[發(fā)明專利]乳酸自催化熔融縮聚—肌酐催化固相縮聚聯(lián)用法合成高分子量聚乳酸

有效

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• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102675607A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 李弘;張全興;黃偉;齊運彪;江偉;潘丙才
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學
• 主分類號: C08G63/06
• 分類號: C08G63/06;C08G63/80;C08G63/87
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于生物降解材料技術(shù)領域，涉及采用生物質(zhì)肌酐為催化劑由低分子量聚乳酸為原料經(jīng)固相縮聚合成具有高分子量聚乳酸的工藝方法。

背景技術(shù)

聚乳酸是一種生物可降解材料，它可以在一定的生物化學環(huán)境下完全降解成二氧化碳和水。聚乳酸具有良好的生物相容性，能被人體完全吸收，且無毒副作用。近年來，隨著醫(yī)藥及生物醫(yī)學科學的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外對具有優(yōu)良生物相容性和生物安全性的醫(yī)用生物可降解性材料的需求在急劇增長。生物可降解性聚乳酸已在藥物科學及生物醫(yī)學工程方面取得許多重要的應用，例如：用作控釋和靶向藥物的載體、硬組織修復材料、生物組織工程中的生物活性物種支架材料等。當聚乳酸用作醫(yī)用藥用材料時要求聚合物應不含有任何毒性金屬及其他有毒成分。目前商品化聚乳酸的生產(chǎn)主要采用1)辛酸亞錫催化丙交酯開環(huán)聚合法合成；2)氯化亞錫催化乳酸直接縮聚法合成。這兩種方法雖然可以合成高分子量的聚合物，但聚合反應后所用錫鹽催化劑不能徹底從聚合物中去除。國內(nèi)外眾多學者的研究工作證明金屬錫化合物具有細胞毒性，因此用錫鹽催化合成聚乳酸應用于人類醫(yī)用藥用領域存在一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種L-乳酸自催化熔融縮聚-肌酐催化固相縮聚聯(lián)用合成高分子量聚L-乳酸的工藝方法。

本發(fā)明提供了一種L-乳酸自催化熔融縮聚肌酐催化固相縮聚聯(lián)用法合成高分子量聚L-乳酸的工藝方法，該方法采用了固定床式真空-惰性氣體聯(lián)用固相縮聚反應器，以及在70-160℃范圍內(nèi)程控升溫及在10-0.1torr范圍內(nèi)階梯式提高真空度相結(jié)合的操作方法，從而使聚合反應時間大大縮短(由M_w為0.8-1.3×10⁴的聚L-乳酸合成得到M_w為15.0×10⁴的聚L-乳酸的聚合反應時間僅需100小時)、所合成的聚L-乳酸具有高等規(guī)度(等規(guī)度大于95%)、產(chǎn)品分子量分布窄(PDI＜2.3)、產(chǎn)品色澤雪白。

本發(fā)明所述的L-乳酸自催化熔融縮聚-肌酐催化固相縮聚聯(lián)用合成高分子量聚L-乳酸的工藝方法，是在不添加催化劑的條件下，利用L-乳酸自催化熔融縮聚得到的重均分子量M_w為0.8×10⁴-1.3×10⁴的低分子量聚L-乳酸(LMW-PLLA)為原料；再采用肌酐(CR)為催化劑、固定床式真空-惰性氣體聯(lián)用型固相縮聚反應器，并結(jié)合程控升溫及階梯式提高真空度的操作方法進行固相縮聚合成重均分子量M_w為3.0×10⁴-15.0×10⁴、等規(guī)度＞95%的高分子量聚L-乳酸(PLLA)；具體步驟如下：

合成路線

合成操作步驟：

步驟1：自催化熔融縮聚

在反應器中加入質(zhì)量分數(shù)90%、光學純度99.5%的L-乳酸水溶液，不添加任何催化劑，用惰性氣體置換反應器中空氣三次，在常壓及惰性氣體氛下加熱至130-160℃脫水1-6h；

然后將反應器真空度提高到100torr，在130-160℃繼續(xù)反應1-6h；

再將反應器真空度提高到30torr，在130-160℃繼續(xù)反應1-6h；

最后將反應器減壓至10torr，升溫至160-200℃反應20-30h，得到M_w為0.8×10⁴-1.3×10⁴的LMW-PLLA；

步驟2：肌酐催化固相縮聚

將步驟1合成的LMW-PLLA，在熔融狀態(tài)及惰性氣體保護的條件下加入肌酐，加入量為LMW-PLLA質(zhì)量的0.005%-0.5%，冷卻、研磨得到60-100目的粉末；

將LMW-PLLA粉末加入到圖1所示結(jié)構(gòu)的固定床式真空—惰性氣體聯(lián)用反應器中，升高真空度并且調(diào)節(jié)惰性氣體流量使反應器內(nèi)真空度在0.25-4h內(nèi)從10torr升至0.1torr，同時溫度也在0.25-4h內(nèi)從70℃升至130℃，然后在130℃和0.1torr條件下繼續(xù)反應0.25-1h(使總反應時間在0.5-5h)；

然后維持0.1torr不變，將反應器溫度在2.5-80h內(nèi)從130℃升至160℃，繼續(xù)反應2.5-15h(總反應時間5-95h)，最終得到重均分子量M_w為3.0×10⁴-15.0×10⁴、等規(guī)度＞95%的聚L-乳酸。