Поли(метакриловая кислота)
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК поли(1-метилпроп-1-еновая кислота) | |
| Другие имена поли(метакриловая кислота) | |
| Идентификаторы | |
| ХимическийПаук |
|
| Информационная карта ECHA | 100.207.383 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| (C 4 H 6 O 2 ) н | |
| Молярная масса | Переменная |
| Растворимый [1] | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Поли(метакриловая кислота) ( ПМАА ) представляет собой полимер, полученный из метакриловой кислоты (предпочтительное название IUPAC , 2-метилпроп-2-еновая кислота), которая представляет собой карбоновую кислоту. Он часто доступен в виде натриевой соли, натриевой соли поли(метакриловой кислоты). Мономер представляет собой вязкую жидкость с резким запахом. Первая полимерная форма метакриловой кислоты была описана в 1880 году Энгельхорном и Фиттигом. Использование мономеров высокой чистоты необходимо для обеспечения надлежащих условий полимеризации, и поэтому необходимо удалять любые ингибиторы путем экстракции (фенольные ингибиторы) или путем перегонки. [2] Чтобы предотвратить ингибирование растворенным кислородом, перед началом полимеризации мономеры следует тщательно дегазировать.
Полимеризация
[ редактировать ]ПМАК имеет pKa ~ 4,8, что означает, что при нейтральном pH группы MAA в сетке почти полностью депротонированы, что делает его анионным полимером. ПМАК может действовать как полиэлектролит и обладает способностью поглощать и удерживать воду. На эти свойства сильно влияет pH, поэтому многие гидрогели состоят из сополимеров ПМАК. [3] [4] Эти гидрогелевые капсулы могут выступать в качестве сосудов-носителей для лекарственных препаратов и действовать как резервуары микрореактора. [5] В некоторых случаях используется форма натриевой соли ПМАК, чтобы минимизировать побочные эффекты, возникающие из-за анионного заряда полимера, или в тех случаях, когда требуется растворимость в различных растворителях.
Традиционным методом синтеза ПМАК является свободнорадикальная полимеризация . В водном растворе были описаны существенные различия в скорости полимеризации неионизированной и полностью ионизированной МАА (эффект pH). Для неионизированного сценария хорошо описана кинетическая модель. [6] Недавний прогресс был достигнут в отношении (частично) ионизированной МАК путем введения нового закона скорости распространения , в котором явно учитываются электростатические и неэлектростатические эффекты. [7] Кроме того, константа скорости распространения (kp) при свободнорадикальной полимеризации метакриловой кислоты зависит от концентрации мономера. Используя методы эксклюзионной хроматографии с импульсной послойной полимеризацией, было установлено, что наблюдается незначительное снижение kp для частично ионизированного МАА по мере увеличения концентрации мономера, в то время как kp увеличивается для полностью ионизированного МАА по мере увеличения концентрации мономера. Последнее соответствует теории переходного состояния распространения.
методы контролируемой полимеризации , такие как RAFT и NMP . Для прямой полимеризации МАА можно использовать [8] [9] [10] Напротив, полимеризация кислых мономеров, таких как МАА, традиционно представляла проблему, например, с анионной полимеризацией , полимеризацией с переносом группы (GTP, см. живую полимеризацию ) и ATRP . [11] [12] Последнее в настоящее время недостаточно изучено, но предполагаемые причины включают протонирование лиганда при низком pH, конкурентную координацию карбоксилатных фрагментов с медью и вытеснение галогенид- анионов из дезактиваторного комплекса Cu (II). Химия защитных групп обычно используется для полимеризации кислых мономеров (с использованием алкиловых эфиров), [13] с последующим снятием защиты и очисткой, но были изучены и другие методы. Циклизация ПМАК оказалась основной причиной терминации. [14] и это было уменьшено за счет замены уходящей группы и нуклеофила , снижения pH для уменьшения концентрации и карбоксилат-анионов, а также ускорения скорости полимеризации. Эта работа преодолела одно из основных ограничений ATRP и показала, что воду можно использовать в качестве растворителя для полимеризации полярных мономеров с использованием ATRP .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Поли(метакриловая кислота) , Polysciences, Inc.
- ^ Крихельдорф, Ганс Р.; Нуйкен, Оскар; Свифт, Грэм (2004). Справочник по синтезу полимеров (2-е изд.). Марсель Декер. ISBN 9780824754730 .
- ^ Белл, Кристи Л.; Пеппас, Николас А. (15 февраля 2011 г.). «Гидрогели поли(метакриловая кислота-г-этиленгликоль) как pH-чувствительные биомедицинские материалы». Дело МРС . 331 . дои : 10.1557/PROC-331-199 .
- ^ Чжан, Цзин (2000). «Синтез и характеристика чувствительных к pH и температуре взаимопроникающих полимерных сетей поли(метакриловая кислота)/поли(N-изопропилакриламид)». Макромолекулы . 33 (1): 102–107. Бибкод : 2000МаМол..33..102Z . дои : 10.1021/ma991398q .
- ^ Зеликин, Александр Н.; Прайс, Эндрю Д.; Стедлер, Бриджит (2010). «Капсулы из полимерного гидрогеля поли(метакриловой кислоты): носители лекарств, микрореакторы с субкамерами, искусственные органеллы». Маленький . 6 (20): 2201–2207. дои : 10.1002/smll.201000765 . ПМИД 20721952 .
- ^ Блауэр, Г. (1960). «Полимеризация метакриловой кислоты при pH от 4 до 11». Труды Фарадеевского общества . 56 : 606. дои : 10.1039/TF9605600606 .
- ^ Фишер, Эрик Дж.; Сторти, Джузеппе; Куккато, Данило (27 апреля 2017 г.). «Водная свободнорадикальная полимеризация неионизированной и полностью ионизированной метакриловой кислоты» . Процессы . 5 (4): 23. дои : 10.3390/пр5020023 . hdl : 10044/1/55176 .
- ^ Хилл, Меган Р.; Кармин, Р. Николас; Сумерлин, Брент С. (28 июля 2015 г.). «Расширение возможностей RAFT-полимеризации: последние достижения и новые горизонты». Макромолекулы . 48 (16): 5459–5469. Бибкод : 2015MaMol..48.5459H . doi : 10.1021/acs.macromol.5b00342 .
- ^ Чадук, Изабель; Лансалот, Мюриэль; Д'Агосто, Франк; Шарле, Бернадетт (26 января 2012 г.). «RAFT-полимеризация метакриловой кислоты в воде». Макромолекулы . 45 (3): 1241–1247. Бибкод : 2012МаМол..45.1241C . дои : 10.1021/ma2023815 .
- ^ Куврёр, Лоуренс; Лефей, Кэтрин; Беллени, Жоэл; Шарле, Бернадетт; Герре, Оливье; Магнит, Стефани (ноябрь 2003 г.). «Первая контролируемая свободнорадикальная полимеризация акриловой кислоты, опосредованная нитроксидом». Макромолекулы . 36 (22): 8260–8267. Бибкод : 2003МаМол..36.8260C . дои : 10.1021/ma035043p .
- ^ Раннард, СП; Биллингем, Северная Каролина; Армс, СП; Микитюк Ю. (февраль 1993 г.). «Синтез монодисперсных блок-сополимеров, содержащих сегменты метакриловой кислоты, методом полимеризации с переносом группы: выбор защитной группы и катализатора». Европейский журнал полимеров . 29 (2–3): 407–414. дои : 10.1016/0014-3057(93)90112-С .
- ^ Хауз, Джонатан Р.; Топхэм, Пол; Крук, Колин Дж.; Глисон, Энтони Дж.; Брас, Вим; Джонс, Ричард А.Л.; Райан, Энтони Дж. (январь 2006 г.). «Возвратно-поступательная генерация энергии в синтетических мышцах с химическим приводом». Нано-буквы . 6 (1): 73–77. Бибкод : 2006NanoL...6...73H . дои : 10.1021/nl0520617 . ПМИД 16402790 .
- ^ Раннард, СП; Биллингем, Северная Каролина; Армс, СП; Микитюк Ю. (февраль 1993 г.). «Синтез монодисперсных блок-сополимеров, содержащих сегменты метакриловой кислоты, методом полимеризации с переносом группы: выбор защитной группы и катализатора». Европейский журнал полимеров . 29 (2–3): 407–414. дои : 10.1016/0014-3057(93)90112-С .
- ^ Якубовский, Войцех; Матияшевский, Кшиштоф (2006). «Активаторы, регенерированные путем переноса электрона, для радикальной полимеризации с переносом атома (мет)акрилатов и родственных блок-сополимеров» . Angewandte Chemie, международное издание . 45 (27): 4482–4486. дои : 10.1002/anie.200600272 . ПМИД 16770821 .
См. также
[ редактировать ]- Поли(метилметакрилат) (ПММА)