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可降解三嵌段共聚物PLLA-PBA-PLLA研究

時間:2021-01-25 15:38:22       瀏覽:729

聚己二酸丁二醇酯[Poly(1,4-butylene adipate),PBA]是一種具有溫度依存性多晶形態的脂肪族聚酯,它易于降解并且具有良好的生物相容性,因此在農業、醫藥等行業有極大的潛在應用價值。

在不同的熔融結晶溫度下,PBA可分別形成α,β,α+β的聚集態結構,并且已有研究表明PBA的多晶形態與它的結晶形貌以及性能息息相關。

目前大部分研究通過共混、添加成核劑等物理方法或是合成無規共聚物的化學方法調控PBA的多晶性,規整的嵌段共聚物中PBA的結晶性與多晶行為鮮少被研究。

通過縮聚與酯化反應合成羥基封端的PBA,將羥基封端PBA作為大分子引發劑,進一步通過丙交酯開環聚合將PLLA段連接在PBA段兩端,合成不同分子量三嵌段共聚物。

PLLA-PBA-PLLA、是三種嵌段共聚物中PLLA段分子鏈最短的,這導致其PLLA部分在整個分子鏈中所占比重小,PBA 段所占比重大,所以 PLLA-PBA-PLLA|PLLA的結晶峰相對PBA結晶峰強度較弱。

雖然PLLA-PBA-PLLA、的 PBA結晶峰與PBA共聚物相比稍弱,但是與其它兩種分子量的嵌段共聚物相比,仍然是PLLA-PBA-PLLAyPBA段的結晶峰更明顯,TePBA也更高。隨著嵌段共聚物中PLLA分子鏈長度的進一步增加,PLLA-PBA-PLLAPLLA-PBA-PLLA3PLLA的結晶峰強度增加,PBA 的結晶峰強度降低。這是因為PLLA-PBA-PLLAn中兩端PLLA含量增多,所占比重增大,對作為中間段的PBA嵌段的限制作用隨之增加。PLLA-PBA-PLLAnPLLA 在緩慢的降溫過程中先發生結晶行為,隨后降到PBA的結晶溫度后,PBA段在PLLA 的晶區與非晶區區域內進行后續結晶,因此可以確定一步非等溫結晶過程中PLLA段存在結晶行為對PBA段的分子鏈做規整排列產生了限制。

我們使用羥基封端的 PBA作為大分子引發劑,保持PBA鏈長度恒定而改變PLLA鏈長,設計并合成了一系列基于可生物降解PLLAPBA的新型ABA型三嵌段共聚物PLLA-PBA-PLLAn


PLLA鏈長對PLLA-PBA-PLLA的熱性能、結晶形態、特性的影響:

(1)GPC測定三嵌段聚合物的數均分子量為10.9-22.7kg/mol。

(2) 'H-NMR測定合成的羥基封端的PBA與嵌段共聚物的化學結構,確定成功合成了PBA作為中間嵌段,兩端連接PLLA嵌段的PLLA-PBA-PLLA三嵌段共聚物。

(3) PLLA-PBA-PLLA,PLLAPBA非等溫結晶、等溫結晶和熔融行為,隨著PLLA-PBA-PLLA共聚物中PLLA含量的增加,PBA 的結晶溫度降低,PBA的成核與分子鏈運動受到PLLA的限制。

(4) PLLA-PBA-PLLA,中分子結構與化學組成進行分析,將嵌段共聚物與PBA,PLLA均聚物進行對比,沒有明顯的峰位移。

(5)利用WAXD對嵌段共聚物不同熱程序下的結晶行為進行了探究,并深入探究了嵌段共聚物中PBA 段在 PLLA 段連在兩端的情況下,其多晶形態,臨界溫度以及相轉變行為。嵌段共聚物中的PBA依然存在包含α,3,a+β的多品形態,并且 PLLA-PBA-PLLA中也可以發生相轉變行為。PLLA-PBA-PLLATc18°C時,其中 PBA形成純β聚集態結構;19CT.27°C時,其中 PBA形成α+β聚集態結構;T28°C時,其中 PBA形成β聚集態結構。PLLA-PBA-PLLA、中 a, α+β,β晶型的臨界溫度降低了,并且形成α+β混合型聚集態的結晶溫度區段變寬。

(6)PLLA-PBA-PLLAnPLLA PBA分級結晶下的球晶形貌,發現PBA 的后續結晶發生在PLLA的晶區間隙或無定形的基礎上。表明PLLA-PBA-PLLAnPLLAPBA結晶存在限制作用,而PBA結晶對PLLA結晶沒有太大影響。此外,POM結果還直觀展現了PLLA-PBA-PLLAn中的微相分離結構。

(7)TGA結果中觀察到了對應于每個嵌段的兩步熱降解行為,PLLA-PBA-PLLA。中PLLA PBA的相互作用并未明顯提高其熱穩定性。

PBA作為代表性的脂肪族聚酯,其降解性能與結晶行為息息相關,卻由于其低分子量及機械性能導致應用受限。通過共混、成核劑等物理方法對PBA改性處理。

選擇良好機械性能與高結晶溫度的PLLA,通過共聚的方法,將PLLA段連接在PBA段兩端。由于共價鍵的化學作用,PLLA-PBA-PLLAnPLLA 段與PBA段分子鏈之間存在相互作用力。因此二者不僅結晶性能相互影響,也能通過分子鏈的作用與結晶行為進一步調控二者的熱穩定性能甚至機械性能等。



關鍵詞:

mPEG-聚(L-谷氨酸-γ-酰肼)-PDMAPMA三嵌段共聚物
聚乙二醇-聚(L-谷氨酸-γ-酰肼)-聚(N-(3-二甲胺丙基)甲基丙烯酰胺)三嵌段共聚物
PEG-b-2-PDMAM-b-PAzo  聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯-b-聚偶氮苯三嵌段共聚物
PEG-b-PDMAM  聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯兩嵌段共聚物
PB-g-SAN接枝共聚物  聚丁二烯接枝(苯乙烯/丁腈)共聚物
PDMS-g-PEO-Hep 接枝共聚物 聚二甲基硅油-聚氧乙烯-Hep
WPS-g-POE 廢聚苯乙烯-g-聚烯烴彈性體
PEO-PMAA-PSt 聚醚-聚甲基丙烯酸-聚酯纖維
PECH-PEO-PAGE 聚醚季銨鹽-聚環氧乙烷-聚烯丙基縮水甘油醚
P(MMA-co-tBMA)共聚物 聚甲基丙烯酸-co-甲基丙烯酸叔丁酯
P(HEMA-co-PDSEMA)單鏈聚合物  聚甲基丙烯酸-2-羥乙酯-co-PDSEMA
PSn-PCEMAm  聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸2-肉桂?;一谆ィ?br />PS-b-PtBA-b-P(DEA-co-DMA)  聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-聚N,N-二乙基丙烯酰胺-co-聚N,N-二甲基丙烯酰胺
Poly(DEGMA-co-PDSM)-s-s-Py
P(BA-co-Bd-co-St)-g-SAN  聚丙烯酸定制-co-聚丁二烯-co-聚苯乙烯-g-苯乙烯-丙烯腈共聚物
Chitin-g-P(L-leucine)  甲殼素-g-聚l-亮氨酸
蔗渣木聚糖-丙烯酰胺/丙烯酸丁酯三元接枝共聚物
PEI-(PLF-b-PLL-b-PEG)      聚乙烯亞胺-PLF-聚賴氨酸-聚乙二醇
PPBDEMA-b-PEG4000-b-PPBDEMA     [丙烯酰三羥甲基丙烷苯硼酸酯]-嵌-聚乙二醇-嵌-聚[丙烯酰三羥甲基丙烷苯硼酸酯]
PLA-BDA-DTMPDOL   聚乳酸-生物素葡聚糖胺-DTMPDOL 
PLA-BDA-DTEAMPDOL  聚乳酸-生物素葡聚糖胺-DTEAMPDOL

P(DTC-b-PEG-b-DTC)    聚2,2-二甲基-1-聚乙二醇-聚2,2-二甲基-1

PtBA-PS- PtBA    聚丙烯酸叔丁酯 -聚苯乙烯 -聚丙烯酸叔丁酯
MPEO-PS-PCL    聚乙二醇單甲醚-聚苯乙烯-聚乙內酯

POEGMA-b-PVBC-b-PS  聚甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯-b-聚對氯甲基苯乙烯-b-聚苯乙烯

PEG-AP-PAA     聚乙二醇-脂肪族聚酯-聚氨基酸
PEO-PPO-PEO    聚氧乙烯-聚苯醚-聚氧乙烯
PCL-PDEAM-PHEA   聚己內酯-聚甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯-聚丙烯酸羥基乙酯
PEG-b-PNIPAM-b-PCL   聚乙二醇-b-聚N-異丙基丙烯酰胺-b-聚己內酯
PLGA-PEG-PLGA      聚乳酸-羥基乙酸-聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸

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