聚己內(nèi)酯（簡(jiǎn)稱PCL）是一種半結(jié)晶型聚合物，是化學(xué)合成的生物降解性高分子材料，其結(jié)構(gòu)重復(fù)單元上有5個(gè)非極性亞甲基—CH2淀粉等物質(zhì)共混，可制得完全生物降解材料。

特性

生物相容性

在體內(nèi)與生物細(xì)胞相容性很好，細(xì)胞可在其基架上正常生長(zhǎng)，并可降解成CO2和H2O。

生物降解性

在土壤和水環(huán)境中，6-12月可完全分解成CO2和H2O。

良好相容性

可和PE、PP、ABS、AS、PC、PVAC、PVB、PVE、PA、天然橡膠等很好地互容。

良好溶劑溶解性

在芳香化合物、酮類和極性溶劑中很好地溶解。不溶于正己烷。

高結(jié)晶性和低熔點(diǎn)性

Tg為-60°C，非常柔軟，具有極大的伸展性；其熔點(diǎn)為60-63°C，可在低溫成型。

合成

PCL可通過(guò)6-羥己酸（6-hydroxyhexanoate）縮聚反應(yīng)或者由己內(nèi)酯單體、起始劑（二醇、二胺和醇胺類）、催化劑（鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙脂、辛酸亞錫等）經(jīng)開環(huán)聚合（ring-opening polymerization，ROP）制備，其中ROP可控性好，可細(xì)分為陽(yáng)離子（cationic）、陰離子（anionic）、配位-插入（coordinationinsertion）以及活化單體（activated monomer）開環(huán)聚合。

陽(yáng)離子 ROP 中，引發(fā)劑分子使單體帶正電荷，SN2取代另一個(gè)單體羰基氧而開環(huán)，開環(huán)后末端單體再次帶正電，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。陽(yáng)離子開環(huán)聚合在PCL外其他材料中產(chǎn)生了不少重要工業(yè)產(chǎn)品，如聚甲醛、聚四氫呋喃等，但陽(yáng)離子ROP可控性差，產(chǎn)物聚合度低。陰離子ROP通過(guò)陰離子催化劑攻擊己內(nèi)酯羰基酰氧鍵，使帶負(fù)電荷末端進(jìn)一步引發(fā)單體開環(huán)形成鏈增長(zhǎng)，但陰離子聚合過(guò)程中末端容易回咬，造成較多酯交換以及環(huán)化，增大產(chǎn)物分散性。配位-插入ROP本質(zhì)上亦是陰離子ROP，催化劑金屬通過(guò)配位單體形成醇鹽而開環(huán)，此種方法引發(fā)以及催化己內(nèi)酯ROP過(guò)程中，分子間以及分子內(nèi)酯交換為基本副反應(yīng)，主要發(fā)生于聚合后期，拓寬分散性、降低可控性?；罨瘑误wROP通過(guò)質(zhì)子化單體羧基氧，使其相鄰碳更易受親核攻擊而開環(huán)。ROP方法各不相同，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需綜合考慮引發(fā)劑化學(xué)性質(zhì)、聚合度及應(yīng)用范疇等，根據(jù)不同要求適當(dāng)選擇。

降解

PCL作為可生物降解聚合物，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其降解主要由主鏈酯鍵水解所引起，可被溫度、pH、酶、自由基等因素催化，在環(huán)境中主要通過(guò)真 菌、細(xì)菌和藻類等微生物作用緩慢降解，而水解、氧化、酶促、pH催化等也會(huì)促進(jìn)其降解。由于酯基結(jié)構(gòu)易被微生物或酶分解最終產(chǎn)物為CO2和H2O，所以聚己內(nèi)酯容易進(jìn)行回收，對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題得到合適的控制。降解初期PCL分子量下降，宏觀結(jié)構(gòu)分解形成較小聚合物片段，可被細(xì)胞或微生物完全代謝，其端基羥基促進(jìn)末端降解，使聚合度線性下降。炎癥所產(chǎn)生自由基亦可奪取PCL的氫，導(dǎo)致其鏈斷裂而加速降解。熱致PCL降解則通過(guò)端基分解、隨機(jī)斷鏈以及自由基介導(dǎo)斷裂等作用協(xié)同促進(jìn)分解。此外，酯酶以及脂肪酶也可能通過(guò)酶促水解參與PCL降解過(guò)程。