Characterization of Cross-Linking in Guar Gum Hydrogels via the Analysis of Thermal Decomposition Behavior and Water Uptake Kinetics

自愈水凝胶 环氧氯丙烷 瓜尔胶 肿胀 的 扩散 吸水率 动力学 化学 化学工程 热稳定性 材料科学 热力学 高分子化学 有机化学 复合材料 物理 工程类 量子力学 生物化学
作者
Yanjiao Lan,Zhoujian Xie,Ting Wang,Jian‐Fang Lu,Pengfei Li,Jianxin Jiang
出处
期刊:Sustainability [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (12): 9778-9778 被引量:1
标识
DOI:10.3390/su15129778
摘要

This study aimed to explore a test method for evaluating the effective cross-linking density of hydrogels. A guar gum–epichlorohydrin hydrogel (GEH) was prepared using guar gum (GG) as the raw material and epichlorohydrin (ECH) as the cross-linking agent. The thermal and mechanical properties, equilibrium swelling rate (ESR), water uptake (WU), and mass cross-linking degree of the hydrogels were assessed. Furthermore, the diffusion behavior of water molecules in the freeze-dried GEH was investigated. The experimental results showed the significance of the initial decomposition temperature (Ti) and final decomposition temperature (Tf) of the freeze-dried GEHs in determining the effective cross-linking density. The water uptake kinetics of the freeze-dried GEH was consistent with the linear fitting of the pseudo-second-order kinetic model and nonlinear fitting of the Fickian diffusion model, suggesting that chemisorption dominated the water absorption process in the GEH. Therefore, the effective cross-linking density of the hydrogels could be determined from the thermodynamic analysis and the diffusive behavior of water molecules in the gels. The thermal stability and water diffusion kinetics of the hydrogels were closely linked to the effective cross-linking density and pendant modification.
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