Synthesis of carboxymethylcellulose/starch superabsorbent hydrogels by gamma-irradiation

自愈水凝胶 淀粉 肿胀 的 化学 高吸水性高分子 水溶液 化学工程 离子强度 纤维素 多糖 聚合物 高分子化学 核化学 有机化学 工程类
作者
Tamás Fekete,Judit Borsa,Erzsébet Takács,László Wojnárovits
出处
期刊:Chemistry Central Journal [BioMed Central]
卷期号:11 (1): 46-46 被引量:116
标识
DOI:10.1186/s13065-017-0273-5
摘要

Superabsorbent hydrogels show a large potential in a wide array of applications due to their unique properties. Carboxymethylcellulose (CMC) is a commercially available water-soluble cellulose derivative of major interest in the hydrogel synthesis. High-energy irradiation allows the chemical crosslinking without the use of crosslinking agents, while the introduction of other natural or synthetic polymers offers a convenient way to modify the gels. In this study we examined the effect of the addition of starch, a low-cost renewable polysaccharide, on the properties of carboxymethylcellulose-based hydrogels. Superabsorbent gels were prepared by gamma irradiation from aqueous mixtures of carboxymethylcellulose and starch. The partial replacement of CMC with starch improved the gel fraction, while a slight increase in the water uptake was also observed. However, very high starch content had a negative impact on the gelation, resulting in a decrease in gel fraction. Moreover, higher solute concentrations were preferred for the gelation of CMC/starch than for pure CMC. Hydrogels containing 30% starch showed the best properties: a water uptake of ~350 gwater/ggel was achieved with ~55% gel fraction synthesized from 15 w/w% solutions at 20 kGy. Heterogeneous gel structure was observed: the starch granules and fragments were dispersed in the CMC matrix. The swelling of CMC/starch gels showed a high sensitivity to the ionic strength in water due to the CMC component. However, the mixed gels are less sensitive to the ionic strength than pure CMC gels. The introduction of starch to carboxymethylcellulose systems led to improved properties. Such gels showed higher water uptake, especially in an environment with high electrolyte concentration. CMC/starch hydrogels may offer a cheaper, superior alternative compared to pure cellulose derivative-based gels depending on the application.
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