专利名称：高分子量聚(L-丙交酯-co-己内酯)无规共聚物的制备方法
技术领域：
本发明公开一种制备高分子量聚(L-丙交酯-CO-己内酯)无规共聚物可降解生物材料的方法。
背景技术：
聚乳酸(PLA)及其共聚物是20世纪80年代迅速发展起来的新一代可完全降解的 高分子材料，它不仅具有较好的化学惰性、易加工性，而且还具有良好的生物相容性。聚乳酸共聚物作为人工合成的高分子材料，由于其优异的生物降解性、相容性和可吸收性，受到了世界各国的广泛注意和深入研究。他们的应用研究范围很广在农业领域，与乙烯、淀粉等共混作包装材料及家用膜，在日用领域可作化妆品的添加成分，但是它们的应用研究更多的集中在生物医学工程领域。聚乳酸共聚物生物材料在生物医学领域的应用主要有组织工程、药物控制释放骨内固定及骨修复和医用手术缝合等。L-丙交酯对应的均聚物聚(L-乳酸)(PLLA)和ε -己内酯对应的均聚物聚(ε -己内酯)(PCL)都是具有优良的生物相容性生物材料，都为半结晶聚合物，在体内降解速率较慢，降解周期过长。PLLA具有较高的力学强度，但质硬且脆，韧性较差，缺乏柔性和弹性；另外，PLLA的某些特性如熔体黏度、冲击性能、热变形温度、气体的阻隔性能等不能满足不同的最终用途，这些问题都严重影响了 PLLA生物材料在临床上的广泛应用。它们的无规共聚物聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)可以兼具两者的优点，又可以降低结晶性能，提高降解速率。。
发明内容
本发明选择ε -己内酯与L-丙交酯共聚对PLLA进行改性，通过制备高纯度的L-丙交酯与ε-己内酯，和一套严格的工艺条件来制备较高分子量的聚(L-丙交酯-Co-己内酯)无规共聚物。通过调节ε-己内酯与L-丙交酯的配比和聚合工艺条件可制备不同含量的、不同分子量及分子量分布的(L-丙交酯-C0-己内酯)无规共聚物聚，来调节来调节(L-丙交酯-Co-己内酯)的物理性能与降解速率，从而可提供生物相容性好、与生物体内力学性能相匹配、具有良好的药物通透性、材料降解吸收速率适当、与细胞生长及组织再生的速率相匹配的多种用途的生物材料。
具体实施例方式根据所制备的高分子量的聚(L-丙交酯-CO-己内酯)无规共聚物要求不同，本发明可以有多种实施方案。通过下列实施实例可以更好的理解本发明，但这些实施实例并不是用来限制本发明。实施例I高分子量的聚(L-丙交酯-Co-己内酯)85/15无规共聚物的制备称取一定量的L-乳酸，加入少量沸石，先在常压下，135 150°C进行浓缩脱水3 4个小时；再减压到2. 5 8. OKPa,缓慢升温，在150 160°C之间加热回流、脱水2 3个小时；然后加入辛酸亚锡作催化剂，用真空泵继续减压到约O. 27kPa的高真空，逐步升温至180°C以上蒸出丙交酯，至210 220 °C时反应结束，得到浅黄色的粗L-丙交酯。将粗L-丙交酯在水浴中加热熔化后，将熔融的丙交酯倒入蒸馏水中并不断搅拌使之尽快冷却到室温，然后在室温下搅拌一小时左右，得到淤浆状的丙交酯与水的混合物，然后真空抽滤分离出丙交酯。将分离出的的丙交酯放入40°C的真空干燥箱中干燥8 12h。然后将干燥后的丙交酯用乙酸乙酯或丙酮重结晶2 3次，每次抽滤后放入40°C的真空干燥箱，中干燥8 12h，最后得到无色透明针状晶体。将4A分子筛加到ε-己内酯中，浸泡5天，使用前进行减压蒸馏，以除去ε-己内酯中的微量水分。将新鲜的高纯度的L-丙交酯与纯化的ε-己内酯按摩尔比为85:15的比例，装于 处理过的反应玻璃管中，按辛酸亚锡催化剂与聚合单体的摩尔比为I :8000的比例加入辛酸亚锡催化剂溶液，用扩散泵抽真空至反应管内压强小于O. 5Pa后，用酒精喷灯封口。在设定温度为130°C的恒温箱中等混合物融化后，摇动反应管使L-LA、ε -己内酯与催化剂三者均匀混合，然后在放入恒温箱中反应，在130°C下聚合36h。取出共聚物，用二氯甲烷溶解后，在甲醇中沉析出，过滤，在40°C下真空干燥，即得聚(L-丙交酯-Co-己内酯)85/15共聚物。经红外光谱测定，在1759CHT1处有C=O伸缩振动的强吸收单峰，根据Qian H T等人的文献[Polym Degrad Stabi, 2000, 68:423-429.]报道，对于 PLLA/PCL 嵌段共聚物，其羰基峰裂分为双峰，分别对应PLLA和PCL链段，而对于无规共聚物，羰基峰不出现裂分。经1HNMR定量分析,在聚(L-丙交酯-Co-ε -己内酯)85/15无规共聚物中L-丙交酯与ε-己内酯两组分的摩尔比为87. 5 12. 5。可以制备的聚(L-丙交酯-Co- ε -己内酯)85/15无规共聚物的重均分子量达6. 6X IO5,分子量分布系数为I. I。
实施例2高分子量的聚(L-丙交酯-CO-己内酯)75/25无规共聚物的制备 L-丙交酯制备与提纯同实施例I。将CaH2加到ε -己内酯中，浸泡2天，使用前进行减压蒸馏。将新鲜的高纯度的L-丙交酯与纯化的ε-己内酯按摩尔比为75:25的比例，装于处理过的反应玻璃管中，按辛酸亚锡催化剂与聚合单体的摩尔比为I :8000的比例加入辛酸亚锡催化剂溶液，用扩散泵抽真空至反应管内压强小于O. 5Pa后，用酒精喷灯封口。在设定温度为125°C的恒温箱中等混合物融化后，摇动反应管使L-LA、ε -己内酯与催化剂三者均匀混合，然后在放入恒温箱中反应，在125°C下聚合36h。取出共聚物，用二氯甲烷溶解后，在甲醇中沉析出，过滤，在40°C下真空干燥，即得聚(L-丙交酯-Co-己内酯)75/25共聚物。经1HNMR定量分析，在聚(L-丙交酯-Co- ε -己内酯)75/25无规共聚物中L-丙交酯与ε -己内酯两组分的摩尔比为75. 4 :24. 6。制备的聚(L-丙交酯_co_己内酯)75/25无规共聚物的重均分子量达4. 5 X IO5,分子量分布系数为I. 2。
实施例3高分子量的聚(L-丙交酯-Co-己内酯)65/35无规共聚物的制备 L-丙交酯制备与提纯同实施例I。
将4A分子筛加到ε-己内酯中，浸泡5天，使用前进行减压蒸馏，以除去ε-己内酯中的微量水分。将新鲜的高纯度的L-丙交酯与纯化的ε-己内酯按摩尔比为65:35的比例，装于处理过的反应玻璃管中，按辛酸亚锡催化剂与聚合单体的摩尔比为I :6000的比例加入辛酸亚锡催化剂 溶液，用扩散泵抽真空至反应管内压强小于O. 5Pa后，用酒精喷灯封口。在设定温度为120°C的恒温箱中等混合物融化后，摇动反应管使L-LA、ε -己内酯与催化剂三者均匀混合，然后在放入恒温箱中反应，在120°C下聚合48h。取出共聚物，用二氯甲烷溶解后，在甲醇中沉析出，过滤，在40°C下真空干燥，即得聚(L-丙交酯-Co-己内酯)65/35共聚物。经1HNMR定量分析，在聚(L-丙交酯-Co- ε -己内酯)65/35无规共聚物中L-丙交酯与ε -己内酯两组分的摩尔比为66. 2 :33. 8。制备的聚(L-丙交酯_co_己内酯)65/35无规共聚物的重均分子量达3. 3 X IO5,分子量分布系数为I. 4。
实施例4高分子量的聚(L-丙交酯-Co-己内酯)50/50无规共聚物的制备 L-丙交酯制备与提纯同实施例I。将CaH2加到ε -己内酯中，浸泡2天，使用前进行减压蒸馏。将新鲜的高纯度的L-丙交酯与纯化的ε-己内酯按摩尔比为50:50的比例，装于处理过的反应玻璃管中，按辛酸亚锡催化剂与聚合单体的摩尔比为I :5000的比例加入辛酸亚锡催化剂溶液，用扩散泵抽真空至反应管内压强小于O. 5Pa后，用酒精喷灯封口。在设定温度为110°C的恒温箱中等混合物融化后，摇动反应管使L-LA、ε -己内酯与催化剂三者均匀混合，然后在放入恒温箱中反应，在110°C下聚合52h。取出共聚物，用二氯甲烷溶解后，在甲醇中沉析出，过滤，在40°C下真空干燥，即得聚(L-丙交酯-Co-己内酯)50/50共聚物。经1HNMR定量分析，在聚(L-丙交酯-Co- ε -己内酯)50/50无规共聚物中L-丙交酯与ε -己内酯两组分的摩尔比为52. 5 :47. 5。制备的聚(L-丙交酯_co_己内酯)50/50无规共聚物的重均分子量达2. 2 X IO5,分子量分布系数为I. 7ο
权利要求
1.一种制备高分子量聚(L-丙交酯-CO-己内酯)无规共聚物的方法，用L-乳酸制得粗L-丙交酯，将粗L-LA先水洗提纯I次，立即再用乙酸乙酯或丙酮提纯2-3次；使用前将ε -己内酯进行纯化；根据需要将新鲜的高纯度的L-丙交酯与纯化的ε -己内酯配比，装于处理过的反应玻璃管中，加入适量的辛酸亚锡催化剂溶液，用扩散泵抽真空至反应管内压强小于O. 5Pa后，用酒精喷灯封口 ；在一定的温度下聚合一定时间制备出高分子量的聚(L-丙交酯-Co-己内酯)无规共聚物。
2.按照权利要求I的方法，将粗L-LA先水洗提纯I次，是将粗L-LA在水浴中加热熔化后，将熔融的L-LA倒入蒸馏水中并不断搅拌使之尽快冷却到室温，然后在室温下搅拌一小时左右，得到淤浆状的丙交酯与水的混合物，然后真空抽滤分离出丙交酯；将分离出的的丙交酯放入40°C的真空干燥箱中干燥8-12h ;按照权利要求I的方法，再用乙酸乙酯或丙酮提纯2-3次，是指将水洗干燥后的L-丙交酯用乙酸乙酯或丙酮重结晶2-3次，每次抽滤后都放入40°C的真空干燥箱中干燥8-12h。
3.按照权利要求I的方法，将己内酯进行纯化的方法是，将4A分子筛加到ε-己内酯中，浸泡5天，使用前进行减压蒸馏，以除去己内酯中的微量水分；或者是将CaH2W到ε-己内酯中，浸泡2天，使用前进行减压蒸馏。
4.按照权利要求I的方法，新鲜的高纯度的L-丙交酯是指按权利要求1、2和3制得的L-丙交酯存放时间不能超过6-8Η，要立即与提纯的ε -己内酯进行聚合。
5.按照权利要求I的方法，反应玻璃管的处理方法是将清洗干净的玻璃管在400°C高温下处理2小时，自然冷却后保持到真空干燥箱中，在空气中暴露的时间不能超过12h。
6.按照权利要求I的方法，辛酸亚锡催化剂溶液的制备过程是先将市售的辛酸亚锡在温度为130°C，压强为150Pa下蒸馏3h，蒸馏出浅黄色的低沸点物质，得到高沸点的催化剂；然后用3A分子筛处理并精馏过的甲苯配成I. Omol/ml的溶液。
7.按照权利要求I的方法，制备高分子量聚(L-丙交酯-α-己内酯)无规共聚物的L-丙交酯与ε -己内酯的摩尔比为95 50:5 50。
8.按照权利要求I的方法，适量的辛酸亚锡催化剂与聚合单体的摩尔比为I:500(Tl 12000，适宜的聚合温度为100°C 135°C，适宜的聚合时间为24tT56h。
9.按照权利要求I的方法，制备高分子量聚(L-丙交酯-α-己内酯)无规共聚物的重均分子量达2. I X IO5 6. 8 X IO5,分子量分布系数为1.1 1.8。
全文摘要
本发明公开一种制备高分子量聚(L-丙交酯-co-己内酯)无规共聚物的方法，该方法通过制得高纯度的L-丙交酯(L-LA)，将L-丙交酯与纯化的ε-己内酯在适量的辛酸亚锡催化下开环共聚，在一定的温度下聚合一定时间制备出高分子量的聚(L-丙交酯-co-己内酯)无规共聚物。该方法的特征在于将制得的粗L-LA先水洗提纯1次，再用乙酸乙酯或丙酮提纯2-3次，在规定的条件和时间下干燥；使用前将ε-己内酯进行纯化；根据需要将高纯度的L-丙交酯与纯化的ε-己内酯配比，加入适量的辛酸亚锡催化剂溶液，在一定条件下聚合一定时间制备出高分子量的聚(L-丙交酯-co-己内酯)无规共聚物。
文档编号C08G63/08GK102911347SQ20121040148
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者申雄军, 阮建明 申请人:长沙理工大学