專利名稱：聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乳酸-聚乙二醇共聚物的合成方法，尤其涉及一種在高壓 釜中采用溶劑熱合成法制備聚乳酸-聚乙二醇共聚物的新方法。本發(fā)明屬于聚合 物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)是一種可生物降解的新型高分子材料，聚乳酸具有無毒、無 菌、良好的生物相容性、生物可降解性及組織可吸收性，其應(yīng)用研究范圍主要集 中在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，如藥物控制釋放體系、組織修復(fù)、細(xì)胞培養(yǎng)和醫(yī)用手 術(shù)縫合線等。除此之外，聚乳酸及其產(chǎn)品還可應(yīng)用于包裝紙張、快餐食品包裝用 泡沫塑料、微波容器、 一次性紙巾和廢品袋等方面。但是聚乳酸本身亦存在水 溶性差、性脆等缺點(diǎn)，隨著聚乳酸應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開拓，單獨(dú)的PLA均聚物己不 能滿足要求,如在高分子藥物控制釋放體系中，對(duì)不同的藥物要求其載體材料具 有不同的釋放速度，僅靠聚乳酸的分子量分布調(diào)節(jié)降解速度有很大的局限性。為 了改進(jìn)聚乳酸的性能，人們開始合成以聚乳酸為主的各類共聚物。聚乙二醇(PEG) 作為一種最簡單的聚醚高分子具有優(yōu)異的生物相容性和血液相容性、親水性和 柔軟性等優(yōu)點(diǎn)，疏水的聚乳酸鏈段中引入親水的聚乙二醇鏈段，可望提高材料的 親水性和生物相容性。聚乳酸-聚乙二醇共聚物(PLEG)在人體內(nèi)外都可以自然
降解，是一種重要的生物降解材料,被廣泛應(yīng)用于藥物緩釋載體、組織工程支架 材料等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
聚乳酸-聚乙二醇共聚物的合成機(jī)理主要有3種丙交酯(LA)與生成聚乙 二醇的單體環(huán)氧乙垸(E0)共聚合、丙交酯與聚乙二醇共聚合和在各種聚乳酸-聚乙二醇共聚物基礎(chǔ)上用二異氰酸酯、二酸酐、不飽和鍵光照交聯(lián)聚合等擴(kuò)鏈 手段進(jìn)一步提高分子量。(聚乙二醇改性聚乳酸類材料的合成及應(yīng)用，王方、汪
朝陽、趙耀明，合成樹脂及塑料，2003， 20 (6): 58-60)
丙交酯與環(huán)氧乙烷的開環(huán)共聚合通常在甲苯溶液中進(jìn)行，以錫、鋁有機(jī)金屬 催化劑催化，獲得的聚乳酸-聚乙二醇共聚物為多嵌段共聚物(Nagasaki Y， 0kada T， Scholz C， et al. Macromolecules. 1998， 31(5): 1473-1479)。
應(yīng)用最多的是丙交酯與聚乙二醇共聚的方法，因?yàn)榫垡叶嫉奶幚?、使?比環(huán)氧乙烷更方便、安全。此時(shí)，合成出的是聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸三嵌段 共聚物(宋謀道、朱吉亮、張邦華等，高分子學(xué)報(bào)，1998 (4): 454-458)。
上述現(xiàn)有合成聚乳酸-聚乙二醇共聚物的方法存在著或多或少的缺陷，有的 合成的聚乳酸-聚乙二醇共聚物分子量分布寬，降低了其機(jī)械加工性能；有的合 成工藝復(fù)雜，增加了聚乳酸-聚乙二醇共聚物材料的成本；有的合成方法制備的 共聚物分子量不夠高，限制了其應(yīng)用；而且從最初原料乳酸合成聚乳酸-聚乙二 醇共聚物的轉(zhuǎn)化率較低，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有合成聚乳酸技術(shù)上的上述缺陷，提供一種聚乳 酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，制備出具有分子量較大的聚乳酸-聚乙二醇共聚物材料，而且工藝設(shè)備簡單，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用的制備方法反應(yīng)機(jī)理有別 于以往合成聚乳酸-聚乙二醇共聚物的方法，將丙交酯、聚乙二醇、催化劑和穩(wěn) 定劑及溶劑混合后，在高溫下密閉體系進(jìn)行反應(yīng)，使體系處在類似于超臨界的 狀態(tài)下，這樣使反應(yīng)物、催化劑、穩(wěn)定劑和溶劑充分接觸而不揮發(fā)，反應(yīng)完全， 因而可以制備出聚乳酸一聚乙二醇共聚物。
本發(fā)明采用高壓反應(yīng)釜，在高壓釜中加入20 — 94%的丙交酯、5 — 80%的聚 乙二醇、0.05-5%的催化劑、0.01-3%穩(wěn)定劑，各組分質(zhì)量之和為100%;加入 0-10倍體積的溶劑，通入氮?dú)?分鐘以脫除氧氣，將高壓釜蓋子擰緊后放入100 一21(TC的恒溫箱中，放置2-96小時(shí)，然后用水冷卻，打開高壓釜，將溶液倒 入相當(dāng)于溶液體積1一10倍的沉淀劑中，在磁力攪拌器上攪拌0. 5-6小時(shí)以除 去未反應(yīng)的物質(zhì)，磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為100 — 1200轉(zhuǎn)/分鐘，然后抽濾，將抽濾
得到的粉末在50 — 120'C真空烘箱中干燥2 — 30小時(shí)，即得到純凈的聚乳酸-聚 乙二醇共聚物。
本發(fā)明所用的丙交酯是乳酸的環(huán)狀二聚體，其結(jié)構(gòu)式為
本發(fā)明所用的聚乙二醇是分子量從200-40000的聚合物。 本發(fā)明所述的催化劑為乙?；惤j(luò)合物、辛酸亞錫、氯化亞錫、四苯基 錫、四氯化鈦、卟啉鋁、卟啉鐵、氧化鋅、硬脂酸鋅、氧化錫、氧化鉛、氧化
亞銅、垸基鋰、垸基醇鋰、垸基醇鉀、e-二酮鈦、氯化錫、金屬乙酰丙酮絡(luò)合
物、銅、鋅、鎳、鐵或錫，或取其混合物。
本發(fā)明所述的穩(wěn)定劑為l， 1， 3三(2—甲基一4羥基一5叔丁基苯基)丁烷、 2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1, 3， 5-三甲基-2， 4， 6三(3， 5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、e-(4-羥基苯基-3， 5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、N,N' -1， 6-亞已基-雙[3-(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰胺、三甘醇雙0-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、N, N'-雙[3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰] 肼、硫代二丙酸二月桂酯、e， e，-硫代二丙酸二硬脂酸酯、亞磷酸三(2， 4-
二叔丁基苯基)酯、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、 2- (2'-羥基-5'-特辛基苯基)苯并三唑或四[e— (3， 5 — 二叔丁基-4-羥基苯 基)丙酸]季戊四醇酯，或取其混合物。
本發(fā)明所述的溶劑為丙酮、環(huán)己酮、乙酸乙酯、二氯甲垸、1, 2-二氯乙烷、 四氯化碳、甲苯、氯仿、N, N — 二甲基甲酰胺、丁酮、甲苯環(huán)己酮、氯苯、二 氯苯、四氫呋喃、甲基丁酮、苯、二苯醚、石油醚或二甲苯，或取其混合物。
本發(fā)明所述的沉淀劑為甲醇、乙醇、乙醚、甘油或乙二醇，是聚乳酸-聚乙 二醇共聚物的不良溶劑。
本發(fā)明所用設(shè)備簡單，由于反應(yīng)是處在類超臨界的狀態(tài)下，因此能夠得到分
-\
b —
H
c
o、 子量較高的聚乳酸-聚乙二醇共聚物，而且溶劑用量相對(duì)較少，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例是對(duì) 本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。 實(shí)施例1
在高壓反應(yīng)釜中放入8g丙交酯、1. 5g聚乙二醇、0. 050g錫、2， 6-二叔丁 基-4-甲基苯酚20mg和15ml甲苯，通入氮?dú)?分鐘以脫除氧氣，將高壓釜蓋子 擰緊后放入IO(TC的烘箱中，放置96小時(shí)，然后用水冷卻，打開高壓釜，將溶 液倒入150ml的乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌1小時(shí)，以除去未反應(yīng)的物質(zhì)， 磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘，然后抽濾，將抽濾得到的粉末在5(TC真空烘 箱中干燥8小時(shí)，即得到粘均分子量為9萬的純凈聚乳酸-聚乙二醇共聚物。 實(shí)施例2
在高壓反應(yīng)釜中加入4. 5g丙交酯、6g聚乙二醇、75呢氯化亞錫、0. 25g硫 代二丙酸二月桂酯、6 , e '-硫代二丙酸二硬脂酸酯0. 25g、和25ml二氯甲烷， 通入氮?dú)?分鐘以脫除氧氣，將高壓釜蓋子擰緊放入21(TC的烘箱中，放置2小 時(shí)，然后用水冷卻，打開高壓釜，將溶液倒入250ml的乙二醇中，在磁力攪拌 器上攪拌1.5小時(shí)，以除去未反應(yīng)的物質(zhì)，磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為1200轉(zhuǎn)/分鐘， 然后抽濾，將抽濾得到的粉末在8(TC真空烘箱中干燥4小時(shí)，即得到粘均分子 量為10萬的純凈聚乳酸-聚乙二醇共聚物。 實(shí)施例3
在高壓反應(yīng)釜中加入6g丙交酯、4g聚乙二醇、0.2g氧化亞銅、0.3g卟啉 鐵、0.075gN,N'-l， 6-亞已基-雙[3-(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰胺和10ml 四氫呋喃，通入氮?dú)?分鐘以脫除氧氣，將高壓釜蓋子擰緊放入16(TC的烘箱中， 放置12小時(shí)，然后用水冷卻，打開高壓釜，將溶液倒入150ml的乙醚中，在磁 力攪拌器上攪拌3小時(shí)，以除去未反應(yīng)的物質(zhì)，磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為900轉(zhuǎn)/分 鐘，然后抽濾，將抽濾得到的粉末在10(TC真空烘箱中干燥2小時(shí)，即得到粘均 分子量為13萬的純凈聚乳酸-聚乙二醇共聚物。
權(quán)利要求
1、一種聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，其特征在于在高壓釜中加入20-94％的丙交酯、5-80％的聚乙二醇、0.05-5％的催化劑、0.01-3％穩(wěn)定劑，各組分質(zhì)量之和為100％；加入0-10倍體積的溶劑，通入氮?dú)?分鐘以脫除氧氣，將高壓釜蓋子擰緊后放入100-210℃的恒溫箱中，放置2-96小時(shí)，然后用水冷卻，打開高壓釜，將溶液倒入相當(dāng)于溶液體積1-10倍的沉淀劑中，在磁力攪拌器上攪拌0.5-6小時(shí)以除去未反應(yīng)的物質(zhì)，磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為100-1200轉(zhuǎn)/分鐘，然后抽濾，將抽濾得到的粉末在50-120℃真空烘箱中干燥2-30小時(shí)，即得到純凈的聚乳酸-聚乙二醇共聚物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，其特 征在于所述丙交酯是乳酸的環(huán)狀二聚體，其結(jié)構(gòu)式為<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，其特 征在于所述聚乙二醇是分子量從200-40000的聚合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，其特 征在于所述催化劑為乙?；惤j(luò)合物、辛酸亞錫、氯化亞錫、四苯基錫、 四氯化鈦、卟啉鋁、葉啉鐵、氧化鋅、硬脂酸鋅、氧化錫、氧化鉛、氧化亞銅、烷基鋰、烷基醇鋰、垸基醇鉀、e-二酮鈦、氯化錫、金屬乙酰丙酮絡(luò)合物、銅、鋅、鎳、鐵或錫，或取其混合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，其 特征在于所述穩(wěn)定劑為1， 1， 3三(2—甲基一4羥基一5叔丁基苯基)丁烷、2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1, 3, 5-三甲基-2， 4， 6三(3， 5-二叔丁基-4-羥基<formula>formula see original document page 2</formula> 芐基)苯、(4-羥基苯基-3， 5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、N, N' -1, 6_ 亞已基-雙[3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰胺、三甘醇雙^-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、N， N， _雙[3-(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰] 肼、硫代二丙酸二月桂酯、e, e'-硫代二丙酸二硬脂酸酯、亞磷酸三(2， 4-二 叔丁基苯基)酯、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-特辛基苯基)苯并三唑或四[e — (3, 5 —二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸]季戊四醇酯，或取其混合物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，其特 征在于所述溶劑為丙酮、環(huán)己酮、乙酸乙酯、二氯甲垸、1， 2-二氯乙烷、四氯 化碳、甲苯、氯仿、N， N—二甲基甲酰胺、丁酮、甲苯環(huán)己酮、氯苯、二氯苯、 四氫呋喃、甲基丁酮、苯、二苯醚、石油醚或二甲苯，或取其混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，其特 征在于所述沉淀劑為甲醇、乙醇、乙醚、甘油或乙二醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚乳酸-聚乙二醇共聚物的溶劑熱合成制備方法，在高壓反應(yīng)釜中，放入一定比例的丙交酯、聚乙二醇、催化劑、穩(wěn)定劑和溶劑，控制反應(yīng)的溫度和時(shí)間，使體系處在類似于超臨界的狀態(tài)下，這樣使反應(yīng)物、催化劑、穩(wěn)定劑和溶劑充分接觸，反應(yīng)完全，然后洗滌干燥，獲得高分子量的聚乳酸-聚乙二醇共聚物。本發(fā)明所用設(shè)備簡單，由于反應(yīng)是處在類超臨界的狀態(tài)下，因此能夠得到分子量較高的聚乳酸-聚乙二醇共聚物，而且溶劑用量相對(duì)較少，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08G63/00GK101353420SQ20081004279
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者戚嶸嶸, 汪羽翎 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)