Příprava, charakterizace a využití dialdehydu celulózy jako síťovacího činidla pro PVA

Abstract

Byl připraven a charakterizován solubilizovaný dialdehyd celulózy (DAC) získaný modifikací alfa celulózy pomocí jodistanové oxidace. Za účelem potlačení degradace byl solubilizovaný DAC stabilizován nízkým pH ihned po jeho přípravě. Byl zkoumán vliv solubilizace a stárnutí v kyselém prostředí na vlastnosti DAC. Hlavními předměty zájmu byla zkoumání distribuce molekulových hmotností (GPC), obsahu reaktivních aldehydových skupin (volumetrie), vibračních spekter (FT-IR), tepelné stability (TGA) a strukturního složení (LC-MS, NMR, SEM). Dále byl DAC použit jako síťovací činidlo pro polyvinylalkohol (PVA). Reaktivní aldehydové skupiny DAC vytvořené na pozicích C2 a C3 anhydroglukopyranózové jednotky slouží jako síťovací protějšky k hydroxylovým skupinám PVA v kyselých podmínkách. K zajištění vzniku sítě hybridního PVA/DAC hydrogelu tvořeného acetalovými/hemiacetalovými můstky musí být zaveden vhodný katalytický systém. Zpočátku byl zkoumán vliv dvou vybraných koncentrací katalytického systému a zvolených teplot sušení na vlatnosti PVA/DAC xerogelů a hydrogelů pomocí několika analytických metod (FT-IR, XRD, TGA a parametry sítě). Poté se k síťování PVA použil kyselý roztok DAC o různém stáří společně se dvěmi chemicky odlišnými katalytickými systémy. Síťovací efektivita a účinnost těchto různých síťovacích systémů (síťovadlo + katalyzátor) byly zkoumány z hlediska vlastností výsledných PVA/DAC hydrogelů, tj. krystalinity (XRD) a tuhosti (tahové zkoušky) vysušeného gelu, a dále strukturních i funkčních parametrů nabotnalé sítě. Nakonec bylo provedeno srovnání mezi síťovacími činidly DAC a glutaraldehydem (GA) v širokém rozsahu jejich koncentrací s následným vyhodnocením parametrů sítě připravených PVA/DAC a PVA/GA hydrogelů. DAC udržovaný při nízkém pH vykazuje schopnost působit jako účinné síťovací čínidlo pro tvorbu PVA hydrogelů o výsledných vlastnostech závislých na koncentraci katalytického systému a teplotě sušení. Bylo zjištěno, že vlastnosti PVA/DAC jsou řízeny molekulovou hmotností použitého DAC. Podmínky nízkého pH zachovávají použitelnost DAC jako síťovacího činidla i po 28 dnech od jeho přípravy. DAC vykazuje výjimečnou účinnost síťování PVA ve velmi nízkých koncentracích ve srovnání s GA a umožňuje tak tvorbu hydrogelů s velmi vysokou schopností bobtnání. Toto chování je projevem makromolekulárního charakteru DAC, jenž vytváří "dvoufázovou" topologii sítě obsahující oblasti s velmi vysokou hustotou zesíťování PVA v blízkosti řetězců DAC vložených do matrice tvořené lineárními částmi PVA makromolekul.