Малеиновая кислота как важный мономер в синтезе стимулов

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 3511 (2023) Цитировать эту статью

Супервпитывающий полимер поли(акриловая кислота-ко-акриламид-комалеиновая кислота) (p(AA-co-AM-co-MA)) был синтезирован из акриловой кислоты (АК), акриламида (АМ) и малеиновой кислоты (МА). путем свободнорадикальной сополимеризации. Результаты показали, что присутствие малеиновой кислоты в структуре суперабсорбента играет ключевую и важную роль в создании интеллектуального суперабсорбента. Структуру, морфологию и прочность суперабсорбента охарактеризовали с помощью ИК-Фурье, ТГА, СЭМ и реологического анализа. Влияние различных факторов исследовали для определения способности суперабсорбента поглощать воду. Согласно оптимизированным условиям водопоглощающая способность суперабсорбента в дистиллированной воде (ДВ) составила 1348 г/г, а в растворе, содержащем 1,0 мас.% NaCl (SCS), - 106 г/г. Также была исследована водоудерживающая способность суперабсорбента. Кинетическое набухание суперабсорбента идентифицировали с помощью диффузии Фика и модели псевдовторого порядка Шотта. Кроме того, была изучена возможность повторного использования суперабсорбента в дистиллированной воде и физиологическом растворе. Способность суперабсорбента исследовали в моделированных растворах мочевины и глюкозы, и были получены очень хорошие результаты. Реагирующая способность суперабсорбента была подтверждена поведением набухания и усадки при изменении температуры, pH и ионной силы.

Одним из наиболее важных промышленных материалов в мире являются сверхабсорбирующие полимеры (SAP). Мировой спрос на производство SAP очень велик, поскольку они используются в подушках для больничных кроватей, подгузниках для детей и взрослых1, а также в сельском хозяйстве2, пищевой промышленности3, очистке воды и сточных вод3, тканевой инженерии4, датчиках5 и доставке лекарств6. SAPs представляют собой тип гидрофильных гидрогелей, которые могут поглощать и удерживать огромные количества воды или других водных растворов, в сотни раз превышающие их сухой вес. Эти трехмерные полимерные сетки не растворяются в воде и физиологических растворах из-за химических или физических сшивок7. Хотя производству суперабсорбентов с использованием природных материалов уделяется большое внимание, оно еще не получило промышленного развития из-за высокой цены на эти материалы. Тем не менее, АК и АМ являются лучшими мономерами в отрасли для синтеза суперабсорбентов из-за простоты производства, дешевизны, доступности и быстрой полимеризации8,9. АК и АМ обладают высокой гидрофильностью, превосходной гибкостью, хелатирующими свойствами и биоразлагаемостью10. Более того, было обнаружено, что сополимеризация АК и АМ в полимерной сетке может улучшить прочность геля11. С другой стороны, малеиновая кислота (МА) – другое промышленно синтетическое соединение, которое в последнее время приобрело популярность в производстве полимеров благодаря своей более низкой стоимости, хорошей совместимости и нетоксичности12,13. Таким образом, получение нового суперабсорбента с этими дешевыми молекулами и достойными свойствами очень важно.

Чувствительные гидрогели привлекли большое внимание из-за поглощающих/высвобождающих материалов и поведения набухания/распухания в ответ на физические, химические и биологические стимулы14,15,16. Среди них температура, pH и ионная сила очень важны из-за простоты и отсутствия необходимости в сложных устройствах и дорогих материалах17. Что касается приготовления термочувствительных гидрогелей, доказано, что решающую роль играет наличие гидрофильных и гидрофобных функциональных групп18. Когда гидрофильные мономеры сополимеризуются с N-изопропилакриламидом (имеющим изопропилгидрофобную часть), образуется термочувствительный гидрогель19. Также хитозан, целлюлоза, желатин, полоксамеры и их производные являются подходящими исходными материалами для синтеза термочувствительных гидрогелей20. С другой стороны, было указано, что наличие анионных и катионных функциональных групп играет жизненно важную роль в синтезе pH-чувствительных гидрогелей21,22,23. Когда производные акриловой кислоты реагируют с природными полимерами, такими как карбоксиметилдекстран, альбумин, желатин, альгинат и хитозан, синтезируются pH-чувствительные гидрогели21,22,23. Таким образом, поиск новой структуры мономера с термо- и pH-чувствительными свойствами при приготовлении умных гидрогелей может быть очень важным. Умного суперабсорбента из мономеров АА, АМ и МА не существует.