Højtermoresistente biopolyimider bliver vandopløselige som stivelse

Dette er den første rapport nogensinde om synteserne af vandopløselige polyimider, der er afledt af biobaserede ressourcer, viser høj gennemsigtighed, indstillelig mekanisk styrke og den højeste termoresistens i vandopløselige polymerer.

Vandopløselige polymerer er af stor interesse på mange områder af bløde materialer. Disse bløde materialer har været meget udbredt i applikationer relateret til vandige opløsninger, såsom dispergeringsmidler, aggregeringsagenter, fortykningsmidler, fugtighedscreme, bindemidler, og hydrogeler. Med stigningen i den globale bevidsthed om miljøhensyn, betydningen af ​​vandopløselige materialer er blevet fremhævet, og derved har forskere udvidet deres applikationsvinduer til elektronik, funktionelle belægninger, avancerede klæbemidler og biomedicinske materialer. De fleste naturlige polymerer, såsom polysaccharider, polypeptider, eller deres derivater er vandopløselige, mens syntetiske vandopløselige polymerer også er tilgængelige, såsom poly (ethylenoxid), poly (vinylalkohol), polyacrylater, polyacrylamid, og deres derivater. Imidlertid, konventionelle vandopløselige polymerer har begrænsede anvendelser på grund af deres lave termiske forvrængningstemperaturer (ca. 200 ° C).

På den anden side, polymerer, der udviser ultrahøj termisk stabilitet, såsom polyimider, besidder dårlig opløselighed. I litteraturen er der få effektive molekyletekniske strategier til at designe polyimider med vandopløselighedsegenskaber på grund af den stive polymer rygrad og robuste interkæde interaktioner, hvilket derved begrænser bearbejdelighed og post-polymerisationsfunktionalisering. Præcis molekylær konstruktion induceret i polyimid-rygraden gennem multifunktionelle monomerer kunne repræsentere et spilskiftende træk ved udvikling af vandopløselige polymerer med ultrahøj termisk stabilitet.

Her har vi rapporteret fremstilling af en ny diamin 4, 4'-diamino truxillinsyre som fotodimer af bioafledt aminosyre, 4-aminocinnaminsyre, med en række dianhydrider. Artiklen viser, at en superteknisk plast med meget høje termomekaniske egenskaber, der bærer ubeskyttede carboxylsyregrupper, kan anvendes til at lette vandopløselighed i polymeren. Det syntetiserede biopolyimid blev behandlet med alkalisk metalhydroxid (eller ammoniumhydroxid) til opnåelse af biopolyimidsalte. De resulterende biopolyimidsalte blev opløst i vand til opnåelse af en optisk klar opløsning. Ionbyttereaktionen mellem monovalent kation med multivalent kation eller med proton resulterede i uopløselig dannelse af biopolyimid. Nedbrydningstemperaturerne for biopolyimidsalte viste sig at holde meget høje temperaturer (næsten 366 ° C), som er meget højere end konventionelle vandopløselige polymerer.

Desuden, det blev observeret, at biopolyimidsalt selvstændig film udviste høj gennemsigtighed og en interessant tendens til større kationisk størrelse af metalionen, hvilket gav mere elastisk film. Med andre ord, ændring i kationstørrelse giver mulighed for præcis afstemning af trækegenskaberne. De syntetiserede vandopløselige biopolyimider er attraktive byggesten til bløde materialer og kan bruges til specialapplikationer såsom lægemiddelafgivelse, polychelatogener etc. En forundersøgelse af polyurinstoffer og polyamider ved at følge lignende strategi resulterede også i induktion af vandopløselighedstræk, hvilket indikerer den store alsidighed i denne byggestenmetode.

Professor Tatsuo Kaneko fra JAIST konkluderer, "Jeg og Dr. Sumant Dwivedi udviklede idéprocessen og førte derefter eksperimenter med meget hårdtarbejdende studerende og forskere til at syntetisere disse vidunderlige materialer med sandsynlige vandbårne applikationer, som belægninger, biomedicinsk udstyr osv. "