biomedical field due to their ability to retain large amounts of water. In recent times a lot of attention is focused on preparation of hydrogels from biopolymers which are biocompatible, bioresorptive and exhibit low toxicity. Ability of biopolymer surface functionalization means that they can be used to prepare smart hydrogels which swell due to external stimuli such as pH value change of their environment. In this master thesis synthesis of cationic functionalized nanocellulose fibers was performed. With the use of catalyst sodium hydroxide and glycidyltrimethylammonium chloride as cationization reagent, cationic quaternary ammonium salts were introduced on the surface of nanofibers. Successful functionalization of input material was confirmed with the use of infrared spectroscopy. It was also checked if water dispersions of synthesised fibers exhibit hydrogel structure. Quantification of quaternary ammonium salts introduced to fibers surface was carried out using conductometric titration. Based on the results, optimal additions of synthesis reagents were determined to provide the best functionalization of nanocellulose fibers. Using both anionic and cationic nanocellulose fibers, hydrogel mixtures were prepared in a way that mesh size and viscosity of prepared hydrogel mixtures could be influenced. In the scope of this thesis, hydrogels from cationic biopolymer chitosan were also prepared. Chitosan hydrogels were crosslinked with solution of sodium tripolyphosphate to achieve stable hydrogel structure. The degree of crosslinking increased with increasing mass fraction of sodium tripolyphosphate in solution. Rheological characterization of prepared hydrogel mixtures and crosslinked hydrogels was performed. Both viscosity and shear modulus were measured, and hydrogel mesh size was determined for prepared samples.
Sekundarne ključne besede:	nanocellulose fibers;hydrogel;biopolymer;cationic functionalization;chitosan;
Vrsta dela (COBISS):	Magistrsko delo/naloga
Študijski program:	1000376
Konec prepovedi (OpenAIRE):	1970-01-01
Komentar na gradivo:	Univ. v Ljubljani, Fak. za kemijo in kemijsko tehnologijo, smer Kemijsko inženirstvo
Strani:	72 str.
ID:	14562760