Preparation and characterization of carboxymethylcellulose based hydrogels

Abstract

Karboksimetilselüloz (CMC) tabanlı hidrojeller çapraz bağlanma metodu ile polivinilalkol (PVA) varlığında sentezlenmiştir ve çapraz bağlayıcı olarak fumarik asit (FA) kullanılmıştır. Sodyumkarboksimetilselüloz (NaCMC) ve polivinilalkol farklı konsantrasyonlarda FA kullanılarak çapraz bağlanmştır. Hidrojeller farklı karakterizasyon yöntemleri (FTIR, TGA, XRD ve SEM) kullanılarak incelenmiştir. Hidrojellerin su absorblayabilme özelliği farklı pH çözeltilerinde incelenmiştir. FA konsantrasyonu arttıkça; CMC ve PVA arasındaki çapraz bağlamanın artmasından dolayı, denge şişme kapasitesi azalmıştır. Ayrıca hidrojellerin pH duyarlılıkları incelenmiştir. Sonuçlar hidrojellerin bazik ortamda asidik ortama göre daha çok şişme davranışında bulunduğunu göstermiştir. Buna ek olarak hidrojeller pH tersinir özelliğine sahiptir. pH=8 de şiştiği ve pH=2.6 da büzüldüğü gözlenmiştir. FTIR spektrumları, FA'in karboksil grupları ile PVA'ün ve NaCMC'nin hidroksil grupları arasında çapraz bağlanmanın ester formunda oluştuğunu göstermiştir. Hidrojellerin termal davranışları, TGA/DTG analizi ile incelenmiştir. Hidrojellerdeki termal kararlılıkları çapraz bağlanma ile arttmıştır. SEM analizi, 10FA ve 15FA hidrojellerinde yüksek gözenekli bir yapının oluştuğunu, 20FA ve 25FA örneklerinde lifli yapının önce arttığı sonra ise çözüldüğünü göstermiştir. Carboxymethylcelusose (CMC) based hydrogels were synthesized by crosslinking methot in presence of poly(vinylalcohol) (PVA) and fumaric acid (FA) used as a crosslinker. NaCMC and PVA cross-linked with different concentrations of FA. Hydrogels were characterized with different methods (FTIR, TGA, XRD and SEM) of analysis. The water absorbencies of these hydrogels in different pH solutions were investigated. As the FA concentration was increased, equilibrium swelling capacity reduced due to increasing crosslinking between CMC and PVA. Also pH sensitivity and reversibilty of hydrogels were investigated. The results indicated that the hydogels in the base medium had higher swelling behavior than the acidic medium. More over the hydrogels had pH reversibilty behavior which swelled at pH=8 and shrinked at pH=2.6. The FTIR results indicated the cross-linking between carboxyl group of FA with hydroxyl group of PVA and NaCMC through ester formation. The thermal behavior of the hydrogels was examined by TGA/DTG. The crosslinking improved the thermal stability of the hydrogels. Furthermore the SEM analysis showed that a highly porous structure was observed for 10FA and 15FA hydrogels while for 20FA and 25FA samples firstly high fibrous structure, then dispersion was observed.