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聚薄荷醇内酯的有机催化合成及其弹性体的制备与性能研究

曹欣欣  
【摘要】:可降解聚酯弹性体由于具有良好的可降解性、生物相容性及机械性能,在组织工程和生物医学领域的应用中发挥着重要作用。非晶态的聚薄荷醇内酯(Polymenthide)是由薄荷醇衍生的内酯单体开环聚合制备的,可作为可降解聚酯弹性体的优良软段。目前关于聚薄荷醇内酯的研究相对较少,主要集中在嵌段共聚物的制备方面,关于其交联弹性体的合成仍有很大的发展空间。薄荷醇内酯的开环聚合目前均采用金属催化剂进行催化的,但考虑到金属催化剂成本高,性质不稳定及聚合物中的金属残留等问题,其聚合物在实际应用中受到限制。而无金属有机催化剂具有使用条件温和、易合成、容易从体系中分离等优点,逐渐成为环内酯开环聚合催化剂的研究热点。本论文致力于聚薄荷醇内酯及其弹性体的合成与性能研究,首次采用有机催化剂环状三聚磷腈碱(CTPB)催化薄荷醇内酯的开环聚合,并采用紫外光固化法制备了聚薄荷醇内酯交联弹性体。主要内容如下:1.采用BnOH或甘油作为引发剂,CTPB作为催化剂,研究薄荷醇内酯的开环聚合反应。通过优化聚合条件,证明在80°C条件下进行聚合反应,可获得较好的聚合效果,通过改变单体和引发剂的比例,合成了不同分子量的聚合物,最高分子量可达M_n=100.7 kg/mol,但通过MALDI-TOF-MS分析可知,聚合反应中存在酯交换副反应。在聚合体系中引入脲,形成CTPB/脲二元催化体系,酯交换反应得到明显的抑制,聚合以更加可控的方式进行。最终,采用甘油作为引发剂,成功合成出端羟基星型聚薄荷醇内酯。2.采用丙烯酰氯对甘油引发的端羟基星型聚薄荷醇内酯进行端基修饰,通过核磁氢谱分析,聚合物端基成功转化为丙烯酸酯基团。将带有末端双键的星型前体聚合物在紫外光照射下进行固化,成功制备出聚薄荷醇内酯交联弹性体。通过DSC、TGA、拉伸试验、降解试验,证明该弹性体具有较高的热稳定性,其机械性能与动物软组织相匹配,且可在碱性水溶液中降解。


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