Kas ir poli(2-hidroksietilmetakrilāts) (PHEMA)?
Ķīmiskā struktūra2-Hidroksietilmetakrilāts sastāv no atkārtotu metakrilāta vienību mugurkaula ar piekarinātu hidroksietilgrupu (-CH2CH2OH), kas pievienota katrai monomēra vienībai. Šī hidrofobā metakrilāta mugurkaula un hidrofilo hidroksietilgrupu kombinācija piešķir produktam tā unikālās īpašības, tostarp bioloģisko saderību, hidrofilitāti un spēju veidot hidrogēlus.
Mūsu ražotais savienojums un HEMA bāzes kopolimēri ir atraduši plašu pielietojumu dažādās jomās, piemēram:
Mūsu ražotais savienojums un HEMA bāzes kopolimēri tiek izmantoti zobu kompozītmateriālos, līmēs un hermētiķos to adhēzijas īpašību un saderības ar zobu struktūrām dēļ.
Savienojuma hidrofilais raksturs padara to piemērotu kontrolētai zāļu izdalīšanai. Iemesls ir tas, ka tas var absorbēt. Tas arī atbrīvo zāles vai citus terapeitiskos līdzekļus.
To spēja veidot plēves un to adhezīvās īpašības. Tātad pārklājumi un līmes tiek pielietoti daudzās nozarēs. Tas ietver iepakojumu, celtniecību un automobiļu rūpniecību.
Produkta plašais pielietojums un nepieciešamība to izšķīdināt dažādos procesos. Tāpēc ir ļoti svarīgi saprast šī polimēra šķīdināšanai piemērotās metodes un šķīdinātājus.
Kādi šķīdinātāji var izšķīdināt PHEMA?
2-Hidroksietilmetakrilātsir relatīvi polārs polimērs, jo tā struktūrā ir hidroksietilgrupas. Tā rezultātā tas šķīst dažādos polāros šķīdinātājos, tostarp:
Produkts šķīst ūdenī, īpaši paaugstinātā temperatūrā. Tomēr šķīdība ūdenī ir ierobežota. Savienojuma lielākai molekulmasai var būt nepieciešamas papildu šķīdinātāju sistēmas vai paaugstināta temperatūra pilnīgai izšķīdināšanai.
Produkts viegli šķīst spirtā. Šķīdība spirtos palielinās, palielinoties temperatūrai un samazinoties polimēra molekulmasai.
DMSO (dimetilsulfoksīds) ir lielisks produkta šķīdinātājs, pateicoties tā spēcīgajai polaritātei un spējai izjaukt ūdeņraža saiti. Mūsu ražotais savienojums istabas temperatūrā viegli izšķīst DMSO.
Produktu var arī izšķīdināt, izmantojot spirta un ūdens kombinācijas, piemēram, ūdens-metanols vai ūdens-etanols. Šķīdinātāja attiecības var pielāgot, lai optimizētu šķīdību.
Produkta šķīdība dažādos polāros šķīdinātājos. Tie ir acetons, tetrahidrofurāns (THF) vai N,N-dimetilformamīds (DMF). Tas ir atkarīgs no polimerizācijas pakāpes un īpatnējās molekulmasas.
Ir svarīgi atzīmēt, ka mūsu ražotā savienojuma šķīdību var ietekmēt dažādi faktori, tostarp molekulmasa, polimerizācijas pakāpe, temperatūra un piedevu vai piemaisījumu klātbūtne. Produktiem ar augstāku molekulmasu var būt nepieciešamas agresīvākas šķīdinātāju sistēmas vai paaugstināta temperatūra pilnīgai izšķīdināšanai.
Kādas ir PHEMA šķīdināšanas metodes?
Papildus atbilstošā šķīdinātāja izvēlei var izmantot vairākas metodes, lai atvieglotu produkta šķīdināšanu. Šīs metodes ietver:
Šķīdinātāju sistēmas temperatūras paaugstināšana var ievērojami palielināt produkta šķīdināšanas ātrumu un šķīdību. Sildīšana var izjaukt starpmolekulāro mijiedarbību un palielināt polimēru ķēžu mobilitāti, veicinot ātrāku izšķīšanu.
Mehāniska maisīšana vai maisīšana var uzlabot šķīdināšanas procesu, palielinot kontaktu starp polimēru un šķīdinātāju, sadalot aglomerātus un veicinot efektīvu masas pārnesi.
Sadalot aglomerātus, veidojot kavitācijas burbuļus un palielinot šķīdinātājam pakļautā polimēra virsmas laukumu, ultraskaņas viļņu pielietošana šķīdinātāja-polimēra kombinācijai var palīdzēt izšķīdināt produktu.
Ja šķīdinātāju polimēram pievieno pakāpeniski, nevis otrādi, šķīdināšanu dažkārt var uzlabot. Divas šīs pieejas priekšrocības ir labāka šķīdinātāja-polimēra mijiedarbība un izvairīšanās no aglomerācijas veidošanās.
Šķīdinātāju vai līdzšķīdinātāju kombinācijas izmantošana dažkārt var uzlabot PHEMA šķīdināšanu salīdzinājumā ar viena šķīdinātāja lietošanu. Šķīdinātāju maisījumu izvēlei jābalstās uz polimēra specifiskajām īpašībām un vēlamo pielietojumu.
Polimēra un šķīdinātāja attiecība var būtiski ietekmēt šķīdināšanas procesu. Augstākai polimēru koncentrācijai var būt nepieciešamas agresīvākas šķīdinātāju sistēmas vai metodes, savukārt zemākas koncentrācijas var vieglāk izšķīst.
Ir svarīgi ņemt vērā, ka īpašie šķīdināšanas apstākļi, piemēram, temperatūra, maisīšanas ātrums un šķīdinātāja-polimēra attiecība, var būt jāoptimizē katram konkrētajam lietojumam un polimēra kategorijai. Turklāt tādi faktori kā molekulmasa, polimerizācijas pakāpe un piedevu vai piemaisījumu klātbūtne var ietekmēt PHEMA šķīdināšanas uzvedību.
Kādi ir PHEMA risinājumu pielietojumi?
Kad izšķīdis,2-Hidroksietilmetakrilātsrisinājumus var izmantot dažādās lietojumprogrammās, piemēram:
Šie risinājumi ir noderīgi. Tās šķīdumus var izmantot vērpšanas vai iegremdēšanas tehnikā, lai izveidotu plānas polimēru plēves vai pārklājumus uz dažādiem substrātiem. Tās šķīdumus var izmantot arī hidrogēlu sagatavošanai dažādiem lietojumiem. Tās ir kontaktlēcas, brūču pārsēji un zāļu ievadīšanas sistēmas. Tā šķīdumus var sajaukt ar citiem polimēriem, monomēriem vai piedevām, lai sagatavotu polimēru maisījumus vai kopolimērus ar pielāgotām īpašībām.
Mūsu ražoto izšķīdušo savienojumu var izmantot dažādām raksturošanas metodēm, piemēram, izmēru izslēgšanas hromatogrāfijai, viskozimetrijai vai spektroskopiskai analīzei, lai pētītu polimēra īpašības un uzvedību.
Tās risinājumus var iekļaut personīgās higiēnas līdzekļu, piemēram, kosmētikas, matu kopšanas un ādas kopšanas līdzekļu, sastāvos. Tie nodrošina vēlamās īpašības, piemēram, sabiezēšanu, emulgāciju vai plēves veidošanas spējas.
Pareiza PHEMA risinājumu apstrāde, uzglabāšana un likvidēšana jāveic saskaņā ar drošības vadlīnijām un noteikumiem, jo daži šķīdinātāji un polimēru atliekas var apdraudēt veselību vai vidi.
Atsauces:
1. Arica, MY, & Basan, S. (2003). 2-hidroksietilmetakrilāta kopolimēri: sintēze, raksturojums un pielietojums biomedicīnā. Progress in Polymer Science, 28(5), 995-1018.
2. Neelam, S., Dixit, A., & Tiwari, A. (2013). 2-hidroksietilmetakrilāta kopolimēri: īpašības un pielietojums. Asian Journal of Chemistry, 25(11), 5995-6000.
3. Larrañeta, E., & Işıklan, N. (2020). Polimēri kontaktlēcu lietojumos. Grāmatā Polymers for Biomedical Application (197-224 lpp.). Springers, Čams.
4. Sánchez-Navarro, MM, Girón, RM, Peña, J., Vázquez, JM, Ginebra, MP, & Planell, JA (2005). Biomateriāli, kuru pamatā ir 2-hidroksietilakrilāta un akrilātu kopolimēri: mehāniskās īpašības un bioloģiskā saderība. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 16(6), 503-508.
5. Ferracane, JL (2011). Higroskopiskā un hidrolītiskā iedarbība zobu polimēru tīklos. Zobārstniecības materiāli, 27(3), 211-222.
6. Ahmeds, EM (2015). Hidrogels: sagatavošana, raksturojums un pielietojums: pārskats. Journal of Advanced Research, 6(2), 105-121.
7. Sethi, RS un Wilkins, E. (2019). Akrilātu/etilēnglikola dimetakrilāta kopolimērs. In M. Ash (Ed.), Encyclopedia of Analytical Chemistry. John Wiley & Sons, Ltd.
8. Hamid, MA un Bhat, SV (2003). Akrilāta kopolimēru sintēze un raksturojums pārklājumu lietojumiem. Progress in Organic Coatings, 47(1), 7-14.
9. Apel, PY, & Kheirandish, S. (2015). Akrilāta kopolimēri kosmētikas un personīgās kopšanas vajadzībām. InCosmetic Lipids and the Skin Barrier (103-118 lpp.). Springers, Čams.
10. Bai, M. un Britton, LN (2022). Akrilāta kopolimēri biomedicīnā. Biomedicīnas materiāli, 17(2), 022001.