CN103694430A - 聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，该方法是将各组分按重量比均匀混合后发生聚合反应制成：不饱和酸没食子酸环氧酯60～90份，不饱和酸多元醇酯0～45份，引发剂2～4.5份，防老剂0～5份，微米级二氧化硅0～10份，聚甲基丙烯酸甲酯粉体0～20份，抗氧剂0～0.5份，邻磺酰苯亚胺0～5份。本产品可用来制备医药用高分子材料，优选作为牙科或外科用高分子材料，也可用于骨质胶黏剂等，它安全无毒，且分解产物有抗癌作用。

Description

聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法

技术领域

本发明涉及医用高分子材料技术领域，具体地说是聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法。

背景技术

高分子材料在医、药方面的应用越来越广泛，已经从一般的医疗器械逐渐应用到人体内部，如靶向药物、缓释药物胶囊、骨骼、血管和各种器官的代替品。用于牙齿修补的牙拓粉已经使用了多年，它是一种聚甲基丙烯酸酯高分子材料，但它的质地较软，且粘接强度较小，因此现在已经开始使用其他材料代替；另外，近年来用丙烯酸类环氧酯通过紫外或可见光固化修补牙齿的技术也已经广泛应用，目前使用的丙烯酸环氧酯主要是通用的双酚A型环氧树脂。但近期研究发现这种粘合剂分解产物双酚A对人的生理有负面作用，可能引起男性不育、女性早熟，因此寻找它的替代品已经成为目前医用高分子材料研究的课题之一，如目前国外已经有用动物胆汁酸不饱和酯替代双酚A丙烯酸酯的研究报道。

没食子酸是一种生物友好的化合物，它可以由植物的五倍子单宁酸在酶的催化下水解、倍花提取物碱法水解等方法制备得到，没食子酸不仅具有抗菌作用，可治疗菌痢，也具有收敛、止血、止泻作用，同时也可用作防腐剂；另外，没食子酸还具有很强的抗氧化作用，没食子儿茶素没食子酸酯具有明显的抗肿瘤作用，能有效抑制癌细胞增殖。中国专利申请CN102276788B公开了一种没食子酸环氧树脂及其用于制备复合材料、环氧胶黏剂和涂料的技术，但是其利用没食子酸环氧树脂制备复合材料时，需要长达几个小时的高温固化，从而使得该技术无法替代目前牙科中使用的丙烯酸双酚A环氧酯，因为其不满足用作牙齿修补材料所需要的利用紫外或可见光辐射即可固化的条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，以用于制备生物友好的医用高分子材料。

本发明的目的是这样实现的：

聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法：各组分按重量比均匀混合后发生聚合反应制成：不饱和酸没食子酸环氧酯60～90份，不饱和酸多元醇酯0～45份，引发剂2～4.5份，防老剂0～5份，微米级二氧化硅0～10份，聚甲基丙烯酸甲酯粉体0～20份，抗氧剂0～0.5份，邻磺酰苯亚胺0～5份。

所述引发剂为光引发剂或热引发剂。

所述引发剂为过氧化物引发剂2～4.5份，所述邻磺酰苯亚胺1～5份；聚甲基丙烯酸甲酯粉体0～10份，所述聚合反应在室温绝氧条件下完成。

所述不饱和酸没食子酸环氧酯结构式如式（Ⅰ）所示：

式中R’、R”各自独立地选自H或-CH₃。

所述不饱和酸没食子酸环氧酯的制备方法包括以下步骤：

（1）没食子酸环氧树脂的合成：没食子酸与环氧卤代丙烷按1︰4～40摩尔比，以C_4-6一元醇为溶剂，在碱存在下反应制得；

（2）不饱和酸没食子酸环氧酯的合成：按没食子酸环氧树脂的环氧基与不饱和酸的羧基摩尔比为1:1.5在催化剂叔胺和阻聚剂二元酚存在下合成；所述不饱和酸如式（Ⅱ）所式，

其中的R’、R”各自独立地选自H或-CH₃。

所述步骤（1）按如下顺序执行：

取1摩尔没食子酸放入反应瓶中，加入4～40摩尔环氧氯丙烷和1～2摩尔一元醇搅拌混合，然后逐渐升温并滴加1～4摩尔的20%氢氧化钠水溶液，在70～100摄氏度反应2～6小时，用去离子水洗至中性，减压蒸出水和未反应的环氧氯丙烷，即得到没食子酸环氧树脂；

所述步骤（2）按如下顺序执行：

取一定质量的没食子酸环氧树脂加入反应瓶，然后按环氧基摩尔量加入1.5倍摩尔的不饱和羧酸，再加入没食子酸环氧树脂质量的0.1～0.3％叔胺和0.01～0.05%的对苯二酚，在搅拌下缓慢升温至70～120摄氏度反应4～8小时，之后用去离子水洗去未反应的不饱和酸和催化剂，脱水干燥即得不饱和酸没食子酸环氧酯；所述不饱和羧酸为α-甲基丙烯酸、丙烯酸、β-甲基丙烯酸中的一种或多种组合。

所述不饱和酸没食子酸环氧酯为α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯、丙烯酸没食子酸环氧酯、α-甲基丙烯酸与丙烯酸共没食子酸环氧酯、β-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯、α-甲基丙烯酸与β-甲基丙烯酸共没食子酸环氧酯或丙烯酸与β-甲基丙烯酸共没食子酸环氧酯中的任意一种、两种或多种的组合。

所述不饱和酸多元醇酯为丙烯酸（包括α-甲基丙烯酸，β-甲基丙烯酸）的二元醇二酯或多元醇多酯，所述二元醇二酯为乙二醇、丙二醇、丁二醇的二元酯，所述多元醇多酯为丙三醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷、山梨醇、甘露醇等的不饱和酸多酯中的一种或多种共用。可以采用市售产品，例如乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等，也可以按照醇的酯化法合成。

所述热引发剂包括过氧化苯甲酰，异丙苯过氧化氢；也可以是其它的通用过氧化物引发剂，也可以是通用过氧化物引发剂中的一种或多种的组合，用于厌氧胶时选用邻磺酰苯亚胺等与之配合使用。

所述C_4-6一元醇为正丁醇、异丁醇、正戊醇或异戊醇；所述的环氧卤代丙烷为环氧氯丙烷或环氧溴丙烷；所述叔胺为N,N’二甲基苯胺、N,N’二甲基苄胺或三乙胺；所述二元酚为对苯二酚。

本发明的不饱和酸没食子酸环氧酯制备中，所述酯化过程要在加入催化剂叔胺和阻聚剂对苯二酚之后才能加热反应。在加入溶剂时，反应结束后应将溶剂减压蒸出。

本发明所用各种试剂的纯度应为分析纯或食品级。

本发明中所使用的光引发剂包括紫外光引发剂和可见光引发剂，所述紫外光引发剂为1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮等系列，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦等TPO系列，UV-907或苯偶酰中的任意一种、两种或多种的组合；所述可见光引发剂为Chivacure543系列、R-GEN261和262系列中的任意一种、两种或多种的组合。所述热引发剂为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢中的任意一种、两种或多种组合。所述二氧化硅为微米级产品，在使用前用硅偶联剂、钛酸酯偶联剂或一元醇，己醇，庚醇、辛醇，一元酸，如己酸、庚酸、辛酸等进行表面处理，并超声分散，以增加与聚合物的相容性和结合强度。所述抗氧剂或防老剂为：4-[β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯中的任意一种、两种或多种的组合。

本发明的技术方案所产生的有益效果在于：

①本发明的不饱和酸没食子酸环氧酯制备时所用化学原料和由此得到的聚合物均为生物相容和生物有好物质，其生物降解产物不会给人体带来负面影响，也不会给环境造成永久性污染，且没食子酸还有抗癌作用；

②本发明利用不饱和酸没食子酸环氧酯制备的医用高分子材料仅需紫外光或可见光照射即可固化，因而符合牙科用材料的要求，可以替代目前广泛使用的对人体有害的丙烯酸双酚A环氧酯。

③本发明在制备没食子酸环氧树脂时，以C_4-6一元醇为溶剂进行反应，无需使用除碱之外的催化剂，所制没食子酸环氧树脂的环氧值高，可以接近或达到理论值，对后续反应十分有利。

④本发明利用不饱和酸没食子酸环氧酯制备的医用高分子材料可以根据应用需要而通过对不饱和酸多元醇酯的选择和改变添加比例而得到不同硬度和强度的制品，从而可以替代目前的丙烯酸双酚A环氧酯用于医用高分子材料、生物医用厌氧胶粘合剂或药用包装材料。例如制备高耐热、高硬度的材料可以通过加入官能度高的α-甲基丙烯酸多元醇酯调节，而对于要求柔性的材料可以通过加入丙烯酸二元醇酯进行调节。

本发明可用来制备医药用高分子材料，优选应用于牙科或外科用高分子材料，在无氧条件下室温反应可制得骨质胶黏剂，本发明所制备材料安全无毒，且分解产物有抗癌作用。

具体实施方式

以下实施例中所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，或通过常规的方法合成获得。其中，没食子酸为天津市科密欧化学试剂有限公司分析纯产品；环氧氯丙烷、α-甲基丙烯酸、丙烯酸等不饱和羧酸均购买于天津化学试剂公司；不饱和多元醇酯为天津天骄化工有限公司产品或自己合成；光引发剂为南京众何晟科技有限公司、青岛福斯林化工科技有限公司和天津日久化工有限公司产品；抗氧剂购买于宁波海曙凯勒贸易有限公司等单位；其它试剂均为常规市售化学试剂。

实施例1

制备不饱和酸没食子酸环氧酯：

取1摩尔的没食子酸放入反应瓶中加入20摩尔的环氧氯丙烷和1摩尔的正丁醇为溶剂搅拌混合，然后逐渐升温并滴加4摩尔的20%氢氧化钠水溶液，在90摄氏度反应6小时，用去离子水洗至中性，减压蒸出水和未反应的环氧氯丙烷，即得到没食子酸环氧树脂；并测得其环氧值为0.8mol/100g。

取50克上述没食子酸环氧树脂加入反应瓶，然后按环氧基摩尔量加入1.5倍摩尔的α-甲基丙烯酸，再加入没食子酸环氧树脂质量的0.2克N,N’二甲基苄胺和0.01克对苯二酚，在搅拌下缓慢升温至90摄氏度反应8小时，冷却到室温用去离子水洗去未反应的羧酸，真空脱水即得不饱和酸没食子酸环氧酯。

实施例2

制备不饱和酸没食子酸环氧酯：

取1摩尔的没食子酸放入反应瓶中加入40摩尔的环氧氯丙烷和2摩尔的异戊醇搅拌混合，然后逐渐升温并滴加4摩尔的20%氢氧化钠水溶液，在85摄氏度反应6小时，用去离子水洗至中性，减压蒸出水和未反应的环氧氯丙烷，即得到没食子酸环氧树脂；并测得其环氧值为0.9mol/100g。

取50克没食子酸环氧树脂加入反应瓶，然后按环氧基摩尔量加入1.5倍摩尔的丙烯酸，再加入0.1克N,N’二甲基苯胺和0.05克对苯二酚，在搅拌下缓慢升温至100摄氏度反应6小时，冷却到室温用去离子水洗去未反应的羧酸，真空脱水即得不饱和酸没食子酸环氧酯。

实施例3

取实施例1合成的50gα-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯中加入10克聚甲基丙烯酸甲酯粉体，加入2克的紫外光引发剂TPO和1.5克硅偶联剂处理的微米二氧化硅，1克4-[β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，均匀混合后放入模具中，用800W紫外光源辐射30分钟即可固化。测定所制材料的玻璃化转变温度达100摄氏度，洛氏硬度为60。

实施例4

取实施例1合成的90克α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯，加入45克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，加入总质量4.5克的紫外光引发剂TPO和2克硅偶联剂处理的微米二氧化硅，0.5克防老剂，均匀混合后放入模具中，用800W紫外光源辐射25分钟即可。测定所制材料的玻璃化温度达100摄氏度，洛氏硬度达97。

实施例5

取实施例2所制备的丙烯酸没食子酸环氧酯50g，加入10克α-甲基丙烯酸季戊四醇酯，1克亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，3克钛酸丁酯处理的微米二氧化硅、加入3克的可见光引发剂Chivacure543，避光混合均匀，用可见光辐射30分钟即可。

实施例6

取实施例2所制备的丙烯酸没食子酸环氧酯50克，加入15克丙烯酸丁二醇二酯、5克异丙苯过氧化氢、5克邻磺酰苯亚胺，1克正辛醇处理的微米二氧化硅，均匀混合后在无氧条件下于室温固化即可用作医用厌氧粘接材料。

实施例7

取实施例1所制备的α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯50g，在50克α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯中加入5克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，20克聚甲基丙烯酸甲酯粉体和1.5克用正辛酸处理的微米二氧化硅，之后加入1.5克过氧化苯甲酸、0.5克2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚混合均匀后，在45摄氏度预反应5小时，缓慢升温到80摄氏度并保温3小时至反应结束即可。

实施例8

取实施例1所制备的α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯90g，按实施例3所述的方法，在90克α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯中加入45克丙烯酸甘露醇酯、10克用硅偶联剂处理的微米二氧化硅、2克紫外光引发剂TPO以及0.2克抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚混合均匀后，用800W紫外光源辐射30分钟即可。

实施例9

取实施例1所制备的α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯50克，按实施例3的方法，在50克α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯中加入15g三丙烯酸丙三醇酯，加入总质量2克紫外光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，将上述物质混合均匀，用800W紫外光源辐射25分钟至完全固化。

实施例10

取60克α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯，10克聚甲基丙烯酸甲酯粉体，溶解后，加入1.5克紫外光引发剂TPO，0.2克抗氧剂，混合均匀后用800W紫外光源辐射30分钟固化，得到牙科用高分子材料，洛氏硬度30。

上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (10)

1.一种聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，各组分按重量比均匀混合后发生聚合反应制成：不饱和酸没食子酸环氧酯60～90份，不饱和酸多元醇酯0～45份，引发剂2～4.5份，防老剂0～5份，微米级二氧化硅0～10份，聚甲基丙烯酸甲酯粉体0～20份，抗氧剂0～0.5份，邻磺酰苯亚胺0～5份。

2.根据权利要求1所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述引发剂为光引发剂或热引发剂。

3.根据权利要求1所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化物引发剂2～4.5份，所述邻磺酰苯亚胺1～5份；聚甲基丙烯酸甲酯粉体0～10份，所述聚合反应在室温绝氧条件下完成。

4.根据权利要求1所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述不饱和酸没食子酸环氧酯结构式如式（Ⅰ）所示：

式中R’、R”各自独立地选自H或-CH₃。

5.根据权利要求4所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述不饱和酸没食子酸环氧酯的制备方法包括以下步骤：

（1）没食子酸环氧树脂的合成：没食子酸与环氧卤代丙烷按1︰4～40摩尔比，以C_4-6一元醇为溶剂，在碱存在下反应制得；

（2）不饱和酸没食子酸环氧酯的合成：按没食子酸环氧树脂的环氧基与不饱和酸的羧基摩尔比为1:1.5在催化剂叔胺和阻聚剂二元酚存在下合成；所述不饱和酸如式（Ⅱ）所示，

其中的R’、R”各自独立地选自H或-CH₃。

6.根据权利要求5所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，

其特征在于,所述步骤（1）按如下顺序执行：

取1摩尔没食子酸放入反应瓶中，加入4～40摩尔环氧氯丙烷和1～2摩尔一元醇搅拌混合，然后逐渐升温并滴加1～4摩尔的20% 氢氧化钠水溶液，在70～100摄氏度反应2～6小时，用去离子水洗至中性，减压蒸出水和未反应的环氧氯丙烷，即得到没食子酸环氧树脂；

所述步骤（2）按如下顺序执行：

取一定质量的没食子酸环氧树脂加入反应瓶，然后按环氧基摩尔量加入1.5倍摩尔的不饱和羧酸，再加入没食子酸环氧树脂质量的0.1～0.3％叔胺和0.01～0.05%的对苯二酚，在搅拌下缓慢升温至70～120摄氏度反应4～8小时，之后用去离子水洗去未反应的不饱和酸和催化剂，脱水干燥即得不饱和酸没食子酸环氧酯；所述不饱和羧酸为α-甲基丙烯酸、丙烯酸、β-甲基丙烯酸中的一种或多种组合。

7.根据权利要求4所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述不饱和酸没食子酸环氧酯为α-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯、丙烯酸没食子酸环氧酯、α-甲基丙烯酸与丙烯酸共没食子酸环氧酯、β-甲基丙烯酸没食子酸环氧酯、α-甲基丙烯酸与β-甲基丙烯酸共没食子酸环氧酯或丙烯酸与β-甲基丙烯酸共没食子酸环氧酯中的任意一种、两种或多种的组合。

8.根据权利要求1所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述不饱和酸多元醇酯为二元醇二酯或多元醇多酯，所述二元醇二酯为乙二醇、丙二醇、丁二醇的二元酯，所述多元醇多酯为丙三醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷、山梨醇、甘露醇等的不饱和酸多酯中的一种或多种共用。

9.根据权利要求2所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述热引发剂包括过氧化苯甲酰，异丙苯过氧化氢。

10.根据权利要求5所述的聚不饱和酸没食子酸环氧酯医用高分子材料制备方法，其特征在于，所述C_4-6一元醇为正丁醇、异丁醇、正戊醇或异戊醇；所述的环氧卤代丙烷为环氧氯丙烷或环氧溴丙烷；所述叔胺为N,N’二甲基苯胺、N,N’二甲基苄胺或三乙胺；所述二元酚为对苯二酚。