Ácido maleico como monômero importante na síntese de estímulos

May 24, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3511 (2023) Cite este artigo

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Poli(ácido acrílico-co-acrilamida-co-ácido maleico) (p(AA-co-AM-co-MA)) polímero superabsorvente foi sintetizado a partir de ácido acrílico (AA), acrilamida (AM) e ácido maleico (MA) via copolimerização de radicais livres. Os resultados mostraram que a presença de ácido maleico na estrutura do superabsorvente tem o papel principal e superior na criação de um superabsorvente inteligente. A estrutura, morfologia e força do superabsorvente foram caracterizadas usando FT-IR, TGA, SEM e análise reológica. O efeito de diferentes fatores foi investigado para determinar a capacidade de absorção de água do superabsorvente. De acordo com as condições otimizadas, a capacidade de absorção de água do superabsorvente em água destilada (DW) foi de 1348 g/g e em uma solução contendo 1,0% em peso de NaCl (SCS) foi de 106 g/g. A capacidade de retenção de água do superabsorvente também foi investigada. O inchaço cinético do superabsorvente foi identificado pela difusão Fickiana e pelo modelo de pseudo-segunda ordem de Schott. Além disso, a reutilização do superabsorvente foi estudada em água destilada e solução salina. A capacidade do superabsorvente foi investigada em soluções simuladas de uréia e glicose, e foram obtidos resultados muito bons. A capacidade de resposta do superabsorvente foi confirmada pelo comportamento de intumescimento e encolhimento contra mudanças de temperatura, pH e força iônica.

Um dos materiais industriais mais importantes do mundo são os polímeros superabsorventes (SAPs). A demanda global pela fabricação de SAPs é muito abundante porque eles são usados ​​em almofadas de leitos hospitalares, fraldas para bebês e adultos1, bem como na agricultura2, processamento de alimentos3, tratamento de água/esgoto3, engenharia de tecidos4, sensores5 e distribuição de medicamentos6. SAPs são um tipo de hidrogéis hidrofílicos que podem absorver e reter grandes quantidades de água ou outras soluções aquosas até centenas de vezes seu peso seco. Essas redes poliméricas tridimensionais não são dissolvidas em água e soluções fisiológicas devido a reticulações químicas ou físicas7. Embora muita atenção tenha sido dada à produção de superabsorventes a partir de materiais naturais, ela ainda não foi industrializada devido ao alto preço desses materiais. Ainda assim, AA e AM são os melhores monômeros da indústria para sintetizar superabsorventes devido à fácil produção, baixo custo, disponibilidade e rápida polimerização8,9. AA e AM têm alta hidrofilicidade, excelente flexibilidade, propriedades quelantes e biodegradabilidade10. Além disso, verificou-se que a copolimerização de AA e AM em uma rede polimérica pode melhorar a resistência do gel11. Por outro lado, o ácido maleico (AM) é outro composto industrialmente sintético que recentemente ganhou popularidade na produção de polímeros devido ao seu menor custo, boa compatibilidade e atoxicidade12,13. Assim, a preparação de um novo superabsorvente com essas moléculas baratas e propriedades valiosas é muito importante.

Os hidrogéis sensíveis têm atraído muita atenção devido à absorção/liberação de materiais e ao comportamento de intumescimento/desinchaço em resposta a estímulos físicos, químicos e biológicos14,15,16. Entre eles, a temperatura, o pH e a força iônica são muito importantes devido à simplicidade e à não exigência de dispositivos complexos e materiais caros17. No que diz respeito à preparação de hidrogéis sensíveis à temperatura, foi comprovado que a presença de grupos funcionais hidrofílicos e hidrofóbicos desempenha um papel decisivo18. Quando monômeros hidrofílicos são copolimerizados com N-isopropilacrilamida (com parte hidrofóbica isopropila) criam um hidrogel sensível à temperatura19. Além disso, quitosana, celulose, gelatina e poloxâmeros e seus derivados são materiais de partida adequados para a síntese de hidrogéis termorresponsivos20. Por outro lado, foi especificado que a presença de grupos funcionais aniônicos e catiônicos tem um papel vital na síntese de hidrogéis sensíveis ao pH21,22,23. Quando os derivados do ácido acrílico reagem com polímeros naturais, como carboximetildextrana, albumina, gelatina, alginato e quitosana, são sintetizados hidrogéis responsivos ao pH21,22,23. Assim, encontrar uma nova estrutura de monômero na produção de propriedades termossensíveis e de pH na preparação de hidrogéis inteligentes pode ser muito importante. Não há superabsorvente inteligente dos monômeros AA, AM e MA.