生物降解材料聚乳酸的合成与表征.pdfVIP

2008年 11月 安徽大学学报 (自然科学版) November2008 第32卷 第6期 JournalofAnhuiUnive~ityNaturalScienceEdition V0I_32No．6 生物降解材料聚乳酸的合成与表征 张建安，吴明元，吴庆云，杨建军，程 杰 (安徽大学 化学化工学院，安徽省绿色高分子材料重点实验室，安徽 合肥 230039) 摘 要：以乳酸(LA)为原料，采用直接熔融法和固相缩聚法，通过优选催化剂 、分步除水、连续通氮 气和高真空缩合等工艺，直接缩聚合成可用于改性的聚乳酸 (PLA)．研究了直接熔融法和固相缩聚法的 聚合时间、体系真空度、聚合工艺等对聚乳酸分子量的影响．通过用酸值变化来监测反应的进程，用粘度 法测定了产物的粘均分子量，并以红外光谱对产物进行了表征．结果表明，熔融法的最佳工艺为：辛酸亚 锡为催化剂(0．5wt％)，聚合温度 175oC，聚合时间12h，体系真空度30Pa；固相缩聚法的最佳工艺：辛 酸亚锡为催化剂 (0．5wt％)、体系真空度60Pa、聚合温度 150℃、聚合时间10h． 关键词：生物降解材料；聚乳酸；直接熔融法；固相缩聚法；粘均分子量 中图分类号：TQO50 文献标识码：A 文章编号：1000—2162(2008)06—0078—04 聚乳酸(PLA)属合成直链脂肪族聚酯，具有优 良的物理机械性能、良好的生物相容性和生物降解 性．由于聚乳酸的降解产物(CO：和H0)能参与人体的新陈代谢 ，以及其性能可在较大范围内通过与其 他单体共聚得到调节，当前已成为生物降解医用材料领域 中最受重视的材料之一_lJ． 与乳酸的二聚体丙交酯开环聚合制备聚乳酸相比，由乳酸单体直接缩聚法制备聚乳酸无需经过中 间制取丙交酯的过程，大幅降低了成本，由此获得的聚乳酸材料不仅可以用作功能大分子单体_2j，还可 以进一步通过改性制备复合材料 ．作者分别采用了直接熔融缩聚法和固相缩聚法来合成聚乳酸，探 讨了体系真空度、反应温度和反应时问等因素对分子量的影响． 1 实验部分 1．1 试剂与仪器 乳酸(含量 85wt％)，AR，上海化学试剂厂；吡啶，AR，上海光华化学试剂厂；辛酸亚锡 (T一9)， AR，上海化学试剂厂；乙酸乙酯 ，四氢呋喃(含量 99％)，AR，上海试剂一厂． 2XZ一2型旋片式真空泵(浙江临江市精工真空设备厂)；DGZ2014一I型真空干燥箱 (南京实验仪 器厂)；乌氏粘度计 (0．38mm)；高纯氮输送系统． 1．2 聚乳酸的合成 将一定量的乳酸(85wt％)加入250mL三 口烧瓶中，缓慢加热并通N，100oC前期脱水2h．然后温 度升高到135oC加入催化剂，常压下反应一段时间除去反应体系中大部分的游离水 ；再升温至 170～ 180oC，并逐渐减压至30Pa，使反应生成的水不断排出，整个减压过程约在 1h内完成．在设定的温度和 压力下反应8～12h后，冷却到室温，加入适量乙酸乙酯溶解，然后加人大量的蒸馏水，沉淀，抽滤．经过 多次溶解、沉淀、抽滤，产物经 50℃真空干燥24h，得到 白色的聚乳酸固体，称重计算产率． 将经初步熔融缩聚制得聚乳酸预聚物冷却粉碎和筛分后置于真空恒温烘箱 中，分别于 120oC、 130oC、140℃、150oC、155oC和 160oC下进行固相缩聚反应 10h．取出样品进行分析． 1．3 产物表征 1．3．1 酸值的测定 聚合反应过程中每隔3h取一次样，用氯仿溶解，加入 2滴0．1％的甲酚红乙醇溶 收稿 日期 ：2008—04—28 基金项 目：安徽省高等学校青年教师科研基金资助项 目(2006jqN31)；安徽省绿色高分子材料重点实验室开放课题 基金资助项 目 作者简介：张建安 (1974一)，男 ，安徽毫州人，安徽大学讲师，中国科学技术大学在读博士研究生． 第6期 张建安 ，等：生物降解材料聚乳酸的合成与表征 79 液，用0．1mol·L 的KOH溶液标定，以溶液由黄色变为棕红色，并且 15S内不褪色时为终点． 酸