Efecto de la temperatura y el tipo de sal en la cinética de agregación de microgeles cargados de PNIPAM

Abstract

Los microgeles de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) cargados electrostáticamente y dispersos en agua experimentan una transición de volumen al variar la temperatura. Esta transición volumétrica también depende de la concentración y la naturaleza del electrolito presente en el medio. En esta investigación, se observa que los microgeles experimentan una disminución de su temperatura crítica inferior de solución (LCST, del inglés Lower Critical Solution Temperature) al aumentar la concentración de sales como cloruro de sodio (NaCl), fluoruro de sodio (NaF), cloruro de potasio (KCl) y cloruro de litio (LiCl). En contraste, para el tiocianato de sodio (NaSCN), la LCST depende de manera no monótona con la concentración de electrolito. La adición de sal cumple un doble papel en el caso de los microgeles cargados. Por un lado, los iones procedentes de la disociación de la sal afectan la temperatura de transición volumétrica del microgel, mientras que, por otro lado, modifican el potencial de interacción, disminuyendo la repulsión electrostática. Tanto la transición volumétrica como la reducción de repulsiones electrostáticas entre las partículas de microgel contribuyen a la desestabilización coloidal del sistema. La cinética de agregación en estos sistemas se describe mediante la ecuación de Smoluchowski en base a un kernel de agregación. A su vez, el kernel de agregación introduce parámetros que pueden ser interpretados en el marco de la teoría DLVO. Estas herramientas permiten analizar la evolución temporal de la formación de agregados en función de los factores involucrados, temperatura, naturaleza y concentración electrolítica. Los resultados obtenidos mediante esta ecuación destacan una conexión sólida entre la transición de volumen experimentada por el microgel y el fenómeno de agregación presente en estos sistemas.