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01.08.2013 | Original Contribution | Ausgabe 8/2013

Colloid and Polymer Science 8/2013

Tailoring thermoresponsive nanostructured poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels made with poly(acrylamide) nanoparticles

Zeitschrift:
Colloid and Polymer Science > Ausgabe 8/2013
Autoren:
V. V. A. Fernández, J. Aguilar, F. Becerra, J. C. Sánchez-Díaz, J. F. A. Soltero, P. Ortega-Gudiño, E. Hernandez, F. Bautista, J. E. Puig
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s00396-013-2918-9) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

The thermoresponsive behavior and mechanical properties of nanostructured hydrogels, which consist of poly(acrylamide) nanoparticles embedded in a cross-linked poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel matrix, are reported here. Nanostructured hydrogels exhibit a tuned volume phase transition temperature (T VPT), which varies with nanoparticle content in the range from 32 up to 39–40 °C. Moreover, larger equilibrium water uptake, faster swelling and de-swelling rates, and larger equilibrium swelling at 25 °C were obtained with nanostructured hydrogels compared with those of conventional ones. Elastic and Young’s moduli were larger than those of conventional hydrogels at similar swelling ratios. The tuned T VPT and the de-swelling rate were predicted with a modified Flory–Rehner equation coupled with a mixing rule that considers the contribution of both polymers. These behaviors are explained by a combination of hydrophilic/hydrophobic interactions and by the controlled inhomogeneities (nanoparticles) introduced by the method of synthesis.

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Zusatzmaterial
Fig. SM1 Photograph at ×100 magnification of the conventional and nanostructured hydrogels immersed in water (DOCX 0.98 mb)
396_2013_2918_MOESM1_ESM.docx
Fig. SM2 Thermograms for T g determination of poly(NIPA) xerogels prepared with varying weight ratios of PAM nanoparticles (m AMp/m NIPAm): 0:100 (A); 10:90 (B); 20:80 (C); 30:70 (D) (DOCX 176 kb)
396_2013_2918_MOESM2_ESM.docx
Fig. SM3 Thermograms for T g determination of poly(NIPA) hydrogels with varying water contents, w is the polymer weight fraction (DOCX 38.2 kb)
396_2013_2918_MOESM3_ESM.docx
Fig. SM4 T g of conventional and microstructured PNIPA hydrogels containing varing amounts of water, calculated with the Couchman–Karaz equation (DOCX 35.5 kb)
396_2013_2918_MOESM4_ESM.docx
Fig. SM5 Stress, τ, versus both tensile strain, λ − 1 (closed symbols), and compression strain, λ – λ −2 (open symbols) for PNIPA hydrogels prepared with varying weight ratios of PAM nanoparticles (m AMp/m NIPAm): 0:100 (square), 30:70 (circle). T = 25 °C (DOCX 32 kb)
396_2013_2918_MOESM5_ESM.docx
Literatur
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