L'acido maleico come monomero importante nella sintesi degli stimoli

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3511 (2023) Citare questo articolo

Il polimero superassorbente poli(acido acrilico-co-acrilammide-co-maleico) (p(AA-co-AM-co-MA)) è stato sintetizzato da acido acrilico (AA), acrilammide (AM) e acido maleico (MA) tramite copolimerizzazione radicalica. I risultati hanno mostrato che la presenza di acido maleico nella struttura del superassorbente ha il ruolo chiave e superiore nella creazione di un superassorbente intelligente. La struttura, la morfologia e la forza del superassorbente sono state caratterizzate utilizzando FT-IR, TGA, SEM e analisi reologica. È stato studiato l'effetto di diversi fattori per determinare la capacità di assorbimento dell'acqua del superassorbente. Secondo le condizioni ottimizzate, la capacità di assorbimento dell'acqua del superassorbente in acqua distillata (DW) era di 1348 g/g e in una soluzione contenente l'1,0% in peso di NaCl (SCS) era di 106 g/g. È stata inoltre studiata la capacità di ritenzione idrica del superassorbente. Il rigonfiamento cinetico del superassorbente è stato identificato dalla diffusione Fickiana e dal modello pseudo-secondo ordine di Schott. Inoltre, è stata studiata la riutilizzabilità del superassorbente in acqua distillata e soluzione salina. La capacità del superassorbente è stata studiata in soluzioni simulate di urea e glucosio e sono stati ottenuti ottimi risultati. La capacità di risposta del superassorbente è stata confermata dal comportamento di rigonfiamento e restringimento rispetto ai cambiamenti di temperatura, pH e forza ionica.

Uno dei materiali industriali più importanti al mondo sono i polimeri superassorbenti (SAP). La domanda globale per la produzione di SAP è molto abbondante perché vengono utilizzati nelle imbottiture dei letti ospedalieri, nei pannolini per neonati e per adulti1 nonché nell'agricoltura2, nella trasformazione alimentare3, nel trattamento delle acque/reflui3, nell'ingegneria dei tessuti4, nei sensori5 e nella somministrazione di farmaci6. I SAP sono un tipo di idrogel idrofili che possono assorbire e trattenere enormi quantità di acqua o altre soluzioni acquose fino a centinaia di volte il loro peso a secco. Queste reti polimeriche tridimensionali non si dissolvono in acqua e soluzioni fisiologiche a causa di reticolazioni chimiche o fisiche7. Sebbene sia stata posta molta attenzione alla produzione di superassorbenti utilizzando materiali naturali, questa non è stata ancora industrializzata a causa del prezzo elevato di questi materiali. Tuttavia, AA e AM sono i migliori monomeri del settore per sintetizzare superassorbenti grazie alla facilità di produzione, al basso costo, alla disponibilità e alla rapida polimerizzazione8,9. AA e AM hanno elevata idrofilia, eccellente flessibilità, proprietà chelanti e biodegradabilità10. Inoltre, si è scoperto che la copolimerizzazione di AA e AM in una rete polimerica può migliorare la resistenza del gel11. D'altra parte, l'acido maleico (MA) è l'altro composto sintetico industriale che ha recentemente guadagnato popolarità nella produzione di polimeri grazie al suo costo inferiore, alla buona compatibilità e alla non tossicità12,13. Pertanto, la preparazione di un nuovo superassorbente con queste molecole economiche e proprietà utili è molto vitale.

Gli idrogel sensibili hanno attirato molta attenzione a causa dei materiali che assorbono/rilasciano e del comportamento di rigonfiamento/rigonfiamento in risposta a stimoli fisici, chimici e biologici14,15,16. Tra questi, la temperatura, il pH e la forza ionica sono molto importanti grazie alla semplicità e all'assenza di dispositivi complessi e materiali costosi17. Per quanto riguarda la preparazione di idrogel termosensibili, è stato dimostrato che la presenza di gruppi funzionali idrofili e idrofobi gioca un ruolo decisivo18. Quando i monomeri idrofili vengono copolimerizzati con N-isopropilacrilammide (avente parte isopropilidrofobica) creano un idrogel sensibile alla temperatura19. Inoltre, chitosano, cellulosa, gelatina e polossameri e i loro derivati ​​sono materiali di partenza adatti per la sintesi di idrogel termoreattivi20. D'altra parte, è stato specificato che la presenza di gruppi funzionali anionici e cationici ha un ruolo vitale nella sintesi di idrogel sensibili al pH21,22,23. Quando i derivati ​​​​dell'acido acrilico reagiscono con polimeri naturali come carbossimetildestrano, albumina, gelatina, alginato e chitosano vengono sintetizzati idrogel sensibili al pH21,22,23. Pertanto, trovare una nuova struttura monomerica nella produzione con proprietà termo-sensibili e sensibili al pH nella preparazione di idrogel intelligenti può essere molto importante. Non esiste un superassorbente intelligente costituito dai monomeri AA, AM e MA.