Dit is het allereerste rapport over de synthese van in water oplosbare polyimiden die zijn afgeleid van biogebaseerde bronnen, hoge transparantie tonen, instelbare mechanische sterkte en de hoogste thermoweerstand in in water oplosbare polymeren.

In water oplosbare polymeren zijn van groot belang op veel gebieden van zachte materialen. Deze zachte materialen zijn op grote schaal gebruikt in toepassingen met betrekking tot waterige oplossingen, zoals dispergeermiddelen, aggregatie agenten, verdikkingsmiddelen, vochtinbrengende crèmes, bindmiddelen, en hydrogelen. Met de toename van het wereldwijde bewustzijn over milieuproblemen, het belang van in water oplosbare materialen is benadrukt en daardoor hebben onderzoekers hun toepassingsvensters uitgebreid naar elektronica, functionele coatings, geavanceerde kleefstoffen en biomedische materialen. De meeste natuurlijke polymeren zoals polysachariden, polypeptiden, of hun derivaten zijn in water oplosbaar, terwijl synthetische in water oplosbare polymeren ook beschikbaar zijn, zoals poly(ethyleenoxide), poly(vinylalcohol), polyacrylaten, polyacrylamide, en hun derivaten. Echter, conventionele in water oplosbare polymeren hebben beperkte toepassingen vanwege hun lage thermische vervormingstemperaturen (ca. 200 °C).

Anderzijds, polymeren die ultrahoge thermische stabiliteit vertonen, zoals polyimiden, slechte oplosbaarheid bezitten. In de literatuur zijn er weinig effectieve moleculaire engineeringstrategieën voor het ontwerpen van polyimiden met kenmerken van wateroplosbaarheid vanwege de stijve polymeerruggengraat en stevige interketeninteracties, wat daardoor de verwerkbaarheid en post-polymerisatie functionalisering beperkt. Nauwkeurige moleculaire engineering die door multifunctionele monomeren in de polyimide-ruggengraat wordt geïnduceerd, zou een baanbrekende functie kunnen zijn bij de ontwikkeling van in water oplosbare polymeren met ultrahoge thermische stabiliteit.

Hier hebben we melding gemaakt van de bereiding van een nieuwe diamine 4, 4'-diaminotruxillinezuur als fotodimeer van biologisch afgeleid aminozuur, 4-aminokaneelzuur, met een reeks dianhydriden. Het artikel laat zien dat een supertechnische kunststof met zeer hoge thermomechanische eigenschappen die onbeschermde carbonzuurgroepen draagt, kan worden gebruikt om de oplosbaarheid in water in het polymeer te vergemakkelijken. Het gesynthetiseerde biopolyimide werd behandeld met alkalimetaalhydroxide (of ammoniumhydroxide) om biopolyimidezouten op te leveren. De resulterende biopolyimidezouten werden opgelost in water om een ​​optisch heldere oplossing te geven. De ionenuitwisselingsreactie tussen een eenwaardig kation met een meerwaardig kation of met een proton resulteerde in de vorming van onoplosbaar biopolyimide. De afbraaktemperaturen van biopolyimidezouten bleken zeer hoge temperaturen te houden (bijna 366 °C), wat veel hoger is dan conventionele in water oplosbare polymeren.

Verder, er werd waargenomen dat de op zichzelf staande film van biopolyimidezout een hoge transparantie vertoonde en een interessante trend voor een grotere kationische grootte van het metaalion, wat een meer elastische film opleverde. Met andere woorden, verandering in kationgrootte biedt een mogelijkheid voor nauwkeurige afstemming van de trekeigenschappen. De gesynthetiseerde in water oplosbare biopolyimiden zijn aantrekkelijke bouwstenen voor zachte materialen en kunnen worden gebruikt voor speciale toepassingen zoals medicijnafgifte, polychelatogenen enz. Een voorstudie naar polyurea en polyamiden door een vergelijkbare strategie te volgen resulteerde ook in de inductie van eigenschappen van wateroplosbaarheid, wat de grote veelzijdigheid van deze bouwsteenmethodologie aangeeft.

Professor Tatsuo Kaneko van JAIST concludeert:"Ik en Dr. Sumant Dwivedi ontwikkelden het ideevormingsproces en leidden vervolgens experimenten met zeer hardwerkende studenten en onderzoekers om deze prachtige materialen te synthetiseren met plausibele toepassingen op waterbasis, zoals coatings, biomedisch apparaat enz."