Inżynieria koloidalnych układów chitozanowych wrażliwych na zmianę temperatury

W monografii przestawiono analizę teoretyczną i doświadczalną wpływu rodzaju rozpuszczalnika oraz rodzaju kationu związanego z glicerofosforanem na temperaturę punktu przemiany fazowej, kinetykę procesu żelowania oraz morfologię otrzymanych hydrożeli.

SPIS TREŚCI

WYKAZ OZNACZEŃ ................................................................................ 7

1. WPROWADZENIE ............................................................................... 9

2. CEL PRACY ........................................................................................ 14

3. PODSTAWY TEORII KOLOIDÓW ................................................... 14

3.1. Oddziaływania międzycząsteczkowe w układach koloidalnych ........... 15

3.1.1. Teoria warstwy podwójnej ........................................................... 18

3.1.2. Potencjał Zeta ............................................................................... 20

3.1.3. Warstwa podwójna w roztworach polielektrolitów – podejście Poissona’a-Boltzmanna ................................................................ 23

3.2. Konformacja przestrzenna łańcuchów polimeru w roztworach koloidalnych ........................................................................................... 29

3.3. Stabilność koloidów polimerowych ....................................................... 32

3.4. Kinetyka agregacji w roztworach koloidalnych ..................................... 36

3.4.1. Agregacja limitowana dyfuzją (DLA) .......................................... 36

3.4.2. Agregacja limitowana reakcją (RLA) .......................................... 37

3.4.3. Porównanie szybkości agregacji limitowanej dyfuzją (DLA) i limitowanej reakcją (RLA) ........................................................... 39

3.4.4. Żelowanie zawiesin koloidalnych ................................................ 40

4. KOLOIDY CHITOZANOWE O NISKIM STĘŻENIU ........................ 42

4.1. Chityna i chitozan ................................................................................... 42

4.2. Chitozan – budowa i właściwości fizykochemiczne .............................. 44

4.3. Hydrożele chitozanowe .......................................................................... 47

4.3.1. Hydrożele chitozanowe wrażliwe na wzrost temperatury ............ 49

4.3.2. Rola soli glicerofosforanu w procesie agregacji chitozanu ...................................................................................... 57

4.4. Reologiczne metody analizy hydrożeli chitozanowych ......................... 64

4.4.1. Pomiary właściwości lepkosprężystych chitozanu ....................... 65

4.4.2. Metody wyznaczania temperatury przemiany fazowej ................ 68

4.4.3. Konfiguracja łańcuchów chitozanu w roztworze ......................... 71

5. PODSUMOWANIE PRZEGLĄDU LITERATURY ........................... 76

4. ANALIZA TEORETYCZNA MECHANIZMÓW PROCESU PRZEMIANY FAZOWEJ HYDROŻELI CHITOZANOWYCH ......... 80

6.1. Jednozasadowe rozpuszczalniki stosowane w koloidalnych układach chitozanowych ........................................................................................ 85

6.2. Fosforan i glicerofosforan – rola w procesie neutralizacji ładunku polijonu ..................................................................................... 86

6.3. Kinetyka krystalizacji chitozanu ............................................................ 91

6.3.1. Energia agregacji .......................................................................... 95

6.3.2. Kinetyka procesu agregacji w warunkach izotermicznych. ......... 96

6.4. Perykinetyka i ortokinetyka .................................................................... 99

6.5. Wpływ lepkości na proces przemiany fazowej .................................... 103

7. ANALIZA DOŚWIADCZALNA PROCESU PRZEMIANY FAZOWEJ HYDROŻELI CHITOZANOWYCH .............................. 107

7.1. Materiał doświadczalny ........................................................................ 107

7.1.1. Wyznaczenie naważek soli glicerofosforanu wapnia oraz glicerofosforanu magnezu .................................................. 109

7.1.2. Preparatyka koloidalnych roztworów chitozanu ........................ 110

7.2. Metodyka badań doświadczalnych ........................................................ 110

7.2.1. Pomiary pH i potencjału Zeta ..................................................... 110

7.2.2. Pomiary kinetyki procesu perykinetycznego – turbidymetria ... 111

7.2.3. Izotermiczne i nieizotermiczne pomiary reologiczne ................. 112

7.2.4. Analiza struktury morfologicznej hydrożeli chitozanowych metodami FTIR i SEM ...................................... 113

7.3. Wyniki pomiarów i dyskusja ................................................................. 114

7.3.1. Wyniki pomiarów pH ................................................................. 114

7.3.2. Pomiary potencjału Zeta ............................................................. 115

7.3.3. Perykinetyczny proces przemiany fazowej zol-żel ..................... 118

7.3.4. Widma mechaniczne koloidalnych układów chitozanowych ..... 123

7.3.5. Izotermiczne kinetyki przemiany fazowej zol-żel ...................... 127

7.3.6. Nieizotermiczny proces przemiany fazowej zol-żel ................... 131

7.3.7. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera ........... 134

7.3.8. Struktura morfologiczna hydrożeli chitozanowych SEM ........... 137 

8. PODSUMOWANIE ............................................................................. 140

BIBLIOGRAFIA .................................................................................... 143

ZAŁĄCZNIK NR 1 ................................................................................. 157

ZAŁĄCZNIK NR 2 ................................................................................. 159

ZAŁĄCZNIK NR 3 ................................................................................. 164

STRESZCZENIE .................................................................................... 165

SUMMARY ............................................................................................ 166