[发明专利]一种聚(γ-丁内酯)-b-聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚(γ‑丁内酯)‑b‑聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法。本发明制备的聚(γ‑丁内酯)‑b‑聚乳酸嵌段共聚物是一种新型的高分子材料，原料可以从生物质中经过发酵法得到，可减少对石化资源的依赖，降低温室气体的排放；同时制备得到的聚合物材料具有良好的生物可降解性和生物相容性，在生物医药领域，包括药物载体和组织工程支架方面有广阔的应用前景；本发明提供的方法可以有效地对聚(γ‑丁内酯)‑b‑聚乳酸嵌段共聚物中不同嵌段的组成和长度进行调控。

技术领域

本发明涉及高分子聚合物材料以及可再生材料领域，具体地，涉及一种聚(γ-丁内酯)-b-聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，生物基高分子是指源于生物质的高分子或者利用源于生物质的单体制备得到的高分子。大力发展生物基高分子材料可以缓解经济发展对石油资源的依赖，同时减少温室气体CO₂的释放，具有重要的科学意义和经济价值。美国能源部在2004年发布了12种最具潜力的生物基平台化合物，有望取代目前使用的石油基化合物。其中，丁二酸排在这份名单的首位，而γ-丁内酯则是丁二酸最主要的下游产品之一。聚(γ-丁内酯)可以通过γ-丁内酯的开环聚合反应制备得到，具有良好的机械性能、生物可降解性和生物相容性，是一类新型的高分子材料，在生物医药领域具有广阔的应用前景。同时与聚乙交酯和聚乳酸等现有的生物医用材料相比，聚(γ-丁内酯)在体内的降解速率更加合适，同时不会造成强酸性物质在体内的累积，不易导致炎症的出现，更加适合于药物载体和组织工程支架等方面的应用。目前，聚(γ-丁内酯)在手术缝合线和疝气补片方面已经获得美国FDA的批准，可以用于临床治疗。

共聚反应能够将两种或两种以上的不同单体聚合到同一高分子链上，通过改变不同单体的比例以及序列结构，可以有效地对聚合物的性质进行调控，拓展聚合物的品种和使用范围。利用第二单体与γ-丁内酯进行共聚，可以对聚(γ-丁内酯)的性质进行调控。如Hong和Chen通过γ-丁内酯和ε-己内酯以及δ-戊内脂的共聚反应，实现了对聚(γ-丁内酯)熔点、结晶度、降解速率的调控(Macromolecules,2017,50,8469-8479)。尽管γ-丁内酯与其他单体的无规共聚物已经有不少文献进行报道，但目前还没有成功制备γ-丁内酯与其他单体嵌段共聚物的先例。嵌段共聚物作为一类重要的聚合物，能够在纳米尺度范围内自组装，形成微相分离结构，在纳米孔状分离膜、热塑性弹性体、药物载体以及光电子器件方面都具有重要的用途。

综述所述，发展新的基于生物质分子的聚合物材料，具有重要的意义。特别地，以γ-丁内酯为共聚单体，制备含有聚(γ-丁内酯)链段的嵌段共聚物，可以拓展聚(γ-丁内酯)的使用范围，同时有望在组织工程支架、热塑性弹性体、分离膜等方面取得应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚(γ-丁内酯)-b-聚乳酸嵌段共聚物及其制备方法。

本发明提供式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示聚(γ-丁内酯)-b-聚乳酸嵌段共聚物，其特征在于m和n为大于等于10的自然数。R₁为羟基、烷氧基或芳基烷氧基；R₂为氢或式(Ⅲ)、式(Ⅳ)、式(Ⅴ)、式(Ⅵ)、式(Ⅶ)、式(Ⅷ)、式(Ⅸ)、式(Ⅹ)、式(Ⅺ)、式(Ⅻ)所示功能基团；R₃为烷基或芳基烷基。

上述的聚(γ-丁内酯)-b-聚乳酸嵌段共聚物中，所述烷氧基具体可为甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基；所述芳基烷氧基具体可为苄氧基、苯基乙氧基、苯基丙氧基、二苯基甲氧基、2,2-二苯基乙氧基；所述烷基可为亚乙基、1,3-亚丙基、1,4-亚丁基；所述芳基烷基可为1,2-苯二甲基、1,3-苯二甲基、1,4-苯二甲基、2,2’-联苯二甲基。

本发明还提供了上述聚(γ-丁内酯)-b-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法，包括如下方法中的步骤：

(1)将引发剂、催化剂和有机溶剂加入反应管中，置于低温冷浴中搅拌均匀；