Содержание к диссертации
Введение
2. Литературный обзор 6
2.1. Методы формирования пористых полимерных материалов 6
2.2. Фаговое разделение и совместимость полимеров 19
2.3. Полимеры, способные к быстрой химической деструкции 27
3. Обсуждение результатов 43
3.1. Обоснование выбора объектов исследования 46
3.2. Синтез полимеров 49
3.2.1. Матричный полимер. Полилактид (ПЛА) 49
3.2.2. Порообразующий полимер 52
3.2.3. Выбор ароматического полиоксалата 55
3.3. Совместимость полимеров 58
3.4. Деградационные свойства индивидуальных полимеров 67
3.5. Приготовление гетерогенных смесей 76
3.6. Пористые структуры и их морфология 81
4. Заключение 87
5. Экспериментальная часть 89
5.1. Подготовка реагентов и растворителей 89
5.2. Методы исследования 90
5.3. Синтез промежуточных продуктов и полимеров 91
5.4. Анализ объектов исследования 93
Выводы 102
Список литературы 103
- Фаговое разделение и совместимость полимеров
- Синтез полимеров
- Совместимость полимеров
- Синтез промежуточных продуктов и полимеров
Введение к работе
Актуальность проблемы. Формирование пористых полимерных материалов было и остается актуальной проблемой науки и технологии высокомолекулярных соединений. Трехмерные пористые полимерные тела находят применение в качестве тепло- и звукоизолирующих, демпфирующих материалов, элементов облегченных конструкций; в быту, медицине и химической технологии - в качестве адсорбентов, впитывающих материалов, хроматографических сорбентов и носителей. Двумерные пористые полимерные тела незаменимы в технологии фильтрования. Активно развивающаяся в течение последних 20 лет тканевая инженерия поставила новые задачи в области разработки полимерных пористых материалов. Основной задачей тканевой инженерии является выращивание живых тканей in vitro с целью их дальнейшей имплантации в организм. Формирование интегрированной ткани в процессе пролиферации культуры клеток может происходить только в структурированной среде, фиксирующей клетки на поверхности или в объеме. Такой средой, в частности, может быть либо полимерный гидрогель, либо гетерогенный пористый материал (губка), пропитанной питательным раствором - скаффолд. Скаффолды, изготавливаемые из биосовместимых, биодеградируемых полимеров, широко исследуются в качестве сред для культивирования клеток. Существующие промышленные технологии формирования пористых материалов не в полной мере могут обеспечить формирование скаффолдов требуемой морфологии (размер, форма и общий объем пор, их распределение по размеру, протекаемость системы пор), что потребовало разработки новых методов и подходов к созданию пористых полимерных материалов, с учетом особенностей физико-химических свойств полимеров, применяемых в тканевой инженерии и биологии.
Целью данного исследования являлась разработка метода формирования пористого полимерного материала с использованием процессов фазового разделения в системе, содержащей как минимум два полимера, с последующей селективной деструкцией одного из полимеров.
Поставленная цель достигалась решением следующих задач:
Выбор модельной пары несовместимых в растворе полимеров, один из которых является основой для пористого материала, а второй - быстро деградирующим порообразующим компонентом.
Синтез полимера, способного к очень быстрой химической деструкции в определенных условиях и выбор оптимальных условий его деструкции.
Исследование условий фазового разделения выбранных полимеров.
Получение гетерогенных смесей выбранных полимеров и формирование пористого материала путем селективной деструкции порообразующего компонента.
Научная новизна. На момент постановки задачи фазовое разделение и селективная деструкция в смесях полимеров в литературе не рассматривалось в качестве движущей силы при формировании пористых материалов. Авторами работы это предложено впервые. Впоследствии в мире появились работы, построенные на сходных принципах - фазового разделения двух полимеров, подтверждающие актуальность и правомерность предлагаемого подхода. Однако в целом, концепция использования фазового разделения двух полимеров в растворе
для формирования структурированной гетерогенной смеси и последующей селективной химической деструкции одного из компонентов с образованием пористого полимерного тела была впервые сформулирована в данной работе.
Практическая значимость разработанных подходов состоит в возможности их использования для формирования пористых полимерных тел с взаимосвязанной системой пор и общей пористостью до 90% путем совмещения матричного полимера с порообразователем как в растворе, так и в расплаве, а при соответствующем подборе порообразователя (исключении токсичных продуктов деградации) - использования полученных пористых материалов для культивирования клеток.
Положения, выносимые на защиту:
Формирование структурированной гетерогенной смеси в результате фазового разделения в растворе двух несовместимых полимеров в общем растворителе.
Дизайн химических структур и синтез полимеров, имеющих высокие скорости деструкции и несовместимых с полилактидом в растворе.
Получение фазовых диаграмм смесей двух полимеров в общем растворителе.
Использование селективной деструкции одного из полимеров для формирования пористой структуры из гетерогенной смеси двух полимеров.
Достоверность результатов подтверждается многократной
воспроизводимостью проведенных в работе экспериментов, использованием независимых аналитических методов.
Личный вклад автора состоит в непосредственном получении экспериментальных данных, вошедших в текст диссертации, а также в активном участии в разработке методологии исследования и обсуждении и интерпретации полученных результатов.
Апробация работы. Содержание работы докладывалось на международных и российских симпозиумах и конференциях:
Зорин И.М., Зорина (Овчаренко) Н.А., Батюто Я.В., Билибин А.Ю. Формирование пористых структур биосовместимых полимеров методом фазового разделения двух полимеров в общем растворителе // III Всероссийская Каргинская конференция «Полимеры 2004», Москва, январь 2004, с. 273.
Зорин И.М., Зорина Н.А., Козыр О.М., Билибин А.Ю. Формирование трехмерных пористых структур методом фазового разделения полимеров с различными скоростями деградации // 3-я научная сессия Учебно-Научного Центра Химии СПбГУ, октябрь 2004, тезисы доклада с. 342.
Zorin I., Kozyr О., Zorina N., Bilibin A. Polylactide and polyoxalates blends. Porous structure formation during differential degradation of immiscible polymers II European Polymer Congress, Moscow, June 2005, Abstract 3479.
4. Зорина H.A., Зорин И.М., Билибин А.Ю. Метод формирования пористых
структур путем фазового разделения в смеси двух полимеров //
Международная конференция по химии «Основные тенденции развития химии в начале XXI века», С-Петербург, апрель 2009.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 статьи, тезисы 4 докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ПО страницах, содержит 30 рисунков, 14 таблиц и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы, содержащего 121 источник.
Фаговое разделение и совместимость полимеров
Термодинамическая совместимость и фазовое разделение растворов и смесей полимеров имеют огромное значение для создания полимерных материалов различного функционального назначения. Большинство полимерных материалов представляют собой не индивидуальные вещества, а гомогенные смеси или гетерогенные композиции, содержащие в своем составе один или несколько полимеров и низкомолекулярные вещества - наполнители, стабилизаторы, красители. Возможность создания подобных материалов обусловлена, прежде всего, совместимостью компонентов. При этом полная совместимость отнюдь не всегда является обязательным требованием. Во многих случаях необходимым является именно создание гетерогенной композиции, материала, состоящего из двух и более фаз, непрерывных или дискретных. Термин несовместимость был введен технологами для полимеров, не способных образовывать однородные смеси. При рассмотрении термодинамического аспекта совместимости двух полимеров единственной достоверной оценкой их термодинамического сродства может служить свободная энергия смешения AG. При рассмотрении энтальпийного фактора экспериментальным путем было показано, что для большинства совместимых полимеров смешение является экзотермическим при всех соотношениях компонентов (ДН 0). Для пар несовместимых полимеров возможно два случая [50-51]: Эндотермическое смешение при всех соотношениях компонентов (ДН 0) Наблюдается смена знака ДН в зависимости от состава компонентов Энтропийный фактор будет описывать взаимное расположение молекул полимеров в смеси, так положительные значения AS будут говорить о невозможности образования совместной упорядоченной структуры, наоборот же отрицательные значения будут свидетельствовать о том, что макромолекулы в смеси упакованы более упорядочено. Таким образом, для того чтобы два полимера были термодинамически совместимы, необходимо соблюдение следующих условий: AS 0 Однако выполнение всех трех условий одновременно маловероятно, поэтому большинство полимеров обладают частичной совместимостью. Для подавляющего большинства пар полимеров термодинамические параметры смешения зависят от состава смеси (концентрационная зависимость). Однако имеет место и случай не соблюдения ни одного из приведенных выше условий во всей области концентраций AS О, АН О, AG 0, например, для смеси ПММА — ПБМА, такая система является термодинамически неустойчивой. Фазовое равновесие в трехкомпонентных системах полимер 1 — полимер2 — растворитель может быть описано исходя из теории растворов Флори-Хагинса с помощью уравнения
Скотта [50] для критических параметров: степени полимеризации компонентов Согласно теории, при Хи пусть даже это будет очень небольшая величина, полимеры будут термодинамически несовместимы. Для трехкомпонентных систем введено три параметра взаимодействия %i,2 (полимер 2 — растворитель), хі,з (полимер 3 — растворитель) и %2,з (полимер 2 — полимер 3). Однако все представления, вытекающие из теории Флори - Хаггинса, основанной на рассмотрении случайных конформаций полимерной цепи, не могут учитывать особенности строения полимерной цепи (разницу между линейным и разветвленным или звездообразным полимером). Еще один вариант описания взаимодействия полимер - полимер введение параметра — энергии взаимодействия В, определенной, также в контексте теории Флори-Хаггинса следующей формулой [52]: МА и Мв - соответственно молекулярные массы полимеров А и В. Соответственно, значение этой величины и будет определять строение и свойства получаемой смеси. Графически это можно изобразить следующим образом [52] (рис. 5): Т 1 -ая фаза Ф /ABS Так, если энергия взаимодействия полимер-полимер меньше критической величины, Всйь обусловленной молекулярной массой компонентов, смесь будет термодинамически совместимой. В этой области детали энергии взаимодействия (абсолютная величина В плюс ее температурная и композиционная зависимость) определяют, как видно из диаграммы, специфику фазы. Пример взаиморастворимой смеси, это поли-2,6-диметил-1,4-фениленоксид (ПФО или ППЭ) с полистиролом (ПС). В этом случае энергия взаимодействия столь благоприятна, что двухфазная область не наблюдается [52]. Когда энергия взаимодействия превосходит 2?crjt, образуется двухфазная смесь. Если эта разница мала, то межфазное натяжение невелико, и можно создать тонкую дисперсию. Далее идет увеличение толщины межфазного слоя, и граница раздела становится прочной. Как правило, такие смеси обладают хорошими свойствами (с точки зрения технологии смешения) и их можно назвать «совместимыми»; в старой литературе по смесям последний термин часто используется в смысле взаиморастворимые. Примером таких систем могут служить смеси поликарбоната (ПК) с АБС сополимерами.
По мере роста энергии взаимодействия межфазное натяжение увеличивается, и размер доменов, как правило, возрастает; и в некоторой точке смеси уже должны считаться «несовместимыми». Морфология становится «грубой», а межфазная граница — слабой. Примером такой системы служат смеси найлона - 6 (ПА-6) с АБС [52]. Поскольку совместимость полимеров в большинстве случаев все же плохо поддается прогнозу, исходя только из теоретических предпосылок, немаловажную роль играют экспериментальные методы оценки совместимости полимеров. Чаще всего для оценки совместимости смесей используется метод дифференциальной сканирующей калориметрии, измерение температур фазовых и релаксационных переходов (например, температуры стеклования) [50]. Для взаиморастворимых (совместимых) смесей обнаруживается одна четко выраженная температура стеклования, меняющая свое положение на температурной шкале в зависимости от состава смеси. В случае же несовместимой пары полимеров будет фиксироваться несколько температурных переходов, отвечающих отдельным фазам. Для определения температуры перехода в стеклообразное состояние пригодны термические, механические, электрические и волюметрические методы — соответственно, дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), динамический механический термический анализ (ДМТА), измерения диэлектрической релаксации и дилатометрия. Эти методы дают представление о поведении полимеров в двухкомпонентных системах (полимер 1 — полимер 2) — о
Синтез полимеров
Существуют два пути синтеза полилактида: непосредственно из молочной кислоты (поликонденсация в одну стадию) [96-98], либо из циклического димера молочной кислоты - лактида (3,6-диметил-1,4-диоксан-2,5-дион) - цепной полимеризацией с раскрытием цикла в присутствии различных катализаторов [96-97, 99]. Второй способ более эффективен и поэтому используется практически повсеместно. Известен также микробиологический путь получения ПЛА, с использованием некоторых штаммов бактерии azotobacter [100-101]. Согласно литературным данным [96-97, 102], наиболее эффективным путем получения полилактида для медицинских целей является полимеризация с раскрытием цикла, протекающая по ионному механизму. К настоящему времени опубликовано множество работ по выбору и разработке различных катализаторов этого процесса [96]. Однако наиболее широкое распространение имеют катализаторы на основе Zn (металлический цинк, либо его соли) и Sn (2-этил-гексаноат олова). Рассматривая эти два катализатора, стоит отметить, что последний является более эффективным и позволяет получать образцы полимера с лучшими молекулярными характеристиками [103], этот катализатор получил в мире наибольшее распространение. Однако в случае использования цинка и его производных полученные образцы полимера обладают меньшей токсичностью, что немаловажно при его использовании в биомедицинских целях. Известно также, что в случае использования металлического цинка на одной из первый стадий синтеза происходит образование соли цинка и молочной кислоты — лактата цинка, поэтому более действенным является использование в качестве катализатора уже готовой соли — лактата цинка [104].
Использование лактата цинка вместо металлического цинка представляется также более предпочтительным, поскольку этот катализатор полностью растворим (в отличие от металлического цинка) в расплаве мономера (лактида) и олигомеров и обеспечивает равномерность протекания реакции по всему объему. Варьируя соотношение мономера и инициатора, время протекания реакции, а также температуру, можно получать полимер с различными молекулярными характеристиками. Нами были проведен синтез ПЛА из лактида полимеризацией с использованием металлического цинка, лактата цинка, а также 2-этилгексаноата олова (II) при 140-145С, 160-165С, а также 170-180С. В качестве мономера мы использовали как коммерческий DL-лактид, так и полученный нами путем пиролиза олигомеров молочной кислоты (предварительно синтезированных из DL-молочной кислоты). Таким образом, нами были получены образцы полимеров со следующими характеристиками (таблица 2), использованы следующие температурные режимы 160-165С и 170-180С, время протекания реакции 90-96 часов. В качестве катализаторов использовались - Zn (металл) и Zn(Lact)2 с соотношением мономер/инициатор 1/3900 моль (0,05 мм%). Также был проведен синтез при более низкой температуре 140±5С с использованием как лактата цинка Zn(Lact)2 (в количестве 0,05 мм% от мономера), так и 2-этил-гексаноат олова Sn(Oct)2 (в количестве 0,07мм% от мономера). Молекулярная масса рассчитывалась из уравнения Марка-Куна [п] = kls/t, к = 1.05-10 3 дл/г, а = 0.563 [96], а также на основании данных ГПХ с калибровкой по полистирольным стандартам. В качестве порообразующих быстродеградирующих полимеров в данной работе были получены полиэфиры щавелевой кислоты (полиоксалаты) на основе алифатических диолов.(серия 1) и на основе ароматических диолов (серия 2), содержащих фрагменты фенолфталеина (ФФ), бисфенола А (БФА), резорцина а также сополимеры, содержащие дифенолы в соотношении 1:1 и 1:3. Как уже упоминалось выше, природа используемого в синтезе полиоксалатов диола оказывает влияние на гидролитическую стабильность или нестабильность получаемого полимера.
Так, из механизма щелочного гидролиза сложных эфиров следует, что алифатичекие полиоксалаты в меньшей степени подвержены щелочному гидролизу, в сравнении с ароматическими. В случае же полимера на основе третичного диола П(Ме)ГМО кроме гидролиза в щелочных средах мы получаем дополнительную возможность проведения гидролиза в кислых средах.
Совместимость полимеров
Существуют два пути синтеза полилактида: непосредственно из молочной кислоты (поликонденсация в одну стадию) [96-98], либо из циклического димера молочной кислоты - лактида (3,6-диметил-1,4-диоксан-2,5-дион) - цепной полимеризацией с раскрытием цикла в присутствии различных катализаторов [96-97, 99]. Второй способ более эффективен и поэтому используется практически повсеместно. Известен также микробиологический путь получения ПЛА, с использованием некоторых штаммов бактерии azotobacter [100-101]. Согласно литературным данным [96-97, 102], наиболее эффективным путем получения полилактида для медицинских целей является полимеризация с раскрытием цикла, протекающая по ионному механизму. К настоящему времени опубликовано множество работ по выбору и разработке различных катализаторов этого процесса [96]. Однако наиболее широкое распространение имеют катализаторы на основе Zn (металлический цинк, либо его соли) и Sn (2-этил-гексаноат олова). Рассматривая эти два катализатора, стоит отметить, что последний является более эффективным и позволяет получать образцы полимера с лучшими молекулярными характеристиками [103], этот катализатор получил в мире наибольшее распространение. Однако в случае использования цинка и его производных полученные образцы полимера обладают меньшей токсичностью, что немаловажно при его использовании в биомедицинских целях. Известно также, что в случае использования металлического цинка на одной из первый стадий синтеза происходит образование соли цинка и молочной кислоты — лактата цинка, поэтому более действенным является использование в качестве катализатора уже готовой соли — лактата цинка [104]. Использование лактата цинка вместо металлического цинка представляется также более предпочтительным, поскольку этот катализатор полностью растворим (в отличие от металлического цинка) в расплаве мономера (лактида) и олигомеров и обеспечивает равномерность протекания реакции по всему объему.
Варьируя соотношение мономера и инициатора, время протекания реакции, а также температуру, можно получать полимер с различными молекулярными характеристиками. Нами были проведен синтез ПЛА из лактида полимеризацией с использованием металлического цинка, лактата цинка, а также 2-этилгексаноата олова (II) при 140-145С, 160-165С, а также 170-180С. В качестве мономера мы использовали как коммерческий DL-лактид, так и полученный нами путем пиролиза олигомеров молочной кислоты (предварительно синтезированных из DL-молочной кислоты). Таким образом, нами были получены образцы полимеров со следующими характеристиками (таблица 2), использованы следующие температурные режимы 160-165С и 170-180С, время протекания реакции 90-96 часов. В качестве катализаторов использовались - Zn (металл) и Zn(Lact)2 с соотношением мономер/инициатор 1/3900 моль (0,05 мм%). Также был проведен синтез при более низкой температуре 140±5С с использованием как лактата цинка Zn(Lact)2 (в количестве 0,05 мм% от мономера), так и 2-этил-гексаноат олова Sn(Oct)2 (в количестве 0,07мм% от мономера). Молекулярная масса рассчитывалась из уравнения Марка-Куна [п] = kls/t, к = 1.05-10 3 дл/г, а = 0.563 [96], а также на основании данных ГПХ с калибровкой по полистирольным стандартам. В качестве порообразующих быстродеградирующих полимеров в данной работе были получены полиэфиры щавелевой кислоты (полиоксалаты) на основе алифатических диолов.(серия 1) и на основе ароматических диолов (серия 2), содержащих фрагменты фенолфталеина (ФФ), бисфенола А (БФА), резорцина а также сополимеры, содержащие дифенолы в соотношении 1:1 и 1:3. Как уже упоминалось выше, природа используемого в синтезе полиоксалатов диола оказывает влияние на гидролитическую стабильность или нестабильность получаемого полимера. Так, из механизма щелочного гидролиза сложных эфиров следует, что алифатичекие полиоксалаты в меньшей степени подвержены щелочному гидролизу, в сравнении с ароматическими. В случае же полимера на основе третичного диола П(Ме)ГМО кроме гидролиза в щелочных средах мы получаем дополнительную возможность проведения гидролиза в кислых средах. Полиоксалаты были получены по измененной и оптимизированной методике [105] методом растворной акцепторной поликонденсации. Для точного дозирования оксалил хлорида применяли метод поликонденсационного титрования (медленное прибавление заведомого избытка дихлорангидрида). Несмотря на имеющиеся в литературе указания на способы получения полиэфиров щавелевой кислоты [94, 106-109], единственная достоверная методика содержится в статьях Соколова [93, 105], которую и использовали в настоящей работе при синтезе серии алифатических и ароматических полиэфиров щавелевой кислоты. Синтез алифатических полиэфиров щавелевой кислоты проводили в C2H2CI4, C2H4CI2 или СНСІз- Характеристики полученных полимеров приведены в таблице 3. Как уже было показано выше, порообразующий полимер, используемый для формирования пористых структур, предложенным нами способом, должен: Обладать хорошей растворимостью в общем с матричным полимером растворителе Несовместимость с матричным полимером в растворе в общем растворителе Все полимеры этой серии {серия 7) обладали хорошей растворимостью в хлорированных углеводородах.
Тесты на совместимость полиоксалатов с ПЛА в растворе на качественном уровне проводили путем совместного растворения полимеров в равных соотношениях в хлороформе (суммарная концентрация около 10 мас.%). Образование эмульсии свидетельствовало о несовместимости полимеров в растворе. Из протестированных полимеров только полиоксалат на основе 2,5-диметил-2,5-гександиола (с боковыми заместителями в цепи) оказался совместимым с ПЛА в указанных условиях во всем диапазоне концентраций. Поэтому в дальнейшем работу с данным полимером не проводили. В случае ароматических полиоксалатов {серия 2) условия синтеза и выделения продуктов реакции, выбранные для алифатических диолов, оказались не вполне применимы, поскольку позволяли получать полимеры с очень низкими значениями характеристической вязкости (0,10-0,12 дл/г). При рассмотрении синтеза ароматических полиоксалатов необходимо отметить, что в условиях получения полиэфиров (ацилирование хлорангидридами в органических или водно-органических (межфазно) средах) фенолфталеин реагирует именно как бисфенол с образованием линейных полиэфиров, что было показано ранее [110]. Ароматические полиоксалаты характеризуются очень высокой склонностью к деградации, по-видимому, катализируемой пиридиний гидрохлоридом, поэтому выделение высокомолекулярных продуктов из реакционной смеси оказалось довольно сложным, несмотря на высокую вязкость реакционной смеси, свидетельствующую о получении в результате синтеза полимеров с высокими молекулярными массами. В литературе [105] для осаждения подобных полимеров предлагается применять смесь ацетона с изопропиловым спиртом, однако, по нашим данным, только использование сухого свежеперегнанного ацетона позволяет выделять ПФФО с характеристической вязкостью более 0.3 дл/г. В то же время алифатические полиоксалаты с высокими значениями характеристической вязкости (до 0.9 дл/г) могут быть получены без применения специальных приемов (в частности, с использованием для осаждения коммерчески доступных ацетона (ч.д.а.) и абсолютированного изопропилового спирта). Кроме того, в ходе синтеза было обнаружено, что для ряда полимеров, в частности, ПФФО, хлороформ, в сравнении с C2H2CI4, C2H4CI2, является более хорошим растворителем, таким образом, положительно влияя на выход получающегося продукта и его свойства, в отличие от алифатических полиоксалатов, прекрасно растворяющихся во всех предложенных растворителях. Так в случае использования хлороформа при синтезе ароматических полиоксалатов наблюдалось формирование более вязкого, и более прозрачного раствора полимера в сравнении с реакциями, проводимыми в С2Н2СІ4 или в С2Н4СІ2. Это косвенно свидетельствует о более хорошем термодинамическом качестве хлороформа как растворителя для ПФФО. Поэтому оптимальным для синтеза ПФФО был признан именно СНСЬ.
Синтез промежуточных продуктов и полимеров
Характеристическую вязкость измеряли в вискозиметре Уббелоде при 25С в хлороформе при концентрациях 1.0 — 0.5 г/дл с шагом 0.1 г/дл. Спектры ядерного магнитного резонанса сняты на ЯМР спектрометре DPX 300 фирмы «Вшкег» в CDC13 на ядрах Н на частоте ЗООМГц и на ядрах С на частоте 100МГц. Фотометрический анализ растворов проводили на спектрофотометре СФ-46 или фотоколориметре КФК-3-01 в 1 см кюветах на длине волны 555нм. Термограммы ДСК были сняты на калориметре "Metier DSC-20" при скорости нагревания 10 град/мин. рН приготовленных карбонатных буферных растворов измеряли на рН метре рН-410 с комбинированным электродом. Электронные микрофотографии получали на сканирующем микроскопе "Jeol S" при ускоряющем напряжении 15 кВ. Для макрофотосъемки использовали цифровую камеру "Canon PowerShot А60" в сочетании с 10-кратной измерительной лупой (цена деления 0.1 мм). Удельную поверхность образцов измеряли на СОРБТОМЕТРе «Sorbi N.4.1» Гель-проникающую хроматографию проводили на Жидкостном гель-хроматографе Shimadzu LC20 на колонке TSKgel G5000HHR, калибровка по полистирольным стандартам. 5.3. Синтез промежуточных продуктов и полимеров Синтез лактида. В колбу помещали 300мл 80% молочной кислоты и несколько капель концентрированной серной кислоты, смесь нагревали в течении 6-8 дней практически до полного удаления воды. Систему подключали к вакууму водоструйного насоса и проводили пиролиз образовавшегося олигомера при температуре 250-280С в присутствии 100-200 мг ацетата цинка. Продукт циклодимеризации собирали в охлаждаемый водой приемник. Полученный лактид перекристаллизовали дважды из этилацетата и затем из бензола. Выход лактида после трехкратной перекристаллизации составил 20 %. Синтез полилактида (ПЛА) В ампулу для полимеризации помещали 10 г DL-лактида, тщательно перемешанного с 10 мг лактата цинка (соотношение мономер инициатор 0,05 мае. %), ампулу запаивали в вакууме водоструйного насоса и помещали в печь с температурой 160±5С на 4 суток (96 часов).
Полученный продукт растворяли в хлористом метилене, отфильтровали и из полученного раствора отливали пленки, которые высушивали и хранили в эксикаторе над парафином и хлористым кальцием. Тст = 50-52С(ДСК) [г]=0.84 дл/г. nMP(CDCl3 ) (ррм): 5.18 (1Н) СН, 1.59 (ЗН) СН3. ЯМР13С (CDC13 ) (ррм): 169.7 (СО), 69.4 (СН), 17.1 (СН3) Элементный анализ СзН402: Вычислено С=50.02%, №=5,56% Найдено С=50.01%, Н=5,67% Синтез полиоксалатов на основе ароматических диолов Синтез полифенолфталеиноксалата ПФФО В колбу, снабженную механической или магнитной мешалкой, помещали 4.77 г (15 ммоль) фенолфталеина, 2.5 г пиридина и 20 мл свежеперегнанного хлороформа. При перемешивании прибавляли по каплям в течение 1 ч раствор 1.35 мл (16 ммоль) оксалилхлорида в 10 мл свежеперегнанного хлороформа, после чего реакционную смесь выливали в 150 мл сухого свежеперегнанного ацетона. Полученный полимер переосаждали из хлороформа в сухой ацетон, промывали петролейным эфиром и высушивали в вакуум-эксикаторе над парафином и хлористым кальцием. Выход реакции 95%. [л] = 0.65 дл/г. nMP(CDCl3 ) (ррм): 7.96 (Ш), 7.75 (0.97Н), 7.6 (1.85Н), 7.4 (3.85Н), 7.25 (3.99Н). ЯМР,3С(СБС13) (ррм): 169.7, 155.5, 151.5, 150.5, 139.7, 135.1, 130.4, 129.1, 126.8, 125.7, 124.5, 121.6, 115.9, 90.6, 65.0. Элементный анализ СггН Об". Вычислено С=70.97%, Н=3,25% Найдено С=70,55%, Н=3,20% Синтез полиоксалатов на основе алифатических диолов Синтез полигексаметшен оксалата (ПГМО). В колбу, снабженную магнитной или механической мешалкой, помещали 2.36 г (20 ммоль) 1,6-гександиола, 3.23 г пиридина и 20 мл хлороформа. При перемешивании прибавляли по каплям в течение 1-1,5 ч раствор 2.5 мл (30 ммоль) оксалилхлорида в 15 мл хлороформа, после чего реакционную смесь выливали в 150 мл ИПС.
Полимер переосаждали из хлоформа в ИПС, промывали петролейным эфиром и высушивали в вакуум-эксикаторе над парафином и хлористым кальцием. Выход реакции 95%. ЯМР (CDC13) (ррм): 4.3 (2Н) СН2, 1,4-1,8 (2Н) СН2. Элементный анализ С8Н12С 4: Вычислено С=55.81%, Н=7,02% Найдено С=55.91 %, Н=7,18% 5.4.Анализ объектов исследования Приготовление образцов (таблеток, пленок). Навески полимеров 0.9 — 1.0 г или смеси полимеров прессовали на ручном механическом прессе в таблетки стандартного размера диаметром 18 и толщиной 4 мм. Пленки ПЛА, поли(гексаметилен оксалата) (111 МО) и их смесей получали методом полива на фторопластовые подложки (80x135 мм) раствора 500 мг полимера в 15 мл хлористого метилена. Карбонат или гидрокарбонат натрия взвешивали с точностью ± 25 мг, растворяли в необходимом количестве воды. После полного растворения соды прибавляли этиловый спирт. рН раствора контролировали с помощью рН метра Фосфатный буферныйраствор(0.34 моль/л) рН=7.65 Раствор КН2РО4 (9.078 г/л) объемом 808 мл смешивали с раствором Na2HP042H20 (11.876 г/л) объемом 192 мл. Фотометрическое определение фенолфталеина (ФФ) Измерение оптической плотности проводили на приборе СФ- 46 с использованием 1см кювет на длине волны 555 нм. Калибровку проводили по стандартным растворам ФФ. Градуировочные графики приведены ниже.
