RO132703A2 - Process for preparing polymeric cryogels based on 2-hydroxyethyl methacrylate and graphene oxide - Google Patents
Process for preparing polymeric cryogels based on 2-hydroxyethyl methacrylate and graphene oxide Download PDFInfo
- Publication number
- RO132703A2 RO132703A2 ROA201700036A RO201700036A RO132703A2 RO 132703 A2 RO132703 A2 RO 132703A2 RO A201700036 A ROA201700036 A RO A201700036A RO 201700036 A RO201700036 A RO 201700036A RO 132703 A2 RO132703 A2 RO 132703A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- cryogel
- graphene oxide
- hydroxyethyl methacrylate
- hema
- mbaam
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
- B01J20/286—Phases chemically bonded to a substrate, e.g. to silica or to polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Description
DESCRIEREA INVENȚIEIDESCRIPTION OF THE INVENTION
PROCEDEU DE PREPARARE CRIOGELURI POLIMERICE PE BAZĂ DE 2-HIDROXIETIL METACRILAT ȘI OXID DE GRAFENPROCESS FOR PREPARATION OF POLYMERIC CRYSTALS BASED ON 2-HYDROXYETHYL METACRYLATE AND GRAPHIDE OXIDE
Invenția se referă la un criogel polimeric cu porozitate ridicată, pe bază de 2hidroxietil metacrilat și oxid de grafen, si la un procedeu de preparare a acestuia Criogelul este preparat prin introducerea oxidului de grafen dispersat în apă, în care are loc polimerizarea 2-hidroxietil-metacrilatului (HEMA), în prezența unor adaosuri de N,N’metilen bis-acrilamidă (MBAAM) ca reticulant și 1-Hidroxiciclohexil-fenil cetonă (HCFC) cu dublu rol, de fotoinițiator de polimerizare și ligand. Compozitul preparat poate fi utilizat în aplicații vizând purificarea fotocatalitică a apei și apelor uzate sau, după o etapă suplimentară de reducere termică a oxidului de grafen, în aplicații unde este necesară utilizarea de materiale poroase electroconductoare.The invention relates to a high-porosity polymeric cryogel, based on 2-hydroxyethyl methacrylate and graphene oxide, and to a process for its preparation. The cryogel is prepared by introducing graphene oxide dispersed in water, in which 2-hydroxyethyl polymerization takes place. of methacrylate (HEMA), in the presence of additions of N, N'methylene bis-acrylamide (MBAAM) as crosslinker and 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl ketone (HCFC) with dual role, polymerization photoinitiator and ligand. The prepared composite can be used in applications aimed at photocatalytic purification of water and wastewater or, after a further step of thermal reduction of graphene oxide, in applications where the use of electrically conductive porous materials is required.
Se cunosc criogeluri polimerice cu structură macroporoasă pe bază de HEMA și MBAAM realizate prin polimerizare radicalică inițiată de Ν,Ν,Ν',Ν'-tetrametilen diamină (TEMED) [1] destinate recunoașterii selective și purificării proteinelor. într-o altă abordare, criogeluri pe bază de HEMA având ADN introdus în structură sunt utilizate pentru eliminarea anticorpilor anti-ADNdc din plasma sanguină [2]. Criogeluri obținute prin polimerizare radicalică (inițiatori de polimerizare TEMED și persulfat de amoniu) din HEMA, glicidil eter și MBAAM au fost studiate ca suport pentru medicamente cu eliberare controlată [3], Structura poroasă a criogelurilor pe bază de HEMA a permis noi abordări pentru eliminarea colesterolului din arterele coronariene. Criogelurile studiate sunt obținute de asemenea prin polimerizare radicalică inițiată de TEMED [4]. O altă aplicație din domeniul medical, destinată tratării rănilor epidermice și transdermice, implică utilizarea unor compozite polimerice preparate prin introducerea acidului politanic în matrici macroporoase de poliHEMA reticulate cu polietilenglicol diacrilat) [5], Alte aplicații din domeniul medical utilizează criogeluri pe bază de HEMA și esterul metilic al N-metacriloil-(L)-histidină obținute prin polimerizarea în masă. Criogelul obținut este complexat cu ioni de Fe(III) iar materialul rezultat este utilizat pentru absorbția unor enzime [6], într-o abordare similară este prezentată o metodă de obținere a unor criogeluri cu porozitate controlată pe bază de HEMA și MBAAM care, apoi, sunt încărcate cu oxizi de fier conducând la obținerea unor compozite care prezintă interes potențial pentru purificarea apei și apelor uzate [7],The polymeric cryogels with macroporous structure based on HEMA and MBAAM known by radical polymerization initiated by Ν, Ν, Ν ', Ν'-tetramethylene diamine (TEMED) [1] are known for selective recognition and protein purification. In another approach, HEMA-based cryogels having DNA inserted into the structure are used to remove anti-cDNA antibodies from blood plasma [2]. Cryogels obtained by radical polymerization (TEMED polymerization initiators and ammonium persulfate) from HEMA, glycidyl ether and MBAAM were studied in support of controlled-release drugs [3], The porous structure of HEMA-based cryogels allowed new approaches for elimination cholesterol in the coronary arteries. The cryogels studied are also obtained by radical polymerization initiated by TEMED [4]. Another application in the medical field, intended for the treatment of epidermal and transdermal wounds, involves the use of polymeric composites prepared by introducing polyuronic acid into polyHEMA macroporous matrices cross-linked with diacrylated polyethylene glycol) [5], Other applications in the medical field use HEMA-based cryogels and N-methacryloyl- (L) -histidine methyl ester obtained by mass polymerization. The obtained cryogel is complexed with Fe (III) ions and the resulting material is used for the absorption of enzymes [6], in a similar approach is presented a method of obtaining cryogels with controlled porosity based on HEMA and MBAAM which, then , are loaded with iron oxides leading to the production of composites that have potential interest for the purification of water and waste water [7],
a 2017 00036to 2017 00036
25/01/201725/01/2017
Principalele dezavantaje ale criogelurilor preparate pe bază de HEMA și MBAAM raportate până în prezent sunt:The main disadvantages of HEMA and MBAAM-based cryogels reported so far are:
- nu utilizează HCFC cu dublu rol de fotoinițiator de polimerizare și agent de complexare a unor cationi.- does not use HCFC with the dual role of polymerization photoinitiator and cation complexing agent.
- nu conțin GO atașat la matricea polimerică de P-HEMA reticulată cu MBAAM.- do not contain GO attached to the polymeric matrix of P-HEMA cross-linked with MBAAM.
Cele mai asemănătoare criogeluri preparate din HEMA și MBAAM care pot fi utilizate la purificarea apei și apelor uzate sunt realizate prin inițiere termică a procesului de polimerizare, criogelul fiind ulterior încărcat cu nanoparticule cu dimensiuni de cca. 20 nm de a-Fe2O3 sau microparticule de cărbune activat cu dimensiuni de cca. 250-500 pm [7],The most similar cryogels prepared from HEMA and MBAAM that can be used to purify water and wastewater are made by thermal initiation of the polymerization process, the cryogel being subsequently loaded with nanoparticles of approx. 20 nm of α-Fe2O3 or activated carbon microparticles with dimensions of approx. 250-500 pm [7],
Problema tehnică pe care își propune să o rezolve invenția este obținerea unui criogel pe bază de HEMA și MBAAM cu porozitate ridicată având introdus în structură GO, care, datorită grupelor funcționale, poate lega fizico-chimic diverși compuși organici sau cationi prezenți în apă, și HCFC cu dublu rol de fotoinițiator de polimerizare și complexant, iar prin expunerea termică ulterioară să conducă la reducerea GO la grafen și obținerea de criogeluri cu conductibiliate electrică ridicată.The technical problem that the invention aims to solve is to obtain a high porosity HEMA and MBAAM cryogel having introduced into the GO structure, which, due to the functional groups, can physically and chemically bind various organic compounds or cations present in water, and HCFC with the dual role of polymerization and complexing photoinitiator, and by subsequent thermal exposure will lead to the reduction of GO to graphene and obtaining cryogels with high electrical conductivity.
Soluția problemei tehnice constă în obținerea unor criogeluri cu porozitate ridicată pe bază de HEMA utilizând MBAAM ca reticulant, HCPC în exces, cu rol dublu, de fotoinițiator și de agent de complexare, și o soluție apoasă de GO ca mediu de polimerizare a monomerilor utilizați.The solution of the technical problem consists in obtaining high porosity cryogels based on HEMA using MBAAM as crosslinker, excess HCPC, double role, photoinitiator and complexing agent, and an aqueous solution of GO as a polymerization medium for the monomers used.
Principalele avantaje ale invenției propuse sunt:The main advantages of the proposed invention are:
- proces de polimerizare fotochimic care permite atât un control precis al caracteristicilor morfologice ale criogelului (porozitate, dimensiuni, formă) cât și eliminarea unor compuși chimici (inițiatori de tip TEMED, persulfat de amoniu) care, reținute în structura finală, pot interfera cu procesele specifice purificării apei.- process of photochemical polymerization that allows both precise control of the morphological characteristics of the cryogel (porosity, size, shape) and the elimination of some chemical compounds (initiators of type TEMED, ammonium persulfate) that, retained in the final structure, can interfere with the processes specific to water purification.
- utilizarea HCFC permite atât fotoinițierea polimerizării și conducerea procesului la temperaturile scăzute necesare obținerii criogelurilor cât și complexarea unor cationi sau legarea chimică a unor compuși organici prezenți în apă datorită existenței grupelor hidroxi (OH) și carbonil (CO) din structura HCFC.- The use of HCFC allows both the photoinitiation of the polymerization and the process steering at the low temperatures required to obtain the cryogels and the complexation of some cations or the chemical bonding of organic compounds present in water due to the existence of hydroxy (OH) and carbonyl (CO) groups in the HCFC structure.
- utilizarea GO dispersat în apă ca mediu de polimerizare conduce la reținerea acestuia în structura finală a criogelului polimeric permițând astfel legarea chimică a unor compuși organici prezenți în apă datorită existenței diverselor grupe funcționale în structura GO.- The use of GO dispersed in water as a polymerization medium leads to its retention in the final structure of the polymeric cryogel, thus allowing the chemical bonding of some organic compounds present in the water due to the existence of various functional groups in the GO structure.
a 2017 00036to 2017 00036
25/01/2017 domeniu extins de utilizare datorită posibilității obținerii unui criogel polimeric electroconductiv prin reducerea GO, reținut în structură, la grafen, realizat într-o etapă ulterioară, simplă, de expunere termică de scurtă durată (2-3 min., 110-130°C).25/01/2017 Extended domain of use due to the possibility of obtaining an electroconductive polymeric cryogel by reducing GO, retained in the structure, to graphene, realized in a later, simple stage, of short term thermal exposure (2-3 min., 110 -130 ° C).
Conform invenției, obținerea criogelului implică într-o primă etapă prepararea unei soluții apoase conținând GO, HEMA și MBAAM. După dizolvarea sub agitare a MBAAM și omogenizarea amestecului se adaugă HCFC. Dizolvarea fotoinițiatorului (HCFC) decurge sub agitare energică la o temperatură de cca. 35°C, masa de reacție căpătând un aspect omogen după cca. 120-180 min. Soluția apoasă conținând reactanții dizolvați este transferată într-un recipient transparent la radiația UV având forma și dimensiunile specifice aplicației vizate. Recipientul conținând amestecul de reactanți este plasat într-o baie de răcire la o temperatură de 260 K. Concomitent, se expune recipientul la radiație UV cu lungimea de undă de 310-330 nm. Procesul de polimerizare și de formare a criogelului durează 36-48 de ore, răcirea și expunerea la UV fiind asigurate în regim continuu. După finalizarea etapei de polimerizare, criogelul obținut este liofilizat pentru îndepărtarea solventului (apa) și obținerea criogelului în stare uscată. Criogelul astfel obținut are un aspect poros și omogen având o culoare galbenmaronie datorită prezenței GO în structură. în cazul în care se urmărește obținerea unui criogel electroconductiv, la metoda de obținere detaliată mai sus, se adaugă o etapă de reducere la grafen a GO reținut în structura polimerică. Aceasta se realizează fie prin expunerea timp de 2-3 min. la o sursă de aer cald cu temperatura de 110-130°C sau prin expunerea la o sursă de putere combinată UV-IR pentru o perioadă de 60-120 min. După expunerea termică sau UV-IR, criogelul capătă un aspect gri-metalic.According to the invention, obtaining the cryogel involves in the first stage the preparation of an aqueous solution containing GO, HEMA and MBAAM. After stirring the MBAAM and stirring the mixture, add HCFC. The dissolution of the photoinitiator (HCFC) is carried out under energetic stirring at a temperature of approx. 35 ° C, the reaction mass having a homogeneous appearance after approx. 120-180 min. The aqueous solution containing the dissolved reactants is transferred into a transparent container with UV radiation having the shape and dimensions specific to the application concerned. The container containing the reagent mixture is placed in a cooling bath at a temperature of 260 K. At the same time, the container is exposed to UV radiation with a wavelength of 310-330 nm. The process of polymerization and formation of the cryogel lasts 36-48 hours, with cooling and UV exposure being ensured continuously. After completion of the polymerization step, the obtained cryogel is lyophilized to remove the solvent (water) and obtain the cryogel in the dry state. The cryogel thus obtained has a porous and homogeneous appearance having a yellowish color due to the presence of GO in the structure. If an electroconductive cryogel is to be obtained, to the method of obtaining detailed above, a graphene reduction step of GO retained in the polymeric structure is added. This is achieved either by exposure for 2-3 min. to a hot air source with a temperature of 110-130 ° C or by exposure to a combined UV-IR power source for a period of 60-120 min. After thermal or UV-IR exposure, the cryogel takes on a gray-metallic appearance.
în continuare este prezentat un exemplu de realizare a invenției în vederea obținerii compozitelor fotoluminescente:The following is an example of an embodiment of the invention for obtaining photoluminescent composites:
într-o procedură experimentală tipică, etapa inițială implică prepararea unei soluții apoase de GO cu concentrația de 5 mg/mL. înainte de utilizare, soluția de GO este ultrasonată timp de 10 min. pentru asigurarea unei omogenități ridicate. în cea de a doua etapă, 1 mL HEMA și 0,2 g MBAAM sunt dizolvate în 8 mL soluție GO urmată de agitare energică timp de cca. 60 min. După dizolvarea completă și obținerea unei soluții omogene se adaugă 0,05 g HCFC urmată de reluarea agitării energice timp de cca. 90 min. la o temperatură de 35°C. După adăugarea fotoinițiatorului (HCFC) agitarea decurge fără expunerea la lumină solară/surse de lumină artificiale pentru evitarea inițierii premature a procesului de polimerizare. între timp se pornește baia de răcire și se așteaptă până la obținerea unei temperaturi de 260-261 K. Recipientul în care are loc procesul de formare a criogelului seIn a typical experimental procedure, the initial step involves the preparation of an aqueous solution of GO with a concentration of 5 mg / mL. before use, the GO solution is ultrasound for 10 min. to ensure high homogeneity. In the second step, 1 mL HEMA and 0.2 g MBAAM are dissolved in 8 mL GO solution followed by vigorous stirring for approx. 60 min. After complete dissolution and obtaining a homogeneous solution, 0.05 g HCFC is added followed by the resumption of energetic stirring for approx. 90 min. at a temperature of 35 ° C. After the addition of the photoinitiator (HCFC) the stirring proceeds without exposure to sunlight / artificial light sources to avoid premature initiation of the polymerization process. meanwhile, the cooling bath starts and waits until it reaches a temperature of 260-261 K. The vessel in which the cryogel formation process takes place is
a 2017 00036to 2017 00036
25/01/2017 răcește în prealabil la temperatura de desfășurare a procesului (260-261K). în cea de a treia etapă, soluția conținând reactanții antemenționați este transferată în recipientul scufundat în baia de răcire. Pentru inițierea procesului de fotopolimerizare se utilizează o sursă de radiație UV-B (310-330 nm) având dimensiuni care permit expunerea cât mai uniformă a soluției. Procesul se desfășoară în condiții de răcire (360-361 K) și expunere UV continuă, durata acestuia situându-se între 36 - 48 ore în funcție de cantitatea de criogel care trebuie preparată. După finalizarea procesului, criogelul se transferă imediat într-un liofilizator. în funcție de echipamentul utilizat, procesul de liofilizare durează 40-48 ore, în final obținându-se un criogel în stare uscată cu porozitate ridicată și culoare galben-maronie având forma și dimensiunile recipientului în care se desfășoară procesul de polimerizare. Criogelul astfel obținut poate fi utilizat pentru purificarea fotocatalitică a apelor cu conținut ridicat de substanțe organice.01/25/2017 Pre-cools to process temperature (260-261K). In the third step, the solution containing the aforementioned reactants is transferred to the immersed container in the cooling bath. To initiate the photopolymerization process, a UV-B (310-330 nm) radiation source is used, having dimensions that allow the solution to be exposed evenly. The process is carried out under cooling conditions (360-361 K) and continuous UV exposure, its duration being between 36 - 48 hours depending on the amount of cryogel to be prepared. After the process is completed, the cryogel is immediately transferred to a lyophilizer. Depending on the equipment used, the freeze-drying process lasts 40-48 hours, finally obtaining a high-porosity, yellow-brown cryolel having the shape and dimensions of the container in which the polymerization process takes place. The cryogel thus obtained can be used for the photocatalytic purification of waters with a high content of organic substances.
Pentru obținerea criogelului electroconductor, procesul de preparare decurge identic fiind necesară o etapa ulterioară de expunere termică sau UV/IR. Astfel, după liofilizare și obținerea criogelului uscat, acesta se expune pe toate suprafețele exterioare timp de 2-3 min. la un flux de aer cald cu temperatura de 110-130°C sau la o sursă de putere UV-IR pentru o perioadă de 60-120 min.In order to obtain the electroconductive cryogel, the preparation process proceeds identically and a subsequent stage of thermal or UV / IR exposure is required. Thus, after freeze-drying and obtaining the dry cryogel, it is exposed on all external surfaces for 2-3 min. at a hot air flow of 110-130 ° C or at a UV-IR power source for a period of 60-120 min.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RO201700036A RO132703B1 (en) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | Polymeric cryogel based on 2-hydroxyethyl methacrylate and graphene oxide and process for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RO201700036A RO132703B1 (en) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | Polymeric cryogel based on 2-hydroxyethyl methacrylate and graphene oxide and process for preparing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RO132703A2 true RO132703A2 (en) | 2018-07-30 |
RO132703B1 RO132703B1 (en) | 2021-06-30 |
Family
ID=62948700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RO201700036A RO132703B1 (en) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | Polymeric cryogel based on 2-hydroxyethyl methacrylate and graphene oxide and process for preparing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RO (1) | RO132703B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107868191A (en) * | 2017-11-06 | 2018-04-03 | 华南师范大学 | A kind of method of modifying of graphene |
-
2017
- 2017-01-25 RO RO201700036A patent/RO132703B1/en unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107868191A (en) * | 2017-11-06 | 2018-04-03 | 华南师范大学 | A kind of method of modifying of graphene |
CN107868191B (en) * | 2017-11-06 | 2020-03-27 | 华南师范大学 | Graphene modification method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RO132703B1 (en) | 2021-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Fluorescent boronic acid polymer grafted on silica particles for affinity separation of saccharides | |
Adeyi et al. | Adsorption of Malachite Green Dye from Liquid Phase Using Hydrophilic Thiourea‐Modified Poly (acrylonitrile‐co‐acrylic acid): Kinetic and Isotherm Studies | |
CN106986320B (en) | A kind of magnetic ordered mesoporous carbon composite material and the preparation method and application thereof of metal oxide insertion | |
Ito et al. | Preparation of thermosensitive submicrometer gel particles with anionic and cationic charges | |
RU2687465C1 (en) | Method of producing a sorbent for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
CN109400779B (en) | Preparation method of phenolic hydroxyl self-polymerization hydrogel | |
CN103772594A (en) | Water-absorption acrylate foam material and preparation method and application thereof | |
Gagliardi et al. | Molecularly imprinted polymeric micro-and nano-particles for the targeted delivery of active molecules | |
Salih et al. | Determination of inorganic and organic mercury compounds by capillary gas chromatography coupled with atomic absorption spectrometry after preconcentration on dithizone-anchored poly (ethylene glycol dimethacrylate-hydroxyethylmethacrylate) microbeads | |
CN101544730B (en) | Method for preparing nanometer spherical polyelectrolyte brush with magnetic kernel | |
Forster | Bioflocculation in the activated sludge process | |
RO132703A2 (en) | Process for preparing polymeric cryogels based on 2-hydroxyethyl methacrylate and graphene oxide | |
CN103936918A (en) | Water-absorbing acrylate foam material and preparation method and application thereof | |
CN102731701A (en) | Method for preparing mono-disperse polymer functional microspheres with photochemical method | |
CN104347192B (en) | A kind of method that simple adsorbing metal palladium ion prepares the conductive micro-balloons producing for anisotropic conductive film | |
Chan et al. | In situ magnetoelectric generation of nitric oxide and electric stimulus for nerve therapy by wireless chargeable molybdenum carbide octahedrons | |
CN104530307A (en) | Preparation of hydrophilic acrylic adsorption resin and application of acrylic adsorption resin in phenolic wastewater treatment | |
CN106279541A (en) | A kind of magnetic coupling hydrogel for magnetic control fixed point heating source and preparation method and application | |
Cassidy et al. | Electron exchange polymers. IV. Countercurrent applications | |
Jiang et al. | Modulation of the lifespan of C. elegans by the controlled release of nitric oxide | |
CN102827310B (en) | Photochemical initiation system and method for initiating photopolymerization or embedment of transparent system or nontransparent system by using same | |
CN105413497A (en) | Method for preparing cross-linking polyacrylonitrile separation membrane through ultraviolet radiation | |
Xu et al. | A fluorogenic RNA aptamer nanodevice for the low background imaging of mRNA in living cells | |
JPH01249808A (en) | Production of salt-resistant water-absorbable resin particle | |
IT8922661A1 (en) | PROCEDURE FOR THE DIRECT SYNTHESIS OF ALCOHOLS FROM OLEFINS, CARBON OXIDES AND HYDROGEN, PROMOTED BY A SUPPORTED RHODIUM CATALYST |