一種羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物可降解高分子材料的制備方法，尤其涉及一種羥基乙酸-羥基丙酸直接縮合聚合制備羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物中，單體羥基乙酸和單體羥基丙酸在大分子鏈上無規(guī)排列，兩單體在主鏈上呈隨機分布，破壞了鏈的對稱性和規(guī)整性，從而可以獲得良好的降解性能。羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物，是一種生物醫(yī)用和環(huán)境友好高分子聚合物，具有很好的生物相容和生物降解性能，由于其獨特的性能，在生物醫(yī)用和生物可降解材料領(lǐng)域越來越受到人們的重視。
[0003]現(xiàn)有羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法一般分為兩種途徑，一種為交酯開環(huán)聚合，即通過乙交酯(羥基乙酸的二聚體)和丙交酯(羥基丙酸的二聚體)經(jīng)聚合反應(yīng)制備而成。
[0004]例如CN 100462108 C中公開的可吸收牙周再生片及其制備方法中所用到的生物可降解材料就是乙交酯和丙交酯按照75-90:25-10的重量比例共聚而成的。再比如，《醫(yī)用生物材料——聚乙丙交酯PGLA (90/10)的研究》(《合成纖維》，2005年09期，徐紀(jì)剛，陳功林)采用的同樣是交酯開環(huán)聚合，其將乙交酯和丙交酯按照90:10的摩爾配比在氮氣環(huán)境下升溫至最大230攝氏度共聚反應(yīng)制備而成，該現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)120分鐘能夠獲得單體轉(zhuǎn)化率97.7%、特性黏度最大為1.0dL/g的聚合物。但是交酯開環(huán)聚合途徑存在路線步驟繁瑣，要求交酯有很高的純度，提純交酯工藝復(fù)雜、得率低、對設(shè)備要求高、投資大、生產(chǎn)成本高的缺點。
[0005]另一種制備羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的途徑是直接縮合聚合法，即直接采用羥基乙酸和羥基丙酸為原料聚合得到高分子聚合物。直接縮合聚合法最大的優(yōu)點是生產(chǎn)成本低，缺點是生成的聚合物的分子量較小，很難獲得高特性黏度的聚合物。研究發(fā)現(xiàn)，直接縮合聚合法較難獲得高體系粘度聚合物的主要原因是單體的純度不夠，作為共聚原料的羥基乙酸和羥基丙酸水溶液中含有少量的其他有機酸，縮合聚合對官能團(tuán)的比例要求很高，要想得到高體系粘度的聚合物，羧基和羥基必須相等。對于相等摩爾量的羥基乙酸和羥基丙酸來說其羥基和羧基的官能團(tuán)數(shù)是相等的，但是在羥基乙酸和羥基丙酸水溶液中還有其它雜酸，造成羧基偏高，從而無法獲得高體系粘度的聚合物。其次是羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的分解溫度和熔融溫度非常接近，在聚合后期，分子鏈增長的同時會伴隨著大分子鏈的交換、鏈的斷裂和高溫氧化降解(在前面提及的《醫(yī)用生物材料一一聚乙丙交酯PGLA (90/10)的研究》中也記載在聚合過程中存在分解殘留丙交酯單體的情況)，從而導(dǎo)致直接縮合聚合法的轉(zhuǎn)化率過低，殘留單體缺陷較大，聚合物產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法，以減少或避免前面所提到的問題。具體來說，本發(fā)明提供了一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低的羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法，所述制備方法包括原料預(yù)處理步驟，預(yù)縮聚步驟以及縮聚步驟；其中，
[0008]所述原料預(yù)處理步驟包括:將質(zhì)量濃度為95 %的羥基乙酸水溶液和質(zhì)量濃度為95%的羥基丙酸水溶液分別經(jīng)過球狀活性炭過濾柱，循環(huán)過濾6小時；量取過濾后的所述羥基乙酸水溶液和羥基丙酸水溶液，按照羥基乙酸與羥基丙酸摩爾比為30:70的用量進(jìn)行混合，利用超聲波清洗器對混合溶液進(jìn)行超聲波處理I小時；最后將超聲波處理過的所述混合溶液經(jīng)過球狀活性炭過濾柱，循環(huán)過濾5小時。
[0009]所述預(yù)縮聚步驟包括:將預(yù)處理后的混合溶液轉(zhuǎn)移到帶有溫控系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)的預(yù)縮聚反應(yīng)器中；使溫度升高到170°C、壓力降低到130Pa，減壓脫水8小時；然后使溫度升高到190°C，壓力降低到10Pa預(yù)縮聚6小時獲得預(yù)縮聚中間產(chǎn)物。
[0010]所述縮聚步驟包括:將所述預(yù)縮聚中間產(chǎn)物置于帶有溫控系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)的縮聚反應(yīng)器中，分別加入所述預(yù)縮聚中間產(chǎn)物質(zhì)量0.03%的鈦酸丁酯和0.01%的亞磷酸三苯酯，在溫度為200°C、壓力為20Pa的條件下縮聚4小時后結(jié)束反應(yīng)。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述縮聚步驟進(jìn)一步包括結(jié)束反應(yīng)之后，在氮氣保護(hù)下出料、冷卻、造粒的步驟。
[0012]優(yōu)選地，所述預(yù)縮聚步驟進(jìn)一步包括將預(yù)縮聚中間產(chǎn)物在氮氣保護(hù)下出料、冷卻、造粒、干燥儲存的步驟。
[0013]優(yōu)選地，所述預(yù)縮聚反應(yīng)器進(jìn)一步帶有攪拌系統(tǒng)，所述預(yù)縮聚步驟包括進(jìn)一步包括在全程預(yù)縮聚過程中進(jìn)行攪拌的步驟。
[0014]優(yōu)選地，所述縮聚反應(yīng)器進(jìn)一步帶有攪拌系統(tǒng)，所述聚步驟包括進(jìn)一步包括在全程縮聚過程中進(jìn)行攪拌的步驟。
[0015]優(yōu)選地，所述預(yù)縮聚反應(yīng)器和所述縮聚反應(yīng)器為同一個反應(yīng)器。
[0016]優(yōu)選地，所述原料預(yù)處理步驟中，所述超聲波清洗器的超聲波頻率設(shè)為100Hz，控制所述混合溶液在超聲波處理過程中的溫度為30-40°C。
[0017]優(yōu)選地，在超聲波處理過程中通過水浴控制所述混合溶液的溫度。
[0018]優(yōu)選地，所述原料預(yù)處理步驟進(jìn)一步包括在超聲波處理過程中進(jìn)行通風(fēng)處理的步驟。
[0019]本發(fā)明通過改進(jìn)的原料組分和優(yōu)化的制備工藝，使得制備的羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物具有穩(wěn)定的質(zhì)量，聚合轉(zhuǎn)換率高、聚合物分子量大、特性黏度大，特別適用于制造醫(yī)療中采用的生物可降解高分子結(jié)構(gòu)器件，例如可生物降解的醫(yī)療結(jié)扎夾、胃腸道吻合益寺O
[0020]其中，本發(fā)明特別采用了依照時間先后相關(guān)關(guān)聯(lián)的原料預(yù)處理步驟，預(yù)縮聚步驟和縮聚步驟，原料預(yù)處理步驟選擇特定頻率的超聲波在特定溫度下對混合溶液進(jìn)行超聲波處理，提高了原料組分均一度，去除了雜質(zhì)，提高了后續(xù)共聚物的特性黏度。并且，本發(fā)明還將直接縮合聚合法改進(jìn)為兩階段縮聚過程，預(yù)縮聚步驟獲得第分子量中間產(chǎn)物，可以適用于制備更高分子量的共聚物，且避免直接生產(chǎn)出來的高分子量縮聚物自然分解不利于長期儲存，以中間產(chǎn)物的方式儲存可以隨時用于生產(chǎn)后續(xù)產(chǎn)品，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，簡化了工藝。
[0021]總之，本發(fā)明克服了目前羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高的缺點，獲得了以羥基乙酸、羥基丙酸為原料，通過直接縮聚合得到的羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物，該共聚物具備優(yōu)良的生物可降解性能以及形狀記憶功能，特別適用于制備要求具備形狀記憶功能的可生物降解的醫(yī)療結(jié)扎夾等醫(yī)療器具。
【具體實施方式】
[0022]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]正如前述，本發(fā)明提供了一種羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法，以解決現(xiàn)有直接縮合聚合法獲得的聚合物分子量小、特性黏度低、轉(zhuǎn)化率低、殘留單體缺陷大、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差的缺陷。本發(fā)明通過改進(jìn)的原料組分和優(yōu)化的制備工藝，使得制備的羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物具有穩(wěn)定的質(zhì)量，聚合轉(zhuǎn)換率高、聚合物分子量大、特性黏度大，特別適用于制造醫(yī)療中采用的生物可降解高分子結(jié)構(gòu)器件，例如可生物降解的醫(yī)療結(jié)扎夾、胃腸道吻合器等。
[0024]1.制備
[0025]具體來說，本發(fā)明提供了一種羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法，所述制備方法包括原料預(yù)處理步驟，預(yù)縮聚步驟以及縮聚步驟；其中，
[0026]所述原料預(yù)處理步驟包括:將質(zhì)量濃度為95%的羥基乙酸水溶液和質(zhì)量濃度為95%的羥基丙酸水溶液分別經(jīng)過球狀活性炭過濾柱，循環(huán)過濾6小時；量取過濾后的所述羥基乙酸水溶液和羥基丙酸水溶液，按照羥基乙酸與羥基丙酸摩爾比為30:70的用量進(jìn)行混合，利用超聲波清洗器對混合溶液進(jìn)行超聲波處理I小時；最后將超聲波處理過的所述混合溶液經(jīng)過球狀活性炭過濾柱，循環(huán)過濾5小時。在一個具體實施例中，原料預(yù)處理步驟中，超聲波清洗器的超聲波頻率設(shè)為100Hz，控制所述混合溶液在超聲波處理過程中的溫度為30-40°C，在另一個具體實施例中，可以選擇在超聲波處理過程中通過水浴控制所述混合溶液的溫度。
[0027]所述預(yù)縮聚步驟包括:將預(yù)處理后的混合溶液轉(zhuǎn)移到帶有溫控系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)的預(yù)縮聚反應(yīng)器中；使溫度升高到170°C、壓力降低到130Pa，減壓脫水8小時；然后使溫度升高到190°C，壓力降低到10Pa預(yù)縮聚6小時獲得預(yù)縮聚中間產(chǎn)物。在一個具體實施例中，所述預(yù)縮聚反應(yīng)器進(jìn)一步帶有攪拌系統(tǒng)，所述預(yù)縮聚步驟包括進(jìn)一步包括在全程預(yù)縮聚過程中進(jìn)行攪拌的步驟。
[0028]所述縮聚步驟包括:將所述預(yù)縮聚中間產(chǎn)物置于帶有溫控系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)的縮聚反應(yīng)器中，分別加入所述預(yù)縮聚中間產(chǎn)物質(zhì)量0.03%的鈦酸丁酯和0.01%的亞磷酸三苯酯，在溫度為200°C、壓力為20Pa的條件下縮聚4小時后結(jié)束反應(yīng)。在一個具體實施例中，還可以進(jìn)一步包括結(jié)束反應(yīng)之后，在氮氣保護(hù)下出料、冷卻、造粒的步驟。在另一個具體實施例中，所述縮聚反應(yīng)器進(jìn)一步帶有攪拌系統(tǒng)，所述聚步驟包括進(jìn)一步包括在全程縮聚過程中進(jìn)行攪拌的步驟。
[0029]如上所述，本發(fā)明的羥基乙酸-羥基丙酸無規(guī)共聚物的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)的顯著區(qū)別就在于，為了獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，本發(fā)明特別對于一般的直接縮合聚合法的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化的同時對原料組分進(jìn)行了特別的選擇和處理。
[0030]例如，上述制備方法采用了依照時間先后相關(guān)關(guān)聯(lián)的三個步驟，即原料預(yù)處理步驟，預(yù)縮聚步驟和