[发明专利]一种光敏性PCL基共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

一种光敏性PCL基共聚物及其制备方法，属于功能高分子制备技术领域。

背景技术

随着高分子工业的快速发展，越来越多的合成高分子材料走进了人们的生活，而其中不可降解高分子材料的废弃物给环境带来的负面影响也越来越大，解决日益严重的“白色污染”成为人们普遍关注的问题。因而研究开发新型可降解高分子材料，实现对材料性能的调控，拓宽应用领域，具有重要的理论意义与应用价值。

聚己内酯(PCL)是一种半结晶型线性脂肪族聚酯，室温下呈橡胶态，是一种具有良好热塑性和成型加工性的可降解高分子，可采用挤出、吹塑、注射和熔融纺丝等方法制成各种形状的产品，其降解产物为CO₂和H₂O，对人体和环境不造成负担。同时PCL还具有良好的药物透过性、生物相容性和力学性能，在药物负载、组织工程、纺织、包装材料等领域具有广阔的应用空间。但是，PCL仍然具有低熔点，耐热性差、降解速度慢等缺点，限制了其应用范围。

PEG是最常用的亲水性聚合物，作为一种聚醚类高分子物质，具有良好的生物相容性，对人体的毒性低，其性能得到了美国食品和药物管理局(FDA)的认可。如将疏水性的PCL和亲水的PEG两者键合在一起形成两亲聚合物，可有效改善PCL的浸润性及降解性等。

本发明所用的4-羟基肉桂酸(4HCA)和3，4-二羟基肉桂酸(DHCA，咖啡酸)是一类来源于绿色植物的“植物性单体”，其特殊的分子结构赋予了其紫外光敏性。将其引入PCL链中，在保留改善PCL原有的基本性质的同时还赋予聚合物紫外、光致发光等性能。本发明所涉及的光敏性PCL基共聚物的热性能、浸润性、结晶性和降解性等性质均可通过调节投料比和紫外光照进行调控。这种具有光敏性的PCL基共聚物可广泛应用于药物控释、组织工程、纺织、包装和农业领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种光敏性PCL基共聚物及其制备方法，采用熔融缩聚法将功能性的4HCA和DHCA引入PCL聚合物主链中，得到具有可降解性的紫外光敏性PCL基共聚物。

本发明的技术方案：一种光敏性PCL基共聚物的制备方法，直接以不同分子量的PCL、4HCA或DHCA和不同分子量的聚乙二醇(PEG)为原料，乙酸锌或乙酸钠为催化剂，乙酸酐为溶剂，采用熔融缩聚的方法得到具有光敏性PCL基共聚物；

配比为：单体1的结构单元(不同分子量的PCL)∶单体2(4HCA或DHCA)∶单体3的结构单元(不同分子量的PEG)的摩尔比为1∶0.1～10∶0.1～10；催化剂用量为总单体摩尔数的0.01～0.05倍；溶剂的质量为总单体质量的5～10倍。

按配比称取单体和催化剂置于反应器中，加入溶剂，在200～400r/min的搅拌速度下升温至150～170℃，反应1-3h；继续搅拌并将反应温度升高到200～220℃之间，再持续反应6～12h后，停止加热，自然冷却；整个缩聚反应过程在氮气和避光的条件下进行；反应完毕后，将产物充分研磨，用乙醇和去离子水分别充分洗涤，最后在30℃下干燥，得淡黄色或咖啡色的产物。

以不同分子量的PCL和4HCA为单体时，所得共聚物为：

表示成PCL-co-P4HCA。

以不同分子量的PCL和DHCA为单体时，所得共聚物为：

表示成PCL-co-PDHCA。

以不同分子量的PCL、4HCA和不同分子量的PEG为单体时，所得共聚物为：

表示成PCL-co-P4HCA-b-PEG。

以不同分子量的PCL、咖啡酸和不同分子量的PEG为单体时，所得共聚物为：

表不成PCL-co-PDHCA-b-PEG。

通过红外光谱仪、核磁共振仪、紫外分光光度计、差示扫描量热仪、荧光分光光度仪、凝胶渗透色谱仪等表征方法对共聚物的结构和性能进行表征，结果表明共聚物结构明确，共聚物的分子量、紫外光敏性、光致发光性、热稳定性和降解性均可通过控制投料比和紫外光照等进行调控。

本发明的有益效果：根据本发明方法制备的具有光敏性PCL基共聚物具有优异的热稳定性和生物相容性，共聚物的分子量、玻璃化转变温度、熔点、结晶度、浸润性和降解速度等均可通过调节投料比和紫外光照来实现，作为生物可降解材料在药物控释、组织工程、纺织、包装和农业等领域具有广泛的应用价值。

附图说明