MÛANYAG- ÉS GUMIIPARI ÉVKÖNYV 2015
85
N
,
N
’metilénbiszakrilamid [BAAm] keresztkötő
molekula jelenlétében gyökösen polimerizálnak.
Majd ezt a gélt akrilamid [AAm], BAAm és egy
fotoiniciátor oldatában áztatják, majd UV fény
megvilágítás mellett, in situ kialakítják a dupla
térhálós szerkezetet (5. a-c ábra). Az alkalmazott
monomerek arányától és a két térháló térhálóssági
fokától jelentősen függenek a DN hidrogélek me-
chanikai tulajdonságai. Szívós hidrogélek akkor
jönnek létre, ha az első térháló merev, rideg és
nagy térhálóssági fokú polielektrolit térháló, míg
a második alkalommal létrehozott térháló lágy és
lazán térhálósított neutrális háló. A neutrális mo-
nomer/ anionos monomer mólaránya pedig 20 és
30 közé esik [11].
A DN hidrogél szívósságát az adja, hogy a rend-
szerben kialakuló mikrorepedések stabilizálód-
nak, nem terjednek tovább a térhálóban. Terhelés
hatására mikrorepedések a rideg polielektrolit
térhálóban alakulnak ki, mely klaszterekre töre-
dezik szét, eközben azonban abszorbeálja a repe-
dési energiát. Ezután az egyes klaszterek fizikai
térhálópontként funkcionálnak tovább. A kettős
térhálón makroszkopikus repedést nem tapaszta-
lunk, mert a laza térháló – hosszú láncszakaszok-
kal a térhálópontok között – stabilizálja a rend-
szert [11].
Az alkalmazott polimerek mólarányától és a
két térháló térhálóssági fokától függően a DN
hidrogélek mechanikai tulajdonságaira akár ~95
m/m%-os víztartalom mellett is az alábbi érté-
kek jellemzőek: 0,1-1,0 MPa közötti kompresszi-
ós modulus, 1-10 MPa közötti szakítószilárdság,
valamint akár 2000 %-os szakadási nyúlás, mely
jelentős nyakképződés mellett jelentkezik. Szakí-
tóvizsgálatok alapján elmondható, hogy a lazán
keresztkötött, rugalmas PAAm láncok jelenléte
miatt csak jelentős energiabefektetés, ~10
3
J/m
2
hatására szakadnak el a DN hidrogélek (5. d ábra).
Ez a repedési energia már összemérhető az elasz-
tomereknél mért értékekkel.
Manapság a DN hidrogélek fejlesztése az
orvosbiológiában alkalmazható biokompatibilis
polimerek irányába halad. Természetes polimerek
alkalmazásával (pl.: kollagén, agaróz és cellu-
lóz) kívánják megvalósítani a kiváló mechanikai
tulajdonságokat a kutatók. Az így előállított DN
hidrogélek mesterséges lágyszövetek vagy porc-
szövetek pótlására alkalmasnak bizonyulhatnak.
Hibrid hidrogélek
A PAMPS/PAAm DN hidrogélek legfőbb hátrá-
nya, hogy nagymértékű deformáció hatására a
PAMPS térhálóban található kovalens kötések ir-
reverzibilisen szakadnak. A DN hidrogélek nem
törnek el, de mechanikai tulajdonságaik nagymér-
6. ábra: a) A hibrid hidrogél szerkezete és a térhálót fel-
építő polimer láncok. Ha egy hidrogélen bemetszést ejtünk,
a repedés terjedése függ a polimer térháló szerkezetétől:
b) a PAAm és c) az alginát gélek esetében az energia köny-
nyen terjed és a hidrogélek széttörnek, d) míg a hibrid
hidrogélben a klaszterekre eső alginát gél abszorbeálja az
energiát, a laza PAAm térháló pedig összetartja a térhálót
[12, 13]
5. ábra: Az első alkalommal publikált double-network
(DN) hidrogélt alkotó monomerek: a) az 1. térháló egy
rideg és merev polielektrolit térháló, míg b) a 2. egy lágy
neutrális térháló. c) Az egymásba hatoló térháló szintézi-
sének lépcsői. d) Egyirányú összenyomással szemben a DN
hidrogélek lényegesen ellenállóbbak, mint a klasszikus po-
limer hidrogélek (5. d ábra a 10. hivatkozás engedélyével,
Elsevier)
