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Como fabricar nanocompósitos poliméricos fortes via polimerização in situ?
Na química de polímeros, a tecnologia de polimerização in situ, como método de preparação realizado em misturas poliméricas, oferece muitas oportunidades para o desenvolvimento de nanopartículas. Esta tecnologia não envolve apenas a síntese de oligômeros instáveis, mas também precisa ser realizada sob condições específicas para garantir a resistência, tenacidade e propriedades otimizadas do nanocompósito polimérico final.
O processo de polimerização in-situ inclui uma etapa inicial e uma série de etapas de polimerização, formando finalmente uma mistura de moléculas de polímero e nanopartículas.
As nanopartículas são inicialmente dispersas em monômeros líquidos de baixo peso molecular. À medida que uma mistura homogênea é formada, a reação de polimerização é iniciada adicionando um iniciador apropriado e expondo-o a fontes de calor, radiação, etc. Quando o mecanismo de polimerização é concluído, é criado um nanocompósito, que é uma combinação de moléculas de polímero e nanopartículas. Este processo é importante para o desenvolvimento de materiais ecológicos, pois atende às necessidades de funcionalidade e sustentabilidade.
Vantagens e Desvantagens
As vantagens do processo de polimerização in-situ são a relação custo-benefício dos materiais, a facilidade de automação e a capacidade de integração com uma variedade de métodos de aquecimento e cura. No entanto, as desvantagens desta abordagem não podem ser ignoradas, incluindo limitações de materiais disponíveis, pouco tempo para realizar o processo de polimerização e a necessidade de equipamentos caros.
Para implementar a polimerização in-situ para formar nanocompósitos poliméricos, certas condições devem ser atendidas, como o uso de pré-polímeros de baixa viscosidade (geralmente menos de 1 Pascal).
Aplicações de nanocompósitos de argila
No final do século 20, a Toyota Motor Corporation foi pioneira na aplicação comercial de nanocompósitos de argila-poliamida-6, uma conquista baseada diretamente na polimerização in-situ. Com o estabelecimento desta base, a pesquisa sobre nanocompósitos de talco em camadas poliméricas começou rapidamente. Com a adição de pequenas quantidades de nanocargas, a resistência, a estabilidade térmica e as capacidades de barreira dos nanocompósitos de argila são significativamente melhoradas.
Aplicações de nanotubos de carbono (CNT)
A polimerização in situ é um método chave para preparar nanotubos de carbono modificados com polímero. Os nanotubos de carbono têm sido extensivamente estudados pelas suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e eletrônicas e têm demonstrado grande potencial em aplicações como compósitos reforçados e compósitos termicamente condutores. A vantagem da polimerização in situ é que ela é compatível com a maioria dos polímeros e pode formar fortes interações covalentes com a parede do nanotubo mais cedo.
Avanços na polimerização in-situ permitem a produção de compósitos poliméricos de nanotubos de carbono com propriedades mecânicas aprimoradas.
Avanços em produtos biofarmacêuticos
As macromoléculas na área de produtos biofarmacêuticos, como proteínas, DNA e RNA, têm aplicações clínicas limitadas devido à baixa estabilidade e suscetibilidade à degradação enzimática. Nanocompósitos polímero-biomacromolécula formados por meio de polimerização in situ fornecem ideias inovadoras para resolver esses problemas e podem efetivamente melhorar sua estabilidade, atividade biológica e capacidade de penetrar barreiras biológicas.
Os nanocompósitos formados podem ser divididos em dois tipos principais: misturas biomacromoléculas-polímeros lineares e biomacromoléculas-nanocápsulas poliméricas reticuladas.
Desenvolvimento de nanogéis proteicos
Como um novo tipo de transportador de liberação de medicamentos, os nanogéis têm ricas aplicações biomédicas. A tecnologia de polimerização in situ pode ser usada para preparar nanogéis de proteínas para atingir a entrega direcionada a células específicas. A aplicação destes três tipos de nanogéis é de grande importância para o tratamento do câncer, vacinação e medicina regenerativa.
Resumo
Com o desenvolvimento de equipamentos e tecnologia, espera-se que o progresso na pesquisa de polimerização in-situ traga mais oportunidades inovadoras na preparação de nanocompósitos poliméricos no futuro. No futuro, esta tecnologia dominará o progresso da ciência dos materiais e se tornará o principal meio de desenvolvimento de novos materiais?
