乙/丙交酯及其共聚物的合成与结构性能研究

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论文对乙交酯、丙交酯的合成进行了详细研究,获得了高纯度的单体;在此基础上通过二单体的共聚得到聚乙丙交酯(PLGA),探讨了共聚条件对最终产物结构及性能的调控机理,为PLGA的实用化奠定初步基础。 首先,文中通过正交实验对乙交酯的合成条件进行了研究,考察了催化剂种类(辛酸亚锡、三氧化二锑)及用量、反应时间、反应温度等因素对产物收率的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(WAXD)及核磁共振技术(~1H-NMR)对产物的结构进行了详细表征。结果显示,在催化剂氧化锑用量为0.8g,脱水条件为110~130℃/2h,齐聚条件为180℃/4h,解聚条件为260~280℃时,乙交酯的产率较高;通过三次重结晶之后,可以得到较高纯度的乙交酯。 另外,以乳酸为单体,采用先缩聚后解聚的方法制备了L-丙交酯。先通过正交实验系统的研究了合成工艺,包括三种不同催化剂(锌粉、乙酸铜及辛酸亚锡)用量、脱水温度及裂解温度对产物收率的影响,进而考察了提纯方法对丙交酯最终产率及杂质(乳酸、水)含量的影响,并利用FT-IR、DSC及~1H-NMR技术对产物结构进行了详细表征。结果发现,在辛酸亚锡催化下,脱水及裂解温度分别为130℃及190℃时,L-丙交酯单体的产率达到80%;通过四次重结晶可以得到较高纯度产物。 最后,采用内酯开环聚合法在不同聚合条件下合成了系列的共聚产物PLGA,利用FT-IR、DSC、WAXD、~1H-NMR、凝胶渗透色谱仪(GPC)等对共聚产物的结构进行了表征。研究了聚合温度/时间、不同单体投料比对共聚物的相对分子质量、热性能以及结晶性能的影响,着重分析了单体投料比对共聚物热性能及结晶性能的影响。结果表明,在聚合条件为160℃/10h时,可以得到相对分子质量较高的PLGA无规共聚物,而在相同反应条件下,PLGA50/50的相对分子质量最大;同时,随着乙交酯投料比的增加,PLGA的熔点及玻璃化温度逐渐降低,结晶度降低至呈非晶态;但当乙交酯投料比高于70%后,PLGA又表现出结晶性,熔点和结晶度逐渐升高。可见,通过控制共聚条件,可以得到聚集态结构不同的PLGA,改变其热性能及结晶性,从而可以调节其降解速率,应用于生物工程的不同领域。
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