Synthesis and Structure–Property
Relationships of Cryogels
Oguz Okay and Vladimir I. Lozinsky
Contents
1 Introduction . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2 Preparation and Characterization of Cryogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
2.1 Monomeric and Polymeric Precursors, Crosslinkers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.2 Solvents and the Cryogelation Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.3 Monomer or Polymer Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.4 Geometry of Cryogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
2.5 Morphological and Mechanical Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3 Transition from Gelation to Cryogelation: Gels Versus Cryogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4 Effect of Synthesis Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.1 Temperature and Freezing Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.2 Monomer or Polymer Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.3 Charge Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.4 Crosslinker Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
4.5 Additives and Solvent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 134
5 Novel Cryogels and Their Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.1 DNA Cryogels for Removal of Carcinogenic Agents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.2 Fibroin Cryogels as Mechanically Strong Scaffolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.3 Poly(Acrylic Acid) Cryogels as Self-Oscillating Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.4 Rubber Cryogels as Reusable Oil Sorbents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
O. Okay (*)
Department of Chemistry, Istanbul Technical University, 34469 Istanbul, Turkey
e-mail: okayo@itu.edu.tr
V.I. Lozinsky
Laboratory for Cryochemistry of (Bio)Polymers, A.N. Nesmeyanov Institute of
Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences, Vavilov Street 28, 119991
Moscow, Russian Federation
e-mail: loz@ineos.ac.ru
O. Okay (ed.), Polymeric Cryogels, Advances in Polymer Science 263,
DOI 10.1007/978-3-319-05846-7_3, © Springer International Publishing Switzerland 2014
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Relationships of Cryogels
Oguz Okay and Vladimir I. Lozinsky
Contents
1 Introduction . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2 Preparation and Characterization of Cryogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
2.1 Monomeric and Polymeric Precursors, Crosslinkers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.2 Solvents and the Cryogelation Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.3 Monomer or Polymer Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.4 Geometry of Cryogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
2.5 Morphological and Mechanical Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3 Transition from Gelation to Cryogelation: Gels Versus Cryogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4 Effect of Synthesis Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.1 Temperature and Freezing Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.2 Monomer or Polymer Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.3 Charge Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.4 Crosslinker Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
4.5 Additives and Solvent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 134
5 Novel Cryogels and Their Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.1 DNA Cryogels for Removal of Carcinogenic Agents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.2 Fibroin Cryogels as Mechanically Strong Scaffolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.3 Poly(Acrylic Acid) Cryogels as Self-Oscillating Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.4 Rubber Cryogels as Reusable Oil Sorbents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6 Concluding Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
O. Okay (*)
Department of Chemistry, Istanbul Technical University, 34469 Istanbul, Turkey
e-mail: okayo@itu.edu.tr
V.I. Lozinsky
Laboratory for Cryochemistry of (Bio)Polymers, A.N. Nesmeyanov Institute of
Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences, Vavilov Street 28, 119991
Moscow, Russian Federation
e-mail: loz@ineos.ac.ru
O. Okay (ed.), Polymeric Cryogels, Advances in Polymer Science 263,
DOI 10.1007/978-3-319-05846-7_3, © Springer International Publishing Switzerland 2014
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