[发明专利]一种超临界二氧化碳中四臂星形聚乳酸的合成方法

说明书

本发明属于生物医用高分子材料制备的技术领域，公开了一种超临界二氧化碳中四臂星形聚乳酸的合成方法。采用丙交酯为原料，赤藓糖醇为引发剂，固定化脂肪酶为催化剂，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。通过核磁共振氢谱和凝胶色谱等表征手段对所得聚合物的结构和性能进行了表征，当反应温度为120℃、压力为16MPa、脂肪酶与丙交酯的质量比为2％、反应时间为24h时，得到的聚合物产物为颗粒状粉末，产物收率79.46％，聚合物的数均分子量为6108，分子量分布为1.26。本发明使用的引发剂、催化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四臂星形聚乳酸的合成方法。

背景技术

脂肪族聚酯中的聚乳酸被称为生物塑料，是一种高强度、高模量的热塑性聚合物，具有良好的生物相容性、生物可降解性、熔融加工性等优点。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。

目前合成生物医用高分子材料所用的催化剂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使用生物类催化剂。酶作为人体内固有的蛋白质，对人体不产生有害影响，且在反应中具有专一切割性，且对反应条件要求不是很苛刻。而经过固定化处理的脂肪酶，其特点突出、优势明显。

但是现有技术中未见将酶应用于聚乳酸的合成中。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明将酶引入到ScCO₂中生物高分子材料的合成中，拓宽了ScCO₂的适用范围。这些都将推动在ScCO₂中合成生物医用材料的研究工作向前发展，为生物医用高分子材料“绿色聚合”的工业化生产打下坚实的基础。

本发明采用固定化脂肪酶为催化剂，在超临界二氧化碳中合成非线性生物医用材料聚丙交酯，其使用的引发剂、催化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。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种超临界二氧化碳中四臂星形聚乳酸的合成方法，所述方法采用丙交酯为原料，赤藓糖醇为引发剂，固定化脂肪酶为催化剂，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；其中赤藓糖醇与丙交酯的摩尔比为2％，固定化脂肪酶与丙交酯的质量比为1～3％，稳定剂与丙交酯的质量比为5％。

上述方法具体包括以下步骤：

(1)将丙交酯1.5g，赤藓糖醇与丙交酯的摩尔比为2％，固定化脂肪酶与丙交酯的质量比为1～3％，稳定剂与丙交酯质量比为5％的用量，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400rpm，开始加热，当温度达到110～120℃，打开柱塞泵对体系进行加压至10～16MPa，反应时间为24～48h；

(2)步骤(1)的反应结束后停止加热，待体系温度冷却至室温后停止搅拌，同时缓慢放气至常压，收集粗产物于烧杯中，缓慢滴加二氯甲烷直至产物完全溶解，在10倍体积的冷冻甲醇中沉淀的到白色粉末，再将所得聚合物放入40℃真空干燥箱中干燥至恒重，得到产物聚丙交酯。

优选地，步骤(1)中固定化脂肪酶与丙交酯的质量比为2％。

优选地，步骤(1)中的反应温度为120℃，反应压力为16MPa，反应时间为24h。

与现有技术相比，本发明的优点在于：