CN108997565A - 一种可降解聚酯材料的绿色合成方法 - Google Patents

一种可降解聚酯材料的绿色合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及精细化工领域,具体关于一种可降解聚酯材料的绿色合成方法;本发明方法公开的一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,本专利在碳酸钠催化下,使羟甲基亚乙基硫脲和1‑(1,2‑二溴乙基)‑1H‑吡唑反应,合成了一种有机含咪唑基催化剂;使用该有机含咪唑基催化剂使丙交酯、己内酯和碳酸亚乙酯在大分子引发剂作用下发生聚合反应,制备出了一种可降解的聚酯材料,本方法不使用金属含咪唑基催化剂,使用的有机含咪唑基催化剂在后处理过程中能被完全除去,无残留,制备的聚酯材料没有细胞毒性,强度高,是一种有前途的医用材料。

Description

一种可降解聚酯材料的绿色合成方法
技术领域
本发明涉及精细化工领域,具体关于一种可降解聚酯材料的绿色合成方法。
背景技术
可生物降解聚酯材料因在绿色环保和临床医学的广泛应用,已成为高分子科学领域研究的热点问题。
CN108164688A公开了一一种自染色催化合成可降解聚酯材料的制备方法。该方法主要以席夫碱金属配合物同时作为催化剂和染色剂,一步法自染色催化合成可降解聚酯材料。该发明将席夫碱金属配合物应用于交酯类单体、内酯类单体、环状碳酸酯类单体的均聚或共聚反应,制备所得聚合物分子量为8,000~150,000,单体的转化率可达100%。该合成工艺可调控所制得的聚合物的颜色为白色、黄色、红色、褐色、或黑色等,无需后续染色工艺。该发明原料成本低廉、利用率高,合成工艺简单,为聚交酯、聚内酯、聚碳酸酯等可降解聚酯材料的推广应用开拓了新的途径。
CN104031254A公开了一种用于神经组织修复的乙酰胆碱功能化可降解聚酯材料及其制备方法。该发明首先合成5-甲基-5-卤乙氧基羰基三亚甲基碳酸酯单体,该单体与环状内酯单体共聚得到侧基为卤乙醇酯的可降解聚酯材料,得到的聚酯材料与三甲胺进行季铵化反应后可得到侧基为乙酰胆碱的可降解聚酯材料。采用该方法可方便地在可降解聚酯材料侧基引入乙酰胆碱官能团,使其具有生物活性,且具有比例可调、共聚单体可调等优点。该发明的乙酰胆碱功能化可降解聚酯材料能够促进神经细胞的粘附以及神经轴突的生长,在神经组织修复与再生方面具有潜在的应用价值。
CN103877624A公开了一种可降解聚酯支架及其制备方法。该发明的可降解聚酯支架包括聚酯复合材料,其中聚酯复合材料由生物可降解聚酯材料和金属基材料制成。该发明方法提高了可降解聚酯支架的力学性能,并且实现了支架主体及整体的显影。
以上发明以及现有技术制备可降解聚酯材料,往往都要使用金属催化剂,都存在着不同程度的金属离子残留在聚合物中不能完全去除,导致材料具备一定的细胞毒性,限制了其在医疗领域的应用。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种可降解聚酯材料的绿色合成方法。
一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,制备技术方案如下:
按照质量分数,将100-120份的丙交酯、30-50份的己内酯、10-20份的碳酸亚乙酯、0.5-1.5份的大分子引发剂和300-400份的氯仿加入到聚合釜中,搅拌混合均匀后抽真空,用惰性气体置换反应釜中的空气,重复三次,最后充入惰性气体保护,然后将1-5份的含咪唑基催化剂加入到聚合釜中,控温30-40℃,反应30-50h;完成反应后将反应物加入到500-600份的甲醇中沉析,然后过滤,用甲醇洗涤,在35-45℃的真空干燥箱中干燥15-20h,即可得到所述的可降解聚酯材料。
所述的含咪唑基催化剂按照以下方案制备:
按照质量份数,将6.5-10.5份的羟甲基亚乙基硫脲、8-15份的无水碳酸钠、12-20份的1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑、0.001-0.01份的份四(甲硫代)四硫富瓦烯、0.05-0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.01-0.1份的2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] 、0.1-0.6份聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐、和100-150份的无水乙醇加入到反应釜中,在氮气保护下加热到70-80℃,搅拌反应15-28h,然后将乙醇蒸干,将入80-100份的纯化水,调节pH值为12-14,用200-300份的氯仿萃取3次,合并有机相,有机层用无水硫酸钠干燥后旋干溶剂,即可得到所述的含咪唑基催化剂。
所述的大分子引发剂为聚乙二醇400或聚乙二醇800或聚乙二醇2000。
所述的丙交酯、大分子引发剂,含咪唑基催化剂和聚合釜都经过真空干燥处理,保证反应在无水条件下进行。
所述的惰性气体为氮气或氩气或氦气。
本发明方法公开的一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,本专利在碳酸钠催化下,使羟甲基亚乙基硫脲和1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑反应,合成了一种有机含咪唑基催化剂;使用该有机含咪唑基催化剂使丙交酯、己内酯和碳酸亚乙酯在大分子引发剂作用下发生聚合反应,制备出了一种可降解的聚酯材料,本方法不使用金属催化剂,使用的有机催化剂在后处理过程中能被完全除去,无残留,制备的聚酯材料没有细胞毒性,强度高,是一种有前途的医用材料。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明:
实施例1
一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,制备技术方案如下:
按照质量分数,将110份的丙交酯、40份的己内酯、15份的碳酸亚乙酯、1份的大分子引发剂和350份的氯仿加入到聚合釜中,搅拌混合均匀后抽真空,用惰性气体置换反应釜中的空气,重复三次,最后充入惰性气体保护,然后将3份的含咪唑基催化剂加入到聚合釜中,控温35℃,反应40h;完成反应后将反应物加入到550份的甲醇中沉析,然后过滤,用甲醇洗涤,在40℃的真空干燥箱中干燥18h,即可得到所述的可降解聚酯材料。
所述的含咪唑基催化剂按照以下方案制备:
按照质量份数,将8.5份的羟甲基亚乙基硫脲、12份的无水碳酸钠、16份的1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑、0.005份的份四(甲硫代)四硫富瓦烯、0.09份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.02份的2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] 、0.5份聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐、和130份的无水乙醇加入到反应釜中,在氮气保护下加热到75℃,搅拌反应22h,然后将乙醇蒸干,将入90份的纯化水,调节pH值为13,用250份的氯仿萃取3次,合并有机相,有机层用无水硫酸钠干燥后旋干溶剂,即可得到所述的含咪唑基催化剂。
所述的大分子引发剂为聚乙二醇40。
所述的丙交酯、大分子引发剂,含咪唑基催化剂和聚合釜都经过真空干燥处理,保证反应在无水条件下进行。
所述的惰性气体为氮气。
本实验制备的聚合物材料收率为98.24%,断裂强度为9.30MPa。
实施例2
一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,制备技术方案如下:
按照质量分数,将100份的丙交酯、30份的己内酯、10份的碳酸亚乙酯、0.5份的大分子引发剂和300份的氯仿加入到聚合釜中,搅拌混合均匀后抽真空,用惰性气体置换反应釜中的空气,重复三次,最后充入惰性气体保护,然后将1份的含咪唑基催化剂加入到聚合釜中,控温30℃,反应30h;完成反应后将反应物加入到500份的甲醇中沉析,然后过滤,用甲醇洗涤,在35℃的真空干燥箱中干燥15h,即可得到所述的可降解聚酯材料。
所述的含咪唑基催化剂按照以下方案制备:
按照质量份数,将6.5份的羟甲基亚乙基硫脲、8份的无水碳酸钠、12份的1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑、0.001份的份四(甲硫代)四硫富瓦烯、0.05份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.01份的2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] 、0.1份聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐、和100份的无水乙醇加入到反应釜中,在氮气保护下加热到70℃,搅拌反应15h,然后将乙醇蒸干,将入80份的纯化水,调节pH值为12-,用200份的氯仿萃取3次,合并有机相,有机层用无水硫酸钠干燥后旋干溶剂,即可得到所述的含咪唑基催化剂。
所述的大分子引发剂为聚乙二醇800。
所述的丙交酯、大分子引发剂,含咪唑基催化剂和聚合釜都经过真空干燥处理,保证反应在无水条件下进行。
所述的惰性气体为氩气。
本实验制备的聚合物材料收率为97.83%,断裂强度为8.69MPa。
实施例3
一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,制备技术方案如下:
按照质量分数,将120份的丙交酯、50份的己内酯、20份的碳酸亚乙酯、1.5份的大分子引发剂和400份的氯仿加入到聚合釜中,搅拌混合均匀后抽真空,用惰性气体置换反应釜中的空气,重复三次,最后充入惰性气体保护,然后将5份的含咪唑基催化剂加入到聚合釜中,控温40℃,反应50h;完成反应后将反应物加入到600份的甲醇中沉析,然后过滤,用甲醇洗涤,在45℃的真空干燥箱中干燥20h,即可得到所述的可降解聚酯材料。
所述的含咪唑基催化剂按照以下方案制备:
按照质量份数,将10.5份的羟甲基亚乙基硫脲、15份的无水碳酸钠、20份的1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑、0.01份的份四(甲硫代)四硫富瓦烯、0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.1份的2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] 、0.6份聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐、和150份的无水乙醇加入到反应釜中,在氮气保护下加热到80℃,搅拌反应28h,然后将乙醇蒸干,将入100份的纯化水,调节pH值为14,用300份的氯仿萃取3次,合并有机相,有机层用无水硫酸钠干燥后旋干溶剂,即可得到所述的含咪唑基催化剂。
所述的大分子引发剂为聚乙二醇2000。
所述的丙交酯、大分子引发剂,含咪唑基催化剂和聚合釜都经过真空干燥处理,保证反应在无水条件下进行。
所述的惰性气体为氦气。
本实验制备的聚合物材料收率为98.62%,断裂强度为9.51MPa。
实施例4
一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,制备技术方案如下:
按照质量分数,将100份的丙交酯、30份的己内酯、10份的碳酸亚乙酯、0.5份的大分子引发剂和300份的氯仿加入到聚合釜中,搅拌混合均匀后抽真空,用惰性气体置换反应釜中的空气,重复三次,最后充入惰性气体保护,然后将1份的含咪唑基催化剂加入到聚合釜中,控温30℃,反应30h;完成反应后将反应物加入到500份的甲醇中沉析,然后过滤,用甲醇洗涤,在35℃的真空干燥箱中干燥15h,即可得到所述的可降解聚酯材料。所述的含咪唑基催化剂按照以下方案制备:
按照质量份数,将10.5份的羟甲基亚乙基硫脲、15份的无水碳酸钠、20份的1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑、0.001份的份四(甲硫代)四硫富瓦烯、0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.05份的2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] 、0.5份聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐、和150份的无水乙醇加入到反应釜中,在氮气保护下加热到80℃,搅拌反应28h,然后将乙醇蒸干,将入100份的纯化水,调节pH值为14,用300份的氯仿萃取3次,合并有机相,有机层用无水硫酸钠干燥后旋干溶剂,即可得到所述的含咪唑基催化剂。所述的大分子引发剂为聚聚乙二醇800。
所述的丙交酯、大分子引发剂,含咪唑基催化剂和聚合釜都经过真空干燥处理,保证反应在无水条件下进行。
所述的惰性气体为氮气。
本实验制备的聚合物材料收率为98.41%,断裂强度为9.01MPa。
实施例5
一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,制备技术方案如下:
按照质量分数,将120份的丙交酯、50份的己内酯、20份的碳酸亚乙酯、1.5份的大分子引发剂和400份的氯仿加入到聚合釜中,搅拌混合均匀后抽真空,用惰性气体置换反应釜中的空气,重复三次,最后充入惰性气体保护,然后将5份的含咪唑基催化剂加入到聚合釜中,控温40℃,反应50h;完成反应后将反应物加入到600份的甲醇中沉析,然后过滤,用甲醇洗涤,在45℃的真空干燥箱中干燥20h,即可得到所述的可降解聚酯材料。
所述的含咪唑基催化剂按照以下方案制备:
按照质量份数,将6.5份的羟甲基亚乙基硫脲、8份的无水碳酸钠、12份的1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑、0.001份的份四(甲硫代)四硫富瓦烯、0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.01份的2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] 、0.6份聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐、和100份的无水乙醇加入到反应釜中,在氮气保护下加热到70℃,搅拌反应15h,然后将乙醇蒸干,将入80份的纯化水,调节pH值为12-,用200份的氯仿萃取3次,合并有机相,有机层用无水硫酸钠干燥后旋干溶剂,即可得到所述的含咪唑基催化剂。
所述的大分子引发剂为聚乙二醇400。
所述的丙交酯、大分子引发剂,含咪唑基催化剂和聚合釜都经过真空干燥处理,保证反应在无水条件下进行。
所述的惰性气体为氮气。
本实验制备的聚合物材料收率为98.34%,断裂强度为8.97MPa。
对比例1
不加聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐,其它同实施例1。
本实验制备的聚合物材料收率为96.76%,断裂强度为7.89MPa。
对比例2
不加2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] ,其它同实施例1。
本实验制备的聚合物材料收率为86.89%,断裂强度为7.49MPa。
对比例3
不加份四(甲硫代)四硫富瓦烯,其它同实施例1。
本实验制备的聚合物材料收率为87.67%,断裂强度为7.21MPa。
对比例4
不加1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯,其它同实施例1。
本实验制备的聚合物材料收率为79.62%,断裂强度为8.14MPa。
对比例5
不加含咪唑基催化剂,其它同实施例1。
本实验制备的聚合物材料收率为24.15%,断裂强度为3.61MPa。

Claims (5)

1.一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,制备技术方案如下:
按照质量分数,将100-120份的丙交酯、30-50份的己内酯、10-20份的碳酸亚乙酯、0.5-1.5份的大分子引发剂和300-400份的氯仿加入到聚合釜中,搅拌混合均匀后抽真空,用惰性气体置换反应釜中的空气,重复三次,最后充入惰性气体保护,然后将1-5份的含咪唑基催化剂加入到聚合釜中,控温30-40℃,反应30-50h;完成反应后将反应物加入到500-600份的甲醇中沉析,然后过滤,用甲醇洗涤,在35-45℃的真空干燥箱中干燥15-20h,即可得到所述的可降解聚酯材料。
2.根据权利要求1所述的一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,其特征在于:所述的含咪唑基催化剂按照以下方案制备:
按照质量份数,将6.5-10.5份的羟甲基亚乙基硫脲、8-15份的无水碳酸钠、12-20份的1-(1,2-二溴乙基)-1H-吡唑、0.001-0.01份的份四(甲硫代)四硫富瓦烯、0.05-0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.01-0.1份的2-溴-螺环[9H-芴-9,9'-[9H]氧杂蒽] 、0.1-0.6份聚乙烯咪唑啉鎓乙酸盐、和100-150份的无水乙醇加入到反应釜中,在氮气保护下加热到70-80℃,搅拌反应15-28h,然后将乙醇蒸干,将入80-100份的纯化水,调节pH值为12-14,用200-300份的氯仿萃取3次,合并有机相,有机层用无水硫酸钠干燥后旋干溶剂,即可得到所述的含咪唑基催化剂。
3.根据权利要求1所述的一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,其特征在于:所述的大分子引发剂为聚乙二醇400或聚乙二醇800或聚乙二醇2000。
4.根据权利要求1所述的一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,其特征在于:所述的丙交酯、大分子引发剂,含咪唑基催化剂和聚合釜都经过真空干燥处理,保证反应在无水条件下进行。
5.根据权利要求1所述的一种可降解聚酯材料的绿色合成方法,其特征在于:所述的惰性气体为氮气或氩气或氦气。
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