[发明专利]一种用精氨酸引发丙交酯开环分散聚合的方法

说明书

本发明涉及一种用精氨酸引发丙交酯开环分散聚合的方法。本发明采用丙交酯为原料，左旋精氨酸为引发剂，且兼具催化剂，三嵌段聚合物PCL‑PDMS‑PCL为稳定剂，采用开环分散聚合的方法合成聚丙交酯。通过对所得聚合物的结构和性能进行表征，结果表明，当反应温度为130℃、压力为12MPa、左旋精氨酸与丙交酯的摩尔比为1:50、反应时间为48h，得到的聚合物产物为颗粒状粉末，而且产物收率达到了85％，聚合物的数均分子量为11700，分子量分布为1.31。本发明采用人体所需氨基酸左旋精氨酸为引发剂，在超临界CO₂中合成生物医用材料聚丙交酯，其使用的引发剂和溶剂均为绿色试剂，且制备方法简单高效，是一种具有广泛应用前景的生物医用高分子材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及生物医用高分子材料制备的技术领域，具体是一种超临界二氧化碳中精氨酸引发丙交酯开环分散聚合的方法。

背景技术

超临界二氧化碳(ScCO₂)技术已成为众多学者研究的热门课题，由于其具有来源广泛、有类似气体的扩散性和液体的密度、无毒、惰性、反应产物易分离纯化等优点，使其作为一种绿色溶剂代替了许多有毒有害的有机溶剂而被广泛的研究和应用，尤其是在分散聚合领域也得以推广和使用。

目前合成聚丙交酯所用的催化剂主要是大多是采用金属催化剂，考虑到金属催化剂的生物安全性，以及在产品中去除比较困难，这些问题使得研究者关注开发非金属催化剂，这对于材料的绿色制备是非常重要的。非金属类引发/催化剂以及酶催化开环聚合的发展在一定程度上解决了这一问题。主要的非金属类引发剂有醇、胺等；催化剂包括：质子酸、膦类化合物等，它们可以单独使用也可以协同作用。酶催化开环聚合凭借着反应温度更低、单体利用率更高、安全性更优越等特点，也受到研究者的广泛关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳中精氨酸引发丙交酯开环分散聚合的方法。

本发明的发明构思是：

氨基酸是人体所需蛋白质的基本物质，在人体营养和生理上占有重要地位，其中左旋精氨酸是一种非必需氨基酸，可由人体自身内合成并满足其代谢需求。左旋精氨酸的熔点为228℃，且其侧链基团胍基是强碱性基团可引发丙交酯形成具有平面结构的负离子进而引发聚合反应，而羧基可在高温下催化开环聚合反应。

本发明采用精氨酸为引发剂在超临界CO₂中合成生物医用材料聚丙交酯，得到的聚合物产物为颗粒状粉末，所使用的引发剂和溶剂均为绿色试剂，且引发剂兼具催化剂的作用，制备方法简单高效。而且产物收率达到了85％，聚合物的数均分子量为11700，分子量分布为1.31。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种用精氨酸引发丙交酯开环分散聚合的方法，所述方法采用丙交酯为原料，精氨酸为引发剂，且兼具催化剂，三嵌段聚合物PCL-PDMS-PCL为稳定剂，采用开环分散聚合的方法合成聚丙交酯。

氨基酸作为引发剂其本质为伯氨基团在高温下(大于130℃)进攻羰基生成羟基端基，然后羟基端基引发单体之间发生链增长反应，该机理中酰胺基团进入了聚合物链中。合成原理如下：

上述方法包括以下步骤：

(1)将丙交酯、一定量的精氨酸和稳定剂PCL-PDMS-PCL加入到反应釜中，安装好反应釜，通CO₂对反应釜吹扫5min后停止吹扫。调整搅拌器转速为400～600rpm，开始加热，当温度达到130～160℃打开柱塞泵对体系进行加压至所需压力8～16MPa，反应时间为48～72h；