Préparation du jeûne

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13815 (2023) Citer cet article

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Les hydrogels superabsorbants ont de nombreuses applications dans de nombreux domaines en raison de leurs performances uniques en matière d’absorption de l’eau. Malgré des décennies de recherche sur les hydrogels superabsorbants, leur capacité d’absorption élevée de l’eau sous pression et leur gonflement rapide restent un défi et sont très recherchés pour leurs applications dans les produits hygiéniques et autres. Nous rapportons ici la préparation d’hydrogels superabsorbants d’amidon poreux à gonflement rapide-g-poly(acide acrylique)/poly(alcool vinylique) avec une capacité d’absorption élevée de l’eau saline sous pression par moussage et réticulation post-surface. Le dichlorhydrate de 2,2′-Azobis (2-amidinopropane) (AIBA) a été utilisé comme nouveau porogène au lieu des porogènes conventionnels comme NaHCO3. La réticulation post-surface de l’hydrogel a été réalisée en utilisant du glycérol via la réaction d’estérification. L'AIBA est un meilleur porogène que le NaHCO3 en ce qui concerne la porosité et les performances de gonflement des hydrogels, et sa teneur a une grande influence sur la structure et les performances de gonflement des hydrogels, notamment la capacité d'absorption de l'eau et le taux de gonflement. De plus, la réticulation superficielle à l’aide de glycérol peut améliorer considérablement la capacité d’absorption de l’eau saline sous pression (2 kPa), mais au détriment du taux de gonflement. Par conséquent, les hydrogels présentent des capacités d'absorption d'eau élevées pour l'eau déminéralisée (560 g/g), une solution de NaCl à 0,9 % en poids (58 g/g), une solution de NaCl à 0,9 % en poids sous une pression de 2 kPa (28 g/g) et un gonflement rapide ( 31 s pour obtenir un état de gonflement élevé).

Depuis le premier article sur les hydrogels rapporté par Wichterle et Lim1, les hydrogels ont été largement utilisés en génie chimique2,3,4, agricole5,6,7, pharmaceutique8,9, en architecture10,11 et dans les applications hygiéniques12,13, etc. dans les produits hygiéniques, l'une des propriétés très importantes est le gonflement rapide des hydrogels secs dans des solutions aqueuses. Généralement, la vitesse de pénétration des molécules d’eau dans le réseau polymère et l’hydrophilie des groupes fonctionnels sont les deux principaux facteurs déterminant la vitesse de gonflement des hydrogels14,15. Ainsi, une porosité plus élevée dans les hydrogels peut augmenter la zone de contact entre le réseau polymère et les solutions aqueuses externes, ce qui contribue à améliorer le taux de gonflement .

Jusqu'à présent, diverses méthodes de formation de pores, notamment la technique de séparation de phases 17, la technique de lyophilisation et d'hydratation 18, la technique porosigen 19 et la technique de moussage 20, 21, ont été utilisées pour préparer des hydrogels poreux. Parmi ces méthodes, la technique de moussage est une méthode simple et efficace pour générer une structure poreuse dans les hydrogels. Les composés carbonatés tels que NaHCO322 et les solvants organiques tels que le méthanol et l'acétone sont les réactifs moussants les plus fréquemment utilisés23,24. En outre, des hydrogels poreux obtenus par moussage lors du processus de polymérisation et par déshydratation sans solvant des hydrogels tels que synthétisés ont également été signalés25. Même si la porosité et le taux de gonflement des hydrogels peuvent être améliorés en utilisant des composés carbonatés comme porogènes, le temps et la séquence d'ajout de porogènes ainsi que le temps de gélification du processus de polymérisation doivent être soigneusement contrôlés car la décomposition induite par l'acide de composés carbonatés se produit intensément lors de leur ajout au mélange réactionnel. De plus, il est difficile d’obtenir un hydrogel à structure poreuse homogène en raison de la dispersion non uniforme des particules de carbonate dans le mélange réactionnel. Par conséquent, trouver un porogène qui peut être bien dispersé dans le mélange réactionnel mais qui ne peut pas être décomposé avant la polymérisation est nécessaire pour obtenir un processus de moussage stable et donc avoir une bonne structure poreuse.

En revanche, pour les applications dans les produits hygiéniques, la capacité d’absorption d’eau des hydrogels sous pression est importante26. Pour certains hydrogels classiques, la taille granulaire des hydrogels lors du gonflement dans des solutions aqueuses salines peut être réduite sous pression. Cela entravera grandement la perméabilité des liquides aqueux tels que les fluides corporels à travers les particules d'hydrogel et ainsi la capacité d'absorption d'eau des hydrogels sera considérablement réduite. Il est fortement souhaité d'avoir une capacité d'absorption d'eau élevée sous pression pour répondre aux exigences des applications dans le domaine hygiénique. La réticulation de surface après préparation d’hydrogels est une approche plausible pour résoudre le problème sans trop scarifier la capacité d’absorption de l’eau27,28.