자극 합성에 중요한 단량체인 말레산

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3511(2023) 이 기사 인용

폴리(아크릴산-코-아크릴아미드-코-말레산)(p(AA-co-AM-co-MA)) 초흡수성 폴리머는 아크릴산(AA), 아크릴아미드(AM) 및 말레산(MA)으로부터 합성되었습니다. 자유 라디칼 공중합을 통해. 결과는 초흡수제 구조에서 말레산의 존재가 스마트 초흡수제를 만드는 데 핵심적이고 우수한 역할을 한다는 것을 보여주었습니다. 초흡수제의 구조, 형태 및 강도는 FT-IR, TGA, SEM 및 유변학 분석을 사용하여 특성화되었습니다. 초흡수제의 수분 흡수 능력을 결정하기 위해 다양한 요인의 영향을 조사했습니다. 최적화된 조건에 따르면, 초흡수제의 증류수(DW)에서의 흡수능은 1348g/g이었고, 1.0wt.% NaCl(SCS)을 함유한 용액에서는 106g/g이었다. 초흡수제의 수분 보유 능력도 조사되었습니다. 초흡수제의 동적 팽창은 Fickian 확산과 Schott의 유사 2차 모델을 통해 확인되었습니다. 또한, 증류수와 식염수에서 초흡수제의 재사용 가능성을 연구했습니다. 모의 요소 및 포도당 용액에서 초흡수제의 능력을 조사한 결과 매우 좋은 결과를 얻었습니다. 온도, pH, 이온강도 변화에 따른 팽윤 및 수축 거동을 통해 고흡수체의 반응성을 확인하였다.

세계에서 가장 중요한 산업 소재 중 하나는 SAP(초흡수성 수지)입니다. SAP 제조에 대한 전 세계 수요는 병원용 침대 패드, 유아 및 성인 기저귀1뿐만 아니라 농업2, 식품 가공3, 상하수 처리3, 조직 공학4, 센서5 및 약물 전달6에 사용되기 때문에 매우 풍부합니다. SAP는 엄청난 양의 물이나 기타 수용액을 건조 중량의 수백 배까지 흡수하고 보유할 수 있는 일종의 친수성 하이드로겔입니다. 이러한 3차원 고분자 네트워크는 화학적 또는 물리적 가교로 인해 물과 생리학적 용액에 용해되지 않습니다. 천연재료를 이용한 고흡수제 생산이 많은 관심을 받고 있음에도 불구하고, 이들 재료의 가격이 비싸 아직까지 산업화되지 못하고 있다. 그럼에도 불구하고 AA와 AM은 쉬운 생산, 저비용, 가용성 및 신속한 중합으로 인해 초흡수제를 합성하는 업계 최고의 단량체입니다8,9. AA와 AM은 높은 친수성, 우수한 유연성, 킬레이트 특성 및 생분해성을 가지고 있습니다10. 더욱이, 고분자 네트워크에서 AA와 AM의 공중합이 겔의 강도를 향상시킬 수 있다는 것이 밝혀졌습니다11. 반면, 말레산(MA)은 저렴한 비용, 우수한 상용성 및 무독성으로 인해 최근 폴리머 생산에서 인기를 얻고 있는 또 다른 산업적 합성 화합물입니다12,13. 따라서 값싼 분자와 가치 있는 특성을 지닌 새로운 초흡수제를 준비하는 것이 매우 중요합니다.

민감한 하이드로겔은 물리적, 화학적, 생물학적 자극에 반응하여 물질을 흡수/방출하고 팽창/팽윤 현상이 발생하기 때문에 많은 주목을 받아 왔습니다. 그 중에서도 온도, pH 및 이온 강도는 단순성과 복잡한 장치 및 고가의 재료가 필요하지 않기 때문에 매우 중요합니다. 온도에 민감한 하이드로겔의 제조와 관련하여 친수성 및 소수성 작용기의 존재가 결정적인 역할을 한다는 것이 입증되었습니다18. 친수성 단량체가 N-이소프로필아크릴아미드(이소프로필 소수성 부분을 가짐)와 공중합되면 온도에 민감한 하이드로겔이 생성됩니다. 또한 키토산, 셀룰로오스, 젤라틴, 폴록사머 및 그 유도체는 열 반응성 하이드로겔 합성에 적합한 출발 물질입니다. 반면에, 음이온성 및 양이온성 작용기의 존재는 pH 민감성 하이드로겔의 합성에 중요한 역할을 하는 것으로 지정되었습니다21,22,23. 아크릴산 유도체가 카르복시 메틸 덱스트란, 알부민, 젤라틴, 알지네이트, 키토산과 같은 천연 고분자와 반응하면 pH 반응성 하이드로겔이 합성됩니다. 따라서 스마트 하이드로겔을 제조할 때 열 및 pH에 민감한 특성을 갖는 새로운 단량체 구조를 찾는 것이 매우 중요할 수 있습니다. AA, AM 및 MA 단량체에는 스마트 초흡수제가 없습니다.