Polymer Directed Engineering of Novel Cellulose Network

• Main Authors: Gradin, Christel, Landström, Adina, Szecsödy, Julia
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Fiber- och polymerteknologi 2021
• Subjects: Hydrogel; Carboxylated CNF; TEMPO-oxidation; bis-MPA ammonium dendrimer; Polymer salt bridge; Rheology; Polymer Chemistry; Polymerkemi
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-305831

This study investigated a CNF/dendrimer hydrogel and how different concentrations of the carboxylated CNF and bis-MPA ammonium dendrimer affected the hydrogels’ rheological properties. A third generation bis-MPA ammonium dendrimer was diffused into a dispersion of carboxylated cellulose nanofibrils. The CNF was carboxylated by TEMPO-oxidation and phosphate buffer deprotonating the carboxylic group. The ammonium dendrimers are cationic and, when added to the dispersion, act as a salt together with the CNF-carboxy anion creating a cationic dendrimer salt bridge. These will serve as physical crosslinks, and a CNF/dendrimer network is formed; the structure and the absorbed water make a hydrogel. Amplitude strain sweeps were performed with a rheometer to determine the gels' elastic capabilities in terms of storage modulus, G’ and loss modulus, G” as the function of the shear stress. The result shows that a higher concentration of both CNF dispersion and dendrimer yielded a higher value of the storage modulus and a lower critical strain, meaning that the hydrogel becomes firmer and less elastic. === I denna studie undersöktes en CNF/dendrimer hydrogel och hur olika koncentrationer av den karboxylerade CNF och bis-MPA ammonium dendrimer påverkar hydrogelens reologiska egenskaper. En tredje generations bis-MPA ammonium dendrimer läts diffusera i en dispersion av karboxylerade cellulosa nanofibriller (CNF). CNF karboxylerades via TEMPO-oxidation, varefter en fosfatbuffer adderades för att skapa en anjon. Dendrimerens ammoniumgrupper är katjoner och då den adderas till dispersionen kommer den agera som ett salt tillsammans med CNF-karboxyanjonen vilket skapar en katjonisk dendrimersaltbrygga. Denna agerar som en fysisk tvärbindning och skapar ett nätverk av CNF och dendrimer. Nätverket skapar tillsammans med det absorberade vattnet en hydrogel.  En amplitude strain sweep utfördes för att bestämma gelernas viskoelastiska förmåga, från mätningarna fås elasticitetsmodulen, G’ och den viskösa modulen, G’’ som funktioner av skjuvningen. Resultatet visar att en högre koncentration av CNF-dispersionen och dendrimeren leder till ett högre värde på elasticitetsmodulen samt ett lägre värde för den kritiska skjuvningen. Detta innebär att hydrogelen blir hårdare och mindre elastisk.