CN111548481B - 一种可生物降解聚酯材料及其制备方法和应用、载体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可生物降解聚酯材料及其制备方法和应用、载体材料及其制备方法，属于载体材料技术领域。本发明以对苯二甲酸二甲酯和聚己内酯为单体合成聚酯材料，所制备的聚酯材料中含有聚己内酯和聚酯结构的刚性芳环结构，其芳环结构能够提高材料的整体强度、冲击性能及耐热性能等，酯交换反应过程中开环的聚己内酯链状结构柔软性较好，可以在自然条件下完全降解；此外，本发明制备的聚酯材料综合了两种反应单体(对苯二甲酸二甲酯和聚己内酯)的性能优势，所述聚酯材料的断裂伸长率明显提高，耐热性能明显改善，同时具有一定的耐腐蚀性和形状记忆功能，降解速率慢，在长效药物载体方面具有广阔的应用前景。

Description

一种可生物降解聚酯材料及其制备方法和应用、载体材料及 其制备方法

技术领域

本发明涉及载体材料技术领域，尤其涉及一种可生物降解聚酯材料及其制备方法和应用、载体材料及其制备方法。

背景技术

药物载体，是指能改变药物进入人体的方式和在体内的分布、控制药物的释放速度并将药物输送到靶向器官的体系。药物载体材料在控释制剂的研究中起着非常重要的作用，从20世纪60年代以来，药物控制释放体系的研究引起人们广泛的重视。药物控制释放体系可提高药物的利用率、安全性和有效性，从而可减少给药频率，因此受到关注。

药物载体研究在释药新方式研究方面具有很大的意义，也是国内外医药领域的重要研究方向。在药物载体中，来源于动、植物及微生物的生物高分子，因其良好的生物相容性、可生物降解及可再生性，成为一类重要的药物载体材料。药物载体的种类众多，较为成熟的有微囊与微球、纳米粒、脂质体。使用药物载体具有以下优点：缓释与长效性，可减少给药次数，降低血药浓度峰谷波动等，生物降解微球具有长效性能；掩盖药物的不良气味，降低局部刺激性；提高药物的稳定性；使液态药物固态化，将油类、香料、脂溶性维生素包裹成微粒使之固态化。目前，现有研究对药物载体的基本要求是：性质稳定；有适宜的释药速率；无毒、无刺激性；能与药物配伍，不影响药物的药理作用及含量测定；有一定的强度、弹性及可塑性，能完全包封囊心物；具有符合要求的黏度、渗透性、亲水性和溶解性等。

随着科技的发展，人们对疾病的治疗效果和治疗手段的要求也日益提高。提高药物的生物利用度、延长药物作用时间、实现药物体内靶向定位，降低毒副作用一直是药物载体领域研究的重点。就目前情况来看，许多药物载体仍存在研制成本高、包封率低、适用范围窄以及临床应用率不高等问题。今后的研究方向应是进一步提高药物载体的可控程度、提高载药性及时长、降低毒副作用、提高生物降解能力等。

聚己内酯(Polycaprolactone，PCL)是通过ε-己内酯单体在金属阴离子络合催化剂催化下开环聚合而成的高分子有机聚合物，无毒，使用安全性方面得到保障；具有良好的生物相容性、良好的有机高聚物相容性，可以充当相容剂，节约成本，安全环保，进一步提升应用安全性；生物降解性良好，带动材料整体降解性；同时由于其具有良好的形状记忆温控性质，在长效药物载体应用方面具有重要意义。然而，其存在降解速率快、耐热性差、力学性能不足等缺陷，限制了其在长效药物载体方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可生物降解聚酯材料及其制备方法和应用、载体材料及其制备方法，所述可生物降解聚酯材料的降解速率慢、耐热性好、力学性能好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可生物降解聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

将1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯、聚己内酯和酯交换催化剂混合，进行酯交换反应，得到酯交换产物体系；

将所述酯交换产物体系、扩链剂、缩聚抗氧剂和缩聚催化剂混合，进行缩聚反应，得到可生物降解聚酯材料。

优选的，所述1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯和聚己内酯的摩尔比为(2～2.6)：(0.2～0.6):(0.4～0.8)。

优选的，所述酯交换催化剂为钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物；所述酯交换催化剂与1,4-丁二醇的摩尔比为(0.005～0.01)％:1。

优选的，所述酯交换反应的温度为170～210℃，时间为2～6h。

优选的，所述扩链剂为多元醇；所述扩链剂的加入量占1,4-丁二醇摩尔量的0.05～0.2％；

所述缩聚抗氧剂为1010和627A；所述缩聚抗氧剂的加入量占1,4-丁二醇摩尔量的0.01～0.02％；

所述缩聚催化剂为钛酸四丁酯-乙酸镁复合物；所述缩聚催化剂的加入量占1,4-丁二醇摩尔量的0.008～0.015％。

优选的，所述缩聚反应的真空度为200～400Pa，所述缩聚反应的温度为250±2℃，时间为1～4.5h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的可生物降解聚酯材料。

本发明提供了上述技术方案所述可生物降解聚酯材料作为载体材料的应用。

本发明提供了一种药物载体材料，包括以下质量百分含量的制备原料：聚己内酯30～70％，聚酯材料20～60％，聚乳酸8～35％，多元醇0.3～2％，淀粉0～3％，抗氧剂0.05～0.2％；

所述聚酯材料为上述技术方案所述可生物降解聚酯材料。

本发明提供了上述技术方案所述药物载体材料的制备方法，包括以下步骤：

将所述制备原料进行共混挤出，得到药物载体材料。

本发明提供了一种聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：将1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯、聚己内酯和酯交换催化剂混合，进行酯交换反应，得到酯交换产物体系；将所述酯交换产物体系、扩链剂、缩聚抗氧剂和缩聚催化剂混合，进行缩聚反应，得到可生物降解聚酯材料。本发明以对苯二甲酸二甲酯和聚己内酯为单体合成聚酯材料，所制备的聚酯材料中含有聚己内酯和聚酯结构的刚性芳环结构，其芳环结构能够提高材料的整体强度、冲击性能及耐热性能等，酯交换反应过程中开环的聚己内酯链状结构柔软性较好，可以在自然条件下完全降解；此外，本发明制备的聚酯材料综合了两种反应单体的性能优势(对苯二甲酸二甲酯(DMT)和聚己内酯(PCL)，其中，DMT的力学性能、伸长率、耐热性和冲击性能等；PCL生物降解性能和柔软弹性)，所述聚酯材料的断裂伸长率明显提高，耐热性能明显改善，同时具有一定的耐腐蚀性和形状记忆功能，降解速率慢，在长效药物载体方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1制备的聚酯材料红外谱图；

图2为实施例1制备的聚酯材料DSC图；

图3为实施例2制备的聚酯材料DSC图；

图4为实施例3制备的聚酯材料DSC图；

图5为实施例4制备的聚酯材料DSC图；

图6为实施例3制备的聚酯材料的初始形状为圆形的效果图；

图7为实施例3制备的聚酯材料的定型为直线型的效果图；

图8为实施例3制备的聚酯材料的恢复为圆形的效果图；

图9为实施例3制备的聚酯材料解冻过程变化为圆形的效果图；

图10为实施例3制备的聚酯材料的初始形状为6型的效果图；

图11为实施例3制备的聚酯材料的定型为直线型的效果图；

图12为实施例3制备的聚酯材料的恢复为6型的效果图；

图13为实施例3制备的聚酯材料的解冻过程变化为6型的效果图；

图14为实施例3制备的聚酯材料的初始形状为多环状的效果图；

图15为实施例3制备的聚酯材料的花型效果图；

图16为实施例3制备的聚酯材料的恢复为花型的效果图；

图17为实施例3制备的聚酯材料的解冻过程改变形状的效果图。

具体实施方式

本发明提供了一种可生物降解聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

将1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯、聚己内酯和酯交换催化剂混合，进行酯交换反应，得到酯交换产物体系；

将所述酯交换产物体系、扩链剂、缩聚抗氧剂和缩聚催化剂混合，进行缩聚反应，得到可生物降解聚酯材料。

在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明将1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯(DMT)、聚己内酯和酯交换催化剂混合，进行酯交换反应，得到酯交换产物体系。在本发明中，所述1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯和聚己内酯(PCL)的摩尔比优选为(2～2.6)：(0.2～0.6):(0.4～0.8)，更优选为(2.2～2.5)：(0.3～0.5):(0.5～0.6)。在本发明中，所述酯交换催化剂优选为钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物；所述钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物中的金属有机化合物优选为辛酸亚锡、四苯基锡、乙酸锌和二甲基锌中的一种或几种。在本发明中，以元素的质量百分含量计，所述钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物中各有效组分的质量百分比优选为钛15～30％，镁5～25％，金属元素40～70％。

在本发明中，所述钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物的制备方法优选为：将钛酸四丁酯与甲醇混合，得到饱和溶液后回流24h，蒸发出二分之一甲醇，将所得有机钛产物与钛粉(KRTi-4)按照质量比1:1混合，得到钛催化剂；将所述钛催化剂、氧化镁粉末和有机金属化合物混合，再将所得混合物与乙酸乙酯按照质量比1:1充分融合，加热至沸腾，回流反应1h，趁热加入反应釜中，进行复合，得到液态复合物，即钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物。本发明对所述钛酸四丁酯与甲醇混合以及所述钛催化剂、氧化镁粉末和有机金属化合物混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将物料混合均匀即可。在本发明中，所述有机金属化合物优选为辛酸亚锡、四苯基锡、乙酸锌或二甲基锌。本发明对所述氧化镁粉末没有特殊的限定，选用本领域熟知的市售商品即可。在本发明中，所述钛催化剂、氧化镁粉末和有机金属化合物的质量比优选为100:(18～150):(80～234)，更优选为100:(40～80):(110～220)；所述复合的温度优选为85℃，所述复合的时间优选为120min。本发明将钛酸四丁酯与甲醇混合能够避免钛酸四丁酯在反应过程中的分解，提高其有效催化率；本发明将钛催化剂、氧化镁粉末和有机金属化合物分散于乙酸乙酯，一方面能够增加其表观加入量(实际有效含量未增加)，有利于控制加入量的准确性，另一方面钛催化剂、氧化镁粉末和有机金属化合物与乙酸乙酯的相容性好，对复合物催化剂的影响小。

在本发明中，所述氧化镁粉末的粒径优选为20～100nm，所述氧化镁粉末作为钛催化剂载体，使反应更充分，同时具有一定的催化作用。

在本发明中，所述酯交换催化剂(有效质量)与1,4-丁二醇的摩尔比优选为(0.005～0.01)％:1，更优选为(0.006～0.008)％:1；所述有效质量具体指的是实际发挥作用的钛、镁和金属元素的总质量。

在本发明中，将1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯(DMT)、聚己内酯和酯交换催化剂混合的过程优选为先将1,4-丁二醇(BDO)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)和聚己内酯(PCL)采用一步投料法混合，然后自室温升温至50～55℃，再向所得混合物中加入酯交换催化剂。在本发明中，所述升温的速率优选为15℃/min.；本发明升温至50～55℃再加入酯交换催化剂能够避免催化剂聚集而导致的局部催化效率过高，进而导致链段的封端，其他部分起不到应有的催化效果，而且链段较短，难以进行有效反应；同时避免温度过高时催化剂在进料口迅速气化，导致催化效果降低甚至失效。

在本发明中，所述酯交换反应的温度优选为170～210℃，时间优选为2～6h，更优选为3～5h；所述酯交换反应的过程优选为以7～8℃/min的升温速率升温至170℃，开始出甲醇后，保持出甲醇1h后，以2℃/min的升温速率升温至210℃，保温30min。

在所述酯交换反应过程中，酯交换催化剂催化聚己内酯的开环，而且DMT单体的酯交换反应容易进行，从而带动聚己内酯和DMT的酯交换反应迅速进行，同时，酯交换催化剂攻击未能完全参与反应的聚己内酯和DMT的结构，进行脱醇反应，随即丁二醇参与发生酯交换反应，丁二醇分别与聚己内酯和DMT发生酯交换反应，替换下来的酯交换催化剂继续与其他聚己内酯、DMT单体进行反应。

得到酯交换产物体系后，本发明对所述酯交换产物不进行任何处理，直接将所述酯交换产物体系、扩链剂、缩聚抗氧剂和缩聚催化剂混合，进行缩聚反应，得到可生物降解聚酯材料。在本发明中，所述扩链剂优选为多元醇；所述多元醇优选为二元醇、三元醇、四元醇或多官能团的多元醇，更优选为甘油、新戊四醇、丙二醇或乙二醇；所述扩链剂的加入量优选占1,4-丁二醇摩尔量的0.005～0.02％，更优选为0.008～0.01％。本发明添加扩链剂，一方面使合成的聚酯材料具有较高的分子量，另一方面，不同于以往扩链剂作为聚己内酯的开环引发剂，本发明所述扩链剂主要作用是促使反应快速完全进行，反应程度极大加深，反应产物的分子量得以提高，分子结构更加完整有序。这是因为本发明在酯交换反应阶段已加入足够量的酯交换催化剂进行聚己内酯的催化开环反应，从而带动聚己内酯和DMT的酯交换反应迅速进行，因此改变了扩链剂的加入时间节点，本发明在缩聚阶段加入扩链剂，能够避免提前加入扩链剂使得扩链剂的作用失效，而且扩链剂作为活性较高的多官能团物质，先与聚酯或者小分子聚酯发生反应形成大的网状结构，此时位阻较大，当有其他单体(聚己内酯或DMT)攻击扩链剂参与反应时容易将聚酯或者小分子的聚酯一一置换下来，失去官能团的小分子聚酯(或聚酯)和其他单体都具有反应活性，从而发生缩聚反应。

在本发明中，所述缩聚抗氧剂优选为1010和627A，所述1010和627A的质量比优选为(0.20～0.38):(0.62～0.80)；所述缩聚抗氧剂的加入量优选占1,4-丁二醇摩尔量的0.01～0.02％，优选为0.013～0.015％。

在本发明中，所述缩聚催化剂优选为钛酸四丁酯-乙酸镁复合物；所述钛酸四丁酯-乙酸镁复合物中钛酸四丁酯与乙酸镁的质量比优选为1:2；所述缩聚催化剂的加入量优选占1,4-丁二醇摩尔量的0.008～0.015％，更优选为0.01～0.012％。在本发明中，所述钛酸四丁酯-乙酸镁复合物的制备过程优选为将钛酸四丁酯与甲醇混合，得到饱和溶液后回流24h，蒸发出二分之一甲醇，将所得有机钛产物与钛粉(KRTi-4)按照质量比1:1混合，得到钛催化剂；将所述钛催化剂与乙酸镁混合，再将所得混合物与乙酸乙酯按照质量比1:1充分融合，加热至沸腾，回流反应1h，趁热加入反应釜中，进行复合，得到液态复合物，即钛酸四丁酯-乙酸镁复合物。在本发明中，所述钛催化剂与乙酸镁的质量比优选为1:2；所述复合的温度优选为85℃，时间优选为60min。

在本发明中，所述酯交换产物体系、扩链剂、缩聚抗氧剂和缩聚催化剂混合的过程优选为：先向所述酯交换产物体系中先加入抗氧剂，封口搅拌值缩聚抗氧剂溶解后，开口迅速加入扩链剂，封口搅拌均匀后，再加入催化剂，封口搅拌均匀后(使其分散均匀，防止直接升温发生局部反应)，再进行升温进入缩聚反应过程。本发明控制该加料顺序能够避免扩链剂迅速参与缩聚封端反应，保证聚氨酯材料的分子量。

完成所述酯交换产物体系、扩链剂、缩聚抗氧剂和缩聚催化剂的混合后，本发明将所得混合物料以0.5～2℃/min的升温速率进行升温，同时以10kPa/10min的速率抽真空至1kPa，然后以300～400Pa/10min的速率抽真空至200～400Pa下，进行缩聚反应。本发明优选通过电机电流和扭矩判断反应终点。在本发明中，所述缩聚反应的真空度优选为200～400Pa，更优选为250～350Pa，所述缩聚反应的温度优选为250±2℃，时间优选为1～4.5h，更优选为2～3h。

在所述缩聚反应过程中，酯交换反应后的体系中会同时存在

几种单体，还有少量中小分子单体，以及上述几种单体的共聚物，缩聚阶段上述几种单体发生共聚，同时馏出多余的醇类，产物中包括丁二醇以及

与

的共聚产物。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的可生物降解聚酯材料。

在本发明中，所述可生物降解聚酯材料具有式I所示结构单元：

其中，n＝360～450，优选为380～420；所述可生物降解聚酯材料的分子量分布指数优选为2～3，其聚酯材料的结构为长链不规则形状结构，而且是交叉的树枝状结构，不存在对称结构。

本发明提供的聚酯材料为高弹性体，含有聚己内酯和聚酯结构的刚性芳环结构，该芳环结构能够提高材料的整体强度、冲击性能及耐热性能等，酯交换反应过程中开环的聚己内酯链状结构柔软性较好，可以在自然条件下完全降解；此外，本发明制备的聚酯材料综合了两种反应单体的性能优势(对苯二甲酸二甲酯(DMT)和聚己内酯(PCL)，其中，DMT的力学性能、伸长率、耐热性和冲击性能等；PCL生物降解性能和柔软弹性)，所述聚酯材料的断裂伸长率明显提高，耐热性能明显改善，同时具有一定的耐腐蚀性和形状记忆功能，在长效药物载体方面具有广阔的应用前景。

本发明提供了上述技术方案所述聚酯材料作为载体材料的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程应用即可。

本发明提供了一种药物载体材料，包括以下质量百分含量的制备原料：聚己内酯30～70％，聚酯材料20～60％，聚乳酸8～35％，多元醇0.3～2％，淀粉0～3％，抗氧剂0.05～0.2％；

所述聚酯材料为上述技术方案所述可生物降解聚酯材料。

以质量百分数计，本发明提供的药物载体材料的制备原料包括聚己内酯30～70％，优选为35～65％，更优选为40～50％。

以质量百分数计，本发明提供的药物载体材料的制备原料包括聚酯材料20～60％，优选为25～50％，更优选为30～45％。

以质量百分数计，本发明提供的药物载体材料的制备原料包括聚乳酸8～35％，优选为10～30％，进一步优选为15～25％。在本发明中，聚乳酸的分子链均一规整，结晶性好，综合力学性能较优良，生物相容性较好，可以与其他材料共混；而且具有生物降解性。

以质量百分数计，本发明提供的药物载体材料的制备原料包括多元醇0.3～2％，优选为0.5～1.5％，进一步优选为0.8～1.2％。在本发明中，所述多元醇优选包括季戊四醇、甘油、三羟甲基乙烷、木糖醇、山梨醇或聚醚多元醇。本发明利用多元醇作为引发剂增加聚己内酯、聚酯材料和聚乳酸之间的交联；同时多元醇具有扩链的作用，其本身对环境无影响，醇结构本身也是材料的重要组成部分，对材料主体没有副作用。

以质量百分数计，本发明提供的药物载体材料的制备原料包括淀粉0～3％，优选为0.5～2.5％，更优选为1.0～2.0％。本发明利用淀粉作为粘合剂。

以质量百分数计，本发明提供的药物载体材料的制备原料包括抗氧剂0.05～0.2％，优选为0.08～0.15％，更优选为0.1～0.12％。在本发明中，所述抗氧剂优选为抗氧剂BHT(德国拜耳)、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的混合物，所述抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的质量比优选为(0.20～0.45)：(0.15～0.30)：(0.25～0.65)，更优选为(0.25～0.40)：(0.20～0.25)：(0.30～0.50)；所述抗氧剂能够防止材料在共混过程中发生过多的氧化及水解，保证材料的性能不会因为加工过程导致降低，同时能够保证材料的表观较佳，色度均一良好。

本发明提供了上述技术方案所述药物载体材料的制备方法，包括以下步骤：

将所述制备原料进行共混挤出，得到药物载体材料。本发明对所述共混挤出的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的制备药物载体材料的过程进行即可。在所述共混挤出过程中，聚己内酯、聚酯材料和聚乳酸三种单体之间发生交联，形成网络交错的大分子结构。

本发明所述药物载体材料中，所用聚酯材料具有优异的力学性能、伸长率、耐热性、冲击性能可降解性，同时具有一定的耐腐蚀性和形状记忆功能，将其与聚己内酯和聚乳酸复配制备药物载体时，能够赋予药物载体材料优异的力学性能、耐热性和降解性；而且，聚己内酯、聚酯材料和聚乳酸的配比范围大，在药物载体材料缓慢释药的过程中，三种单体的特性不同导致发生不同程度的降解反应，不同配比组成的药物载体材料可以实现不同类型的药物释放。因此，本发明的药物载体材料具有药物载体释药速率可以有效控制、材料安全无毒、耐热性能良好、抗药腐蚀性较好的特点，同时具备形状记忆功能。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，钛酸四丁酯-乙酸镁复合物的制备过程为：将100g钛酸四丁酯与150mL甲醇混合，得到饱和溶液后回流24h，蒸发出二分之一甲醇，将所得有机钛产物175g与钛粉(KRTi-4)按照质量比1:1混合，得到钛催化剂；将所述钛催化剂100g与乙酸镁200g混合，再将所得混合物与乙酸乙酯按照质量比1:1充分融合，加热至沸腾，回流反应1h，趁热加入反应釜中，在85℃进行复合60min，得到液态复合物，即钛酸四丁酯-乙酸镁复合物。所述钛酸四丁酯-乙酸镁复合物中钛酸四丁酯与乙酸镁的质量比为1:2。

实施例1

钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物的制备过程为：将100g钛酸四丁酯与150mL甲醇混合，得到饱和溶液后回流24h，蒸发出二分之一甲醇，将所得有机钛产物175g与钛粉(KRTi-4)按照质量比1:1混合，得到钛催化剂；将所述钛催化剂10g、氧化镁粉末15g和辛酸亚锡22g混合，再将所得混合物与乙酸乙酯按照质量比1:1充分融合，加热至沸腾，回流反应1h，趁热加入反应釜中，在85℃进行复合120min，得到液态复合物，即钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物。本实施例中以元素的质量百分含量计算所述钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物中各有效组分的质量百分比。

将1,4-丁二醇40mol、对苯二甲酸二甲酯4mol、聚己内酯16mol一步投料于反应釜，自室温升温至50℃(升温速率为15℃/min)，然后向所得混合物中加入钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物0.002mol(占1,4-丁二醇摩尔比的0.005％，复合物中钛15％，镁25％，辛酸亚锡60％)，进行酯交换，先以8℃/min速率升温至170℃，开始出甲醇后，保持出醇1h，而后以2℃/min速率升温至210℃，达到210℃后保温30min，得到酯交换产物体系，酯交换反应总时间为6h；

向所述酯交换产物体系中加入扩链剂乙二醇0.02mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.05)、缩聚抗氧剂1010和627A0.004mol(1010和627A质量比为2:8，缩聚抗氧剂的加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.01％)、钛酸四丁酯-乙酸镁复合物0.0032mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.008％)后，继续以0.5℃/min的速率进行升温，同时以10kPa/10min的速率抽真空至1kPa，然后以300Pa/10min的速率抽真空至400Pa，在250℃进行缩聚反应4.5h，以电机电流和扭矩判断反应终点，得到聚酯材料，记为TPCL。

实施例2

钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物的制备过程为：将100g钛酸四丁酯与150mL甲醇混合，得到饱和溶液后回流24h，蒸发出二分之一甲醇，将所得有机钛产物175g与钛粉(KRTi-4)按照质量比1:1混合，得到钛催化剂；将所述钛催化剂10g、氧化镁粉末7.5g和四苯基锡8.1g混合，再将所得混合物与乙酸乙酯按照质量比1:1充分融合，加热至沸腾，回流反应1h，趁热加入反应釜中，在85℃进行复合120min，得到液态复合物，即钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物。本实施例中以元素的质量百分含量计算所述钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物中各有效组分的质量百分比。

将1,4-丁二醇40mol、对苯二甲酸二甲酯12mol、聚己内酯8mol一步投料于反应釜，自室温升温至52℃(升温速率为15℃/min)，然后向所得混合物中加入钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物0.004mol(占1,4-丁二醇摩尔比的0.01％，复合物中钛30％，镁25％，四苯基锡45％)，进行酯交换，先以8℃/min速率升温至170℃，开始出甲醇后，保持出醇1h，而后以2℃/min速率升温至210℃，达到210℃后保温30min，得到酯交换产物体系，酯交换反应总时间为2h；

向所述酯交换产物体系中加入扩链剂乙二醇0.08mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.2％)、缩聚抗氧剂1010和627A0.008mol(1010和627A质量比为38:62，缩聚抗氧剂的加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.02％)、钛酸四丁酯-乙酸镁复合物0.006mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.015％，)后，继续以0.5℃/min的速率进行升温，同时以10kPa/10min的速率抽真空至1kPa，然后以400Pa/10min速率抽真空至200Pa，在250℃进行缩聚反应4h，以电机电流和扭矩判断反应终点，得到聚酯材料，记为TPCL。

实施例3

钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物的制备过程为：将100g钛酸四丁酯与150mL甲醇混合，得到饱和溶液后回流24h，蒸发出二分之一甲醇，将所得有机钛产物175g与钛粉(KRTi-4)按照质量比1:1混合，得到钛催化剂；将所述钛催化剂10g、氧化镁粉末1.8g和乙酸锌15.2g混合，再将所得混合物与乙酸乙酯按照质量比1:1充分融合，加热至沸腾，回流反应1h，趁热加入反应釜中，在85℃进行复合120min，得到液态复合物，即钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物。本实施例中以元素的质量百分含量计算所述钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物中各有效组分的质量百分比。

将1,4-丁二醇40mol、对苯二甲酸二甲酯10mol、聚己内酯10mol一步投料于反应釜，自室温升温至55℃(升温速率为15℃/min)，然后向所得混合物中加入钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物0.003mol(占1,4-丁二醇摩尔比的0.0075％，复合物中钛25％，镁5％，乙酸锌70％)，进行酯交换，先以8℃/min速率升温至170℃，开始出甲醇后，保持出醇1h，而后以2℃/min速率升温至210℃，达到210℃后保温30min，得到酯交换产物体系，酯交换反应总时间为3h；

向所述酯交换产物体系中加入扩链剂乙二醇0.05mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.125％)、缩聚抗氧剂1010和627A0.006mol(1010和627A质量比为35:65，缩聚抗氧剂的加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.015％)、钛酸四丁酯-乙酸镁复合物0.005mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.0125％)后，继续以0.5℃/min速率进行升温，同时以10kPa/10min的速率抽真空至1kPa，然后以350Pa/10min速率抽真空至250Pa，在250℃进行缩聚反应1.5h，以电机电流和扭矩判断反应终点，得到聚酯材料，记为TPCL。

实施例4

钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物的制备过程为：将100g钛酸四丁酯与150mL甲醇混合，得到饱和溶液后回流24h，蒸发出二分之一甲醇，将所得有机钛产物175g与钛粉(KRTi-4)按照质量比1:1混合，得到钛催化剂；将所述钛催化剂10g、氧化镁粉末12g和二甲基锌23.4g混合，再将所得混合物与乙酸乙酯按照质量比1:1充分融合，加热至沸腾，回流反应1h，趁热加入反应釜中，在85℃进行复合120min，得到液态复合物，即钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物。本实施例中以元素的质量百分含量计算所述钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物中各有效组分的质量百分比。

将1,4-丁二醇40mol、对苯二甲酸二甲酯8mol、聚己内酯9mol一步投料于反应釜，自室温升温至50℃(升温速率为15℃/min)，然后向所得混合物中加入钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物0.004mol(占1,4-丁二醇摩尔比的0.01％，复合物中钛15％，镁20％，二甲基锌65％)，进行酯交换，先以8℃/min速率升温至170℃，开始出甲醇后，保持出醇1h，而后以2℃/min速率升温至210℃，达到210℃后保温30min，得到酯交换产物体系，酯交换反应总时间为4.5h；

向所述酯交换产物体系中加入扩链剂乙二醇0.07mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.175％)、缩聚抗氧剂1010和627A0.005mol(1010和627A质量比为30:70，缩聚抗氧剂的加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.0125％)、钛酸四丁酯-乙酸镁复合物0.0049mol(加入量为占1,4-丁二醇摩尔比的0.01225％)后，继续以0.5℃/min速率进行升温，同时以10kPa/10min的速率抽真空至1kPa，然后以330Pa/10min速率抽真空至295Pa，在250℃进行缩聚反应1h，以电机电流和扭矩判断反应终点，得到聚酯材料，记为TPCL。

应用例1

制备原料：聚己内酯30kg，实施例1制备的聚酯材料60kg，聚乳酸8kg，山梨醇0.3kg，淀粉1.65kg，抗氧剂0.05kg(抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的混合物，所述抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的质量比为0.20：0.30：0.50；

将上述制备原料进行共混挤出，得到载体材料。

应用例2

制备原料：聚己内酯70kg，实施例2制备的聚酯材料20kg，聚乳酸8kg，甘油1kg，淀粉0.8kg，抗氧剂0.2kg(抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的混合物，所述抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的质量比为0.45：0.30：0.25；

将上述制备原料进行共混挤出，得到载体材料。

应用例3

制备原料：聚己内酯38.2kg，实施例3制备的聚酯材料25kg，聚乳酸35kg，聚醚多元醇1.8kg，淀粉0kg，抗氧剂0.2kg(抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的混合物，所述抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的质量比为0.35：0.25：0.50；

将上述制备原料进行共混挤出，得到载体材料。

应用例4

制备原料：聚己内酯45kg，实施例4制备的聚酯材料40kg，聚乳酸12kg，季戊四醇1kg，淀粉1.9kg，抗氧剂0.1kg(抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的混合物，所述抗氧剂BHT、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和碳化二亚胺的质量比为0.20：0.15：0.65；

将上述制备原料进行共混挤出，得到载体材料。

表征及性能测试

1)对实施例1制备的聚酯材料进行红外表征，结果见图1，如图所示，2956.89、2871.29分子链段中-CH₂-伸缩振动峰；1719.79是芳香族对苯二甲酸二酯上C＝O吸收峰；1271.12是芳香族对苯二甲酸二酯结构上的C-O伸缩振动峰；1577.43、1504.44、1458.65强度不等的几个峰为芳香族对苯二甲酸二酯结构的-C＝C-特征峰；2956.89、2871.29C-H伸缩振动峰，1408.92、1458.65C-H弯曲振动峰。1018.51是对应取代苯环上的面内变形特征峰；730.23是芳香族对苯二甲酸二酯上的-CH-面外变形特征峰；960.34是芳香族对苯二甲酸二酯上的-CH-面内变形特征峰；1408.92、1458.65是聚己内酯开环后的C-H弯曲振动峰；1120.49是聚己内酯开环后缩聚形成的C＝O特征吸收峰，1103.78是聚己内酯开环后缩聚形成聚酯结构的C-O伸缩振动峰。

2)对实施例1～4制备的聚酯材料进行DSC表征，结果依次见图2～5，由图可知，实施例1～4制备的聚酯材料结构不同，其熔点会有些许差异，另外在升温过程中，随着链活动能力的增加以及分子的重排，聚酯结构的规整性增加，材料会出现一个小的结晶峰，温度继续升高，出现熔点，在降温过程中，则是由于熔融重整后的分子结构更加有序，因而出现一个明显的结晶峰；所以，实施例1～4以不同配比的单体结构和工艺艺过程制备的材料热性能不同，导致其熔点值有所不同，但一般的聚酯类降解塑料的熔点在130℃以下，本发明中得到的聚酯材料的整体热性能有了很大提升。

3)采用常规方法，对实施例1～4制备的聚酯材料进行结构测定，结果表明，实施例1～4制备的聚酯材料的分子量分布指数依次为2.8、2.6、2.5和3，相对分子质量分布窄，低相对分子质量的含量较少，而且在检测过程中发现，随着相对分子质量增大，链活动能力明显降低，材料的结晶速度显著减慢。

4)对实施例3制备的聚酯材料进行形状记忆功能测试，具体见图6～17。

由图6～17可以观察到聚酯材料的形状记忆过程，将聚酯材料制成圆形料条，研究3种不同形状料条的效果图：

第一种，固定料条的初始形状为近圆形(图6)，经过拉伸圆形料条的两段，并经过-18℃以下的冰柜低温定型为直线型(图7)，将冷冻过的料条取出，常温静置后料条恢复原状(图8)，解冻过程中料条逐渐改变形状(图9)。

第二种，常温下，固定料条初始形状为数字6型(图10)，经过-18℃以下的冰柜低温定型为直线型(图11)，常温静置后料条恢复原状(图12)，解冻过程中料条逐渐改变形状(图13)。

第三种，常温下，固定料条的初始形状为多环状(图14)，经过外力拉伸为直线型后，再进行热吹风(保持料条表面温度37～38℃)固定料条形状为花型(图15)，当降温后料条恢复原状(图16)，降温过程中料条逐渐改变形状(图17)。

结果表明，本发明制备的聚酯材料具有一定的形状记忆效应。

5)根据GB/T1633(热性能)、GB/T1040.2-2006(力学性能测试)、GB/T1043.1-2008(冲击性能)和GB/T20197-2006(降解性能)，对应用例1～4制备的载体材料进行性能测试，结果见表1。

表1应用例1～4制备的聚酯材料的热性能和力学性能数据

由表1可知，本发明的聚酯材料强度高、断裂伸长率好，热变形温度高，具有优异的力学性能、热性能以及降解性能。

6)根据常规方法，对实施例1～4制备的聚酯材料进行耐溶剂性测试，结果见表2。

表2实施例1～4制备的聚酯材料的耐溶剂性数据

由表2可知，本发明制备的聚酯材料具有优异的耐溶剂性，耐腐蚀性好。

7)根据常规方法，对实施例1～4制备的聚酯材料进行重金属残留测试，结果见表3。

表3实施例1～4制备的聚酯材料的重金属检测数据

注：N.D.表示低于检出限或者未检出。

由表3可知，本发明制备的聚酯材料中均不含有重金属残留。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可生物降解聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯、聚己内酯和酯交换催化剂混合，进行酯交换反应，得到酯交换产物体系；所述酯交换催化剂为钛酸四丁酯-乙酸镁-金属有机化合物复合物；所述酯交换催化剂与1,4-丁二醇的摩尔比为(0.005～0.01)％:1；

将所述酯交换产物体系、扩链剂、缩聚抗氧剂和缩聚催化剂混合，进行缩聚反应，得到可生物降解聚酯材料；所述缩聚催化剂为钛酸四丁酯-乙酸镁复合物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述1,4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯和聚己内酯的摩尔比为(2～2.6)：(0.2～0.6):(0.4～0.8)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯交换反应的温度为170～210℃，时间为2～6h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为多元醇；所述扩链剂的加入量占1,4-丁二醇摩尔量的0.05～0.2％；

所述缩聚抗氧剂为1010和627A；所述缩聚抗氧剂的加入量占1,4-丁二醇摩尔量的0.01～0.02％；

所述缩聚催化剂的加入量占1,4-丁二醇摩尔量的0.008～0.015％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述缩聚反应的真空度为200～400Pa，所述缩聚反应的温度为250±2℃，时间为1～4.5h。

6.权利要求1～5任一项所述制备方法制备得到的可生物降解聚酯材料。

7.权利要求6所述可生物降解聚酯材料作为载体材料的应用。

8.一种药物载体材料，其特征在于，包括以下质量百分含量的制备原料：聚己内酯30～70％，聚酯材料20～60％，聚乳酸8～35％，多元醇0.3～2％，淀粉0～3％，抗氧剂0.05～0.2％；

所述聚酯材料为权利要求6所述可生物降解聚酯材料。

9.权利要求8所述药物载体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述制备原料进行共混挤出，得到药物载体材料。

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