L'acide maléique comme monomère important dans la synthèse des stimuli

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 3511 (2023) Citer cet article

Le polymère superabsorbant poly(acide acrylique-co-acrylamide-co-maléique) (p(AA-co-AM-co-MA)) a été synthétisé à partir d'acide acrylique (AA), d'acrylamide (AM) et d'acide maléique (MA). par copolymérisation radicalaire. Les résultats ont montré que la présence d'acide maléique dans la structure du superabsorbant joue un rôle clé et supérieur dans la création d'un superabsorbant intelligent. La structure, la morphologie et la résistance du superabsorbant ont été caractérisées par analyse FT-IR, TGA, SEM et rhéologique. L’effet de différents facteurs a été étudié pour déterminer la capacité d’absorption d’eau du superabsorbant. Selon des conditions optimisées, la capacité d'absorption d'eau du superabsorbant dans l'eau distillée (DW) était de 1 348 g/g et dans une solution contenant 1,0 % en poids de NaCl (SCS), elle était de 106 g/g. La capacité de rétention d’eau du superabsorbant a également été étudiée. Le gonflement cinétique du superabsorbant a été identifié par diffusion Fickienne et par le modèle pseudo-second ordre de Schott. De plus, la réutilisation du superabsorbant a été étudiée dans de l’eau distillée et une solution saline. La capacité du superabsorbant a été étudiée dans des solutions simulées d’urée et de glucose, et de très bons résultats ont été obtenus. La capacité de réponse du superabsorbant a été confirmée par son comportement de gonflement et de rétrécissement face aux changements de température, de pH et de force ionique.

Les polymères superabsorbants (SAP) sont l'un des matériaux industriels les plus importants au monde. La demande mondiale pour la fabrication de SAP est très abondante car ils sont utilisés dans les alèses des lits d'hôpitaux, les couches pour bébés et adultes1 ainsi que dans l'agriculture2, la transformation des aliments3, le traitement de l'eau et des eaux usées3, l'ingénierie tissulaire4, les capteurs5 et l'administration de médicaments6. Les SAP sont un type d'hydrogels hydrophiles qui peuvent absorber et retenir d'énormes quantités d'eau ou d'autres solutions aqueuses jusqu'à des centaines de fois leur poids sec. Ces réseaux polymères tridimensionnels ne sont pas dissous dans l’eau et les solutions physiologiques en raison de réticulations chimiques ou physiques7. Bien qu’une grande attention ait été portée à la production de superabsorbants à partir de matériaux naturels, elle n’est pas encore industrialisée en raison du prix élevé de ces matériaux. Pourtant, AA et AM sont les meilleurs monomères de l’industrie pour synthétiser des superabsorbants en raison de leur production facile, de leur faible coût, de leur disponibilité et de leur polymérisation rapide8,9. AA et AM ont une hydrophilie élevée, une excellente flexibilité, des propriétés chélatrices et une biodégradabilité10. De plus, il a été constaté que la copolymérisation de AA et AM dans un réseau polymère peut améliorer la résistance du gel11. D’autre part, l’acide maléique (MA) est l’autre composé synthétique industriellement qui a récemment gagné en popularité dans la production de polymères en raison de son coût inférieur, de sa bonne compatibilité et de sa non-toxicité12,13. Ainsi, la préparation d’un nouveau superabsorbant avec ces molécules bon marché et ces propriétés intéressantes est très vitale.

Les hydrogels sensibles ont attiré beaucoup d'attention en raison de leurs matériaux d'absorption/libération et de leur comportement de gonflement/dégonflement en réponse à des stimuli physiques, chimiques et biologiques14,15,16. Parmi eux, la température, le pH et la force ionique sont très importants en raison de leur simplicité et de l’absence de dispositifs complexes et de matériaux coûteux17. En ce qui concerne la préparation d'hydrogels sensibles à la température, il a été prouvé que la présence de groupes fonctionnels hydrophiles et hydrophobes joue un rôle déterminant18. Lorsque des monomères hydrophiles sont copolymérisés avec du N-isopropylacrylamide (ayant une partie hydrophobe isopropylique), ils créent un hydrogel sensible à la température19. En outre, le chitosane, la cellulose, la gélatine et les poloxamères et leurs dérivés sont des matières premières appropriées pour la synthèse d'hydrogels thermosensibles20. En revanche, il a été précisé que la présence de groupes fonctionnels anioniques et cationiques joue un rôle essentiel dans la synthèse des hydrogels sensibles au pH21,22,23. Lorsque les dérivés de l'acide acrylique réagissent avec des polymères naturels tels que le carboxyméthyldextrane, l'albumine, la gélatine, l'alginate et le chitosane, des hydrogels sensibles au pH sont synthétisés21,22,23. Ainsi, trouver une nouvelle structure de monomère dans la production de propriétés thermosensibles et sensibles au pH lors de la préparation d’hydrogels intelligents peut être très important. Il n’existe pas de superabsorbant intelligent issu des monomères AA, AM et MA.