Synthesis and properties of vinylpyrrolidone/ (trimethoxysilyl)propyl methacrylate gels containing different amounts of crosslinking agent

High conversion copolymers containing 90 wt % of N-vinylpyrrolidone (NVP) and 10 wt % of 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSPM) with 0, 1, 2, 3 and 4 wt % (in conversion to mass of NVP/TMSPM) of ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as crosslinker have been successfully synthesized. Proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were employed to characterize the resulting copolymers. The effect of EGDMA amount on the mechanical and thermal properties, swelling parameters, clarity, and oxygen permeability of the prepared xerogels and hydrogels were studied. 3 wt % of EGDMA is required to obtain clear xerogels and hydrogels. The water content (EWC), volume fraction of polymer (φ2) and weight loss during swelling decrease with increasing EGDMA content. Young’s and shear modulus (E and G) increase as EGDMA content increases, the values of E and G are 0.570–3.531 MPa and 0.217–1.359 MPa, respectively. The hydrogels were characterized in terms of modulus crosslinking density (ve and vt) and polymer-solvent interaction parameters (χ). The results are 0.220–0.613 mol/dm3 for ve, 0.105–0.441 mol/dm3 for vt, and 0.595–0.822 for χ. Thermal properties enhance by adding EGDMA whereas the oxygen permeability (P) of hydrogels decreases from 48.6 to 44.3 as water content decrease from 70.3 to 55.1.

Kopolimery zawierające 90 % mas. N-winylopirolidonu (NVP) i 10 % masmetakrylanu 3-(trimetoksysililo)propylu (TMSPM) z udziałem 0, 1, 2, 3 i 4 % mas. (w przeliczeniu na masę NVP/TMSPM) dimetakrylanu glikolu etylenowego (EGDMA) jako środka sieciującego zsyntetyzowano z wysokim stopniem konwersji. Otrzymane kopolimery charakteryzowano metodami protonowego rezonansu jądrowego (H1 NMR) i spektroskopii w podczerwieni (FT-IR). Badano wpływ udziału środka sieciującego na właściwości mechaniczne i termiczne, parametry pęcznienia, klarowność i przepuszczalność tlenu wytworzonych hydro- i kserożeli. Stwierdzono, że dodatek już 3 % mas. EGDMA wystarcza do uzyskania klarownego żelu, a w miarę zwiększania zawartości EGDMA zmniejsza się zawartość wody (EWC), ułamek objętości polimeru (φ2) oraz strata masy w procesie pęcznienia żelu NVP/TMSPM. Wartość modułu zarówno Younga (E), jak i ścinania (G) zwiększa się (E = 0,570–3,531 MPa, G = 0,217–1,359 MPa) wraz ze wzrostem udziału EGDMA w kompozycji. Wytworzone hydrożele charakteryzowano za pomocą modułów gęstości sieciowania (ve = 0,220–0,613 mol/dm3, vt = 0,105–0,441 mol/dm3) i parametru oddziaływania polimer-rozpuszczalnik (χ = 0,595–0,822). Właściwości termiczne otrzymanych hydrożeli zawierających EGDMA poprawiły się wraz ze zmniejszeniem zawartości wody (70,3–55,1), natomiast przepuszczalność tlenu się pogorszyła (P = 48,6–44,3).