1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物的制备和应用

简介

1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物又被称为聚三亚甲基碳酸酯（PTMC），其是一种柔性链热塑性聚碳酸酯，是采用三亚甲基碳酸酯为单体，通过开环聚合而成的高性能聚合物，每个结构单元中有三个- CH2-，其具有优良的柔韧性，断裂伸长率达600%以上，有着极佳的生物相容性和机械加工性能[1]。

图1 1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物的结构式。

合成

图2 1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物的合成路线[2-3]。

方法一：在手套箱中，将引发剂5（5.00 mg，4.44μmol）装入装有特氟隆密封螺钉帽的小瓶中，并同时加入适量单体的甲苯溶液（1 M）。将所得溶液浸入预热的油浴（90°C）中，并剧烈搅拌适当时间。用MeOH猝灭反应混合物，引发聚合物沉淀，用MeOH洗涤几次，真空干燥至恒重，随后通过1H NMR、SEC和MALDI-TOF光谱分析。所得标题化合物为1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物，合成路线如图2所示。

方法二：聚合安瓿（10mL）用三甲基甲硅烷基氯处理，用三份5mL甲醇洗涤，在烘箱中于100℃干燥，并在用干燥氩气吹扫的同时进行火焰干燥。在惰性氮气气氛下将单体（1mmol）和催化剂（见表1）转移到安瓿中。安瓿通过多次真空吹扫循环脱气，该循环也去除了引入催化剂溶液中的溶剂。然后将安瓿在氮气下密封并置于油浴中预定反应时间。在反应期结束时，将安瓿的内容物溶解在最小量的氯仿中。然后将氯仿加入甲醇中以沉淀所形成的聚合物。过滤沉淀物，用甲醇洗涤数次，然后在真空烘箱中干燥（0.1mmHg，50℃，24小时）。所得标题化合物为1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物，合成路线如图2所示。

方法三：用磁力搅拌棒将Dios-（CH2）6-OH放入清洁的聚合管中。向管中注入氮气。用油泵抽真空管3-5次。将密封管置于150°C的油浴中8小时。反应完成后，切碎聚合管。将所得产物溶解在氯仿中。通过过滤去除破碎的玻璃碎片。旋转螺杆过滤氯仿溶液。用甲醇溶液再沉淀化合物。将沉淀的产品在真空烘箱中干燥三天。所得标题化合物为1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物，合成路线如图2所示。

用途

1,3-二氧杂环己烷-2-酮均聚物又被称为聚乳酸（PLA），广泛应用于医用领域，被誉为“环境友好型材料”因其优良的粘结性能、机械性能、电绝缘性和固化收缩小等特性而成为极具应用价值的热固性树脂之一。作为一种新型的生物可降解的高分子材料，聚乳酸(PLA)由乳酸缩聚或丙交酯开环聚合而成，其原料来源充分且可再生，生产过程没有污染产生，产品又可降解；同时，聚乳酸具有优良的生物相容性、热稳定性、耐热性以及较好的加工性能和力学性能，被认为是21世纪最具有前景的环境友好型包装材料。但聚乳酸(PLA)同时也存在结晶速率慢、结晶度低、冲击韧性差等问题，极大地限制了聚乳酸(PLA)的应用，特别是在加工制品生产中需要聚乳酸制品在使用环境中保持形状稳定。因此，针对聚乳酸的这些缺点进行改进，提高聚乳酸的结晶速率、结晶度以及冲击韧性，改善制品的形状尺寸稳定性显得十分必要[4-5]。

参考文献

[1]刘阳,马丽霞,董浩,王传栋,王勤,王宪朋,杜旭,朱爱臣. 一种掺杂聚乙醇酸颗粒的聚乳酸-三亚甲基碳酸酯薄膜及其制备方法和用途[P]. 山东省：CN105999433B,2019-03-19.

[2] C. Chen, Z. Guo, X. Zhang, X. Liu, J. Hu, J. Guo, Z. Chen, L. Yang, Synthesis and mesomorphism of the liquid crystal based on diosgenyl end-capped polycarbonate, Liq. Cryst. 46(10) (2019) 1535-1543.

[3] C. Shi, X. Li, Z. Ji, L. Pan, X. Yang, D. Jiang, Ptmc-based intestinal anastomosis stent of bioabsorbable flexible elastomer and preparation method therefor, Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences, Peop. Rep. China . 2022, p. 29pp.; Chemical Indexing Equivalent to 180:366982 (CN).

[4]刘士琦,王勃,张广艳,杨海冬,刘文仓,关悦瑜.聚三亚甲基碳酸酯改性环氧树脂性能研究[J].化学与黏合,2016,38(06):441-442+463.

[5]金政伟,罗发亮,苏慧,田敬晓,庄壮,师盟盟,赵娜娜,吴永鸿,张安贵,井云环,王倩. 增韧聚乳酸组合物、增韧聚乳酸材料及其应用[P]. 宁夏回族自治区：CN112300548B,2022-11-25.