50
MÛANYAG- ÉS GUMIIPARI ÉVKÖNYV 2015
nagy igénybevételnek vannak kitéve, a megfe-
lelő mechanikai tulajdonságok (pl. rugalmassá-
gi modulus) szintén fontosak. További lényeges
tényező a gélesedési arány, amely a megfelelő-
en térhálósodott (vízben nem oldódó) hányadot
adja meg. Ez különösen gazdasági szempontból
lényeges, mivel a kioldódó szól anyagveszte-
ségként jelentkezik a folyamatban.
A gélek tulajdonságainak megfelelő megválasz-
tása nem könnyű feladat, mivel gyakran az egyik
jellemző javulása más tulajdonságok romlását
idézi elő. Jó példa erre, hogy a térhálósűrűség
növelése a gélesedési arányt és a mechanikai
jellemzőket a maximális vízfelvétel rovásá-
ra javítja, továbbá a mechanikai jellemzők a
felvett víz mennyiségével romlanak. Mindeb-
ből következik, hogy a géltulajdonságok meg-
választásánál figyelembe kell venni a célként
kitűzött felhasználási területen elvárt követel-
ményeket is.
A szuperabszorbensek előállítása
Az MTA EK Sugárkémiai Laboratóriumában
különböző cellulózszármazékok oldataiból ál-
lítunk elő géleket, a térhálósítást többféle mód-
szerrel megvalósítva. Munkánk célja elsősor-
ban a kereskedelemben elterjedt akrilát alapú
gélekhez hasonló tulajdonságok elérése, nagy
hangsúlyt fektetve egyes felhasználási területe-
ken való alkalmazhatóságuk vizsgálatára.
A gélképzési folyamat
Kutatásunk során négy, kereskedelmi for-
galomban kapható vízoldható cellulózszár-
mazék (karboximetil-, metil-, hidroxietil- és
hidroxipropil-cellulóz) gélesedésével foglalko-
zunk. A géleket a származékok vizes oldatából
állítjuk elő. Térhálósító alkalmazása esetén az
adalékot a származék adagolása előtt vízben
oldjuk. A kapott oldatok nagy viszkozitású,
pasztaszerű anyagok, amelyeket a homogeni-
zálódás érdekében egy napig pihentetünk. Ezt
követi a térhálósítás, amelyhez három módszert
használunk: kémiai térhálósítást gamma-sugár-
zással és citromsavval, illetve fizikai gélképzést
hőkezeléssel. A következőkben az egyes mód-
szerek jellegzetességeit tárgyaljuk.
Gamma-sugárzással iniciált térhálósítás
A térháló a nagyenergiájú sugárzás hatására
képződő makrogyökök reakciójával alakul ki.
Vizes oldatokban a víz radiolízise során kép-
ződő köztitermékek és a makromolekulák re-
akciója során a polimerláncon gyökök jönnek
létre. A sugárzásos eljárás másik jellegzetes-
sége, hogy a térhálósodással párhuzamosan
láncdegradáció is lejátszódik, amely korlátoz-
za az elérhető térhálósűrűséget. Bár a gélese-
dés térhálósító adalék nélkül lejátszódik, annak
adagolása kis mennyiségben kedvezően befo-
lyásolják a térhálósodást.
A gélesedés feltétele kellően nagy koncentrá-
ciójú oldat és megfelelően nagy dózis alkalma-
zása. A két paraméter növelésével a gélesedési
hajlam javul: a származékkoncentráció növe-
lésével a polimerláncok közti távolság csök-
ken, ezáltal könnyebbé válik a keresztkötések
kialakulása, míg a dózissal a létrejövő gyökök
száma nő. Egy kritikus érték felett azonban a
tulajdonságok nagymértékben romlanak. En-
nek oka a nagy származékkoncentrációnál a
láncmobilitás csökkenése, míg a nagy dózis-
nál a degradációs folyamatok előtérbe kerü-
lése. Származékaink esetében így a közepes
dózis (10-40 kGy) és származékkoncentráció
(10-25 m/m%) bizonyult alkalmasnak jó tulaj-
donságokkal rendelkező gélek előállítására. Az
egyes származékokból készült gélek jellemzői
jelentősen eltérnek: jó gélesedési aránynál a
karboximetil-cellulóz gélek nagy vízfelvétellel
rendelkeznek (200 g
víz
/g
gél
– ez megegyezik a
kereskedelemben levő akrilát gélekével), míg a
többi származék elmarad tőle, bár a gélesedési
arány jobb (hidroxietil-cellulóz – 100 g
víz
/g
gél
,
hidroxipropil-cellulóz és metil-cellulóz – 20-
25 g
víz
/g
gél
). Meg kell azonban jegyeznünk,
hogy ezeket az értékeket tiszta vízben határoz-
tuk meg, így nem mindig tükrözik a felhaszná-
