Mag-héj szerkezetű intelligens gélek előállítása

Abstract

Az irodalomban már régóta foglalkoznak mag-héj szerkezetű mikrogélek előállításával. Népszerűségük többek között abból fakad, hogy a héj kialakításával az igényeknek megfelelően alakíthatóak a részecskék tulajdonságai. A mag-héj szerkezetű gélek egyik legfontosabb képviselői az intelligens mag-héj szerkezetű mikrogélek. Az irodalomban számos módszert találunk ilyen részecskék szintézisére, azonban általánosságban elmondható, hogy az előállítási módszerek legtöbbje egy kétlépeses módszer, melynek folyamán az első lépésben előállított magrészecskéket használják fel a második reakció során külső héj kialakítására. Nincs ez másként a precipitációs polimerizációval előállított mag-héj szerkezetű intelligens p(NIPAm) mikrogélek esetében sem. Azonban ebben az esetben a kialakítható héjak minőségét erősen korlátozza, hogy a héjak nem építhetőek fel hidrofil tulajdonságú polimerekből. Munkám alapja a korábban elvégzett kutatásom volt, melynek során kidolgoztam egy egylépéses szintézis módszert hidrofil PEO-héj kialakítására töltött mikrogél részecskék felszínén. Jelenlegi munkám célja annak a kérdésnek az eldöntése volt, hogy alkalmas-e a módszer szabályozott belső szerkezető mikrogélrészecskék előállítására és tetszőleges hidrofil vagy tisztán ionos héjak kialakítására is. Munkám első részében megvizsgáltam, hogy a homogén keresztkötéssűrűség-eloszlású részecskék előállítására kidolgozott eljárás során milyen mértékben változtathatóak az előállítási paraméterek. Ezeknek a vizsgálatoknak jelentőségét az adja, hogy szabályozott belső szerkezetű részecskék előállítása során elengedhetetlen, hogy egyrészt szabályozni tudjuk a keletkező részecskék méretét, másrészt, hogy a szintézist elegend_en hosszú ideig fenn tudjuk tartani a különböző tulajdonságú héjak kialakításához. Ezen vizsgálataim megerősítették, hogy a monomeradagoláson alapuló eljárás megfelel ezeknek az elvárásoknak Ezt követően megvizsgáltam, hogy az egylépéses monomeradagoláson alapuló eljárás segítségével létrehozhatóak-e hidrofób héjjal rendelkező mag-héj szerkezetű mikrogél részecskék. Vizsgálataim azt mutatták, hogy az előállított részecskék tulajdonságai megegyeztek a hasonló szerkezetű kétlépéses eljárásban előállított meg-héj részecskék tulajdonságaival. Végül előállítottam egy tiszta ionos poliakrilsav héjat tartalmazó részecskét. Vizsgáltam a részecske kialakulása folyamán a monomerek beépülésének a kinetikáját, ennek ismeretében pedig kísérletet tettem az akrilsav monomerek konverziójának növelésére. Az előállított akrilsav héjjal rendelkezű mikrogélek számos új, érdekes tulajdonsággal rendelkeznek. Ezek közül a legfontosabb, hogy a pH, illetve az ionerősség megfelelő megválasztása esetén szobahőmérsékleten képesek makroszkopikus gélhálozat reverzibilis kialakítására. Összességében elmondható, hogy a kívánt részecskét sikeresen állítottam elő egylépéses szintézissel. Az irodalomban mind a módszer, mind a kialakított héj ismeretlen volt eddig. Az elért eredmények tükrében megállapítható, hogy a kidolgozott eljárás segítségével várhatóan számos új részecsketípus állítható elő, ami új utat nyithat a hierarchikus szerkezetű lágy nanorészecskék kutatásában.