成果介绍        
   
 
     
生物降解聚合物与生物医用材料成果简介
    ·01 聚对二氧环己酮及聚对二氧环己酮纳米复合材料 
    ·02 改性聚乳酸合成新技术
    ·03 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)合成新技术
    ·04 聚乙烯醇接枝可生物降解脂肪族聚酯(聚乳酸、聚对二氧环己酮)
    ·05 生物降解脂肪族-芳香族共聚酯
    ·06 热塑性淀粉塑料
    ·07 药物缓释用的可生物降解两亲高分子材料
    ·08 己内酯单体与聚己内酯的合成技术

 

      本研究中心自上个世纪八十年代中期就开展了 光 - 生物降解地膜 的研究,是中国最早在该领域开展工作的科研单位之一,“八五”期间承担了国家重点科技攻关项目,所研究成功的降解地膜成果在国内处于领先水平,其中一项成果被原国家科委列为国家级重点推广项目(编号:工 - 4-2-7 -2 ),应用到全国不同地区 ( 先后在黑龙江、辽宁、内蒙古、北京、上海、河北、河南、山东、山西、陕西、新疆、江苏、浙江、四川、贵州、云南、湖北等省市自治区建立了生产点和农田试验点 ) 。相关产品还获得了国家级新产品证书,该成果 1999 年获得教育部科技进步一等奖。“九五”期间,该中心承担完成了“九五”国家重点科技攻关项目,成功地研究开发出可完全生物降解塑料。成果经专家鉴定,整体技术达到国际先进水平。“十五”期间,该中心承担了国家 863 项目 “ 低成本可完全降解树脂与农地膜的研制 ” 和科技部国际合作重点项目 “ 低成本可完全生物降解高分子材料的研制 ” 。课题都已经通过国家验收,顺利结题。该项目制备了一系列以脂肪族聚酯聚对二氧环己酮为基的可完全生物降解树脂,并以此制备出环境友好的可生物降解的膜制品和其他成型工艺的一次性降解塑料制品。该树脂具有低成本、可完全生物降解性,同时有具有良好的加工性能和力学性能,可以通过吹塑方式加工成农地膜。 “四川大学环境友好材料工程研究中心”近十多年来投入了更多的人力物力在全面研究开发低成本的生物基高分子和生物降解高分子材料上,并且已取得了突破性的进展,开发一系列以淀粉、乳酸、纤维素、壳聚糖、大豆蛋白和植物油等为原料的产品。中心的研究团队具有非常强的研究实力,中心的学术带头人王玉忠教授是国内最早在生物降解材料研究领域开展研发工作的研究者之一,其有关成果在国际上已有较高的知名度。 他是国家杰出青年基金获得者(课题名称为“环境友好高分子材料”),他同时还是教育部“长江学者”特聘教授(学科为“环境友好材料”)。另外研究团队中有一批年富力强的青年研究人员,目前有近百人(包括博士和硕士研究生)长期在该领域从事科学研究与技术开发。目前已在降解塑料领域申请 20 余项国家发明专利 ,在国际学术刊物上发表了大量的相关论文。成为国内外在该领域有影响的研究单位之一。由中、日、韩、美、欧等的降解塑料有关的协会或组织 联合举办的生物分解材料技术与应用国际学术会议的第一届会议由四川大学承办,该会每两年一届,已举办两届,王玉忠教授被推选为该会议的大会主席之一。

 

      目前已经获得的研究成果和正在研究的主要生物降解材料体系:

•  聚对二氧环己酮及聚对二氧环己酮纳米复合材料

•  改性聚乳酸合成新技术

•  聚丁二酸丁二醇酯( PBS )合成新技术

•  聚乙烯醇接枝可生物降解脂肪族聚酯 ( 聚乳酸、聚对二氧环己酮 )

•  生物降解脂肪族 - 芳香族共聚酯

•  热塑性淀粉塑料

•  己内酯单体与聚己内酯的合成技术

•  大豆蛋白基生物降解材料

•  植物油基生物降解材料

•  改性纤维素复合生物降解材料

 

      本研究中心所承担的与生物降解材料有关的纵向科研项目:

•  国家杰出青年基金,环境友好高分子材料, 2006-2009

•  国家自然科学基金,蒙脱土负载稀土催化剂催化对二氧环己酮开环聚合制备纳米复合材料, 2006-2008

•  国家自然科学基金, 具有可控流变行为的长链支化 / 线形聚对二氧环己酮共混体系的制备与性能研究, 2008

•  国家自然科学基金, 静电纺丝法制备生物相容 PPDO 纳米纤维, 2007-2009

•  国家自然科学基金,阻燃型聚乳酸的合成及结构与性能研究, 2008-2010

•  国家自然科学基金,聚乙烯醇 / 聚对二氧环己酮梳状接枝共聚物的合成及结构与性能的研究, 2004-2006

•  十五”国家“ 863 ” 项目,低成本可完全降解树脂与农地膜的研制, 2002-2005

•  国际重点科技合作项目,低成本可完全生物降解高分子材料的研制, 04-06

•  “ 九五 ” 国家重点科技攻关项目 ( 国家科技部 ) ,新型一次性使用生物降解塑料制品的研究 ,1999-2000

•  “ 八五 ” 国家重点科技攻关项目 ( 国家计委 ) ,改性蕉藕淀粉制备生物降解母料及制品开发, 1992-1995

•  教育部新世纪优秀人才基金, 壳聚糖 / 聚对二氧环己酮两亲性生物降解聚合物的合成及结构与性能研究 , 2007-2009

•  教育部新世纪优秀人才基金,聚对二氧环己酮纳米复合材料的制备及结构与性能研究, 2008-2010

•  教育部跨世纪优秀人才基金,生物降解聚合物的合成及其在生物医学方面应用的研究 , 2001-2003

•  教育部优秀青年教师基金,制备新型环境友好材料的生物降解聚合物合成与性能研究 , 2001-2003

•  四川省国际合作项目,医用生物降解高分子材料的研究, 2004-2006

•  中国石化股份有限公司科技项目,对二氧环己酮的合成新工艺研究, 2003-2005

•  四川省应用基础研究项目,可完全生物降解聚二口恶烷酮的合成研究, 1997-2000

 

      本研究中心获得的与生物降解材料有关的科研奖励:

1 .教育部高等学校技术发明一等奖

      基于 PPDO 的完全生物降解聚合物及其制备方法, 2006

2. 教育部科技进步一等奖

      可控光和生物降解塑料母粒和薄膜 , 1999

3. 成都市科技进步三等奖

      可完全生物降解树脂的研制及其在一次性塑料制品的应用 , 2005

 

      本中心近五年申请的与生物降解材料有关的发明专利 (20 余项 , 略 ) 和约 40 篇 SCI 论文(略)

 

代表性成果

 

01 聚对二氧环己酮 [ 返回列表 ]

      聚对二氧环己酮 {Poly(p-dioxanone), Poly(1,4-dioxan-2-one), PPDO} 是脂肪族聚醚酯, 具有优良的生物相容性和生物降解性,同时其结构单元中含有醚键,使其在具有很高的强度的同时拥有非常好的韧性,这一点是其他脂肪族聚酯无法相比的。以目前发展势头最好的聚乳酸为例,高分子量的聚乳酸的拉伸强度达到 60 MPa 以上,而断裂伸长率却低于 10 %;但是高分子量的聚对二氧环己酮的拉伸强度也可达到 40MPa 以上 , 而断裂伸长率可达到 300 %以上,远比聚乳酸的高。但是,这样一种性能优异的生物降解材料,目前仅在在手术缝合线等医用材料领域得到较好的应用,在环境材料领域并没有得到足够的重视和发展。其主要原因有以下几个方面: (1) 在过去很长时间 PPDO 的成本居高不下,无法应用到通用材料领域; (2) 由于其结晶速度慢、熔体强度低,使得其在成型加工方面存在较大的困难,尤其是 PPDO 无法采用吹塑工艺得到薄膜制品,严重限制其应用范围;( 3 ) PPDO 和其他脂肪族聚酯一样气体阻隔性不高,进一步限制其在包装膜材料行业的运用。

      本研究成果从两个方面入手来解决 PPDO 的成本问题,其一是大幅降低单体 PDO 成本,目前本研究组已经通过解决 PDO 的合成技术等核心问题等得以实现,其二是改变了现有 PPDO 聚合方法聚合条件苛刻,聚合时间长的现状,采用新的聚合方式和途径获得高分子量的 PPDO ,使 PPDO 的成本成为目前完全生物降解聚合物中最具竞争力的品种之一。另外,本研究中心还首次采用纳米复合技术来制备新型的 PPDO/ 纳米复合材料,并以此来提高材料的熔体强度,使其达到吹塑成型的要求,同时改善了其气体阻隔性,为 PPDO 运用到食品包装材料提供技术保障。

 

1.1 聚对二氧环己酮均聚物

      在聚对二氧环己酮的结构单元中除了具有给它带来优良生物降解性的酯键以外,还具有独特的醚键,这使得聚对二氧环己酮在具有很高的强度的同时拥有非常好的韧性。

      目前商业化产品是由美国 Ethicon/ Johnsons & Johnsons 公司开发的可生物降解手术缝合线 PDS ,大量的研究人员正在致力开发其在骨科固定材料、 组织工程、整形外科、药物载体、心血管治疗等领域的应用。

合成路线

      采用新型高效催化剂催化对二氧环己酮单体开环聚合制备出高分子聚对二氧环己酮均聚物。

技术特点:

      合成方法采用开环聚合,单体纯度要求高,反应体系为无水无氧密闭系统,反应时间与催化剂类型直接相关,催化剂类型可根据不同用途进行选择。

  基本参数和性能

      Tg = -10 ℃

      Tm= 109 ℃

      热变形温度: 81 ℃

 

溶解性能:

      高分子量的 PPDO 不溶于二氯甲烷和氯仿,而且也不溶于甲苯、丙酮、二恶烷和四氢呋喃,溶于二甲亚砜、 N , N- 二甲基甲酰胺和类似的胺类溶剂。但在这些吸湿作用溶剂中, PPDO 由于对水份十分敏感而易发生水解。除了以上几种溶剂外, PPDO 还溶于 1,1,2,2- 四氯乙烷和 1,2- 二氯乙烷,六氟异丙醇。

 

力学性能:

      板材、片材:

样品

[ h ] (dL/g)

断裂生长率 (%)

拉伸强度 (MPa)

PPDO1

1.40

209

29

PPDO2

1.90

401

36

 

      纤维( PDS 缝合线):

 

直径 (mm)

拉伸强度 (MPa)

断裂生长率 (%)

PDS-1

0.3

358

43.7

PDS-2

0.5

296

58.1

      Pirkka M.akel., Timo Pohjonen, Pertti T.orm.al., Timo Waris, Nureddin Ashammakhi, Biomaterials 23 (2002) 2587 – 2592

 

降解性能:

      体内完全降解时间: 180 天

      体外水解时间: 180 天

市场及应用前景:

医用材料:

      已有产品:外科缝合线

      潜在用途:骨科固定材料和组织修复材料如螺钉、固定拴、销、锚、箍和骨板等骨科固定装置,止血钳、止血膏、缝合线夹、药用筛网和医用粘合剂。

 

1.2      聚对二氧环己酮纳米复合材料

合成路线:

原料:有机化蒙脱土

制备方法:原位聚合

技术特点:

      在聚合时加入有机纳米粒子,其余操作同聚对二氧环己酮的合成方法相同。聚合速度加快,聚合时间缩短。该纳米复合材料与聚对二氧环己酮均聚物相比,具有更好的力学性能和加工性能,可采用吹塑成型制备膜材料。

力学性能:

      片材、薄膜:

样品

[ h ] (dL/g)

断裂生长率 (%)

拉伸强度 (MPa)

PPDO/3%MMT-OH 片材

1.10

448

56.1

PPDO/3%MMT-OH 薄膜

1.35

605

59.2

 

通用材料:

      潜在用途:包装膜、一次性餐具 ( 杯、瓶、盘、碗、叉、匙、盒等)等材料。

 

 

02 改性聚乳酸合成新技术 [ 返回列表 ]

        聚乳酸( polylactic acid, PLA )是一种可完全生物降解的脂肪族聚酯,玻璃化转变温度 T g 约 60 ℃ ,结晶温度 T c 约 125 ℃, 熔点 T m 约 170 ℃, 具有与通用塑料(如聚烯烃)相似的性能,在体内和体外环境中都有很安全的降解性。其合成原料乳酸可由可再生资源如淀粉等通过微生物发酵合成,而不依赖于日益减少的石油等化石资源。在众多可完全生物降解的塑料中,聚乳酸被认为是最具发展前景的生物降解材料之一。

      目前, PLA 可通过两种方法聚合得到。一是直接缩聚法。在脱水剂的存在下,乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水,直接缩聚成低聚物,然后继续升温,低分子量的 PLA 进一步缩聚成更高分子量的 PLA 。直接缩聚法存在的主要问题是聚合过程中游离乳酸、水、低聚物和丙交酯间处于化学平衡状态,反应副产物在粘性熔融物中难以去除,很难保证反应向正方向进行,所得聚合物分子量一般较低,且聚合温度高于 180 ℃ ,常导致产物带色。尽管有报道使用溶液缩聚或熔融 / 固相缩聚等方法,可获得重均分子量高达 30 万的 PLA ,但由于聚合时间长,反应器体积较大,需要溶剂脱水和回收设备等,这些方法在 PLA 的商业生产上至今尚未得到广泛的应用。另一种方法是丙交酯开环聚合法。合成过程如下:乳酸首先脱水生成低聚物,然后低聚物在催化剂和高温高真空下解聚生成丙交酯,最后丙交酯在催化剂下开环聚合生成 PLA 。丙交酯开环聚合可以比较容易得到高分子量的 PLA ,是工业上生产 PLA 的主要方法。由于该法中间产物丙交酯的产率较低(约 30~40% ),且需要多次重结晶提纯,导致所合成的 PLA 成本较高。使用丙交酯直接开环聚合所制备的高分子量 PLA ,尽管拉伸强度高,但断裂伸长率低,具有高强度、低韧性的缺点。同时, PLA 的热稳定性也较差,加工时易降解。加之, PLA 使用时的热变形温度较低,使其应用受到较大限制。因此,无论是从生产成本,还是合成技术上讲,市场上现有的制备 PLA 的工艺技术,存在诸多不足,尚不能满足市场的需要。

      近年来,四川大学环境友好高分子材料教育部工程研究中心 / 降解与阻燃高分子材料四川省高校重点实验室,经过不懈努力,对 PLA 合成技术进行了系统 研究,在 PLA 原有直接缩聚法的基础上,通过引入一定量的其他脂肪族聚酯与之共聚,可在较短时间内制备出较高分子量的改性聚乳酸(如数均分子量 ≥ 10 万),所制备的改性聚乳酸具有较高的韧性,同时仍具有较的高强度(例如拉伸强度 ≥ 40 MPa ;断裂伸长率 ≥ 300% ),热变形温度也明显提高(例如从 PLA 的 50 ℃ 提高到 不低于 70 ℃ ,最高可达到 110 ℃ )。此外,该合成工艺还可 通过调节 PLA 和其他脂肪族 聚酯的含量,合成出一类具有热稳定性好、加工性好,同时又具有不同降解速率的基于聚乳酸的可完全生物降解材料,可大大拓展 PLA 的应用范围。

      该工艺是在直接缩聚法的基础上发展起来的,相对于丙交酯开环聚合合成 PLA 而言,具有合成方法简单、聚合时间短、设备要求不高、反应易于控制、易于工业放大、成本低等特点,可实现规模化生产。

03 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)合成新技术 [ 返回列表 ]

      聚丁二酸丁二醇酯( PBS )于 20 世纪 90 年代进入材料研究领域,并迅速成为可广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究热点材料之一。与 PHA 、 PHB 、 PCL 等降解塑料相比, PBS 的价格较为低廉,成本仅为前者的 1/3 甚至更低,且耐热性能好,热变形温度和制品使用温度可以超过 100 ℃ 。其合成原料来源既可以是石油资源,也可以通过生物资源发酵得到,因此,引起科技和产业界高度关注。

      PBS 由丁二酸和丁二醇经缩聚而得。采用传统丁二酸和丁二醇缩聚合成的 PBS 的相对分子量一般低于 5000 ,力学性能差,难以作为材料使用,必须使用高效催化剂才能获得高分子量的 PBS 。国内已有研究机构采用特种纳米微孔载体材料负载 Ti-Sn 的复合高效催化体系,大大提高了催化剂的活性,采用预缩聚和真空缩聚两釜分步聚合的工艺,在实验室合成了相对分子量超过 20 万的 PBS 。复合催化剂成本较高,聚合时间长,工艺复杂,工业放大的负效应大。

      近年来,本中心摒弃了丁二酸和丁二醇缩聚直接合成高分子量 PBS 的方法,采用扩链法合成高分子量 PBS ,获得成功。

      在工艺上,首先使丁二酸与丁二醇进行酯化和预缩聚,合成含有双端羟基的低分子量 PBS 预聚物(分子量低于 10000 ),然后在一定条件下,加入扩链剂,对其进行扩链,在短时间内,使 PBS 的数均分子量迅速到达十多万,并且分子量分布较窄( Mw/Mn=1.4-1.8 ),远比现有的扩链方法合成 PBS 的分子量分步窄。相对于直接缩聚法,该工艺流程简单,对反应条件要求的苛刻程度低,具有聚合时间短,设备要求低,特别是对真空要求没有直接缩聚法高,所合成的 PBS 不仅分子量较高,且分子量分布也较窄。另外,合成成本低,易于工业放大。该工艺由于对真空要求相对较低, PBS 预聚物合成时间较短,可有效避免使用直接缩聚法合成 PBS 过程中,丁二醇在高温高真空条件下的环化反应,生成副产物四氢呋喃的问题。为解决此问题,直接缩聚法需要使用耐腐蚀特种专用真空泵,相关实施的投入非常大,而本聚合工艺只需一般的真空设施即可满足需要。

      该工艺制备的高分子量 PBS 适宜各种加工方法(如注塑、挤出、吹塑、吹膜等工艺)和制备各种塑料制品,可广泛用于包装、农用地膜、餐具及日常生活用品等领域。

 

04 聚乙烯醇接枝可生物降解脂肪族聚酯(聚乳酸、聚对二氧环己酮) [ 返回列表 ]

      可生物降解脂肪族聚酯( biodegradable aliphatic polyester )具有非常优良生物降解性、生物相容性以及机械性能,通过酯键的水解就能在自然界或生物体中降解和代谢。这些性能使得脂肪族聚酯可应用于生物医用材料和环境友好通用材料中。但与此同时,聚酯的疏水性降低了其与活性生物大分子的相容性,并使得其降解模式具有不连续的缺点,因此这类材料的广泛应用受到了一些限制。

      将具有亲水性的聚乙烯醇( PVA )与聚乳酸( PLA )和聚对二氧环己酮( PPDO )等脂肪族聚酯进行接枝共聚可以有效改善这类材料在使用中存在的问题,使得聚合物材料具有更好的生物相容性和更加可控的生物降解性,从而拓宽可生物降解脂肪族聚酯的应用领域和范围。

 

4.1   聚乙烯醇接枝聚乳酸( PVA-g-PLA

      乳酸单体是一种生物基原料,可来源于淀粉发酵, PLA 聚合物本身也具有良好的生物降解性和生物相容性,目前已受到世界各国的广泛关注,许多国外大公司都开始大力开发和推广基于聚乳酸的可生物降解制品。将 PVA 与 PLA 短链接枝共聚,共聚物不仅具有良好的耐水性,同时还具有优异的力学性能,改善了聚乳酸韧性差、易碎的缺陷。共聚产物具有优良的流变性能,可采用通用加工设备进行加工。

合成路线:

技术特点:

      合成采用 PVA 与乳酸的缩聚反应,没有无水无氧等要求,合成工艺相对简单;但反应需在负压条件下持续进行,以除去反应过程中生成的水,得到具有较高产率和分子量的产物。

基本参数和性能:

      与 PVA-g-PPDO 类似, PVA-g-PLA 的性能可通过 PVA 链段含量、 PLA 接枝链密度和长度等参数改变而加以调控。

      T g = 60 ~ 80 o C

      T m = 190 ~ 230 o C

      溶解性能:可溶于 PLA 的良溶剂中,如:丙酮、氯仿、四氢呋喃等。

      加工性能: PLA 链段的引入降低了共聚物的熔点,使得可在 PVA 分解温度以下进行加工,解决了 PVA 无法进行热塑性加工的问题;梳状的共聚物分子结构以及 PVA 分子链上残留的极性羟基集团有效增加了分子链段间的缠绕和相互作用,使得聚合物在加工过程中的熔体强度大大增加,从而具有了良好的热塑性加工性能。

      力学性能: PVA 链段的存在使得材料具有良好的力学性能,其断裂伸长率与 PLA 相比有大幅提高。

      降解性能:通过对 PVA-g-PLA 分子结构的控制可得到不同降解速率的产物,完全降解可在一定范围内进行调控。

 

4.2   聚乙烯醇接枝聚对二氧环己酮( PVA-g-PPDO

      亲水性 PVA 链段的引入,增加了 PPDO 链段与生物活性分子的相容性,使得其降解更加连续和可控,通过对接枝共聚物分子结构的调控即可得到所需降解时间的产品。梳状结构的 PVA-g-PPDO 可以大幅改善线形 PPDO 均聚物的加工性能,使之能较简单和容易地在通用加工设备上进行加工成型。

合成路线:(略)

技术特点:

      合成采用大分子引发剂开环聚合,反应需在无水无氧条件下进行,在熔融聚合条件下 PVA 主链上的大量羟基会引发链转移和酯交换等副反应,使得产物结构不易控制,采用我们开发的熔融 - 固相连续聚合可有效解决这一问题,得到性能优良的产物。

基本参数和性能:

      聚合物的性能可通过 PVA 链段含量、 PPDO 接枝链密度和长度等参数改变而加以调控。

      T g = -10 ~ -20 o C

      T m = 60 ~ 100 o C

      溶解性能:随 PPDO 接枝链长度( D p )改变而改变, D p 较低的聚合物可溶于丙酮和氯仿等常用有机溶剂,而 D p 较高的聚合物仅能溶于二甲基亚砜和苯酚 / 四氯乙烷等强极性溶剂。

      加工性能:由于 PVA-g-PPDO 共聚物具有梳状结构,有效增加了 PPDO 分子链段间的缠绕和相互作用,使得聚合物在加工过程中的熔体强度大大增加,从而可在通用加工设备上进行加工。

      力学性能: PVA-g-PPDO 本身的力学性能不高,但与线形 PPDO 均聚物共混后可起到进一步增强和增韧的效果。

      降解性能:通过对 PVA-g-PPDO 分子结构的控制可得到不同降解速率的产物,完全降解可在一定范围内进行调控。

 

市场及潜在应用前景:

      聚乙烯醇接枝可生物降解脂肪族聚酯可应用于以下领域:

( 1 )   通用环保材料:包括包装膜、一次性餐具、发泡、板材、粘合剂、涂饰剂和无纺布等材料。

( 2 )生物医用材料:包括药物控释载体,组织工程支架材料。

 

 

05 生物降解脂肪族-芳香族共聚酯 [ 返回列表 ]

      脂肪族聚酯具有良好的生物相容性和生物降解性,但熔点和热变形温度较低;而芳香族聚酯具有良好的机械性能和较高的熔点,但不具有可生物降解性,因此将脂肪族聚酯与芳香族聚酯共聚可以有效结合二者的优点 。 BASF 的 Ecoflex 产品是一种可生物降解的脂肪族 - 芳香族共聚酯,具有很好的成型加工性和力学性能,是目前市场上少有的几个商业化的降解塑料产品之一。本中心开发了具有自主知识产权的 PBS-PES-PET 三元 可生物降解的脂肪族 - 芳香族共聚酯, 是由合成聚丁二酸丁二醇酯( PBS )、聚丁二酸乙二醇酯( PES )与聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET )的单体丁二酸、丁二醇、乙二醇、对苯二甲酸通过分步酯化和缩聚制备的三元脂肪族 - 芳香族共聚酯,其合成方法相对简便,共聚物兼具有良好的生物降解性、生物相容性、加工性能和机械性能。由于芳香族聚酯链段的引入使得共聚物的耐热性和力学强度有明显提高,从而能满足更广泛的应用要求。

      三元共聚方法简单、高效,在普通的聚酯反应器或加工设备上即可进行,无需新增较大的设备大投入或大规模改造。产品性能可通过调整共聚单元的比例或反应时间来加以控制,从而满足不同领域的应用要求。

 

 

06 热塑性淀粉塑料 [ 返回列表 ]

    

热塑性淀粉塑料产品特点

      淀粉是以二氧化碳和水为原料,以太阳光线为能源,在植物组织中合成的 α-D- 葡萄糖以脱水缩合的方式形成的高分子化合物。 一般由直链淀粉和支链淀粉组成,是地球上第二大天然高分子,产量仅次于纤维素, 资源丰富,价格低廉。但是 由于淀粉具有不溶于冷水,抗剪切性差,耐水性差以及缺乏熔融流动性,限制了其在材料领域的应用,因此必须对其进行改性。本产品通过对淀粉进行改性,使其可以在通用塑料加工设备上进行加工,产品中淀粉含量大于 90 %,具有各项性能优良、价格低廉的特点。

技术特点

      淀粉在中性介质中与氧化剂作用,将淀粉环上的部分羟基氧化成醛或酮,从而在局部上削弱分子内和分子间氢键作用力,以达到既能提高淀粉材料的疏水性又不会降低淀粉材料的力学性能的目的。之后,可以采用两种方式获得热塑性淀粉塑料,即通过外加增塑剂或进一步与二醇进行缩合反应,来获得最终产品。

基本参数和性能

      淀粉含量: >90 %

      拉伸强度: >10 MPa

      模量: >120 MPa

      吸湿率: < 15 %

  用途: 一次性餐具(杯、瓶、盘、碗、叉、匙、盒等)、发泡、板材等材料。

 

 

07 药物缓释用的可生物降解两亲高分子材料 [ 返回列表 ]

      两亲性聚合物由于其特殊的自组装特性,在药物控制释放载体中有非常重要的应用。近年来,由于生物医用技术的不断发展,对药物控制释放体系的功能化有更高的要求。基于聚对二氧环己酮两亲性共聚物具有优异的可生物降解性,随着聚合物基体的降解,药物能够实现可控的释放,因此具有非常广阔的应用前景。

技术特点:

      本技术采用含羟基的聚合物为大分子引发剂引发对二氧环己酮的开环聚合制备得到两亲性共聚物,通过大分子引发剂中羟基的位置(链端、侧基等)可以得到具有不同分子结构的共聚产物(线形、梳状等),从而形成不同形态的自组装体系;通过对亲水和亲油链段长度的控制可以使聚合物具有可控的释放曲线;通过对大分子引发剂的选择可以得到应用于不同药物的控释体系。

基本参数和性能:

      通过对亲水链段和疏水链段的控制可得到具有不同性能的载药基体材料,目前已成功应用的亲水链段包括:淀粉、壳聚糖、大豆蛋白、聚乙烯醇、聚乙二醇等,可根据不同药物和应用的需求选用。

      两亲性聚合物在水溶液中可表现出自组装的特性,形成不同尺寸的载药微球或胶束,通过疏水链段的降解和亲水链段的溶解过程实现药物的控制释放。

 

应用领域与市场前景:

      药物的控制释放是近年来飞速发展的一类新医用材料技术,这种技术能有效增加组织对药物的利用效率,减少药物的毒副作用,实现药物的定时、定点释放,因此有着广阔的应用前景。基于聚对二氧环己酮与亲水性可降解高分子的两亲性药物控释载体,具有可控的降解 - 溶解过程,能有效实现药物的控制释放,通过设计具有不同分子结构的载体聚合物能满足不同药物释放应用要求,制备方法简便高效,是一种具有很高应用前景的新技术材料。

 

 

08 己内酯单体与聚己内酯的合成技术(暂略) [ 返回列表 ]

      由于目前合成己内酯的方法不仅路线长,工业要求高并且在生产上还存在着安全性问题。因此如何新的合成方法一直在被探索中。本技术是以己二醇为原料,一部法合成出己内酯,整个生产过程绿色环保,是目前己内酯合成最为先进的合成路线。

      采用自己合成的己内酯,开环聚合获得所需分子量的聚己内酯。

 

 
     
 
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