پلی (2-هیدروکسی اتیل متاکریلات) (PHEMA) چیست؟
ساختار شیمیایی2-هیدروکسی اتیل متاکریلات شامل یک ستون فقرات از واحدهای متاکریلات تکرار شونده، با یک گروه هیدروکسی اتیل آویز (-CH2CH2OH) متصل به هر واحد مونومر است. این ترکیب از ستون فقرات متاکریلات آبگریز و گروه های هیدروکسی اتیل هیدروفیل به محصول خواص منحصر به فردی از جمله زیست سازگاری، آب دوستی و توانایی تشکیل هیدروژل می دهد.
ترکیبی که ما تولید می کنیم و کوپلیمرهای مبتنی بر HEMA کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف پیدا کرده اند، مانند:
ترکیبی که ما تولید می کنیم و کوپلیمرهای مبتنی بر HEMA به دلیل خاصیت چسبندگی و سازگاری با ساختار دندان در کامپوزیت ها، چسب ها و سیلانت های دندانی استفاده می شوند.
ماهیت آب دوست این ترکیب آن را برای کاربردهای رهاسازی کنترل شده دارو مناسب می کند. دلیل آن این است که می تواند جذب شود. همچنین داروها یا سایر عوامل درمانی را آزاد می کند.
ظرفیت آنها برای تشکیل فیلم و کیفیت چسبندگی آنها. بنابراین، پوشش ها و چسب ها در طیف گسترده ای از بخش ها کاربرد دارند. که شامل بسته بندی، ساخت و ساز و خودرو می شود.
کاربردهای گسترده محصول و نیاز به انحلال آن در فرآیندهای مختلف. بنابراین، درک روش ها و حلال های مناسب برای حل این پلیمر بسیار مهم است.
چه حلال هایی می توانند PHEMA را حل کنند؟
2-هیدروکسی اتیل متاکریلاتیک پلیمر نسبتا قطبی به دلیل وجود گروه های هیدروکسی اتیل در ساختار آن است. در نتیجه در حلال های قطبی مختلف از جمله:
این محصول در آب به خصوص در دماهای بالا محلول است. با این حال، حلالیت در آب محدود است. وزن مولکولی بالاتر ترکیب ممکن است به سیستم های حلال اضافی یا دماهای بالا برای انحلال کامل نیاز داشته باشد.
این محصول به راحتی در الکل حل می شود. حلالیت در الکل ها با افزایش دما و کاهش وزن مولکولی پلیمر افزایش می یابد.
DMSO (دی متیل سولفوکسید) به دلیل قطبیت قوی و توانایی در برهم زدن پیوند هیدروژنی، یک حلال عالی برای محصول است. ترکیبی که ما تولید می کنیم به راحتی در دمای اتاق در DMSO حل می شود.
همچنین می توان محصول را با استفاده از ترکیب الکل و آب مانند آب - متانول یا آب - اتانول حل کرد. نسبت حلال را می توان برای بهینه سازی حلالیت تنظیم کرد.
حلالیت محصول در حلال های قطبی مختلف آنها استون، تتراهیدروفوران (THF)، یا N، N-دی متیل فرمامید (DMF) هستند. بستگی به درجه پلیمریزاسیون و وزن مولکولی ویژه دارد.
توجه به این نکته مهم است که حلالیت ترکیبی که تولید می کنیم می تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله وزن مولکولی، درجه پلیمریزاسیون، دما و وجود مواد افزودنی یا ناخالصی ها باشد. محصولات با وزن مولکولی بالاتر ممکن است به سیستم های حلال تهاجمی تری یا دماهای بالا برای انحلال کامل نیاز داشته باشند.
تکنیک های انحلال PHEMA چیست؟
علاوه بر انتخاب حلال مناسب، می توان از چندین تکنیک برای تسهیل انحلال محصول استفاده کرد. این تکنیک ها عبارتند از:
افزایش دمای سیستم حلال می تواند به طور قابل توجهی سرعت انحلال و حلالیت محصول را افزایش دهد. گرمایش می تواند فعل و انفعالات بین مولکولی را مختل کند و تحرک زنجیره های پلیمری را افزایش دهد و باعث انحلال سریعتر شود.
همزدن یا هم زدن مکانیکی میتواند فرآیند انحلال را با افزایش تماس بین پلیمر و حلال، شکستن آگلومراها و ارتقای انتقال جرم موثر بهبود بخشد.
با شکستن آگلومراها، تولید حباب های کاویتاسیون، و افزایش سطح پلیمر در معرض حلال، اعمال امواج اولتراسونیک به ترکیب حلال-پلیمر می تواند به حل شدن محصول کمک کند.
هنگامی که حلال به جای برعکس، به تدریج به پلیمر اضافه می شود، گاهی اوقات انحلال می تواند افزایش یابد. برهمکنش بهتر حلال-پلیمر و اجتناب از تشکیل تجمع دو مزیت این رویکرد است.
استفاده از ترکیبی از حلال ها یا حلال ها گاهی اوقات می تواند انحلال PHEMA را در مقایسه با استفاده از یک حلال افزایش دهد. انتخاب مخلوط حلال ها باید بر اساس ویژگی های خاص پلیمر و کاربرد مورد نظر باشد.
نسبت پلیمر به حلال می تواند به طور قابل توجهی بر فرآیند انحلال تأثیر بگذارد. غلظتهای بالاتر پلیمر ممکن است به سیستمها یا تکنیکهای حلال تهاجمیتری نیاز داشته باشد، در حالی که غلظتهای پایینتر ممکن است راحتتر حل شوند.
توجه به این نکته مهم است که شرایط انحلال خاص، مانند دما، سرعت همزدن، و نسبت حلال به پلیمر، ممکن است برای هر کاربرد خاص و درجه پلیمر بهینه شود. علاوه بر این، عواملی مانند وزن مولکولی، درجه پلیمریزاسیون و وجود مواد افزودنی یا ناخالصیها میتوانند بر رفتار انحلال PHEMA تأثیر بگذارند.
کاربردهای راه حل های PHEMA چیست؟
پس از حل شدن،2-هیدروکسی اتیل متاکریلاتراه حل ها را می توان در برنامه های مختلف استفاده کرد، مانند:
این راه حل ها مفید هستند. محلولهای آن را میتوان در تکنیکهای پوشش اسپین یا پوشش غوطهوری برای ایجاد لایههای پلیمری نازک یا پوششها بر روی بسترهای مختلف استفاده کرد. همچنین می توان از محلول های آن برای تهیه هیدروژل برای کاربردهای مختلف استفاده کرد. آنها لنزهای تماسی، پانسمان زخم و سیستم های دارورسانی هستند. محلولهای آن را میتوان با سایر پلیمرها، مونومرها یا افزودنیها برای تهیه مخلوطهای پلیمری یا کوپلیمرهایی با خواص مناسب مخلوط کرد.
ترکیب حلشدهای که تولید میکنیم میتواند برای تکنیکهای مشخصسازی مختلف، مانند کروماتوگرافی حذف اندازه، ویسکومتری، یا آنالیز طیفسنجی، برای مطالعه خواص و رفتار پلیمر استفاده شود.
محلول های آن را می توان در فرمولاسیون محصولات مراقبت شخصی مانند لوازم آرایشی، مراقبت از مو و محصولات مراقبت از پوست گنجاند. آنها خواص مطلوبی مانند ضخیم شدن، امولسیون کردن، یا توانایی تشکیل فیلم را ارائه می دهند.
نگهداری، نگهداری و دفع مناسب محلول های PHEMA باید طبق دستورالعمل ها و مقررات ایمنی انجام شود، زیرا برخی از حلال ها و باقی مانده های پلیمری ممکن است خطرات بهداشتی یا زیست محیطی ایجاد کنند.
منابع:
1. Arica, MY, & Basan, S. (2003). کوپلیمرهای 2-هیدروکسی اتیل متاکریلات: سنتز، خصوصیات و کاربردهای زیست پزشکی. پیشرفت در علم پلیمر، 28(5)، 995-1018.
2. Neelam, S., Dixit, A., & Tiwari, A. (2013). کوپلیمرهای 2-هیدروکسی اتیل متاکریلات: خواص و کاربردها. مجله آسیایی شیمی، 25(11)، 5995-6000.
3. Larrañeta، E.، & Işıklan، N. (2020). پلیمرها در کاربردهای لنز تماسی در پلیمرها برای کاربردهای زیست پزشکی (صص 197-224). اسپرینگر، چم.
4. Sánchez-Navarro، MM، Girón، RM، Peña، J.، Vázquez، JM، Ginebra، MP، و Planell، JA (2005). بیومواد بر اساس کوپلیمرهای 2-هیدروکسی اتیل آکریلات و آکریلات: خواص مکانیکی و زیست سازگاری. مجله علم مواد: مواد در پزشکی، 16(6)، 503-508.
5. Ferracane, JL (2011). اثرات هیگروسکوپی و هیدرولیتیک در شبکه های پلیمری دندانی مواد دندانپزشکی، 27(3)، 211-222.
6. احمد، EM (2015). هیدروژل: آماده سازی، خصوصیات و کاربردها: بررسی مجله تحقیقات پیشرفته، 6(2)، 105-121.
7. Sethi، RS، و Wilkins، E. (2019). کوپلیمر آکریلات/اتیلن گلیکول دی متاکریلات. در M. Ash (ویرایش)، دایره المعارف شیمی تجزیه. John Wiley & Sons, Ltd.
8. Hamid، MA، و Bhat، SV (2003). سنتز و خصوصیات کوپلیمرهای آکریلات برای کاربردهای پوشش پیشرفت در پوشش های آلی، 47(1)، 7-14.
9. آپل، پی وای، و خیراندیش، س (2015). کوپلیمرهای آکریلات برای کاربردهای آرایشی و مراقبت شخصی. InCosmetic Lipids and the Skin Barrier (ص. 103-118). اسپرینگر، چم.
10. بای، ام.، و بریتون، LN (2022). کوپلیمرهای آکریلات در کاربردهای زیست پزشکی مواد زیست پزشکی، 17 (2)، 022001.