Caracterização de hidrogéis condutores constituídos por PAAm e PEDOT/PSS por meio de planejamento fatorial Characterization of conducting hydrogels made with PAAm and PEDOT/PSS using factorial design

• Main Authors: Fauze A. Aouada, Márcia R. de Moura, Emerson M. Girotto, Adley F. Rubira, Edvani C. Muniz, Gilsinei M. Campese
• Format: Article
• Language: English
• Published: Associação Brasileira de Polímeros 2008-06-01
• Series: Polímeros
• Subjects: Hidrogéis condutores; planejamento fatorial; propriedades ópticas; estabilidade mecânica; Conducting hydrogels; factorial design; optic properties; mechanical stability
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282008000200009
• ISSN: 0104-1428; 1678-5169

Neste trabalho, hidrogéis condutores do tipo semi-IPN constituídos por poliacrilamida (PAAm) e polímero intrinsecamente condutor poli(3,4-etileno dioxitiofeno)/poli(estireno-sulfonato) (PEDOT/PSS) foram sintetizados e suas propriedades hidrofílicas, mecânicas, condutoras e ópticas foram caracterizadas por meio de planejamento fatorial completo 2³ com ponto central. Para isso, utilizaram-se três fatores: concentrações de acrilamida (AAm) e N,N’-metileno-bis-acrilamida (MBAAm), e quantidade de PEDOT/PSS, em três níveis, sendo um deles o ponto central. O planejamento foi construído para avaliar os efeitos desses fatores (efeitos principais e efeitos de interação entre os fatores) nas seguintes propriedades dos hidrogéis estudados (respostas): grau de intumescimento, tensão máxima de compressão, condutância iônica e intensidade relativa de luz transmitida através dos hidrogéis estudados. Os resultados demonstraram que a estabilidade mecânica dos hidrogéis semi-IPN é preservada e a presença de PEDOT/PSS aumenta o entrelaçamento na matriz de PAAm. Observou-se também que as propriedades ópticas são fortemente influenciadas com a presença de PEDOT/PSS. Dessa forma, torna-se possível obter hidrogéis com hidrofilicidade, estabilidade mecânica e transparência controladas, o que é importante para a aplicação desses materiais, principalmente como dispositivos ópticos.<br>Conductive semi-IPN hydrogels made with polyacrylamide (PAAm) and the conductive polymer poly(3,4-ethylene dioxythiophene)/poly(styrenesulfonate) (PEDOT/PSS) were synthesized and the hydrophilicity, mechanical, ionic conductivity and optical properties were characterized through the 2³ factorial design. The experiments concerning the factorial design were randomly performed. The inputs were acrylamide (AAm), N,N’-methylene-bis-acrylamide (MBAAm) and PEDOT/PSS contents, each fixed in three levels, one being the central point. The outputs were the swelling degree, maximum compression stress, ionic conductance and relative intensity of light transmitted through the hydrogel. ANOVA was obtained using Statistical Software®. The results of the twelve runs from the factorial design (eight runs from 2³ plus four central point replicates) were applied to evaluate the main effects and their interaction, in addition to decide if they are statistically significant. The results demonstrated that mechanical stability of semi-IPN hydrogels is preserved, with PEDOT/PSS creating additional entanglements within the PAAm network. In addition, the optical properties are strongly influenced by the presence of PEDOT/PSS. In summary, hydrogels could be synthesized with controlled hydrophilicity, transparency and mechanical stability, which is important for optical devices.