El poli(ácido metacrílico) ( PMAA ) es un polímero elaborado a partir de ácido metacrílico (nombre preferido de la IUPAC , ácido 2-metilprop-2-enoico), que es un ácido carboxílico. A menudo está disponible como su sal de sodio, sal de sodio de poli(ácido metacrílico). El monómero es un líquido viscoso con un olor acre. La primera forma polimérica del ácido metacrílico fue descrita en 1880 por Engelhorn y Fittig. El uso de monómeros de alta pureza es necesario para condiciones de polimerización adecuadas y, por lo tanto, es necesario eliminar cualquier inhibidor mediante extracción (inhibidores fenólicos) o mediante destilación. [2] Para evitar la inhibición por oxígeno disuelto, los monómeros deben desgasificarse cuidadosamente antes del inicio de la polimerización.
PMAA tiene un pKa de ~4,8, lo que significa que a pH neutro los grupos MAA en la red están casi completamente desprotonados, lo que lo convierte en un polímero aniónico . PMAA puede actuar como polielectrolito y tiene la capacidad de absorber y retener agua. Estas propiedades se ven fuertemente afectadas por el pH y, por lo tanto, muchos hidrogeles están compuestos de copolímeros de PMAA. [3] [4] Estas cápsulas de hidrogel pueden actuar como vasos portadores de medicamentos confinados y actuar como depósitos de microrreactores. [5] Para determinadas aplicaciones se utiliza la forma de sal sódica de PMAA, con el fin de minimizar los efectos secundarios que se producen por la carga aniónica del polímero o en aplicaciones donde se requiere solubilidad en diferentes disolventes.
El método de síntesis convencional de PMAA es la polimerización por radicales libres . En solución acuosa, se han descrito diferencias sustanciales en la velocidad de polimerización de MAA no ionizado y completamente ionizado (efecto pH). Para el escenario no ionizado, se ha descrito bien un modelo cinético. [6] Se han logrado avances recientes para MAA (parcialmente) ionizado mediante la introducción de una nueva ley de velocidad de propagación en la que se consideran explícitamente los efectos electrostáticos y no electrostáticos. [7] Además, la constante de velocidad de propagación (kp) durante la polimerización por radicales libres del ácido metacrílico depende de la concentración de monómero. Utilizando técnicas de cromatografía de exclusión por tamaño de polimerización en capa pulsada, se determinó que hay una disminución menor en kp para MAA parcialmente ionizado a medida que aumenta la concentración de monómero, mientras que kp aumenta para MAA completamente ionizado a medida que aumenta la concentración de monómero. Esto último está de acuerdo con la teoría de los estados de transición para la propagación.
Se pueden utilizar técnicas de polimerización controlada, como RAFT y NMP , para la polimerización directa de MAA. [8] [9] [10] Por el contrario, la polimerización de monómeros ácidos, como MAA, ha planteado tradicionalmente un desafío con, por ejemplo, la polimerización aniónica , la polimerización por transferencia de grupos (GTP, ver polimerización viva ) y ATRP . [11] [12] Esto último no se comprende bien actualmente, pero las razones planteadas como hipótesis incluyen la protonación del ligando a pH bajo, la coordinación competitiva de los restos carboxilato con el cobre y el desplazamiento de aniones haluro del complejo desactivador de Cu (II). La química de grupos protectores se usa comúnmente para la polimerización de monómeros ácidos (usando ésteres alquílicos), [13] seguida de la desprotección y purificación, pero también se han explorado otros métodos. La ciclación de PMAA demostró ser la causa principal de la terminación, [14] y esto se redujo cambiando el grupo saliente y el nucleófilo , reduciendo el pH para reducir la concentración y los aniones carboxilatos, y acelerando la velocidad de polimerización. Este trabajo superó una de las principales limitaciones del ATRP y demostró que el agua se puede utilizar como disolvente para la polimerización de monómeros polares utilizando ATRP .