New Routes for Synthesis of Environmentally Friendly Superabsorbent Polymers
Date
2012
Authors
Firas Jaber Abd Alateef Abu Jaber
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
New Sucrose – based monomers were prepared. The prepared monomers are Allyl Sucrose (AS) and Epoxy Ally Sucrose (EAS). Allyl sucrose was prepared by reacting sugar with allyl chloride in an alkaline medium. Allyl sucrose was then converted into epoxy allyl sucrose by epoxidation with m-chloroperoxybenzoic acid (m-CPBA). The prepared sucrose-based monomers were characterized by 1H and 13C NMR spectroscopy. Both sucrose-based monomers were then used as cross-linking agents to prepare an entirely new class of special biodegradable superabsorbent polymers. In addition, other cross-linking agent were also used including 1,4-butanediol diglycidyl ether (1,4-BDGE), and ethylene glycol diacrylate (EGDA). Ethylene glycol diacrylate was chosen because it is a well known cross-linking agent that is reported in the literature as a cross-linking agent for superabsorbent polymers. 1,4-Butanediol diglycidyl ether was used for the first time as cross-linking agent for superabsorbent polymer. The absorbency for the prepared SAP’s were evaluated. Free swell for the prepared polymers was measured using the tea bag test, and the absorbency under load was measured using the hanging cell test method. Results showed that the free swells and absorbency under load decrease by increasing percentage of cross-linking agent, lowest absorbency observed at cross-linking about 4%. SAP cross-linked with EAS has the highest absorbent capacity and absorbency under load. This could be because it has the highest polarity and highest number of hydroxyl groups.
The advantages of the prepared polymers over the commercial one are that: first; they are biodegradable as shown by the biodegradability test; second, they are prepared in one step process. Since the commercial SAP is prepared in a two-step process, in the first step the acrylic acid is polymerized with the cross-linking agent then the produced SAP is surface cross-linked to enhance it absorbency under load.
تعد البوليمرات العضوية ذات اهمية بالغة في حياة الانسان اذ تدخل في الوقت الحاضر في مكونات غذائه وكسائه ومسكنه ، وقد لوحظ في الاونة الاخيرة الاعتماد الكبير على البوليمرات في الكثير من الصناعات، وهذا ناتج عن التطور الهائل الذي حصل في الصناعات الكيماوية والقائمة على النفط ومشتقاته وهذه تتميز بصفات ميكانيكية جيدة كما تتميز برخص الثمن وتوفرها بشكل كبير ، كما تم استخدامها في صناعة الادوات المنزلية والصناعات الحربية والمدنية. ان التقدم الكبير في مجال الصناعات البتروكيميائية فتح الباب على مصراعيه في مجال صناعة البوليمرات واحدث نقلة نوعية في انتاجها واستخدامها، على ان المأخذ الرئيسي على استخدامها هو قدرة تلك المركبات على البقاء مما تشكل تهديدا كبيرا للبيئة، ولذلك في ظل التطور الهائل في صناعة البوليمرات يجب ان تكون مقرونة بابحاث مكثفة عن كيفية التخلص من النفايات المترتبة على استخدامها، وعن امكانية تدويرها . تم في هذه الدراسة تحضير مونمرات من مصدر طبيعي لحل مشكلة تراكم النفايات وتقليل ضررها على البيئة، والمصدر الطبيعي الذي وقع عليه الاختيار هو السكروز لتحضير مونمرات تستخدم في تكوين بوليمرات فائقة الامتصاص صديقة للبيئة وقابلة للتحلل في نفس الوقت. فتم تحضير نوعين من المونمرات هما اليل سكروز AS)) وابوكسي اليل سكروز (EAS ) باكثر من طريقة. حيث تم تحضير النوع الاول من مفاعلة السكر مع الاليل كلوريد في وسط قاعدي، ثم أكسدة المركب الناتج بواسطة m-CPBA ليتحول الى ابوكسي اليل سكروز. ثم قمنا باستخدام نوعين أخرين من المونمرات الجاهزة هما ( (1,4-BDGEو ( EGDA) ، حيث استخدمت هذه المونمرات كعامل ربط مع الاكريلك أسيد (AA) لتحضير بوليمرات فائقة الامتصاص صديقة للبيئة، مع العلم ان المونمرات الجاهزة تستخدم لاول مرة في تحضير البوليمرات . ومن خلال استخدام تراكيز مختلفة من هذه المونمرات تم الحصول على عدة بوليمرات تم المقارنة بينها من حيث القدرة على الامتصاص تحت ظروف متغيرة كما هو موضح في الجانب العملي، وأثبتت النتائج ان نسبة الامتصاص تزداد كلما قلت نسبة عامل الربط المستخدم، واقل نسبة امتصاص عند 4% كما هو موضح في جانب النتائج والمناقشة . واثبتت النتائج ان نسبة امتصاص (EAS ) اعلى من غيرها من البوليمرات وهذا يعود الى القطبية العالية والى عدد مجموعات الهيدروكسيل الموجودة. كما تمتاز البوليمرات التي تم تحضيرها عن البوليمرات التجارية في : أولاً : انها قابلة للتحلل كما هو مبين في فحص تأثير البكتيريا عليها . ثانياً : انها تحضر من خطوة واحدة بالمقارنة مع البوليمرات التجارية التي تحضر بخطوتين .
تعد البوليمرات العضوية ذات اهمية بالغة في حياة الانسان اذ تدخل في الوقت الحاضر في مكونات غذائه وكسائه ومسكنه ، وقد لوحظ في الاونة الاخيرة الاعتماد الكبير على البوليمرات في الكثير من الصناعات، وهذا ناتج عن التطور الهائل الذي حصل في الصناعات الكيماوية والقائمة على النفط ومشتقاته وهذه تتميز بصفات ميكانيكية جيدة كما تتميز برخص الثمن وتوفرها بشكل كبير ، كما تم استخدامها في صناعة الادوات المنزلية والصناعات الحربية والمدنية. ان التقدم الكبير في مجال الصناعات البتروكيميائية فتح الباب على مصراعيه في مجال صناعة البوليمرات واحدث نقلة نوعية في انتاجها واستخدامها، على ان المأخذ الرئيسي على استخدامها هو قدرة تلك المركبات على البقاء مما تشكل تهديدا كبيرا للبيئة، ولذلك في ظل التطور الهائل في صناعة البوليمرات يجب ان تكون مقرونة بابحاث مكثفة عن كيفية التخلص من النفايات المترتبة على استخدامها، وعن امكانية تدويرها . تم في هذه الدراسة تحضير مونمرات من مصدر طبيعي لحل مشكلة تراكم النفايات وتقليل ضررها على البيئة، والمصدر الطبيعي الذي وقع عليه الاختيار هو السكروز لتحضير مونمرات تستخدم في تكوين بوليمرات فائقة الامتصاص صديقة للبيئة وقابلة للتحلل في نفس الوقت. فتم تحضير نوعين من المونمرات هما اليل سكروز AS)) وابوكسي اليل سكروز (EAS ) باكثر من طريقة. حيث تم تحضير النوع الاول من مفاعلة السكر مع الاليل كلوريد في وسط قاعدي، ثم أكسدة المركب الناتج بواسطة m-CPBA ليتحول الى ابوكسي اليل سكروز. ثم قمنا باستخدام نوعين أخرين من المونمرات الجاهزة هما ( (1,4-BDGEو ( EGDA) ، حيث استخدمت هذه المونمرات كعامل ربط مع الاكريلك أسيد (AA) لتحضير بوليمرات فائقة الامتصاص صديقة للبيئة، مع العلم ان المونمرات الجاهزة تستخدم لاول مرة في تحضير البوليمرات . ومن خلال استخدام تراكيز مختلفة من هذه المونمرات تم الحصول على عدة بوليمرات تم المقارنة بينها من حيث القدرة على الامتصاص تحت ظروف متغيرة كما هو موضح في الجانب العملي، وأثبتت النتائج ان نسبة الامتصاص تزداد كلما قلت نسبة عامل الربط المستخدم، واقل نسبة امتصاص عند 4% كما هو موضح في جانب النتائج والمناقشة . واثبتت النتائج ان نسبة امتصاص (EAS ) اعلى من غيرها من البوليمرات وهذا يعود الى القطبية العالية والى عدد مجموعات الهيدروكسيل الموجودة. كما تمتاز البوليمرات التي تم تحضيرها عن البوليمرات التجارية في : أولاً : انها قابلة للتحلل كما هو مبين في فحص تأثير البكتيريا عليها . ثانياً : انها تحضر من خطوة واحدة بالمقارنة مع البوليمرات التجارية التي تحضر بخطوتين .