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本研究以单程合成丙交酯后的釜底料彻底水解后的产物(低聚乳酸水解料)为原料,采用乳酸盐催化合成丙交酯。在此基础上,将丙交酯分别与MAh和(MAh-Diol)n预聚体共聚,得到新的聚乳酸改性材料。采用傅立叶红外(FTIR)、核磁共振波谱仪(NMR)、GPC-十八角激光散射仪(MALLS)、差示扫描量热计(DSC)和一些常规分析方法对合成的材料进行表征和测试,并考察了(MAh-Diol)n改性聚乳酸材料的亲/疏水性、体外降解行为、生物相容性。主要研究内容和结论如下:①以低聚乳酸水解料为原料,采用乳酸盐催化合成丙交酯。考察了反应体系、催化剂对反应的影响,探索这种新反应体系适宜的反应条件。1)卡尔费休水分滴定仪、原子吸收分光光度计、差量法分析结果表明:稳定的低聚乳酸水解料主要成分为水13.0%、酸和低聚物75.3%、催化剂8.0%、碳化物3.7%;2)乳酸低聚物水解料中回收提纯残留的催化剂,经X射线衍射和红外光谱表征,仍为乳酸M,但其晶体结构发生变化。在低聚物水解料合成丙交酯的过程中仍可起到催化脱水和解聚的作用。3)乳酸低聚物水解料在催化剂作用下合成丙交酯,由于反应体系自身特点以及催化剂活性的变化,其反应过程中除了发生单体乳酸和低聚物之间的缩聚反应外,主要还是低聚物之间的缩聚。而新鲜乳酸反应体系主要发生单体乳酸之间的缩聚以及单体乳酸和低聚物之间的缩聚,这样不同反应过程,导致乳酸低聚物水解料合成丙交酯时,产物酸含量较高。4)通过正交实验对低聚乳酸水解料制备丙交酯工艺进行优化,发现催化剂加入量是影响产率和其他结果变量的主要因素,并得到适宜的工艺条件为:新催化剂占反应物质量的0.7%,新旧料比例2:1,二脱水反应时间2h。实验结果表明,新旧料混合反应体系中,新催化剂占反应物质量的0.7%时,产率相对较高,达到58%。②以D,L-丙交酯和马来酸酐为原料,采用Sn(Oct)2-对甲苯磺酸共引发体系,熔融聚合得到共聚物MAh-PDLLA。1) 1H-NMR分析结果表明,当一定量的马来酸酐与丙交酯熔融共聚时,与不加对甲苯磺酸的对照组相比,加入适量的对甲苯磺酸,单体开环活性提高,共聚物MAh-PDLLA中马来酸酐的含量有所增加。2) FTIR、13C-NMR、1H-NMR的分析结果表明,采用“Sn(Oct)2-对甲苯磺酸”共引发体系能合成MAh-PDLLA改性材料;DSC的分析结果表明,合成得到的MAh-PDLLA的玻璃化转变峰值温度为50.9℃;3)静态水接触角和吸水率的测定结果表明:MAh-PDLLA改性材料其静态水接触角比聚乳酸(Mw=2.54×104)略小,但其吸水率有明显变化:PDLLA<MAh-PDLLA。③采用共聚改性的方法,先将二醇与马来酸酐(MAh)预聚形成(MAh-Diol)n预聚体,再与D,L-丙交酯共聚形成PDLLA-(MAh-Diol)n-PDLLA改性材料,在聚乳酸主链中嵌入(MAh-Diol)n链段,一次性引入二醇和马来酸酐。(MAh-Diol)n的引入一方面利用其中的二醇链段提高材料的亲水性以及对细胞和多肽蛋白的相容性,另一方面是在聚乳酸主链中引入不饱和基团,为进一步交联提供基础。1)由于预聚体(MAh-Diol)n的加入,致使共聚物的分子量比相同条件下PDLLA的分子量下降很多;并且当预聚体用量增加,反应过程中的链转移和酯交换等副反应越发突出,共聚物的数均分子量都呈下降趋势,而其分子量分布都呈上升趋势;2)共聚过程中温度对聚合和链转移、酯交换同时产生影响。选择考察145℃,150℃,160℃温度下共聚物分子量的变化情况,结果表明,虽然温度升高有利于提高丙交酯和催化剂的反应活性,但同时也使链转移和酯交换在共聚共聚过程中会越发突出,在这样相互竞争过程中,当温度为145℃时,反应得到的共聚物的分子量相对较高,分散度相对较低;3)共聚过程中反应时间对共聚产生影响。选择考察12h,24h,36h,48h后共聚物分子量的变化情况,结果表明,在温度较低(T=145℃)的情况下,适当延长聚合时间(≤36h)有助于提高分子量;但时间过长,反而会因链转移等副反应的影响而降低分子量。在温度较高(T=160℃)的情况下,虽然共聚物在相对较短的时间内(t=24h)达到分子量峰值,但较低温阶段的分子量低;4)共聚过程中催化剂用量对共聚产生影响。适当降低催化剂用量,有助于共聚物分子量的提高;但当催化剂浓度(I/LA)降至1/10000时,因反应速率降低、链转移等副反应的增多,共聚物分子量反而会降低。因此,I/LA应控制在1/7000-1/5000以内;5)通过FTIR、NMR分析结果表明,按照本研究所述方法,可以将二醇体系与不饱和双键官能团同时引入PDLLA主链中,得到PDLLA-(MAh-Diol)n-PDLLA改性材料。DSC检测发现,当预聚体(MAh-Diol)n以适当比例引入到PDLLA的主链中,共聚物的玻璃化转变温度与PDLLA相比有所降低;黏度计测定表明,其特性黏度随着共聚物分子量的减小而降低。6)静态水接触角和吸水率的测定结果表明:PMEP系列和PMPEP系列改性材料其静态水接触角与分子量接近的聚乳酸接近,但其吸水率有明显变化:PDLLA<PMEP;PDLLA<PMPEP。随着亲水链段含量的增加,材料吸水率逐步增加:PMEP-1(30.9%)>PMEP-4(24.6%);PMPEP-120%(37.2%)>PMPEP-215%(31.9%)>PMPEP-410%(26.8%);7)改性材料PMPEP在蒸馏水中pH值的变化结果表明:在第1d-5d内,PMPEP-120%、PMPEP-215%pH值缓慢下降;在第5d-21d内,PMPEP-120%、PMPEP-215%pH发生陡降;在第21d-36d,PMPEP-120%、PMPEP-215%pH变化较平缓。而PMPEP-315%在0d-1d以及1d-5d内pH值下降速度较前较PMPEP-120%、PMPEP-215%快;在5d-21d内pH值大幅度下降,pH变化率小于PMPEP-120%、PMPEP-215%,此后,其pH值的变化也趋于平缓。由于PMPEP亲水性较PDLLA有所增强,其在蒸馏水中的降解速度比PDLLA快。8)改性材料PMPEP在PBS中降解过程失重率的测定结果以及对降解过程中间聚合物结构的测定结果表明:改性材料在PBS介质中降解过程中经历阶段是:a.质量缓慢下降;b.质量快速下降。对于PMPEP聚合物最先发生聚乳酸链段中酯键水解断裂,随后在亲水链段(MAh-PEG)n以及降解过程中酸性物质影响下,马来酸酐与聚乙二醇之间酯键,聚乳酸链段中酯键以及聚乙二醇与聚乳酸链段的酯键均参与水解,并逐步发生随机断裂,从而导致共聚物质量大幅下降。④改性材料PMPEP生物相容性的初评。采用MTT法对合成材料生物安全性作了初期评价。从试验结果表明,由于PMPEP-1、PMPEP-2材料在聚乳酸链段中引入了适量的(MAh-PEG400)n链段,其中PEG具有一定的亲水性并且对细胞和多肽蛋白(如生长因子)相容性较好,因此促进了细胞在此改性材料表面的粘附和生长。⑤本试验采用BPO为引发剂,将共聚物PMEP-1、PMEP-2、PMEP-3在有无交联剂的条件下进行交联,根据试验结果,认为本试验中影响交联反应效果的主要因素是:共聚物中的不饱和度以及其不饱和双键的活性,其中不饱和双键的的活性主要受共聚物自身结构的影响。1)当反应温度、时间、溶剂量一定时,将共聚物PMEP-1、PMEP-2、PMEP-3不加交联剂直接在BPO引发下进行交联,其产物分子量的大小依次为:LPMEP-11>LPMEP-21>LPMEP-31;反应转化率的大小为:LPMEP-2> LPMEP-3> LPMEP-1。2)当反应其他条件一致时,交联剂在一定浓度范围内,其加入能明显提高产物的重均分子量