EVALUASI RHEOLOGI SILIKON / GEL CARBOPOL SISTEM HIDROFILIK

SEBAGAI PEMBAWA UNTUK OBAT LARUT AIR

Giulia Bonacucina, Marco Cespi, Monica Misici-Falzi, and Giovanni F. Palmieri

Abstrak

Penelitian ini menganalisis sifat penebalan Carbopol 974 dan 971 dalam campuran 50:50 air /

Silsense ™ A-21, sebuah silikon baru kationik larut dalam proporsi dengan air. Sampleswere

disiapkan dengan hanya penyebaran jumlah yang berbeda Carbopol (0,5-4%) pada suhu kamar

atau pada 70 ° C tanpa menetralkan. menyapu Suhu dan analisis time menyapu tidak

mengungkapkan perubahan struktur yang signifikan pada peningkatan suhu pada sampel

disiapkan mengikuti prosedur pertama. Di sisi lain sistem diperoleh pada 70 ° C memiliki

karakter yang lebih tinggi elastis terutama pada konsentrasi polimer lebih tinggi dari 2% (b / v).

Analisis G 'dan G "vs kurva frekuensi dengan menggunakan persamaan pemasangan yang

berbeda (pas linier, kuasa hukum) memberikan informasi mengenai sifat viskoelastik dari sistem.

Pemasangan spektrum frekuensi dan perhitungan waktu relaksasi dari master kurva diuraikan

perbedaan struktural dalam sampel disusun dengan dua prosedur yang berbeda, membenarkan

perilaku seperti gel kuat untuk sampel disiapkan oleh prosedur pemanasan. suhu persiapan

Tinggi mempromosikan interaksi polimer-pelarut, membantu solvasi dari Carbopol.

Pemanasan difasilitasi interaksi polimer-pelarut dan polimer-polimer, sehingga menimbulkan

struktur lebih terorganisir khas sistem seperti gel. Selanjutnya metode ini persiapan yang

disediakan sifat stabilitas yang baik seperti yang ditunjukkan oleh stress test menyapu dilakukan

selama tiga bulan penyimpanan. Interpretasi hasil rheologi didukung dengan analisis statistik.

Metodologi desain (skrining dan optimasi) juga diterapkan dalam rangka mengevaluasi pengaruh

pada modulus reologi dinamis beberapa parameter (polimer jenis dan konsentrasi, metode

persiapan, suhu tes). Metode lalu menunjukkan relevansi interaksi dari dua faktor utama:

konsentrasi polimer dan prosedur pembuatan. Dengan demikian, analisis statistik menyatakan

bahwa kenaikan suhu interaksi polimer-pelarut dan meningkatkan sifat viskoelastik dari sistem,

terutama ketika Carbopols hadir dalam jumlah yang cukup.

KATA KUNCI: Carbopol, rancangan faktorial, reologi, semipadat, silikon; viscoelasticity.

PENDAHULUAN

Silsense A-21 adalah silikon kationik yang dibuat dengan alkoxylasi dari silikon amino-

fungsional. Pengenalan fungsi amina menjadi silikin polieter merupakan inovasi untuk mengatasi

sifat hidrofilik dari senyawa tradisional dan membuat silikon kationik. Modifikasi ini

meningkatkan kemampuan molekul untuk membentuk ikatan ionik dengan substrat

keratinaceous dan membuat silikon aminofunctional ini larut etanol, propilen glikol dan terutama

larut air . Jadi Silsense A-21 murni atau Silsense ™ A-21 yang berbeda /jumlah air yang dapat

digunakan dalam rangka menciptakan suatu model system preparasi yang mampu menyatukan

dan melarutkan sejumlah besar obat yang biasanya larut atau kelaruantnya buruk dalam media

air. Sebagai contoh, Silsence A-21 murni pada suhu kamar dapat menghasilkan larutan jenuh

(Cs) dari 28, 6,5 dan 5 g/100 ml ibuprofen, probenesid dan Nimesulide secara berturut-turut,

yang dilakukan di laboratorium kami. Konsentrasi obat sama dengan Cs / 2 dapat dipertahankan

dalam larutan bahkan setelah pengenceran air untuk kadar air akhir dari 6, 66 dan 20%, untuk

ibuprofen, probenesid dan Nimesulide, secara berturut-turut. Sistem ini bisa sangat efektif untuk

pengiriman obat kulit dan transdermal atau untuk mengontrol system pengiriman obat jika terjadi

penebalan dan berubah menjadi gel. Carbopols, yang merupakan polimer dengan berat molekul

yang sangat tinggi dari asam akrilik, telah digunakan terutama di formulasi farmas sediaan liquid

dan semisolid, seperti gel, suspensi dan emulsi, sebagai bahan pengental dan viskositas, untuk

mengubah karakteristik aliran. Secara khusus, Carbomer tanpa kadar residu benzena dan

dipolimerisasi dalam etil asetat dapat digunakan dalam sediaan oral, di suspensi, dalam bentuk

tablet dan tentunya dalam sediaan topikal.

Setelah netralisasi kelompok karboksilat terionisasi, dispersi Carbopol cair untuk

pembentukan gel yang kuat yang sifat rheologi dan mukoadhesif yang ciri dari pembuatan

sebelumnya . Selain itu, dinetralisir Carbopol 934P sistem polimer dipelajari dalam campuran

yang berbeda propilen glikol dan gliserol, dengan penambahan jumlah tertentu air diperlukan

untuk netralisasi tersebut. Studi-studi ini menunjukkan bahwa penambahan air untuk sampel

Carbopol non-air sangat meningkatkan elastisitas mereka, karena interaksi polimer-pelarut dan

mempengaruhi tingkat keterikatan antara rantai polimer yang berbeda. bekerja sebelumnya telah

menunjukkan kemungkinan perumusan sistem Carbopol menggunakan pelarut yang berbeda

hidrofilik (PEG 400, Glycerine dan Tetraglycol;) tanpa netralisasi. Oleh karena itu, penelitian ini

meninjau sifat dari polimer dalam medium air-silikon, menghindari netralisasi dan pengaruh

suhu, khususnya selama tahap persiapan. Silsense A-21 Murni terbukti tidak efektif untuk

dispersi Carbopol dan pembentukan gel sejak Carbopol endapan setelah netralisasi dalam sebuah

sistem Silsense / air / Carbopol. Bahkan, jumlah air-Silsense dengan persentase yang tinggi dari

silikon (lebih dari 80%) mengakibatkan kesulitan dalam dispersi polimer, sementara sistem

dengan persentase air yang tinggi berada pada posisi yang kurang menguntungkan dalam

melarutkan obat dengan kelarutan dalam air buruk. Untuk alasan ini, jumlah 50:50 dianggap

sebagai kompromi yang baik. Dengan demikian, tujuan dari makalah ini adalah untuk

karakterisasi Carbopol / sistem Silsense. Pendekatan statistik digunakan selain untuk analisis

rheologi dalam rangka memfasilitasi interpretasi hasil, dan untuk meningkatkan hasil evaluasi

kritis, memberikan gambaran yang lebih lengkap dari sistem. Pendekatan ini memungkinkan

studi efek simultan yang beberapa faktor dan interaksi mereka mungkin telah di proses, dan juga

telah berhasil digunakan dalam pembuatan produk semisolid . Oleh karena itu, perilaku reologi

sampel diuji pada suhu tinggi (temperature sweep), waktu (sweep time) pada suhu tetap (70 ° C),

dan frekuensi ( frekwensi sweep). Secara khusus, uji terakhir dilakukan penentuan spektrum

mekanis modulus dinamis G 'dan G "vs frekuensi. Data ini memungkinkan untuk karakterisasi,

dengan menggunakan model pendekatan yang berbeda, sifat microrheological dari sistem.

Selain itu, identifikasi pentingnya parameter tunggal dan kuantifikasi pengaruh mereka pada

karakteristik spesifik dari sampel yang dikaji adalah dengan pendekatan statistik.

BAHAN DAN METODE

Carbopol 974, 971 dan Carbopol Silsense A-21 diperoleh dari Noveon Inc (Cleveland,

Ohio). Air takterionkan diperoleh dari MF3 sistem pertukaran ion (San Salvatore di Cogorno,

Genova, Italia). Persiapan Gel Berbagai metode penyusunan gel digunakan Carbopol C974 dan

C971, untuk memverifikasi apakah ini bisa mempengaruhi karakteristik reologi gel. Dalam

metode persiapan pertama, jumlah yang dipilih Carbopol didispersikan dalam air 50:50 / Silsense

campuran A-21 pada 25 ° C. dispersi adalah homogen menggunakan T25 Ultraturrax selama 5

menit pada 12.500 rpm, penghilangan bawah vakum dan kemudian dibiarkan selama satu hari

sebelum dianalisis. Dalam metode persiapan kedua, setelah dispersi lengkap dengan T25

Ultraturrax pada kondisi yang sama dijelaskan di atas, sampel kemudian dipanaskan pada 70 ° C

(10,11) dan diaduk dengan sistem mekanis sampai homogen dan transparan dispersi dibentuk (60

min.). Untuk melengkapi analisis statistik, sampel juga dipersiapkan pada suhu 47,5 ° C untuk

memungkinkan pengembangan desain eksperimen yang lebih luas. konsentrasi Carbopol dalam

semua sistem berkisar antara 0,5 dan 4% w/v.

Karakterisasi Rheologi

Analisis rheologi dilakukan dalam rangkap tiga dengan menggunakan Rheometer kontrol

tegangan (Tekanans-Tech, Reologica) dilengkapi dengan geometri kerucut-pelat 4 / 40 (diameter

kerucut adalah 40 mm, sudut kerucut adalah 4 °) yang beroperasi dalam modus osilasi.

Kesenjangan itu 150 pM. Pengujian berikut ini dilakukan:

Oscillation tekanans sweep. Peningkatan tekanan sampel pada frekuensi konstan; pada

20 ° C, 1 frekuensi Hz dan rentang yang berbeda dari tegangan (,05-10, ,05-100, ,05-500 Pa).

Tes ini memungkinkan penentuan rezim viskoelastik linier (LVR) dari sampel, dan karena itu

pilihan konsekuensi dari nilai tegangan untuk digunakan dalam tes osilasi lainnya;

Temperature sweep. Pengujian dilakukan untuk menentukan sifat sampel pada frekuensi

konstan dan tekanan dalam berbagai suhu: 1 frekuensi Hz, 1 Pa tekanan, temperatur 10-70 ° C

dan laju pemanasan 0,5 ° C / menit adalah parameter eksperimental. Langkah pendinginan

mengikuti prosedur pemanasan pada kondisi yang sama pada rentang temperatur 70-10 ° C;

Frequency sweep. Sampel terkena frekuensi scan pada tegangan konstan (1 Pa); 0,05-50

rentang frekuensi Hz, di bidang viscoelasticity linier, pada temperatur yang berbeda antara 10

dan 70 ° C. Rentang frekuensi dan G'-G " nilai-nilai yang diplot dalam skala logaritmik. Dalam

rangka untuk lebih memahami pengaruh suhu terhadap sifat reologi dan mikro dari sistem diuji,

parameter yang berbeda dihitung oleh fitting data percobaan dengan model tertentu. Dengan

menerapkan pas linier, nilai kemiringan log G 'dan log G "vs log frekuensi dihitung untuk

menyelidiki ketergantungan frekuensi modulus dinamis (15). Setelah itu, studi tentang

ketergantungan kuasa hukum dari kedua modulus mekanis dilakukan. Hal ini diketahui bahwa

pada titik gel, sistem silang kimia dicirikan oleh skala hubungan antara modulus dinamik dan

frekuensi (G '(ω) ~ G "(ω) ~ ωn)

dan G 'dan G "kurva menjadi sejajar satu sama lain (16,17). Akhirnya, perangkat lunak IRIS

(versi 8.0) ini digunakan untuk membuat kurva master dari spektrum frekuensi yang dilakukan

pada temperatur yang berbeda menggunakan prinsip superposisi waktu dan memilih suhu

20 ° C sebagai temperatur referensi. file induk tersebut setelah waktu superposisi suhu

dinyatakan sebagai waktu relaksasi spektrum diskrit dimana modulus relaksasi diperoleh sebagai

jumlah dari mode N Maxwell:

Bagian waktu tergantung dari modulus relaksasi adalah transformasi Laplace dari waktu

relaksasi spektrum didefinisikan oleh persamaan berikut:

Spektrum relaksasi tidak dapat diukur secara langsung dalam percobaan dan untuk alasan

ini data mekanik dinamis seperti G 'dan G "modulus dikonversikan dari domain frekuensi ke

dalam domain waktu (18). Sebuah metode dikembangkan (18) untuk perwakilan dari spektrum

relaksasi dengan kemungkinan paling sedikit-mode Maxwell, karena relaksasi diskrit

time harus bebas disesuaikan dan harus bertemu dengan nilai-nilai yang merupakan ciri khas

untuk materi. Representasi ini disebut "pelit" model (PMspectrum). Menurut model ini, adalah

mungkin untuk mengoptimalkan sejumlah mode N dan untuk mengkonversi regresi

algoritma mengidentifikasi spektrum dihitung sebagai PM-spektrum mode AM yang memiliki-

dan deviasi PM-standar (19). Waktu menyapu. Pengujian dilakukan untuk melihat perubahan

pada sampel dengan waktu pada suhu konstan (70 ° C), tekanan (1 Pa) dan frekuensi (1 Hz).

Waktu berkisar antara 0-90 menit.

Desain Eksperimental

Eksperimen sifat reologi dari sistem Silsense / Carbopol menggunakan prosedur desain

eksperimen dilakukan dalam dua langkah yang berbeda: penyaringan dan optimasi. Tujuan dari

tahap skrining adalah untuk mengetahui pengaruh empat faktor (konsentrasi polimer dan jenis,

metode persiapan, dan suhu tes) pada parameters Viscoelastis G 'dan G " diperoleh dari analisis

sistem Frequency sweep yang berbeda. Untuk penyaringan desain 24 faktorial lengkap

diaplikasikan, dengan empat parameter diselesaikan pada dua tingkat masing-masing. Nilai dari

dua tingkat diekspresikan menggunakan variabel kode (20), dimana -1 merupakan tingkat nilai

yang lebih rendah dan 1 tingkat nilai yang lebih tinggi (untuk faktor-faktor kualitatif seperti jenis

polimer, variabel kode ditugaskan secara sewenang-wenang) seperti ditunjukkan pada Tabel I.

Skema lengkap tes yang dilakukan dilaporkan dalam Tabel II. Hasil pengujian dievaluasi dan

dilengkapi dengan model polinomial (menggunakan regresi-linear), yang dalam hal ini adalah

urutan linier model interaksi ketiga (interaksi urutan keempat dianggap diabaikan):

Analisis varians (ANOVA) dilakukan untuk mengetahui signifikansi dari istilah persamaan, dan

Pareto diagram (21) digunakan untuk menunjukkan hasil. Sebuah panggung skrining hanya dapat

memberikan indikasi mengenai pengaruh faktor-faktor yang berbeda dan interaksi mereka.

Tahap optimasi diperlukan untuk pemahaman yang lebih baik dari sistem, karena memungkinkan

pembangunan model yang lebih realistis. Untuk tahap ini, permukaan respon metodologi (RSM)

dipilih, yang dibangun dari data dari rancangan faktorial (menggunakan tes hanya terkait dengan

faktor-faktor yang terbukti penting) dan titik pusat menambah dan bintang (aksial) poin (20-22).

Hasilnya diproses oleh regresi linier berganda berdasarkan model kuadrat penuh (Persamaan 2),

yang dianggap dalam rangka untuk mengevaluasi kemungkinan kelengkungan permukaan respon

tes ANOVA dilakukan baik untuk mengetahui signifikansi regresi dan untuk menghitung

signifikansi kontribusi tunggal: linier, interaksi dan persegi. Hasil disajikan dengan plot

permukaan 3-D. Analisis hasil dilakukan dengan program statistik MINITAB Release 14.1 ®

(Minitab Inc, 1972-2003).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakteristik Rheologi

Pengukuran osilasi non-destruktif yang dilakukan dalam penelitian ini memungkinkan

untuk mendapatkan parameter utama rheologi seperti penyimpanan atau modulus elastis (G ')

dan kerugian atau kental modulus (G "). Modulus elastis atau penyimpanan merupakan

penyimpanan elastis energi dan merupakan ukuran seberapa baik suatu materi terstruktur.

Kerugian atau modulus kental merupakan disipasi energi kental dan menjadi besar bila sampel

sangat kental (4). Parameter ini dipantau sebagai fungsi dari frekuensi, waktu, dan suhu,

menunjukkan sifat penebalan Carbopol dalam campuran 50:50 Silsense A-21/air dipilih sebagai

media. Kedua jenis Carbopol menunjukkan perilaku yang sama di air / sistem Silsense.

Satu-satunya perbedaan adalah nilai yang lebih tinggi dari modulus elastis di hadapan

C974 bukan C971 pada konsentrasi polimer sama. Hal ini sesuai dengan fakta bahwa C974

merupakan polimer yang sangat cross-linked dibandingkan dengan C971 (3). Untuk alasan ini,

hanya hasil rheologi tentang C974 disajikan dalam angka. Data grafis dilaporkan sebagai mean

dari tiga ulangan, tapi bar standar deviasi dihilangkan untuk menghindari tumpang tindih, karena

nilai SD yang sangat rendah. Tes menyapu suhu tidak menunjukkan peningkatan yang signifikan

dalam karakter elastis sampel selama langkah pemanasan, secara independen dari metode

pembuatan

(Gbr. 1). Selain itu, nilai modulus elastis pada awal langkah pemanasan ini jelas lebih tinggi

untuk sampel disiapkan di 70 ° C. Hasil Frekuensi menyapu ini menguraikan

perubahan dalam spektrum mekanik dari sistem yang disiapkan oleh pemanasan, dibandingkan

dengan sampel yang sesuai diperoleh pada suhu kamar (Gbr. 2). Seperti yang diamati dari suhu

menyapu, ketika sistem disiapkan pada suhu kamar diuji pada suhu meningkatkan ada praktis

tidak ada perbedaan dalam spektrum yang berbeda. Sebaliknya, dari analisis sampel yang

diperoleh dengan prosedur pemanasan pada 70 ° C, tampak jelas bahwa metode persiapan sangat

dipengaruhi karakter elastis sistem dengan nilai pasti lebih besar, khususnya untuk modulus G ',

dan pasti lebih rendah frekuensi ketergantungan.

Fig. 1. Temperature sweep of C974 samples obtained at room temperature (I) and at

70°C (II)

Fig. 2. Frequency sweep at 20 and 60°C of Carbopol 974 4% samples prepared at room

temperature (I) and at 70°C (II). SD bars were omitted to avoid overlapping

Selanjutnya, pengaruh waktu persiapan pada karakteristik reologi sampel telah dianalisis

dengan melakukan tes menyapu waktu. Pada semua sistem konsentrasi, data tidak menunjukkan

adanya perubahan signifikan dalam parameter rheologi ketika diuji pada 70 ° C selama 90 menit

waktu, meskipun selama langkah persiapan sampel dibiarkan pada suhu yang hanya 60 menit

(data tidak ditampilkan ). Pasti, aduk intens dilakukan selama tahap persiapan juga memainkan

peran penting bersama-sama dengan suhu yang digunakan. Data tes frekuensi menyapu

kemudian digunakan untuk lebih mengkaji karakteristik struktural sistem. Analisis nilai

kemiringan G'log-log G "vs log frekuensi bidang kurva yang berbeda dikonfirmasi perilaku yang

disebutkan di atas. Misalnya, dengan sampel disiapkan pada suhu kamar, kemiringan nilai log G

'dan log G "vs log frekuensi w 4% / sistem v menegaskan bahwa baik modulus viskos dan elastis

sedikit tergantung pada frekuensi pada 20 ° C dan, seperti yang diharapkan, ketika tes dilakukan

pada suhu 60 ° C, lereng tetap cukup mirip untuk kedua modulus (Tabel III).

Jenis spektrum adalah pola khas gel lemah (15), dengan perilaku rheologi pada titik

pertengahan antara bahwa larutan dan bahwa pada gel yang kuat: gel lemah dicirikan oleh

kerusakan progresif dari jaringan tiga dimensi sebagai deformasi meningkat. Selain itu,

sebagaimana telah dinyatakan, sistem cross-linked memiliki perilaku mekanik dinamis pada titik

gel biasanya ditunjukkan dengan skala hubungan antara modulus dinamik dan frekuensi (G '(ω)

~ G "(ω) ~ ωn) yaitu suatu ketergantungan kuasa hukum diamati. Sebaliknya, dalam kasus kami,

semua sistem memiliki nilai n yang berbeda untuk G 'dan G ", dalam perjanjian dengan

pernyataan bahwa sampel perilaku khas dari gel lemah dan bahwa titik gel nyata tidak hadir.

Namun, n nilai dihitung dari pemasangan modulus elastis umumnya lebih rendah dari n sesuai

berkaitan dengan modulus viskos (Tabel III), menunjukkan ketergantungan frekuensi yang lebih

rendah untuk modulus G ', mengkonfirmasi kehadiran komponen elastis penting. Analisis

kemiringan kurva diperoleh ketika Sampel yang telah disiapkan pada 70 ° C menunjukkan tren

serupa dengan yang diamati untuk sampel yang sesuai disiapkan pada suhu kamar, walaupun

hasil yang diperoleh untuk G 'menunjukkan ketergantungan pasti lebih rendah pada frekuensi.

Oleh karena itu, meskipun ketergantungan frekuensi yang lebih rendah, dibandingkan dengan

contoh tanah yang diperoleh pada suhu kamar (khususnya untuk modulus elastis), perilaku

umum tidak khas struktur cross-linked. Elastisitas meningkat bukan karena pembentukan

jaringan tiga-dimensi stabil, tetapi untuk sistem dilibatkan topologi ditandai dengan karakter

elastis sementara. Sekali lagi, sistem belajar tidak dapat dianggap "gel" dari sudut pandang

reologi. Seperti yang diamati untuk sampel disiapkan pada suhu kamar, hasil di atas dikonfirmasi

oleh analisis ketergantungan kuasa hukum dinamis frekuensi vs modulus. Bahkan jika eksponen

n menunjukkan elastisitas meningkat dan ketergantungan yang lebih rendah pada frekuensi,

khususnya untuk modulus G ', nilai-nilai yang sama meskipun mereka tetap sedikit berbeda

untuk dua modulus. Oleh karena itu, berdasarkan spektrum mekanik mereka, mereka dapat

dianggap sebagai gel lemah, meskipun perlakuan panas selama tahap persiapan dan peningkatan

umum dalam karakter sampel elastis yang terkait dengan persiapan prosedur ini.

Fig. 4. The effects of the different factors on the values of G′ modulus represented with a Pareto chart (r2=97.77)

Analisis spektrum diskrit relaksasi dilakukan pada kurva master dari% 4 (w / v) sampel

memberikan informasi tambahan tentang perbedaan struktural dalam sistem dibuat pada suhu

kamar dan yang disusun oleh prosedur pemanasan. Seperti dapat diamati pada Tabel IV, nilai-

nilai viskositas geser nol untuk sampel diperoleh pada 70 ° C adalah enam dan empat lipat lebih

tinggi masing-masing untuk C974 dan C971 dari nilai yang sesuai dari sampel disiapkan pada

suhu kamar. Dengan cara yang sama, prosedur pemanasan dipengaruhi dua parameter penting

lainnya, yaitu modulus dataran tinggi, khususnya ketika polimer penebalan adalah C974, dan

waktu relaksasi yang khas. Semua perubahan dalam karakteristik sampel, karena pemanasan dari

sistem itu sendiri, tergantung pada polimer kuat / interaksi pelarut (yaitu solvasi lebih baik), yang

sangat meningkatkan sifat penebalan Carbopol. Polimer ini lebih baik / interaksi pelarut

proporsional memperlambat relaksasi rantai turun polimer setelah gel ini lemah telah ditekankan.

Pada kenyataannya, relaksasi spektrum diskrit sistem C974 disiapkan oleh pemanasan bergeser

ke arah nilai-nilai gi lebih tinggi dan interval waktu relaksasi lebih luas (Gbr. 3). Selanjutnya,

dari analisis hasil (Tabel IV)

pada nilai-nilai relaksasi waktu, ternyata C974 lebih sangat terstruktur dari C971.

Jadi, dari analisis rheologi adalah mungkin untuk menyimpulkan bahwa pada tingkat mikro,

pemanasan dan pengadukan tampaknya mempromosikan interaksi polimer-pelarut, membantu

solvasi dari Carbopol. Efek ini sangat mirip dengan yang diperoleh oleh prosedur netralisasi,

meskipun dalam kasus ini, membuka gulungan rantai polimer mungkin tidak lengkap, sehingga

menimbulkan ke contoh yang kurang terstruktur. Akhirnya, metode persiapan memberikan sifat

stabilitas yang baik. G 'dan G "kurva sistem Silsense A21/water/Carbopol, yang diperoleh dari

stress test yang dilakukan

selama tiga bulan penyimpanan, tidak menunjukkan variasi yang signifikan dibandingkan

dengan orang-orang dari contoh tanah yang dianalisis setelah 24 jam dari persiapan (data tidak

ditampilkan). Pada saat yang sama tidak ada fenomena curah hujan yang diamati selama periode

yang sama.

Skrining Faktor dan Desain

Pendekatan statistik digunakan untuk menentukan pengaruh dari beberapa parameter

utama dalam karakteristik produk akhir. Dengan demikian, berarti nilai G 'dan "G modulus

dihitung pada frekuensi 1 Hz dipergunakan untuk membangun baik langkah penyaringan dan

desain RSM. Langkah pertama dari pendekatan statistik skrining, yang memungkinkan

pemilihan faktor yang mempengaruhi perilaku reologi dari sistem dipelajari. Dari grafik Pareto

(Gambar 4 dan 5) adalah mungkin untuk mengamati bahwa semua faktor yang memiliki

pengaruh tertentu pada perilaku akhir sistem, tapi tiga dari mereka yang terkena dampak itu

sangat: konsentrasi polimer, metode persiapan, dan interaksi antara dua efek. Oleh karena itu,

ketiga faktor terakhir itu diselidiki lebih lanjut dengan menerapkan desain RSM ke salah satu

suhu di antara mereka digunakan untuk melakukan uji frekuensi sapuan (20 ° C) hanya pada

Carbopol C974 (Tabel V). Kita perlu menunjukkan bahwa, titik bintang itu tidak diatur ke nilai

biasanya diadopsi untuk jenis desain (nilai α = 1,414; 23) karena batas individu konsentrasi

polimer membuat sangat sulit untuk membawa mereka di atas 4% (b / v) konsentrasi, dengan

masalah di kedua persiapan dan analisis. Untuk alasan ini, sebuah domain bentuk kubik dipilih,

dengan nilai α sama dengan 1 (desain wajah berpusat). Desain yang dihasilkan, dengan semua

titik pada permukaan kubus, adalah kualitas yang sangat baik meskipun rotability praktis

diabaikan (20).

Hasil percobaan dianalisis dengan menggunakan model kuadrat penuh (Persamaan 2).

ANOVA menunjukkan bahwa hanya linear dan syarat interaksi persamaan secara statistik

signifikan pada p <0,05. Syarat non significant namun tidak dihilangkan dari persamaan karena

mereka diperlukan untuk menggambarkan efek (r2 nilai tidak meningkatkan dalam hal apapun,

24). The prediktif persamaan untuk G 'dan G "modulus dilaporkan di atas dan diwakili oleh

respon permukaan ditunjukkan pada Gambar. 6. dimana PT adalah suhu persiapan dan C

konsentrasi polimer.

Fig. 6. Graphical representation of G′ a and G” b moduli vs preparation temperature and concentration in a 3-D surface plot. The circle represents the experimental results

Dari Persamaan. 3 dan 4, atau dari Gambar. 6, adalah mungkin untuk menyatakan bahwa istilah

utama adalah konsentrasi polimer, konsisten dengan hasil sebelumnya diperoleh dengan desain

faktorial. Faktor sebagai istilah tunggal meningkat modulus G 'dengan faktor sebesar 1,67

"modulus kPa Pa dan G oleh 0,38 kPa saat konsentrasi naik di atas 2,5% (b / v). Aspek yang

paling menarik adalah pengaruh interaksi antara konsentrasi polimer dan suhu persiapan.

Kenaikan terbesar dalam nilai modulus terjadi ketika kedua faktor meningkat, terutama ketika

suhu lebih tinggi dari 47,5 ° C dan konsentrasi lebih besar dari 2,5% (b / v).

Seperti telah disebutkan, Carbopol merupakan polimer penebalan terkenal, dan properti ini jelas

tergantung pada konsentrasi. Sebuah konsentrasi polimer tinggi dapat menyebabkan proses lebih

lambat dan lebih kompleks solvasi. Fakta bahwa suhu reparasi dikenakan pengaruh kuat pada

kadar polimer yang lebih besar berarti bahwa dampaknya terhadap keselamatan lebih jelas untuk

konsentrasi yang lebih tinggi dari 2%, di greement dengan analisis rheologi. persiapan suhu

tinggi mungkin membantu polimer-polimer dan khususnya interaksi polimer-pelarut, sehingga

menimbulkan struktur terorganisir yang lebih baik khas sistem seperti gel. Sementara ini

pengaruh suhu persiapan berlaku dalam semua kondisi (dan dikonfirmasi sebagai sebuah istilah

statistik signifikan dalam model), pengaruhnya sangat penting ketika Carbopol konsentrasi tinggi

ketika fenomena solvasi agak lambat. Hal ini diperkuat oleh fakta bahwa ketika persiapan suhu

rendah (suhu ruang), peningkatan konsentrasi polimer tidak mempengaruhi nilai dari modulus

dinamis. Pertimbangan yang sama dapat dibuat ketika jumlah Carbopol sudah mencapai 1-1,5%,

karena dalam hal ini suhu tidak mempengaruhi perilaku rheologi sistem '.

KESIMPULAN

Tujuan makalah ini adalah untuk mengkarakterisasi sifat penebalan Carbopol dalam

campuran Silsense A-21/water 50:50 ™ sebagai model pelarut. Analisis rheologi menunjukkan,

secara umum, kemampuan penebalan tertentu dari jenis polimer, yang terutama jelas ketika

Sampel yang telah disiapkan pada 70 ° C dan ketika konsentrasi polimer lebih tinggi dari 2% (b /

v). pemodelan yang berbeda dari frekuensi sweep kurva memungkinkan karakterisasi sifat

struktural sistem dianalisis dan menunjukkan pentingnya metode persiapan. Bahkan, sistem

disiapkan di 70 ° C menunjukkan ketergantungan semakin rendah pada frekuensi dan

dikonfirmasi peningkatan luar biasa dalam elastisitas sistem, yang memunculkan perilaku seperti

gel lebih kuat. modulus G 'secara khusus independen dari frekuensi diterapkan, sedangkan G

"modulus menunjukkan ketergantungan sedikit: spektrum jenis ini biasanya berkaitan dengan

perilaku lemah-gel. Bahkan, analisis tidak menunjukkan variasi yang cukup nyata dan kegigihan

dari sifat elastis, yang berarti mereka tidak terkait dengan pembentukan jaringan tiga dimensi

yang benar dan stabil. Dengan demikian, meskipun peningkatan yang konsisten karena suhu

persiapan, struktur tetap dari gel yang lemah, memungkinkan kita untuk menunjukkan bahwa

interaksi polimer-pelarut yang lebih penting daripada polimer-polimer, sehingga menyebabkan

kurangnya jaringan nyata bahkan setelah perlakuan panas. Konsisten dengan analisis rheologi

dan khususnya dengan frekuensi tes menyapu dan spektrum waktu relaksasi, pendekatan statistik

kami menunjukkan pentingnya tinggi konsentrasi polimer dan juga pengaruh yang signifikan

dari prosedur persiapan. Selanjutnya, studi ini menunjukkan relevansi dari interaksi antara kedua

faktor. Interaksi ini tampaknya terkait dengan tingkat solvasi polimer, yang jelas lebih lambat

pada konsentrasi polimer lebih tinggi ketika Sampel yang telah disiapkan pada suhu kamar. Oleh

karena itu, peningkatan suhu selama tahap persiapan interaksi polimer-pelarut difasilitasi dan

sangat efektif apabila Carbopol hadir dalam jumlah yang cukup. Oleh karena itu suhu merupakan

faktor penting ketika terlibat dalam metode persiapan bukan sebagai parameter analitis.