PCL塑料颗粒性能和降解过程

时间：2022-12-21

PCL塑料颗粒性能

聚己内酯(polycaprolactone，PCL)是由 e-己内酯(e-CL)开环聚合所得的线型脂肪族聚酯。它是一种半结晶型高分子。其热稳定性较好，分解温度比其他聚酯要高得多。在自然界中易被微生物或酶分解，较终产物为水和二氧化碳。从20世纪90年代开始，PCL以其优越的可生物降解性和生物相容性，在*上开始得到广泛关注，并成为研究热点。PCL具有优良的药物通过性和力学性能，可用作生物医用材料，如可用作体内植入材料以及药物控释材料，目前已经获得美国FDA的批准。PCL是一种半晶型的高聚物，熔点为60℃，Tg约为-60℃，其重复的结构单元上有五个非极性的亚甲基-CH2-和一个极性的酯基-COO-，分子链中的C-C键和C-O键能够自由旋转，这样的结构使得PCL具有很好的柔性和加工性，可以挤出、注塑、拉丝、吹膜等。此外，PCL的结构特点也使得它可以与许多聚合物进行共聚和共混。但PCL的一个严重缺陷是其熔点非常低，只有60℃左右，因此，耐热变形性较差。

PCL塑料颗粒降解过程

近30年的研究表明，己内酯单体及其聚合物都无毒并具有良好生物相容性，PCL在生理环境中可水解降解，在某些情况下交联的PCL可被酶降解，低分子量碎片可被吞噬细胞内吞并在细胞内降解，与聚乙二酸(PGA)和聚乳酸(**)有类似的组织反应和吸收代谢过程。酯基的存在使PCL具有生物相容性，PCL均聚物的体内(in vivo)和体外(in vitro)降解试验表明，PCL的降解至少要经过两个明显的过程。*阶段是PCL链上的羧端基自催化的酯基无规水解，这是个非酶的过程，在这一阶段PCL的分子量和化学结构发生了变化但重量损失并不明显。

当相对分子质量下降到 5000时*二阶段开始了，链断裂的速度减慢，但低聚物扩散离开PCL的本体，因而可以观察到明显的重量损失。由于其分子链比较规整而且柔顺，结晶性较强，五个亚甲基的存在使得PCL的亲水性较差，不利于主链酯基水解反应的发生，因此降解速率比PGA和**慢得多。初始数均分子量为50000的PCL需要三年的时间才能从体内降解，说明PCL 确实具有很慢的降解速率。

PCL的降解速率较慢不易在人体内吸收，从而在某些领域的应用受到了限制，因此常用多种生物相容性的单体与e-CL 共聚，如。a-羟基酸内酯、其他脂肪族内酯，可以很好地改善PCL的亲水性并降低结晶度，因而可以提高甚至控制共聚产物的降解速率，以适应不同药物载体在人体内的吸收。但在PCL的体外降解实验中，加入脂肪酶，可以明显加快PCL的降解速率，如将PCL膜放入含有假单胞菌脂肪酶的磷酸缓冲溶液中，通过调节酶的浓度，可以使PCL膜在几天之内降解。聚合物的尺寸、形状对降解速率也有很大的影响。在其他条件相同的情况下，将PCL 制成纳米微粒分散在水相中，*大地提高了比表面积，有利于酶的进攻，从而使PCL纳米颗粒的降解速率比PCL膜提高了约三个数量级。

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