Hinchamiento termoinducido de microgeles ionizables de N-isopropilacrilamida. Una explicación molecular a este comportamiento inusual

JUAN M. GIUSSI

Ciudad de Córdoba

Encuentro; VI Encuentro Argentino de Materia Blanda; 2016

Facultad de Matemática, Astronomía y Física - UNC

Tradicionalmente, en las transiciones de fase de volumen termo-inducidas de soluciones de microgeles a base de PNIPAm, se produce una disminución monótona y nítida en tamaño de partícula al calentar la solución por encima de la temperatura de transición de fase de volumen (VPTT: Volume Phase Transition Temperature). Sin embargo, a concentraciones suficientemente altas de microgel y condiciones de poca salinidad, nuestros experimentos de dispersión de luz dinámica revelan una evolución no monotónica inesperada del tamaño de partícula al aumentar la temperatura de la mezcla. Estos resultados muestran que dispersiones de microgeles a base de NIPAm y ácido metacrílico (MAA) (P(NIPAm-co-MAA)) se hinchan al ser calentados en el intervalo de temperatura en el que la NIPAm es soluble en agua (es decir, por debajo de la VPPT). Al calentar aún más la dispersión del microgel se produce el colapso, como se observa normalmente a temperaturas superiores a la VPTT. Este nuevo e inesperado comportamiento depende de la concentración de partículas y de las condiciones salinas. Para soluciones de microgel de baja concentración de partículas y alta concentración de sal, hemos observado el comportamiento monotónico típico con la temperatura. Para obtener información sobre el origen de este inusual comportamiento, a nivel molecular, hemos combinado estudios de resonancia magnética nuclear y teoría molecular. Los resultados han indicado que el tamaño de estos microgeles depende de un delicado equilibrio entre las compresiones estéricas inter-partículas y las interacciones físicas intra-microgel. Tanto la compresión estérica, debido a la densidad finita, y la formación de enlaces de hidrógeno en el interior de los microgeles, favorece una partícula más compacta. Por el contrario, en el pH de los experimentos el equilibrio ácido-base del MAA produce una carga formal en el polímero, lo que favorece el hinchamiento de la partícula debido a repulsiones electrostáticas intra-microgel. Este equilibrio entre los diferentes tipos de interacciones determinan el inusual hinchamiento térmo-inducido de microgeles de P(NIPAm-co-MAA).