Ácido maleico como monômero importante na síntese de estímulos

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 3511 (2023) Citar este artigo

Polímero superabsorvente poli(ácido acrílico-co-acrilamida-co-maleico) (p(AA-co-AM-co-MA)) 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 fundamental e superior na criação de um superabsorvente inteligente. A estrutura, morfologia e resistência 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 condições otimizadas, a capacidade de absorção de água do superabsorvente em água destilada (DW) foi de 1348 g/g e em 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, foi estudada a reutilização do superabsorvente em água destilada e solução salina. A capacidade do superabsorvente foi investigada em soluções simuladas de uréia e glicose, e resultados muito bons foram obtidos. A capacidade de resposta do superabsorvente foi confirmada pelo comportamento de inchamento 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 protetores de cama hospitalar, 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 o seu peso seco. Estas 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 utilizando 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 possuem alta hidrofilicidade, excelente flexibilidade, propriedades quelantes e biodegradabilidade10. Além disso, constatou-se que a copolimerização de AA e AM em uma rede polimérica pode melhorar a resistência do gel11. Por outro lado, o ácido maleico (MA) é outro composto industrialmente sintético que ultimamente ganhou popularidade na produção de polímeros devido ao seu menor custo, boa compatibilidade e não toxicidade . Assim, a preparação de um novo superabsorvente com estas moléculas baratas e propriedades valiosas é muito vital.

Os hidrogéis sensíveis têm atraído muita atenção devido à absorção/liberação de materiais e ao comportamento de inchaço/dilatação em resposta a estímulos físicos, químicos e biológicos . Entre eles, temperatura, pH e força iônica são muito importantes devido à simplicidade e à não necessidade de dispositivos complexos e materiais caros . No que diz respeito à preparação de hidrogéis sensíveis à temperatura, está comprovado que a presença de grupos funcionais hidrofílicos e hidrofóbicos desempenha um papel decisivo . Quando monômeros hidrofílicos são copolimerizados com N-isopropilacrilamida (possuindo parte isopropil hidrofóbica), cria-se um hidrogel sensível à temperatura . Além disso, quitosana, celulose, gelatina e poloxâmeros e seus derivados são materiais de partida adequados para a síntese de hidrogéis termorresponsivos . 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 carboximetildextrano, albumina, gelatina, alginato e quitosana são sintetizados hidrogéis responsivos ao pH21,22,23. Assim, encontrar uma nova estrutura de monômero na produção de propriedades sensíveis ao calor e ao pH na preparação de hidrogéis inteligentes pode ser muito importante. Não existe superabsorvente inteligente de monômeros AA, AM e MA.