二乙醇胺改性聚乳酸的直接熔融聚合法合成及其表征

以乳酸(LA)、二乙醇胺(DEA)为原料,采用熔融聚合法直接合成了二乙醇胺改性聚乳酸,并用特性粘数、FT-IR、1H NMR、GPC、DSC、XRD等手段进行表征,探讨了催化剂种类和用量、熔融聚合反应时间、反应温度以及不同投料比、不同构型乳酸对聚合物合成的影响.在单体投料摩尔比n(DEA):n(L-LA)=1:200、160℃、70Pa、催化剂SnO用量0.7(wt)%、熔融聚合8h条件下,聚合物重均相对分子质量(Mw)可达8100.随着投料比中DEA的增加,产物特性粘数逐步降低,Mw逐渐减小,玻璃化温度(Tg)有降低的趋势.以L-LA聚合得到的聚合物的Mw、分散度(Mw/Mn)和结晶度均比由D,L-LA得到的产物的更高.因此,笔者认为,由于D,L-A与L-LA存在反应速率差异,因而二者有不同的反应历程.新合成方法有利于降低二乙醇胺改性聚乳酸作为药物缓释载体等生物医学材料的合成成本.     

1,3-PBO扩链改性端羧基聚乳酸的性能表征

以乳酸为原料、辛酸亚锡为催化剂,采用梯度升温法,在170℃、0.098 MPa条件下直接熔融缩聚合成端羧基共聚物P(LA/SA).将其用2,2-(1,3-亚苯基)-二噁唑啉(1,3-PBO)扩链,按n(—COOH)/n(—oxazoline)=1∶1.4比例加入1,3-PBO,在150℃,0.098 MPa条件下反应15 min制得聚酰胺酯(PEA).采用GPC、FTIR、1H-NMR、DSC、XRD、TGA、SEM等手段对聚合物的结构进行了表征和性能测试.结果表明,与P(LA/SA)相比,扩链产物相对分子质量大幅度提高,重均分子量达36×104;产物Tg比PLA升高,材料的刚性增强;产物热稳定性能提高,为一步分解;产物结晶度较P(LA/SA)降低,其柔韧性较P(LA/SA)增强,但相对于PLA有所降低.     

环氧丙烷聚醚三元醇/聚乳酸嵌段共聚物的合成与性能

以低不饱和度环氧丙烷聚醚三元醇与L型及DL型丙交酯为原料, 合成了不同单体物质的量比的聚醚与聚乳酸嵌段共聚物. 采用FTIR, 1H NMR, GPC对共聚物的结构进行了表征; 用DSC, DTA对共聚物的玻璃化转变温度、熔点及热分解温度进行了研究. 结果表明, 丙交酯在聚醚多元醇端羟基的引发下发生开环反应, 得到聚环氧丙烷L型乳酸(POLLA)或聚环氧丙烷DL型乳酸(PODLA)二嵌段共聚物. POLLA二嵌段共聚物具有结晶能力, 且随着L型聚乳酸链段的增长而增强. PODLA二嵌段共聚物为非晶态聚合物. 两种共聚物的玻璃化转变温度与共聚物的组成有关, 其值介于聚醚和聚乳酸玻璃化转变温度之间. 与聚醚三元醇相比, 二嵌段共聚物的耐热性得到提高, 其热分解温度提高了30～60 ℃, 约为235～262 ℃. 共聚物的结构和组成对材料的热降解机制有很大影响. PODLA在高温区发生热氧化降解.     

聚乳酸扩链及热性能研究

采用L-乳酸熔融缩聚,制备了粘均相对分子质量较低的聚乳酸,并以亚磷酸三苯酯和1,4-丁二醇二缩水甘油醚为扩链剂对其扩链。亚磷酸三苯酯和1,4-丁二醇二缩水甘油醚可以有效提高聚乳酸的粘均相对分子质量,但是,扩链产物PLLA-TPPi和PLLA-BDDE的粘均相对分子质量未随亚磷酸三苯酯和1,4-丁二醇二缩水甘油醚的用量呈线性变化,而是表现为一峰值。PLLA-TPPi和PLLA-BDDE的玻璃化温度均随扩链产物的粘均相对分子质量的增大而提高;与PLLA-BDDE相比,PLLA-TPPi链中的TPPi结构更能有效促进PLLA链的结晶。     

聚乳酸-b-聚(N~ε-苄氧羰基-L-赖氨酸)-b-聚乙二醇的合成与表征

用端氨基聚乳酸做引发剂,在DMF中引发Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸酐(Lys(Z)-NCA)聚合,合成了端氨基聚(Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸)-b-聚乳酸两嵌段共聚物.以端羧基聚乙二醇经NHS活化与端氨基聚(Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸)-b-聚乳酸偶联,合成了聚(乳酸-b-Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸-b-乙二醇)三嵌段聚合物.利用IR、1H-NMR、GPC和TEM对它们的结构、形态进行了表征,结果表明,所合成的分子量可控、分子量分布窄(Mw/Mn=1.07)的嵌段共聚物,酰化反应产率达70%以上.同时聚乙二醇和Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸被引入到聚乳酸主链中,在聚合物侧链脱保护后有望改善聚乳酸的细胞亲和性。     

开环聚合-固相缩聚法制备立体嵌段聚乳酸

首先,采用乳酸为引发剂,辛酸亚锡为催化剂,引发丙交酯开环聚合制得具有缩聚活性的L-聚乳酸和D-聚乳酸;然后,将两者熔融共混后进行固相缩聚,合成了一系列立体嵌段聚乳酸。采用核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)及差示扫描量热仪(DSC)分析了产物的链结构、重均分子量、热性能,并探讨了均相晶体和立体复合晶体共存情况下的固相缩聚机理。结果表明,固相缩聚产物分子量增长的适宜反应条件为:反应时间30h,较低的催化剂含量,L-聚乳酸质量分数为80%。L-聚乳酸和D-聚乳酸共混物较低的初始立体复合晶体结晶度有利于后续固相缩聚过程中产物分子量的增长;固相缩聚不仅发生在异链之间,而且也发生在同链之间。     

以聚乳酸为侧链的光学活性聚苯乙炔的合成与表征

通过4-溴苯甲醇和三甲基硅基乙炔的Sonagashira偶联反应与三甲基硅基的脱除反应,合成4-乙炔基苯甲醇.以4-乙炔基苯甲醇为引发剂,以有机氮杂环化合物DBU为催化剂,常温常压下进行丙交酯的活性开环聚合反应,采用1H-NMR和GPC对产物结构、分子量与分子量分布进行表征分析,结果表明,合成以了苯乙炔为端基的聚乳酸大...     

端羟基聚乳酸的合成与表征

采用共沸除水与醇酸缩合反应相结合的方法合成端羟基聚乳酸。通过L9(3^4)正交实验对合成工艺进行了研究,分析了抗氧剂TPP对反应的影响,并用^1H-NMR和DSC对产物结构进行表征。结果表明,产物主要为聚乳酸-1,4-丁二醇(PIA-1,4-BD)。和分子量相同的聚乳酸-1,4-丁二醇．聚乳酸(PLA-1,4-BD-PLA)比较,PLA-1,4-BD具有较高的Tg。     

低毒锌类催化剂制备聚乳酸的研究

采用低毒锌类催化剂制备了一系列具有高分子量、不同光学纯度及热力学性质的聚乳酸材料. 以金属锌作催化剂制备丙交酯, 研究了不同裂解温度对产物光学纯度的影响. 随后在低毒催化剂乳酸锌的作用下使丙交酯开环聚合, 进一步研究了单体的光学纯度对聚乳酸立体规整性的影响, 以及聚合过程中的结晶对聚合物分子量和热力学行为的影响. 并用旋光仪、核磁共振氢谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热分析(DSC)等方法对产物进行表征. 结果表明, 合适的裂解温度有利于合成高光学纯度的丙交酯; 在低毒乳酸锌的催化作用下, 高光学纯度的单体以及聚合过程中的结晶都有利于制备高分子量聚乳酸.     

接枝咪唑阳离子对聚乳酸结晶行为影响研究

聚乳酸(PLA)受到伽马射线辐照发生降解,加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AMIMCl)与PLA发生接枝反应,可缓解其降解,得到咪唑阳离子接枝聚乳酸(PLA-IM).核磁共振(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)测试结果表明和直接辐照样品(PLA-S)相比,PLA-IM端羟基含量显著下降,分子量为PLA-S的3倍.利用偏光显微镜(POM)和示差扫描量热仪(DSC)研究PLA-IM等温结晶行为,发现其结晶时仍呈现球晶形貌,晶体生长速度变化相对较小,主要仍受分子量的影响,在相同结晶温度时,PLA-S的晶体生长速度最快,其次是PLAIM,而PLA-L最慢.咪唑阳离子接枝使PLA-IM成核密度显著提高,致使结晶动力学加快,当结晶温度≥125℃时,PLA-IM的半结晶时间小于低分子量的PLA-S.成核能力的提高是导致PLA-IM结晶动力学加速的主要原因.与共混物中离子液体降低PLA成核作用不同,PLA链上接枝阳离子后,离子相互作用有利于成核时高分子链段发生局部有序排列,促进晶核数目的提高.     

环氧丙烷聚醚三元醇/左旋聚乳酸三枝链嵌段共聚物的结晶行为

采用DSC对环氧丙烷聚醚三元醇/左旋聚乳酸三枝链嵌段共聚物(PPO-b-PLLA)的熔体结晶行为进行了研究. 在388～407 K范围内, 分别采用Avrami方程和Arrhenius方程进行了结晶动力学计算. Avrami指数n值约为2.2, 表明共聚物以二维生长方式进行晶体生长. 基于LH结晶理论, 对三枝链嵌段共聚物的结晶机理进行了探讨. 实验发现该体系共聚物的Regime II和Regime III转变温度随着n(PO)∶n(LA)的增大而变化, Kg (III)/Kg (II)＝2.0～2.2, 与LH理论预期值吻合. 实验结果表明三枝链的PPO链段对PLLA链段的结晶有很大影响, 使其成核较均聚物困难. 链折叠自由能σe和链折叠功q均高于PLLA的值.     

卟啉四臂星型聚乳酸的制备与表征

利用本体聚合方法,采用辛酸亚锡为催化剂,四氨基苯基卟啉为引发剂,引发丙交酯开环聚合,制备四臂星型聚乳酸功能高分子材料.采用1 H-NMR,FTIR,GPC等对星型聚合物的分子结构、分子量及其分布等进行了研究.利用溶液浇铸成膜方法,制备了聚乳酸薄膜材料;并利用XRD方法,研究了聚乳酸薄膜的结构.研究表明,利用四氨基苯基卟啉为引发剂,合成了以卟啉为核的四臂星型聚合物,其溶液浇铸薄膜具有正交晶系α晶型结构,而线型聚乳酸呈非晶态结构.利用紫外可见吸收光谱研究了星型聚乳酸的光谱性质,结果表明合成聚合物具有锡卟啉的光学特性.     

三步法合成高封端率端氨基聚乳酸

叔丁氧羰基碳酸酐((Boc)2O)和氨基丙醇反应合成叔丁氧羰基氨基丙醇(Boc-氨基丙醇),以此为引发剂在辛酸亚锡的催化下,引发L-丙交酯开环聚合合成叔丁氧羰基氨基封端聚乳酸(BocNH-PLLA),叔丁氧羰基(Boc)经三氟乙酸处理脱除后得到端氨基聚乳酸(PLLA-NH2).以PLLA-NH2为大分子引发剂,引发ω-苄氧羰基L-赖氨酸-N-羧酸酐(ω-Z-L-Lysine-NCA)开环聚合,合成聚L-乳酸-聚ω-苄氧羰基L-赖氨酸两嵌段共聚物(P(LLA-LLz)).采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物结构进行了表征.结果表明:PLLA-NH2端基亲核性明显提高,可引发ω-Z-L-Lysine-NCA开环聚合制备嵌段共聚物,PLLA-NH2的合成方法简便,氨基封端率高,其分子量和单体与引发剂的摩尔比具有良好的线性关系.     

柱状相聚苯乙烯-b-聚乳酸的合成及引导组装

设计并合成了2种柱状相结构的聚苯乙烯-b-聚乳酸(PS-b-PLA)两嵌段共聚物,并表征了它们在化学图案上的引导自组装行为。在辛酸亚锡(Sn(Oct)_2)催化下,采用羟基官能化的聚苯乙烯(PS-OH)大分子引发剂分别引发外消旋丙交酯(rac-LA)和左旋丙交酯(L-LA)开环聚合,制备了两个相对分子质量相近但构型不同的PS-b-PLA:PS-b-PDLLA和PS-b-PLLA。通过核磁共振波谱仪(NMR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、小角X射线衍射仪(SAXS)等测试手段对两个嵌段共聚物的性质进行了表征。然后,将PS-b-PDLLA和PS-b-PLLA薄膜在六方点阵化学图案模板上加热引导自组装,得到长程有序排列的六方柱状相结构。相对于柱状相的PS-b-PLLA,柱状相的PS-b-PDLLA具有较大的拉伸比例,可以在更大的周期范围内组装出规整的六方结构。这一结果与层状相PS-b-PDLLA和PS-b-PLLA薄膜在线性化学图案上组装的结果相似。     

含mPEG侧链的水溶性梳状聚合物的合成及其侧链受限结晶行为研究

采用大单体与小单体共聚的技术,通过自由基引发溶液聚合,合成了一系列水溶性梳状聚合物———聚丙烯酸接枝聚乙二醇单甲醚(PAA-g-mPEG).制备过程分两步进行,首先合成大单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯,然后将大单体与丙烯酸单体共聚,合成了梳状聚合物.通过控制反应条件,获得了一系列主链和支链组成比不同的接枝共聚物.用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)表征了共聚物的结构,并对其侧链的结晶行为进行了研究.采用差热扫描量热法(DSC)表征并分析了不同侧链长度的mPEG的热性能及其结晶情况.利用相差显微镜和原子力显微镜(AFM)观察薄膜的结晶形貌,表明梳状聚合物的侧链mPEG在受限条件下的薄膜结晶形貌为高度支化的晶体,初步分析了mPEG链长及其在共聚物中的重量百分含量对晶体形貌的影响.     

HDI作为扩链剂合成含PLLA和PBS链段的聚酯氨酯

以数均分子量为6350g/mol端羟基聚L-乳酸(PLLA-OH)与10500g/mol端羟基聚丁二酸丁二酯(PBS-OH)为预聚物,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为扩链剂,通过熔融反应制备了分子量高达30×104g/mol的可完全生物降解聚酯氨酯(PEU).研究了异氰酸根(NCO)与羟基比例对扩链反应的影响.结果表明,当[NCO]/[OH]=1∶1时,扩链效果最好,PEU分子量最大;PEU分子量随着预聚物中PBS含量增大而提高.通过核磁共振谱(1H-NMR)确定了PEU的结构与组成,并对聚酯氨酯进行了凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)以及拉伸性能测试.DSC结果显示,扩链后PEU的结晶主要由PBS链段产生,而PLLA链段几乎不结晶;TGA结果表明,PEU的热降解分两步进行,第一步为PEU中PLLA链段的热降解,第二段为其中PBS链段的降解;拉伸测试结果表明,PBS与PLLA的共聚能够制备拉伸强度与断裂伸长率优异的聚合物材料.     

N-烷基化聚对苯二甲酰对苯二胺梳状高分子中烷基侧链对刚性主链堆积行为的影响

基于聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA), 采用N-烷基化方法制备了系列PPTACns(烷基侧链碳原子数n=8, 10, 12, 14, 16, 18)刚性主链梳状高分子, 利用DSC, XRD和FTIR等方法研究了其主链堆积行为、 分子链构象及热性能等与烷基侧链长度及结晶特性之间的关系. XRD和DSC结果表明, 当烷基侧链碳原子数达到14时, 烷基侧链发生结晶. XRD结果显示, PPTACns具有层状结构, 烷基侧链长度对主链层间距影响显著. FTIR研究发现, 烷基侧链的聚集状态对PPTACns分子链的构象产生较大影响, 伴随着烷基侧链结晶的熔融, PPTACns的分子链构象发生显著改变. 烷基侧链处于熔融状态的PPTACns的ν_C=O和γ_C-H谱带峰位与烷基侧链不结晶的PPTACn接近.     

原位生成三苄氧基钇催化ε-己内酯可控开环聚合

本文研究了以烷基钇[Y(CH2SiMe3)3(THF)2]与苯甲醇原位反应生成的三苄氧基钇为引发剂的ε-己内酯(CL)可控开环聚合。研究结果表明,随着聚合体系中单体/引发剂摩尔比的增大,由1H-NMR计算和GPC测定得到的产物聚己内酯(PCL)的数均分子量均随之线性增加,且分子量分布(Mw/Mn =1.4～1.1)逐渐变窄;1H-NMR计算所得PCL的数均分子量与由单体/引发剂投料比计算得到的理论值一致,表明该体系催化的CL开环聚合具有很好的可控性。1H-NMR分析显示产物PCL的端基分别为苯甲醇酯和醇羟基,由此提出了可能的开环聚合机理。     

β-CD聚轮烷嵌段共聚物的制备及其溶致响应性

在20℃水溶液中,选用PMDETA/Cu(Cl)为催化剂,以2-溴代异丁酰基封端的PPO-PEO-PPO三嵌段共聚物与β-环糊精(β-CD)形成的聚准轮烷(PPR)作为引发剂引发丙烯酸羟乙酯(HEA)发生非均相ATRP反应.1H-NMR,GPC,FTIR,WXRD,DSC以及TGA测试表明,PHEA已连接到PPR两端生成了具有管道结晶结构的聚轮烷嵌段共聚物.聚轮烷中β-CD上链量以及PHEA链段聚合度能通过改变其投料摩尔比予以调控.观察到经过用水透析处理后的聚轮烷,β-CD只停留在PPO链段上.而经DMF溶解和无水乙醚沉淀后,大约有1/3的β-CD滑向中间的PEO链段上.表明该聚轮烷嵌段共聚物具有溶致响应性.     

三臂PPO-PDLA-PLLA 嵌段共聚物的制备与结构及其立构复合体的结晶行为

以环氧丙烷聚醚三元醇(PPO)为起始剂, 开环聚合D 型丙交酯(DLA), 合成三臂环氧丙烷聚醚三元醇-聚右旋乳酸(PPO-PDLA)嵌段预聚体. 采用端基活化技术对预聚体进行端羟基活化, 再与L 型丙交酯(LLA)进行逐步开环聚合,合成了不同分子量的三臂环氧丙烷聚醚三元醇-聚右旋乳酸-聚左旋乳酸(PPO-PDLA-PLLA)嵌段共聚物. 采用红外(FTIR)、核磁(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)等对三臂PPO-PDLA-PLLA 嵌段共聚物的测试表明, 合成的嵌段共聚物分子链具有很高的立构规整度; 通过调节LLA 单体与PPO-PDLA 预聚体的投料比, 不仅可控制产物的分子序列结构, 而且样品的数均分子量可大于100 kDa. 差示扫描量热仪(DSC)和广角X 射线衍射(WAXD)结果显示, 三臂PPO-PDLAPLLA嵌段共聚物的异构体链段分子间生成立构复合晶体, 其熔点约为200 ℃, 且没有PLLA 均聚物链段结晶现象. 实验结果表明, 这是一类具有实际应用价值的新型耐热聚乳酸(PLA)材料.