Sintesis de hidrogeles

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RESUME.

Productos de hidrogel constituyen un grupo de materiales poliméricos, la estructura hidrófila de que los hace capaz de contener grandes cantidades de agua en sus redes tridimensionales. Amplia empleo de estos productos en un número de áreas industriales y medioambientales de aplicación se considera que es de vital importancia. Como era de esperar, los hidrogeles naturales fueron reemplazados gradualmente por tipos sintéticos debido a su mayor capacidad de absorción de agua, larga vida útil, y la amplia variedad de recursos químicos primas. La literatura sobre este tema se encontró estar en expansión, sobre todo en las áreas científicas de investigación. Sin embargo, se examinaron una serie de publicaciones e informes técnicos que trabajan con productos de hidrogel desde el punto de vista de ingeniería a los aspectos tecnológicos visión general que cubren este creciente campo multidisciplinar de investigación. El objetivo principal de este artículo es revisar la literatura relativa a la clasificación de los hidrogeles en diferentes bases, características físicas y químicas de estos productos, y la viabilidad técnica de su utilización. También participa tecnologías adoptadas para la producción de hidrogel junto con implicaciones en el diseño de proceso, diagramas de bloques, y las condiciones optimizadas del proceso de preparación. Una categoría innovado de recientes generaciones de materiales de hidrogel también se presentó en algunos detalles.

Introducción

Los materiales de interés en esta breve revisión son principalmente hidrogeles, que son redes poliméricas ampliamente hinchados con agua. Geles hidrófilos que se refiere generalmente como hidrogeles son redes de cadenas de polímero que a veces se encuentran como geles coloidales en las que el agua es el medio de dispersión [1] .

Los investigadores, con los años, se han definido los hidrogeles de muchas maneras diferentes. El más común de ellos es que es la red de hidrogel polimérico reticulado producida por la mera reacción de uno o más monómeros a-hinchado con agua, y. Otra definición es que es un material polimérico que exhibe la capacidad de hincharse y retener una fracción significativa de agua dentro de su estructura, pero no se disuelve en agua. Los hidrogeles han recibido considerable atención en los últimos 50 años, debido a su promesa excepcional en una amplia gama de aplicaciones [2-4] . Ellos poseen también un grado de flexibilidad muy similar al tejido natural debido a su gran contenido de agua.

La capacidad de los hidrogeles de absorber agua surge de los grupos funcionales hidrófilos unidos a la cadena principal polimérica, mientras que su resistencia a la disolución surge de enlaces cruzados entre las cadenas de la red. Muchos materiales, tanto de origen natural y sintético, encaja en la definición de los hidrogeles.

Durante las últimas dos décadas, hidrogeles naturales fueron reemplazados gradualmente por hidrogeles sintéticos, que tiene una larga vida útil, alta capacidad de absorción de agua, y la alta resistencia del gel. Afortunadamente, polímeros sintéticos normalmente tienen estructuras bien definidas que se pueden modificar para producir medida degradabilidad y funcionalidad capaz. Los hidrogeles pueden ser sintetizados a partir de componentes puramente sintéticos. Además, es estable en las condiciones de fluctuaciones bruscas y fuertes de temperaturas [5].

Recientemente, los hidrogeles se han definido como dos o multicomponentes sistemas que consisten en una red tridimensional de cadenas de polímero y el agua que llena el espacio entre macromoléculas. Dependiendo de las propiedades del polímero (polímeros) utilizados, así como de la naturaleza y la densidad de las articulaciones de red, tales estructuras en equilibrio puede contener diversas cantidades de agua; típicamente en el estado hinchado, la fracción de masa de agua en un hidrogel es mucho mayor que la fracción de masa de polímero. En la práctica, para lograr un alto grado de hinchazón, es común el uso de polímeros sintéticos que son cuando esté en forma no reticulada soluble en agua.

Los hidrogeles se pueden sintetizar en una serie de â € ~ A. € ~classicalâ € ™ â € ™ formas químicas. Estos incluyen procedimientos de un solo paso, como la polimerización y la reticulación paralelo de monómeros multifuncionales, así como procedimientos múltiples pasos que implican la síntesis de moléculas de polímero que tienen grupos reactivos y su posterior reticulación, posiblemente también por reacción de polímeros con agentes de reticulación adecuados. El ingeniero de polímero puede diseñar y sintetizar las redes poliméricas con control de escala molecular sobre la estructura como la densidad de reticulación y con propiedades adaptadas, tales como la biodegradación, resistencia mecánica y química y de la respuesta biológica a los estímulos [6].

Clasificación de los productos de hidrogel

Los productos de hidrogel se pueden clasificar en diferentes bases que se detallan a continuación:

Clasificación basada en fuente

Los hidrogeles se pueden clasificar en dos grupos en base a sus orígenes naturales o sintéticos [7].

Clasificación según la composición polimérica

El método de preparación conduce a formaciones de algunas clases importantes de hidrogeles. Estos pueden ejemplificarse por lo siguiente:

1. Hidrogeles homopolymeric se hace referencia a la red de polímero derivado de una sola especie de monómero, que es una unidad estructural básica que comprende de cualquier red de polímero [8]. Los homopolímeros pueden tener estructura esquelética reticulado dependiendo de la naturaleza de la técnica de monómero y polimerización.
2. Hidrogeles copoliméricos se componen de dos o más especies de monómeros diferentes con al menos un componente hidrófilo, dispuestos en un aleatorios, de bloque o alterna de configuración a lo largo de la cadena de la red de polímero [9].
3. Multipolímero Interpenetrante hidrogel polimérico (IPN), una importante clase de hidrogeles, está hecho de dos independientes sintético reticulado y / o componente polímero natural, contenida en una forma de red. En semi-IPN de hidrogel, un componente es un polímero reticulado y otro componente es un polímero no reticulado [10, 11]. 

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La clasificación de los hidrogeles depende de su estructura física y la composición química pueden ser clasificados como sigue:

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