Il s'agit du tout premier rapport sur les synthèses de polyimides hydrosolubles dérivés de ressources biosourcées, faisant preuve d'une grande transparence, résistance mécanique réglable et la thermorésistance la plus élevée dans les polymères hydrosolubles.

Les polymères hydrosolubles sont d'un grand intérêt dans de nombreux domaines des matériaux mous. Ces matériaux mous ont été largement utilisés dans des applications liées aux solutions aqueuses, comme les dispersants, agents d'agrégation, épaississants, hydratants, reliures, et hydrogels. Avec la prise de conscience mondiale des préoccupations environnementales, l'importance des matériaux solubles dans l'eau a été mise en évidence et les chercheurs ont ainsi élargi leurs fenêtres d'application à l'électronique, revêtements fonctionnels, adhésifs avancés et matériaux biomédicaux. La plupart des polymères naturels tels que les polysaccharides, polypeptidiques, ou leurs dérivés sont hydrosolubles tandis que des polymères synthétiques hydrosolubles sont également disponibles tels que le poly(oxyde d'éthylène), alcool polyvinylique), polyacrylates, polyacrylamide, et leurs dérivés. Cependant, les polymères hydrosolubles conventionnels ont des applications limitées en raison de leurs faibles températures de déformation thermique (environ 200 °C).

D'autre part, polymères présentant une stabilité thermique ultra-élevée, comme les polyimides, possèdent une faible solubilité. Dans la littérature, il existe peu de stratégies d'ingénierie moléculaire efficaces pour concevoir des polyimides avec des caractéristiques de solubilité dans l'eau en raison du squelette polymère rigide et des interactions interchaînes robustes, ce qui limite ainsi l'aptitude au traitement et la fonctionnalisation post-polymérisation. L'ingénierie moléculaire précise induite dans le squelette polyimide par le biais de monomères multifonctionnels pourrait représenter une caractéristique révolutionnaire dans le développement de polymères solubles dans l'eau avec une stabilité thermique ultra-élevée.

Nous avons rapporté ici la préparation d'une nouvelle diamine 4, Acide 4'-diamino truxillique en tant que photodimère d'acide aminé bio-dérivé, acide 4-aminocinnamique, avec une série de dianhydrides. L'article démontre qu'un plastique de super-ingénierie avec des propriétés thermomécaniques très élevées portant des groupes acide carboxylique non protégés peut être utilisé pour faciliter la solubilité dans l'eau dans le polymère. Le biopolyimide synthétisé a été traité avec de l'hydroxyde de métal alcalin (ou de l'hydroxyde d'ammonium) pour donner des sels de biopolyimide. Les sels de biopolyimide résultants ont été dissous dans de l'eau pour donner une solution optiquement claire. La réaction d'échange d'ions entre un cation monovalent avec un cation multivalent ou avec un proton a entraîné la formation de biopolyimide insoluble. Les températures de dégradation des sels de biopolyimide se sont avérées maintenir des températures très élevées (près de 366 °C), ce qui est beaucoup plus élevé que les polymères hydrosolubles conventionnels.

Par ailleurs, il a été observé que le film autoportant de sel de biopolyimide présentait une transparence élevée et une tendance intéressante pour une plus grande taille cationique de l'ion métallique produisant un film plus élastique. En d'autres termes, le changement de la taille des cations offre une opportunité pour un réglage précis des propriétés de traction. Les biopolyimides solubles dans l'eau synthétisés sont des blocs de construction attrayants pour les matériaux mous et peuvent être utilisés pour des applications spécialisées telles que l'administration de médicaments, polychélatogènes, etc. Une étude préliminaire sur les polyurées et les polyamides en suivant une stratégie similaire a également abouti à l'induction de caractéristiques de solubilité dans l'eau, ce qui indique la grande polyvalence de cette méthodologie de bloc de construction.

Le professeur Tatsuo Kaneko de JAIST conclut, "Moi et le Dr Sumant Dwivedi avons développé le processus d'idéation, puis mené des expériences avec des étudiants et des chercheurs très travailleurs pour synthétiser ces merveilleux matériaux avec des applications plausibles à base d'eau, comme les revêtements, dispositif biomédical, etc."