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聚己内酯(Polycaprolactone,简称PCL)是一种半结晶性的线性脂肪族聚酯,也是常见的可生物降解塑料。以下是关于PCL材料的详细介绍:
1. 合成方法:
- PCL通常是由引发剂在本体或溶液中引发ε-己内酯进行开环聚合而得到。常规的聚合方法是用辛酸亚锡催化,在140-170℃下熔融本体聚合环聚合而成。常用的引发体系还包括稀土化合物引发体系、活泼氢引发体系、有机金属化合物引发体系、酶催化引发体系等。
2. 物理性质:
- 熔点和玻璃化转变温度:PCL具有较低的熔点,大约在55-60℃,玻璃化转变温度约为-60℃。这使得它在室温下呈软玻璃态。
- 密度:密度为1.146g/mL(25℃时)。
- 溶解性:不溶于水,易溶于多种极性有机溶剂,如芳香化合物、酮类等,但不溶于正己烷。
- 热稳定性:热稳定性好,温度达到350℃才会分解。
3. 特性:
- 生物相容性:在体内与生物细胞相容性很好,细胞可在其基架上正常生长,降解后产物可被机体吸收或代谢,对人体无毒无害。
- 生物降解性:在土壤和水环境中,6-12个月可完全分解成CO₂和H₂O,这一特性使其在环保领域具有广泛的应用前景。
- 良好的相容性:可和PE、PP、ABS、AS、PC、PVAC、PVB、PVE、PA、天然橡胶等很好地互容,能够与多种常规塑料共混使用。
- 形状记忆温控性质:具有良好的形状记忆功能,可通过温度控制其形状变化。
4. 应用领域:
- 医疗领域:可用于生产生物可降解的医疗植入物,如手术缝合线、外科螺钉和固定板等,这些植入物在患者痊愈的过程中会逐渐降解,无需二次手术取出;还可用于药物输送系统,将药物包裹在PCL微球或纳米粒子中,实现药物的缓慢释放;在组织工程中,PCL支架可以为新组织的生长提供结构支持。
- 3D打印:由于其低熔点、易于加工和良好的成型性,是3D打印的热门材料,可用于创建原型、定制植入物和其他三维结构。
- 塑料改性:可作为塑料低温冲击性能改性剂和增塑剂,改善其他塑料的性能。
- 其他领域:可用于制作医用造型材料、工业美术造型材料、玩具、有机着色剂、热复写墨水附着剂、热熔胶合剂等。