Поглощение воды.

Поэтому для получения более высокого поглощения воды необходимо использовать специальные семейства химических веществ. Некоторые из этих полимеров являются промышленными, другие имеют ограниченное специальное применение или же являются экспериментальными. Можно перечислить, не претендуя на то, чтобы дать исчерпывающий перечень:
1) Акриловая кислота и ее производные:
- Полиакриловая кислота - PAA
- Полиметакриловая кислота
- Полибутилкрилат
- Полиакрилаты натрия и калия
- Гидроксиэтилметакрилaт
- Глицерометакрилaт
- PAA, модифицированный полиэфиром.

Полиакриловая кислота и соли.

2) Полиакриламид и производные:
- Полиакриламид
- p(N,N-диметил акриламид)
- p(N-изопропилакриламид) - p(NIPAAm).

Полиакриламид.

3) Поливинилспиртовые или PVAL.

Поливинилспиртовые.

4) Пиридин и прочие азотные производные:
- p(винилпирролидон) или PVP.

Поливинилпирролидон.

- p(винил-N-метилпиридиний йодид)
- p(2-винилпиридин)
- p(2-винилпиридиний бромид)
- p(винилпиридин кватернизированный алкилбромидом)
- p(аллиламин) гидрохлорид
- p(N-винилацетамид).

5) Целлюлозные производные:
- карбоксиметилцеллюлоза
- гидроксипропилцеллюлоза – HPC.

6) Различные оксигенированные производные:
- p(винилацетали)
- p(винилбутирал)
- p(метилвинилэфир).

7) Оксиды:
- полиэтиленоксид
- гидроксизавершенные PEO
- метоксизавершенные PEO,
- фенилзавершенные PEO.

8) Гликоли:
- p(этиленгликоль) или PEG
- p(пропиленглиголь)
- полисахариды
- p(мальтотриоза)
- мальтоолигосахариды
- декстраны (полисахариды с разветвлением)
- пуллулан (линейный полисахарид).

9) Кислоты:
- p(стиролкарбоновая кислота)
- p(стиролсульфокислота)
- p(Na соль стиролсульфокислоты).

10) Сополимеры:
- PVAL-сополимер полиакриловой кислоты
- этиленвиниловый спирт или EVAL или EVOH
- эпокси-акрилaты
- силикон-полиэтиленгликоль
- PA-PEO
- PUR-PEO
- PBT-PEO
- изобутилен-малеино-ангидридный сополимер
- PS-блок-p(4-винилпиридин)
- PS-дивинилбензин - PS-DVB
- p(изопрен)-b-p(2-винилпиридин)
- p(бутадиен)-b-p(4-винилпиридин)
- PMMA-b-p(2-винилпиридин)
- Полигидроксиэтилметакрилат
- AAEM-винилкапролактам - AAEM-VCL
- p(t-бутил метакрилат)-b-p(2- винилпиридин)
- p(t-бутил метакрилат)-b-p(4-винилпиридин)
- p(t-бутил акрилат)-b-p(2-винилпиридин)
- p(2-винил пиридин)-b-p(4-винилпиридин)
- полиэтилен-b-p(2-винилпиридин)
- полиэтилен -b-p(4-винилпиридин)
- полиэтилен/ангидрид малеиновой кислоты.

11) Трехблочные сополимеры:
- p(2- винилпиридин)-b-PS-b-p(2- винилпиридин)
- p(4- винилпиридин)-b-PS-b-p(4- винилпиридин)
- p(2-винилпиридин)-b-PMMA-b-p(2- винилпиридин)
- p(4-винилпиридин)-b-PMMA-b-p(4- винилпиридин)
- p(2-винилпиридин)-b-p(t-бутилакрилaт)-b-p(2- винилпиридин)
- p(4-винилпиридин)-b-p(t-бутилакрилaт)-b-p(4- винилпиридин)
- PEO-b-PS-b-PEO
- PS-b-PEO-b-PS.

12) Природные полимеры:
- крахмал
- альгинаты
- казеин
- желатин
- каррагенан...

Как сделать полимер гидрофильным
Мы рассмотрели некоторые гидрофильные по своей природе полимеры и сополимеры, которые образуются в результате полимеризации гидрофильных, и липофильных последовательностей. Существуют и другие возможности. Здесь можно рассмотретьr:
1) Изменение полимера за счет химической обработки, такой как гидролиз, проведение привитой сополимеризации с гидрофильными мономерами... Например:
- PVAL получается гидролизом поливинилацетата
- EVAL (или EVOH) получается гидролизом EVA.
- Привитие диметилметакрилата к натуральному каучуку, полибутадиену, полистирольным латексам
- Привитие PEG к силикону после O2-плазменной обработки для штамповки.
- Привитие PVP на кремниевые пластины.
В любом случае свойства, в основном, зависят от гидролиза или степени привитой сополимеризации.
2) Создание сплава с высоко гидрофильными полимерами... Например:
- Сплавы каучука и гидрофильных полимеров для создания рецептур для гидроразбухающей герметизации.
- Модифицированные TPE.
3) Введение гидрофильных добавок, но они часто амфифильны, поскольку необходимо иметь концевое завершение совместимое с полимером, который будет обрабатываться, и гидрофильную переднюю часть, совместимую с водной средой.
4) Поверхностное покрытие гидрофильной пленкой. Например:
- Привитая сополимеризация PAA, PVP и т. д. на поверхность полиэтилена, термопластического полиэфира, полиамида 12, PEBA, PTFE для улучшения коэффициента трения катетеров и прочих медицинских устройств.
- Распыление составов из PVP.
- Низкотемпературная плазменная полимеризация гексаметилдисилоксана.
- Гидрофилизация штамповки из PDMS с помощью привитой сополимеризации молекулы PEG после O2-плазменной обработки.

Какие применения?
Трудно провести разграничительную линию между чисто гидрофильными и чисто амфифильными полимерами. Приведенные ниже применения могут совпадать там, где речь идет об амфифильных полимерах.
- Гидроразбухающая герметизация для подземных работ.
- Мягкие контактные линзы.
- Доставка препаратов, бактерицидных веществ и веществ, передающих запахи...
- Умные материалы, реагирующие на определенные воздействия.
- Биокаучуки.
- Продукты для ухода.
- Полимерные добавки:
-- модификаторы реологии.
-- добавки, снижающие объемные усадки.
-- антистатики.
-- средства против запотевания.
- Стабилизаторы для эмульсий типа "масло в воде".

Полимеры не являются физически и химически неактивными и безразличными по отношению к окружающей их среде. По своей химической структуре они родственны или чувствительны по отношению к воде, липидам или и тем, и другим. В действительности, здесь все не так-то просто, и надо пройти долгий путь, чтобы рассмотреть все теоретические возможности: гидрофильные, гидрофобные, олефильные или липофильные, а также амфифильные. Итак, практическая граница является крайне размытой.
Для производства устойчивых гидрогелей необходимо:
- использовать специальные химические структуры,
- сшивать их до такой степени, чтобы образовывалось подходящее соотношение между абсорбцией и механической прочностью,
- возможно, вспенивать их для увеличения поглощения воды за счет капиллярности.
Применения следующие: промышленное, фармацевтическое, медицинское, бытовое или высокотехнологичное, надо пользоваться их гидрофильностью и способностью поглощать воду для производства сверхабсорбирующих материалов, гидроразбухающей герметизации, мягких контактных линз, биополимеров, матриц по доставке действующих веществ лекарственных препаратов, тиксотропных добавок, коллоидных защитных веществ, антистатиков, увлажняющих веществ и многого другого. В следующих статьях мы более подробно рассмотрим применения.

Майкл БАЙРОН
http://www.specialchem4polymers.com