七种生物可降解材料-PCL(聚己内酯)

叶丹

经理
广州慧正智联科技有限公司
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墙面漆   工业涂料  
PCL具有良好的生物相容性,可与多种常规塑料互相兼容。同时,PCL还具有良好的形状记忆温控性质和良好的生物降解性,可完全降解成水与CO2。
研究课题:塑料弹性体

PCL(聚己内酯

PCL是通过ε-己内酯单体催化剂催化下开环聚合而成的高分子低熔点有机聚合物,其熔点仅62℃,外观为白色颗粒,无毒,不溶于水,易溶于多种极性有机溶剂。PCL具有良好的生物相容性,可与多种常规塑料互相兼容。同时,PCL还具有良好的形状记忆温控性质和良好的生物降解性,可完全降解成水与CO2。

PCL的降解性研究从1976年就已开始,在厌氧和需氧的环境中,PCL都可以被微生物完全分解。己内酯是化学合成的生物降解性高分子材料,在自然界中酯基结构易被微生物或酶分解,最终产物为二氧化和水,降解过程如下图。

PCL的应用

PCL的应用领域包括可控释药物载体、细胞、组织培养基架;完全可降解塑料手术缝合线;高强度的薄膜丝状成型物;塑料低温冲击性能改性剂增塑剂;医用造型材料、工业、美术造型材料、玩具、有机着色剂、热复写墨水附着剂、热熔胶合剂。

在生物降解包装方面

PCL的高结晶性同时低熔点能使薄膜在无需太高的活化温度下,即可产生粘性,从而有利于提升薄膜材料的热封性。这一良好特性有望使PCL在超市购物袋、环保包装材料、保护膜基材等方面,作为热封性功能层,得到广泛应用;

再加上PCL材料因具有独特地形状记忆功能,经过多次弯折后,可以有效减少材料折痕的产生。

在热熔胶领域的应用

聚己内酯是用作热熔胶的低熔点结晶聚合物。其应用包括鞋类的鞋包头与鞋后帮部件、分散涂覆内衬贴合、无纺布粘接剂,以及汽车行业的结构胶和复合胶。在这个领域,聚己内酯内酯主要优势有以下四个方面:

1、易于使用,可快速渗透到基材中

2、在皮革及其他油滑基材上具有优异的粘接性

3、低熔融温度,Tm = 60 °C

4、优良的水解稳定性

聚己内酯聚合物之所以能在反应型湿固化热熔胶中得以应用,是因为其一方面绿色环保,另一方面有一定的羟基值因而可以与异氰酸酯进行反应。异氰酸酯的加入可生成额外的交联以提高粘合强度。聚己内酯的低粘度非常有利于混拼过程,而其低含量的催化剂又确保了反应过程的可控性。反应型热熔胶可应用于结构胶、织物粘接、书本装订和鞋材等。

PCL的产能

目前PCL主要来源于日本大赛璐、美国UCC、美国Union Caibide、日本JSP、比利时InterRock、英国Lapott、瑞士柏斯托和国内少数企业。但由于生产采用以双氧水氧化环己酮生产己内酯,氧化反应复杂剧烈,易发生爆炸,所以国内外供不应求。现在市场上的供应基本依靠进口,价格也较高。

PCL与PLA的降解原理一致,需要工业或家庭堆肥降解,所以我们不用对PCL与PHA这种自然生物降解材料进行对比,仅仅对PCL与PLA进行对比。

1、从合成工艺上对比

PCL的制备方法与PLA类似,可以通过缩聚反应和开环聚合两种途径合成。

2、从性能上对比

与PLA相比,PCL具有更好的疏水性,但降解速度较慢;同时其合成工艺简单、成本较低。PCL的加工性能优良,可用普通的塑料加工设备制成薄膜及其它制品。

2、从价格上对比

PCL由于目前主要依靠进口,价格比PLA略高。


综上所述,PCL由于其生物可降解性,以及形状记忆功能,近几年多用于医疗卫生、环保改性材料,每年的需求增长率超过50%。个人认为,由于PCL的独特性能在特定的领域发展前景看好,如汽车、建筑是PCL主要的需求来源,在医疗领域,PCL的应用范围也在不断拓宽,在组织工程、骨科、牙科植入物、伤口愈合、缝合、伤口覆盖、手术缝合线、骨科夹板、放疗板等领域将推动PCL行业发展,另外随着“禁塑令”的推行,包装塑料领域也会成为PCL行业增长的动力。



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