CN104559224B - 一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，采用以下步骤：1）反应器内加入羧基封端的聚丙二醇、溶剂、缩合剂和聚肽均聚物反应，得聚肽‑聚丙二醇共聚物；2）反应器内加入二异氰酸酯、聚四氢呋喃、催化剂和溶剂反应一段时间，加入二羟甲基丙酸反应一段时间，加入丁二醇反应一段时间，加入丁醇反应，得水性聚氨酯；3）反应器内加入氨基封端的聚丙二醇、溶剂、缩合剂和水性聚氨酯反应，得水性聚氨酯‑聚丙二醇共聚物；4）反应器内加入聚肽‑聚丙二醇共聚物、水性聚氨酯‑聚丙二醇共聚物和溶剂混合一段时间，用流延法成膜并干燥，得到本发明目标物。本发明制备工艺简单，所得改性膜的亲水性与柔顺性有了很大提高。

Description

一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的 方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，属于聚合物薄膜制备技术领域。

背景技术

聚肽是一种具有良好的生物相容性和生物可降解性的生物材料，聚肽膜可用作人造皮肤等，但聚肽膜比较僵硬、缺乏亲水性，从而一定程度上限制了其应用。聚丙二醇具有较好的生物相容性和生物可降解性，比较软且与水性聚氨酯有较好的相容性。水性聚氨酯具有较好的生物相容性和生物可降解性，而且具有良好的亲水性。先将聚丙二醇链段分别引入聚肽链段和水性聚氨酯链段形成聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物和水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物，然后再将两种共聚物混合形成具有较好相容性的共混物，制得改性聚肽膜，从而极大地提高了聚肽膜的亲水性及柔顺性。目前用聚丙二醇和水性聚氨酯对聚肽膜亲水性及柔顺性进行改进的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单及效果较好的对聚肽膜亲水性及柔顺性进行改进的方法。其技术方案为：

一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：改性膜中聚肽链段的分子量为80000～90000，聚丙二醇链段的分子量为3000～4000，水性聚氨酯链段的分子量为5000～7000；其改性方法采用以下步骤：

1）聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物的合成：在干燥反应器内加入羧基封端的聚丙二醇单丁醚、溶剂、缩合剂和聚肽均聚物，惰性气氛下，于20～30℃搅拌反应3～4天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物，其中，聚肽均聚物采用聚（r-苯甲基-L-谷氨酸酯）、聚（r-乙基-L-谷氨酸酯）或聚（r-甲基-L-谷氨酸酯）；

2）水性聚氨酯的合成：在干燥反应器内加入二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、催化剂和溶剂，惰性气氛下，于40～50℃搅拌反应40～60分钟后，加入二羟甲基丙酸反应15～20分钟，加入1,4-丁二醇反应10～15分钟，再加入丁醇反应5～10分钟，终止反应，得到目标物；

3）水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物的合成：在干燥反应器内加入氨基封端的聚丙二醇单丁醚、溶剂、缩合剂和水性聚氨酯，惰性气氛下，于25～35℃搅拌反应2～3天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

4）聚丙二醇与水性聚氨酯改性的聚肽膜的制备：在干燥反应器内加入聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物、水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物和溶剂，惰性气氛下，于40～50℃搅拌混合30～40分钟后，用流延法成膜并干燥，得到目标物。

所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤1）中，缩合剂采用N,N’-二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺或3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤1）中，聚丙二醇单丁醚与聚肽均聚物的摩尔比为7～15:1；缩合剂与聚肽均聚物的摩尔比为1.08～1.8:1。

所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤2）中，二异氰酸酯采用2,4-甲苯二异氰酸酯，二异氰酸酯与二醇的摩尔数之差为0.001～0.08，催化剂采用二月桂酸二丁基锡，加入量为二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇总重量的3～5‰，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤3）中，缩合剂采用N,N’-二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺或3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤3）中，聚丙二醇单丁醚与水性聚氨酯的摩尔比为3～7:1；缩合剂与水性聚氨酯的摩尔比为1.07～1.8:1。

所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，步骤4）中，水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物在改性膜中的质量百分比为1～4%，溶剂采用二甲基甲酰胺，混合物溶液浓度为25～35 g:100 ml。

本发明与现有技术相比，其优点为：

1．所述的聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，采用酰胺化反应、逐步加成聚合和共混三种手段，操作简单、易于掌握；

2．所述的聚肽改性膜亲水性与柔顺性有了很大的提高。

具体实施方式

实施例1

1）聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物的合成

在干燥反应器内加入16.1克聚（r-苯甲基-L-谷氨酸酯）（分子量为80000）和7克羧基封端的聚丙二醇单丁醚（分子量为3000），加入302 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.048克N, N’-二环己基碳二亚胺，惰性气氛下，于20℃搅拌反应3天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

2）水性聚氨脂的合成

在干燥反应器内加入5.71克2,4-甲苯二异氰酸酯、15克聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000），加入310 ml二甲基甲酰胺溶解，另加入上述反应物总重量3‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于40℃搅拌反应40分钟后，加入0.4克二羟甲基丙酸反应15分钟，加入0.97克1,4-丁二醇反应10分钟，再加入1.22克丁醇反应5分钟，终止反应，得到目标物；

3）水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物的合成

在干燥反应器内加入3克水性聚氨酯和9克氨基封端的聚丙二醇单丁醚（分子量为3000），加入163 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.145克N,N’-二环己基碳二亚胺，惰性气氛下，于25℃搅拌反应2天后终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

4）聚丙二醇与水性聚氨酯改性的聚肽膜的制备

在干燥反应器内加入12.5克聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物和45.8 ml二甲基甲酰胺溶剂，另加入占改性膜总重量1%的水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物，惰性气氛下，于40℃搅拌混合30分钟，用流延法成膜，在50℃真空干燥箱中干燥，得到目标物。

经测试：本发明目标物的亲水率及断裂伸长率分别比改性前提高了11.9%和12.6%。

实施例2

1）聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物的合成

在干燥反应器内加入16.3克聚（r-乙基-L-谷氨酸酯）（分子量为85000）和7克羧基封端的聚丙二醇单丁醚（分子量为3500），加入305 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.031克N,N’-二异丙基碳二亚胺，惰性气氛下，于25℃搅拌反应4天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

2）水性聚氨脂的合成

在干燥反应器内加入5.71克2,4-甲苯二异氰酸酯、15.1克聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000），加入312 ml二甲基甲酰胺溶解，另加入上述反应物总重量4‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于45℃搅拌反应50分钟后，加入0.4克二羟甲基丙酸反应17分钟，加入0.97克1,4-丁二醇反应12分钟，再加入1.21克丁醇反应7分钟，终止反应，得到目标物；

3）水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物的合成

在干燥反应器内加入3克水性聚氨酯和9克氨基封端的聚丙二醇单丁醚（分子量为3500），加入155 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.08克N,N’-二异丙基碳二亚胺，惰性气氛下，于28℃搅拌反应3天后终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

4）聚丙二醇与水性聚氨酯改性的聚肽膜的制备

在干燥反应器内加入12.6克聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物和45.5 ml二甲基甲酰胺溶剂，另加入占改性膜总重量2%的水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物，惰性气氛下，于45℃搅拌混合35分钟，用流延法成膜，在50℃真空干燥箱中干燥，得到目标物。

经测试：本发明目标物的亲水率及断裂伸长率分别比改性前提高了12.5%和13.4%。

实施例3

1）聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物的合成

在干燥反应器内加入16.5克聚（r-甲基-L-谷氨酸酯）（分子量为90000）和7克羧基封端的聚丙二醇单丁醚（分子量为4000），加入310 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.046克3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，惰性气氛下，于30℃搅拌反应3天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

2）水性聚氨脂的合成

在干燥反应器内加入5.71克2,4-甲苯二异氰酸酯、15.1克聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000），加入314 ml二甲基甲酰胺溶解，另加入上述反应物总重量5‰的二月桂酸二丁基锡，惰性气氛下，于50℃搅拌反应60分钟后，加入0.4克二羟甲基丙酸反应20分钟，加入0.96克1,4-丁二醇反应15分钟，再加入1.23克丁醇反应10分钟，终止反应，得到目标物；

3）水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物的合成

在干燥反应器内加入3.1克水性聚氨酯和9.2克氨基封端的聚丙二醇单丁醚（分子量为4000），加入160 ml 二甲基甲酰胺，再加入0.141克3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，惰性气氛下，于35℃搅拌反应2天后终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

4）聚丙二醇与水性聚氨酯改性的聚肽膜的制备

在干燥反应器内加入12.8克聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物和45.4 ml二甲基甲酰胺溶剂，另加入占改性膜总重量4%的水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物，惰性气氛下，于50℃搅拌混合40分钟，用流延法成膜，在50℃真空干燥箱中干燥，得到目标物。

经测试：本发明目标物的亲水率及断裂伸长率分别比改性前提高了13.5%和14.6%。

Claims (7)

1.一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：改性膜中聚肽链段的分子量为80000～90000，聚丙二醇链段的分子量为3000～4000，水性聚氨酯链段的分子量为5000～7000；其改性方法采用以下步骤：

1）聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物的合成：在干燥反应器内加入羧基封端的聚丙二醇单丁醚、溶剂、缩合剂和聚肽均聚物，惰性气氛下，于20～30℃搅拌反应3～4天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物，其中，聚肽均聚物采用聚（γ-苯甲基-L-谷氨酸酯）、聚（γ-乙基-L-谷氨酸酯）或聚（γ-甲基-L-谷氨酸酯）；

2）水性聚氨酯的合成：在干燥反应器内加入二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、催化剂和溶剂，惰性气氛下，于40～50℃搅拌反应40～60分钟后，加入二羟甲基丙酸反应15～20分钟，加入1,4-丁二醇反应10～15分钟，再加入丁醇反应5～10分钟，终止反应，得到目标物；

3）水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物的合成：在干燥反应器内加入氨基封端的聚丙二醇单丁醚、溶剂、缩合剂和水性聚氨酯，惰性气氛下，于25～35℃搅拌反应2～3天，终止反应，通过过滤、透析、干燥，得到目标物；

4）聚丙二醇与水性聚氨酯改性的聚肽膜的制备：在干燥反应器内加入聚肽-聚丙二醇嵌段共聚物、水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物和溶剂，惰性气氛下，于40～50℃搅拌混合30～40分钟后，用流延法成膜并干燥，得到目标物。

2.根据权利要求1所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤1）中，缩合剂采用N,N’-二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺或3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15g:100 ml。

3.根据权利要求1所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤1）中，聚丙二醇单丁醚与聚肽均聚物的摩尔比为7～15:1；缩合剂与聚肽均聚物的摩尔比为1.08～1.8:1。

4.根据权利要求1所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤2）中，二异氰酸酯采用2,4-甲苯二异氰酸酯，二异氰酸酯与二醇的摩尔数之差为0.001～0.08，催化剂采用二月桂酸二丁基锡，加入量为二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇总重量的3～5‰，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15 g:100 ml。

5.根据权利要求1所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤3）中，缩合剂采用N,N’-二环己基碳二亚胺、N,N’-二异丙基碳二亚胺或3-乙基-1-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺，溶剂采用二甲基甲酰胺，反应物溶液浓度为5～15g:100 ml。

6.根据权利要求1所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤3）中，聚丙二醇单丁醚与水性聚氨酯的摩尔比为3～7:1；缩合剂与水性聚氨酯的摩尔比为1.07～1.8:1。

7.根据权利要求1所述的一种聚丙二醇与水性聚氨酯改进聚肽膜亲水性与柔顺性的方法，其特征在于：步骤4）中，水性聚氨酯-聚丙二醇接枝共聚物在改性膜中的质量百分比为1～4%，溶剂采用二甲基甲酰胺，混合物溶液浓度为25～35 g:100 ml。