[發明專利]一種生物可降解高分子合金材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210379217.9
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102875986A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 吳德峰;袁麗娟;張明
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08K5/14
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明涉及可降解高分子合金材料的制備技術領域。

背景技術

熱塑性的生物可降解高分子如聚丁二酸丁二酯（PBS）、聚乳酸（PLA）等是當今材料科學的研究熱點。它們具有良好的熱塑性、生物相容性、生物可降解性及組織可吸收性，因此不僅在通用領域，而且在生物醫學工程方面如藥物控制釋放基材、多孔的組織工程支架等方面具有潛在的應用價值。不過在作為單一材料使用時這些熱塑性的生物可降解高分子在性能上或多或少存在著不足。如橡膠態聚丁二酸丁二酯具有良好的韌性和較高的變形溫度，但強度較低且降解速率較慢；而玻璃態的聚乳酸雖然具有較高的強度和較快的降解速率，但韌性較差且變形溫度不高。由于兩者性能正好互補，因此將它們熔融共混是獲得綜合性能較為優異的生物可降解材料簡單易行的方法。

不過，聚丁二酸丁二酯與聚乳酸之間熱力學的不相容（參考Polymer?2006,?47:?3557-3564.）使得它們的共混材料相疇較大且界面粘結松散，反而無法體現各自的優勢性能，所以必須要對體系進行增容以細化相疇。有研究者發現在熔融共混過程中加入異氰酸酯能與聚丁二酸丁二酯與聚乳酸的端羥基和端羧基發生反應，從而反應增容了共混體系，減小了分散相的相尺寸。共混物的沖擊強度則由18?kJ/m²增加到50~70?kJ/m²。（參考J.?Appl.?Polym.?Sci.?2007,?106:?1813-1820.）顯然，反應型增容劑的加入可以有效改善聚丁二酸丁二酯/聚乳酸共混體系的相界面粘結，從而實現兩組分間性能互補，獲得性能優異的生物可降解材料。

但是，諸如異氰酸酯類的酯交換反應促進劑具有較強的生物毒性，因此會大大降低聚丁二酸丁二酯/聚乳酸共混材料的生物相容性；另一方面為了改善相形態，該類酯交換反應促進劑用量相對較大，這會使得聚丁二酸丁二酯/聚乳酸共混材料的生物可降解性有所下降。因此，尋找合適的酯交換反應促進劑和加工工藝來反應增容是獲得性能優異的聚丁二酸丁二酯/聚乳酸生物可降解共混材料乃至合金材料的關鍵。

發明內容

本發明的目的就在于克服兩種聚合物熱力學上不相容帶來的宏觀相分離的缺陷，發明一種生物可降解高分子合金材料的制備方法。

本發明先將聚丁二酸丁二酯和聚乳酸混合密煉，然后再加入少量過氧化二異丙苯，繼續熔融共混即可；所述聚丁二酸丁二酯是一種數均分子量為60,000，熔點為110℃的生物相容及生物可降解聚合物；所述聚乳酸是一種數均分子量為100,000，熔點為170℃的生物相容及生物可降解高分子材料。

本發明采用加入第三組分作為酯交換劑的方法，利用熔融共混將生物可降解的聚丁二酸丁二酯和聚乳酸進行熔融復合，并通過酯交換劑的濃度來控制酯交換反應的程度和相疇的大小，從而制備得到具有宏觀均相并具有良好力學性能的生物可降解高分子合金材料。

本發明的優點在于利用簡便易行的熔融共混法將聚丁二酸丁二酯和聚乳酸復合，并采用成本低廉的酯交換劑來促進兩種聚合物在高溫混合中發生酯交換反應，提高兩者的熱力學相容性，由此即可利用酯交換劑的加入時間或者加入量來控制所得合金材料的相形態和最終的力學性能。本發明一方面在無需復雜的加工工藝，另一方面僅需簡單改變酯交換劑的加入時間或加入量即可實現對生物可降解及生物相容的聚丁二酸丁二酯/聚乳酸合金材料形態和性能的有效控制。

本發明所述聚丁二酸丁二酯、聚乳酸和過氧化二異丙苯的混合投料質量比為20～30︰80～70︰0.1～0.3。

所述聚丁二酸丁二酯和聚乳酸混合密煉的溫度條件為190℃，轉子轉速為40～60轉/分鐘，時間為3分鐘。

所述繼續共混的溫度條件為190℃，時間為3～5分鐘。

本發明的關鍵在于作為酯交換劑的過氧化二異丙苯的用量和加入時間的控制。用量過少對聚丁二酸丁二酯和聚乳酸之間的酯交換反應促進不大；而用量過多則在促進酯交換反應的同時還會激發聚丁二酸丁二酯和聚乳酸各自本體的降解，這反而會降低材料的綜合性能。加入時間則應控制在聚丁二酸丁二酯和聚乳酸兩者熔融后兩相界面形成且相形態基本穩定時為宜，此時加入過氧化二異丙苯能夠最大程度的使酯交換反應在兩相界面上發生，從而降低了聚丁二酸丁二酯和聚乳酸各自本體降解的幾率。

附圖說明

圖1是對比例3取得產品的光學顯微鏡照片。

圖2是實施例1取得產品的光學顯微鏡照片。

圖3是實施例2取得產品的光學顯微鏡照片。