聚乙二醇论文

聚乙二醇论文（精选9篇）

聚乙二醇论文 篇1

作为一种新型的功能高分子材料, 旋光性聚合物已被广泛地应用于手性催化体系、液晶、光开关及生物医用等众多领域[1]。联萘及其衍生物是一类良好的手性引入基团[2], 其独特的芳香结构作为链段被引入到高分子链中能够大大提高聚合物的热稳定性。因此, 含联萘基团的旋光性聚合物一直是研究的热点[3]。含联萘结构的旋光性聚氨酯以及旋光性聚 (氨酯-酰亚胺) 一般仅具有全芳香性的硬段结构[4]。聚乙二醇 (PEG) 是一种分子链柔顺性好、活性高的水溶性高分子材料, 常常被引入聚氨酯高分子链中, 制备各种功能型聚氨酯材料[5]。本实验将手性联萘二酚结构单元、聚乙二醇引入到聚氨酯体系中, 制备了含联萘基团和PEG柔性链段的新型旋光性聚 (氨酯-聚乙二醇) , 并对其旋光性、热稳定性进行了研究。

1实验部分

1.1试剂及仪器

旋光性1, 1’-联萘-2, 2’-二酚 (BINOL) , 按文献合成并拆分制得;N, N-二甲基乙酰胺 (DMAc) , AR, 上海试剂一厂;甲苯-2, 4-二异氰酸酯 (TDI) , AR, 经减压蒸馏提纯, 上海化学试剂公司;聚乙二醇400 (PEG400) , AR, 上海试剂一厂;N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 、N, N-二甲基甲酰胺 (DMF) 、二甲亚砜 (DMSO) 、四氢呋喃 (THF) 、丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、CH3CN等其它试剂均为市售分析纯, 未做进一步处理, 实验所用水为蒸馏水。

Nicolet Magna-IR750红外光谱仪 (KBr压片) ;JASCO J-810圆二色谱仪;WZZ-2S数字旋光仪 (DMF, L=1dm, C=0.25/100mL) ;SDTQ600系列热重分析仪以及示差扫描量热仪 (N2气保护, 升温速率为10℃/ min) 。

1.2BPU-PEG的制备[6,7]

在N2保护下, 将一定量的手性BINOL溶解于10mL DMAc中, 升温至100℃, 加入计量摩尔数的TDI, 滴加一定量的催化剂, 反应2h;再加入计量摩尔数的PEG, 继续反应14h, 冷却至室温;加入少量NaOH固体, 反应0.5h (中和未反应的BINOL) , 将其倒入150mL无水乙醇中, 有白色絮状沉淀析出, 用稀盐酸调节pH至中性, 抽滤, 并用无水乙醇洗涤, 烘干 (80℃) , 得白色粉末状粗产物BPU-PEG, 并用DMF溶解后, 在无水乙醇中沉淀、提纯、烘干, 得到聚 (氨酯-聚乙二醇) (BPU-PEG) 。

2结果与讨论

2.1BPU-PEG的红外表征

(R) BPU-PEG的红外谱图如图1所示。可见, 1640.3cm-1归属于-OCONH-中羰基的伸缩振动吸收峰, 与普通氨基酯羰基伸缩振动吸收范围 (1650～1710cm-1) 相比, 向低波数移动, 可能是由于萘平面与氨基酯键产生共轭效应所致。3281.5cm-1归属于N-H键的伸缩振动吸收峰, 1528cm-1归属于N-H键的弯曲振动吸收峰;1217cm-1归属于-C-O-C=O中醚键的振动吸收峰;1083cm-1、816.1cm-1、753.2cm-1、671.8cm-1归属于苯环C-H键的弯曲振动吸收峰;在2929.1 cm- 1和2868.5 cm- 1处两个较小的吸收峰, 归属于PEG中亚甲基的伸缩振动吸收峰。3487cm-1、3404cm-1处联二萘酚的两个尖锐的特征吸收峰以及2100cm-1处-NCO的特征吸收峰消失, 说明联二萘酚与二异氰酸酯反应完全。谱图分析表明所合成的聚合物为BPU-PEG。 (S) BPU-PEG与 (R) BPU-PEG的结构类似, 二者的IR谱图基本一致。

2.2加料方式对BPU-PEG旋光度的影响

当单体配比为PEG∶ (S) -BINOL=1.4时, 研究了加料方式对BPU-PEG旋光度的影响, 如表1所示。根据BPU-PEG的旋光度大小, 可知:“先加BINOL、后加PEG”为最优加料方式。因为BINOL的酚羟基活性远远小于PEG的醇羟基活性, 采用“先加PEG、后加BINOL”的加料方式, PEG与TDI迅速反应形成高分子链, 游离的-NCO活性基团较少, 且高分子链与BINOL反应的空间位阻效应增加, 故仅有少量BINOL能和高分子链继续反应, 生成比旋光度较小的聚合物;采用“先加BINOL、后加PEG”加料方式, 不仅能使BINOL和过量的-NCO活性基团充分接触, 降低了生成高分子链移动的阻力, 所合成的BPU-PEG的比旋光度较大, 为-15.2°。

2.3原料配比对BPU-PEG旋光度的影响

从表2可知:随着原料中PEG含量逐渐增加, BPU-PEG的旋光度逐渐减小。主要原因是形成高分子链过程中, 手性BINOL含量减少, 高分子链中的手性中心含量降低, 导致BPU-PEG的旋光度降低。与联萘二酚的酚羟基相比, PEG的醇羟基活性较大, 在反应初期, 绝大部分的PEG优先与TDI反应, 导致BINOL与TDI的反应几率减少。当PEG与BINOL配比相等时, 与 (S) BPU-PEG相比, (R) BPU-PEG的旋光度略大。原因可能与高分子链形成不同的螺旋构象有关。

2.4BPU-PEG的圆二色谱

原料配比PEG∶BINOL=1∶4时, 图2为BPU-PEG的圆二色谱图。 (S) BPU-PEG与 (R) BPU-PEG是一对对映体, 二者的圆二色谱图呈现较好的镜象对称性。 (R) BPU-PEG在291.5 nm和325.2nm处出现了两个较宽的正吸收峰, (S) BPU-PEG在292.6nm和324.7nm出现了两个较宽的负吸收峰, 归属于BPU-PEG中羰基n→∏*的跃迁和萘环∏*→∏*的跃迁。与 (S) BPU-PEG相比, (R) BPU-PEG的摩尔椭圆度略大, 与 (R) -BPU-PEG的旋光度 (+20.0°) 大于 (S) BPU-PEG的旋光度 (-15.2°) 相吻合[8,9]。与BPU相比, BPU-PEG的吸收峰位置向长波方向发生了微小变化[10]。说明PEG柔性链段的引入导致高分子链中联萘二酚的二面张角发生变化, 同时电子跃迁的波段也发生变化。故 (R) BPU-PEG和 (S) BPU-PEG在CD谱图上呈现不同的吸收峰。

2.5BPU-PEG的热稳定性

(R) BPU-PEG和 (S) BPU-PEG的TGA、DSC谱图如图3、图4所示。对于 (S) BPU-PEG而言, 由图3可知:热失重5%的温度约135℃;在100～200℃之间存在缓慢持续的失重, 归属于BPU-PEG所含的PEG柔性链段中的聚氨基甲酸酯基团的热分解所致;由图4可知:在100～200℃内没有明显的吸热峰或放热峰, 但在250～300℃之间有一个较强的放热峰, 且在200～300℃之间产生明显的失重 (图3) , 归属于BPU-PEG所含联萘基团中的聚氨酯硬锻链分解放热所致。

对于 (R) BPU-PEG而言, 由图3可知:热失重5%的温度约135℃;在100～200℃、250～300℃之间分别存在一个失重平台。由图4可知:100～200℃之间有一个中强放热峰, 归属于BPU-PEG所含PEG链段的热分解所致;250～300℃之间有一个较强的放热峰, 归属于BPU-PEG所含BINOL链段的热分解所致。而且 (R) BPU-PEG和 (S) BPU-PEG的热分解温度 (Td) 分别为247.8℃、246.1℃, 玻璃化转变温度 (Tg) 分别为282.9℃、285.5℃。说明 (R) BPU-PEG的热稳定性略优于 (S) BPU-PEG。可能是在形成高分子链过程中, R型的螺旋构象更有利于聚合物热稳定性的提高。与常规PU的热分解温度 (170～200℃) 相比[11], BPU-PEG的热分解温度提高了近50℃。主要原因是BPU-PEG中引入了刚性的联萘结构单元, 增大了刚性基团的含量, 耐热降解性能大大提高。

3结论

成功地制备了新型的含联萘二酚和柔性链段PEG的旋光性聚 (氨酯-乙二醇) BPU-PEG, 当原料配比PEG∶BINOL=1∶4～4∶1时, 随着PEG含量逐渐增加, BPU-PEG的旋光度逐渐减小。 (R) BPU-PEG 和 (S) BPU-PEG的旋光度最大值分别为+20.0°、-15.2°, 热分解温度分别为247.8℃和246.1℃、玻璃化转变温度分别为282.9℃、285.5℃, 说明BPU-PEG具有良好的旋光性和热稳定性。

参考文献

[1]Fumio Sanda, Hitoshi Araki, Toshio Masuda.Synthesis andproperties of serine-and threonine-based helical polyacetylenes, Macromolecules[J].2004, 37 (23) :8510-8516.

[2]宋乃恒, 高连勋, 丁孟贤.含联萘基团旋光性聚酰亚胺的合成与性质[J].高等学校学报, 1999, 20 (5) :803-808.

[3]Song N H, Qi W, Qiu X P, et al.Synthesis and chiroopticalproperties of optically active poly (esteri mide) s based on axiallyasymmetric 1, 1’-binaphthyls[J].Journal of Polymer SciencePart A-Polymer Chemistry, 2004, .42 (17) :4318-4326.

[4]Daisuke Nakano;Rie Hirano;Masahiko Yamaguchi;et al.Synthesis of optically active bihelicenols[J].Tetrahedron Let-ters, 2003, 44 (18) :3683-3686.

[5]罗建斌, 王鹏, 李洁华, 等.以聚乙二醇为软段的聚氨酯的合成及表征[J].生物医学工程杂志, 2006, 23 (1) :1 25-128.

[6]Dong Park Ki, Soo Ki m Young, Keun Han Dong, et al.Bacte-rial adhesion on PEG modified polyurethane surfaces[J].Bio-materials, 1998, 19 (7) :851-859.

[7]连彦青, 李明琦, 周其庠, 等.热致液晶聚 (氨酯-酯) 的酚羟基氨基甲酸的酯的合成[J].高分子材料科学与工程, 2000, 16 (3) :85-87.

[8]Aijun Gong, Weihong Liu, Yongming Chen, et al.Opticallyactive cyclic and linear ploy (aryl esters) based on chiral 1, 1’-bi-2-naphthol[J].Tetrahedron:Asymmetry, 1999, 10:2079-2086.

[9]Aijun Gong, Yongming Chen, Zhang Xi, et al.Optically activecyclic poly (ether-sulfone) s based on chiral 1, 1’-bi-2-naphthol[J].Tetrahedron:Asymmetry, 1998, 9:4175-4181.

[10]南秋利, 周钰明, 郭玲香, 等, 含联萘基团的新型旋光性聚 (氨酯-酰亚胺) 的制备与表征[J].化工新型材料, 2007, 35 (6) :23-26.

[11]袁开军, 江治, 李疏芬, 等.聚氨酯的热分解研究进展[J].高分子材料科学与工程, 2005, 21 (4) :51-58.

聚乙二醇论文 篇2

在聚乙二醇存在下,用乙酸丁酯萃取镓(Ⅲ)与罗丹明B的红色化合物,静置分层后用吸光光度法直接测定上层萃取液中有色化合物.其最大吸收波长为55nm,表观摩尔吸光率为7.8×10~4L・mol~(-1)・cm~(-1).镓(Ⅲ)质量浓度在0.086-1.5mg・L~(-1)范围内符合比耳定律,检出限为0.086mg・L~(-1).回收率与相对误差分别为98.7%-102%和-1.0%-4.9%.

作 者： 作者单位： 刊 名：光谱实验室  PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SPECTROSCOPY LABORATORY 年，卷(期)：2009 26(6) 分类号：O657.32 关键词：镓(Ⅲ)   罗丹明B   聚乙二醇   乙酸丁酯   粉煤灰   萃取   分光光度法   Gallium (Ⅲ)   Rhodamine B   Polyethylene Glycol   Butyl Acetate   Fly Ash   Extraction   Spectrophotometry  

聚乙二醇论文 篇3

【关键词】注塑磁体；增塑剂；分散性

前言

钕铁硼注塑粘结磁体是由多种树脂与磁性粉末组成的共混物，可以通过高分子材料通用的注塑成型进行复杂外形产品的加工。产品的物理和磁学性能取决于原材料的选用。目前已广泛地用于汽车、电子、航空、机械等多种工业领域中，具有巨大的应用前景和市场空间，而关于注塑磁体的材料和工艺的改良研究，也是近来磁性材料领域的研究热点。

在注塑NdFeB粘结磁体中，尼龙粘接剂基体和磁粉的相容性和分散度，直接决定了磁体的工艺质量、机械性能、磁性能等重要指标，如果相容性不好，磁粉与尼龙分散度不高，磁粉自身就会团聚结块，不能被粘结剂有效共混粘结。因此，在注塑磁体成型工艺中，添加适量的分散剂、偶联剂和增塑剂等组分对材料进行改性，已成为常规生产工艺的一部分。

一、实验

1.1原料及预处理

PEG12000分别于80℃和30℃烘箱中进行12h烘干处理，尼龙6，6选用杜邦公司Zytel 101L牌号标准品，钕铁硼磁粉采购于江门市宇宏科技有限公司，牌号YMM-A（13-15），密度7.6（g/cm3），颗粒分布40-360目，由高温退磁炉处理，确保消磁。

1.2样品制备

按照PEG：尼龙：钕铁硼磁粉质量比=1：19：80；2：18：80；3：17：80配比进行充分混料。加入适量分散剂和偶联剂，注塑温度设定为：280℃，采用常规注塑工艺。注塑压力140Bar（巴），终产品成型为磁性能测试的圆柱形试样，尺寸为直径2.5cm×高度5cm。

1.3表征

采用Nova NanoSEM 450电子显微镜（SEM）观察（样品测试前必须再次经过退磁仪处理，以免损伤SEM仪器）。采用中国计量科学研究院的永磁磁性测试设备NIM-2000HF的国标GB/T3217-1992磁性能检测采用TA Instruments公司的Q2000差式扫描量热仪（DSC）分析。由于PEG的相变温度较低，因此DSC采用了一次升温表征，没有进行循环升降温或消除热历史。

二、结果与讨论

2.1电子显微镜观测

图1（如图所示）的添加1%聚乙二醇的样品中，可以观测到明显的磁粉团聚和结块，但是尼龙本身的均匀性并未显著受到PEG的影响。再者是添加2%聚乙二醇的样品中，10μm尺度上的磁粉团聚已经明显减少。但是同时，材料表面可以见到清晰地凹陷和孔洞，这是由于加工过程中PEG成分与尼龙相分离后，由于自身的低熔点和低闪点，在高温下溶解降解，从而在材料表面上形成缺陷。再添加3%聚乙二醇的样品中，这种相分离造成的表面缺陷更加明显和密集。密布的孔洞说明相分离的程度更加严重，同时，磁粉团聚也比较少，仅能在部分区域观测到白色团聚形态，说明高组分PEG可以有效地分散钕铁硼磁粉。

2.2DSC热分析表征

在高分子共混体系中，共混物的分散均匀性与其热力学性能直接相关，均匀性越好，材料的热力学行为越单一。为检验本实验所得材料的分散均匀性，我们采用了DSC表征以观测其热力学行为。注意，在本实验中由于样品中磁粉含量占80%，因为DSC表征所得热流值应手动扣除钕铁硼磁粉的热流值。

1）可在40～-50℃的范围内见到清晰的尼龙的玻璃化转变，而PEG组分没有明显的热效应，说明PEG有效、充分地分散到了尼龙基体中，而在充分均匀的高分子混合物中，某单一组分是不会出现独立的热力学相变的。2）再者是，40～50℃的范围内出现了一个较明显的熔融峰，这是由于PEG组分含量过高，部分PEG团聚并达到熔点，进而熔融导致的放热。这一熔融峰即说明了PEG与尼龙组分的相分离，同时，由于PEG熔融峰的存在，也使得在同一温度范围内，尼龙的玻璃化转变难以观测到。3）熔融峰变得更加明显，说明有更多的PEG产生了相分离，这明显与PEG掺入含量的增加呈有关。

另外，在170℃左右的高温区域，出现较为复杂的热力学行为，这是由于PEG的闪点在170℃左右，此温度下部分PEG有可能燃烧，进而引燃还没有到达熔点的尼龙，以及尼龙在共混物条件下，自身的熔点（210℃左右）也有所降低，因此在170～190℃间出现的多峰复杂行为，是由于PEG闪点、尼龙引燃、尼龙熔融等多因素综合而成。这类行为虽然难以定量分析，但也可以定性证明PEG与尼龙相分离的存在。

2.3磁性能测试

表1是不添加PEG和添加不同组分PEG的试样的磁性能测试结果。结果显示，PEG组分的添加在改善工艺性、力学性能的同时，不对材料的磁性能有负面作用。但是除了磁感应强度B（T）有一定程度的改善之外，PEG组分對其他磁性能没有显著效果，测试结果的差别也在正常的波动范围内，另外，PEG组分的含量对磁性能的影响，也没有显著的差异

三、结束语

高分子量聚乙二醇的加入可显著改善注塑磁体中钕铁硼磁粉的分散性，磁粉的微观团聚和结块明显减少，相应地材料磁性能的均匀性也会得到改善，同时对材料的磁性能没有较大影响。但是另一方面，过高含量的聚乙二醇（3%）本身与尼龙有一定程度的相分离问题，SEM表征和DSC热分析结果都证实了这一点，相分离将影响到材料本身的机械性能和均匀性，因此根据本研究的结果，高分子量PEG改性尼龙质量比应该在2%到3%之间。

参考文献

[1]黄丽，郑旖旎，李效玉等.磁性树脂基复合材料的研究进展高分子通报，2005（6）

聚乙二醇论文 篇4

1 实验部分

1.1 材料

盐酸吗啡注射液(规格:10mg/mL),东北制药集团沈阳第一制药有限公司;L-聚乳酸聚乙二醇嵌段共聚物(PLLA-PEG-PLLA,PEG含量为3%,分子量分别为1k,2k,4k,6k),济南岱罡生物科技有限公司;CO2(含量≥99.9%),成都拓展气体有限公司;甲醇(MeOH)、二氯甲烷(DCM),成都市科龙化工试剂厂;其他试剂均为分析纯。

1.2 实验方法

SEDS原理[12]:利用超临界流体和样品溶液经同轴喷嘴喷出产生的速度差,将样品溶液雾化为细小液滴,同时利用超临界流体的抗溶剂作用,快速萃取液滴中的有机溶剂,使得溶质过饱和而析出,形成微粒。

实验步骤:称取定量吗啡和PLLA-PEG-PLLA分别溶解于甲醇和二氯甲烷,获得质量浓度分别为4mg/mL的吗啡溶液和5mg/mL的聚合物溶液,然后将两种溶液充分混匀(最终药聚比为1∶5)。将混合溶液以0.5mL/min的速度由HPLC泵经同轴喷嘴的外部通道泵入体积约为500mL的高压釜中,经历SEDS过程。过程中温度恒定为35℃,压力为12MPa。结束泵样后,维持温度和压力不变,继续通入CO2 30min,以充分去除有机溶剂。然后缓慢卸压至常压,收集样品。

1.3 检测方法

1.3.1 形貌及粒径检测

直接将样品粘贴于载物台上喷金,利用S4800型扫描电镜(日本日立公司)观察微粒形貌,RISE-2008激光粒度仪测定粒径及分布。

1.3.2 有机溶剂残留量的检测

称取未经处理的MF/PLLA-PEG-PLLA微球约500mg,采用Agilent 6850A型气相色谱顶空法检测其二氯甲烷及甲醇残留量。

1.3.3 载药量和包封率的测定

盐酸吗啡标准曲线的建立:利用盐酸吗啡注射液(10mg/mL)配制出浓度分别为2μg/mL、4μg/mL、8μg/mL、10μg/mL和20μg/mL的一系列标准溶液。在284nm波长用紫外分光光度计(U3010型,日本,Hitachi)分别测定吸光度,以吸光度对浓度进行线性回归得标准曲线回归方程。

精密称取20mg微球,加入适量二氯甲烷溶解后加入定量PBS(PH7.4),于37℃恒温水浴中磁力搅拌至二氯甲烷挥发完全,溶液经0.22μm微孔滤膜过滤,于284nm处测定其吸光度,根据标准曲线计算吗啡含量。

根据2010年版《中华人民共和国家药典》规定,载药量=微粒中所含的药重量/微粒的总重量×100%;包封率=系统中包封的药量/系统总包封与未包封的总药量×100% 。

1.3.4 体外释放度的测定

精密称取20mg MF/PLLA-PEG-PLLA微球移入透析袋内,扎紧放入盛有100mLPBS(pH 7.4)的广口瓶中,于37.0℃恒温振荡器(频率60r/min)中振荡,在预定时间取样10mL,同时补加10mL空白PBS,所取的溶液经0.22μm微孔滤膜过滤后用紫外分光光度计于284nm处测定吸光值。计算不同时间药物的累积释放率并绘制时间-累积释放率的释药曲线。

1.3.5 溶血实验

取新鲜抗凝兔血(兔血:ACD=4∶1),用生理盐水稀释(兔血:生理盐水=4∶5)。实验组加入载药微球和10mL生理盐水;阳性对照组加入10mL蒸馏水;阴性对照组加入10mL生理盐水,将所有烧杯放置在(37士0.5)℃恒温水浴30min。分别准确量取20μL新鲜的抗凝血加入各组烧杯中,继续恒温水浴60min。离心取上清液用752N紫外可见分光光度计测吸光度。按式计算:溶血率(%)=(样品吸光度-阴性对照组吸光度)/(阳性对照组吸光度-阴性对照组吸光度)×100%。

2 结果与讨论

2.1 形貌及粒径

不同分子量的共聚物形成的颗粒形貌及粒径如图1所示,从图中可以看出微球呈球形或类球形形貌,表面光滑。

PEG分子量为1K时形成的共聚物颗粒粒径最大,平均粒径为6.20μm,当PEG分子量为2K,4K和6K时,形成的共聚物颗粒平均粒径分别为2.82μm,2.25μm和2.00μm,较PEG1K所形成的共聚物微粒粒径明显减小,分析原因主要是由于共聚物分子量差异显著所致。共聚物的分子量(表1)随着PEG分子量的增加而增加,PEG分子量为1K时最小,分子量为6K时最大。共聚物的分子量越小,其在有机溶剂当中的溶解度就越大,当经过SEDS过程时,同分子量较大的共聚物相比就越慢于达到过饱和,沉积速率相对较慢,瞬间成核数量较少,其沉积以生长为主要机理。但是随着分子量的增大,共聚物的黏度也随之增大,形成的雾滴也就较大,使得抗溶剂与溶剂之间的相互传质减弱,雾滴达到过饱和的时间延长,瞬间成核数量少,颗粒的沉积同样以生长为主要机理。分子量的最终影响效果取决于两个方向的共同作用[13]。PEG2K,4K和6K分子量共聚物所形成的颗粒粒径差异不大,只是有逐渐减小的趋势,这可能是由于三者的分子量差异并不显著,而且聚合物分子量增加导致的粘度增大也将影响液滴的雾化,从而使得粒径的减小趋势并不明显。除此之外材料的亲水性也会对微球的形貌、粒径及释放性能产生重要影响。表1可以看出,在PEG含量一定(3%)的条件下,共聚物的接触角较相同条件下测得的PLLA(Mw=100K)的接触角(96.11±1.15°)更小,材料的亲水性有所改善,这将更利于药物的释放及载体材料的降解。

2.2 有机溶剂残留量

以二氯甲烷和甲醇标准品为对照,测得未经处理的MF/PLLA-PEG-PLLA微球中二氯甲烷残留量0.0076%,甲醇残留量为0.0016%,均低于《中国药典》2010年版二氯甲烷和甲醇的限度规定0.06%和0.3%。

2.3 复合微球的载药量及包封率

以盐酸吗啡浓度对吸光度进行线性回归得标准曲线回归方程:

Y=-0.00047X+0.00451(R=0.99935)(1)

在此范围内浓度与吸光度相关性良好。根据回归方程计算出微球的载药量和包封率,结果如表2所示。从表中可以看出,各PEG分子量的共聚物微球载药量均高于16%,组间无显著差异,且实际载药量接近理论载药量,说明药物在超临界过程当中很少流失。实际载药量略高于理论载药量可能是由于聚合物略溶于抗溶剂而流失导致原始的投药理论值失去了相对比较意义。微球的包封率随着PEG分子量的增加先增加,而后趋于平稳。当PEG分子量为2K时有最高包封率69.57±4.77%。包封率的变化规律同样可以由共聚物分子量的变化来解释。当PEG分子量为1K时,共聚物分子量最小,在超临界过程中颗粒的沉积最慢,这一点在图1当中的形貌和粒径图中也可以观察到,颗粒的沉积以生长为主,此时药物已先于聚合物而沉淀析出,使得药物较多地呈游离状态或是吸附于颗粒表面。当PEG分子量继续增大时,共聚物分子量变化不大,因此对共聚物的沉积影响较小。

2.4 复合微球的体外释放度

图2所示为复合微球当中吗啡的累积释放度。四种PEG分子量的共聚物微球在初始30min内均呈现一定的突释,然后经过一定时间较迅速地释放再进入缓慢释放期,最后进入平台期。值得一提的是,对于需要短时间内发挥药效的药物来说,一定程度的突释是有利的。一些研究者在设计吗啡缓释剂型的时候就将突释纳入考虑,设计成先突释,后缓释的释药模型[14,15]。从图2也可以看出,释放最快的是PEG分子量为1K的复合微球,这和较低的包封率结果是一致的。PEG分子量为1K时微球包封率最低,大部分的药物吸附于微球表面或是与微球疏松结合,亦或呈游离状态,使得药物突释明显。另一方面,低分子量的共聚物较高分子量的共聚物可以提供更多的水合活性位点,更利于药物的释放[16]。而且PEG链段是一种亲水性链段,分子量越小亲水性越好,因此具有小分子量PEG的共聚物微球能锁定更多的水分子,促进药物的释放[17]。 随着PEG分子量增加,药物释放越为缓慢,但PEG分子量为6K的复合微球药物的释放要快于PEG分子量为4K的微球。这可能是由于PEG分子量为6K时微球粒径最小,药物的扩散释放具有最短的扩散路径,使得释放速率加快。4种PEG分子量的复合微球药物释放均呈现出先突释后缓释的模型。

2.5 溶血率

溶血率直接反映了材料对血液中红细胞的损伤程度,体外红细胞的溶血实验可以模拟材料在体内对红细胞的破坏作用[18]。GB/T-16886对生物材料溶血率的要求为5%。本实验中以PEG分子量为2K的复合微球为样本,设置三个实验组1,2,3,每组复合微球的质量分别为5mg,10mg和50mg。溶血实验结果如表3所示。从表中可以看出,阴性对照组的吸光值小于0.03,阳性对照组吸光度值在0.8±0.5,符合国标标准,实验组1,2,3的溶血率分别为0.39%,0.28%和0.67%,均低于5%,符合生物医学材料的血液相容性标准,表明复合微球具有良好的血液相容性。

3 结论

(1)以超临界流体强制溶液分散技术,成功制备出呈球形或类球形形貌,最小平均粒径为2.00μm,载药量达17.92%,包封率最高可至69.57%的吗啡缓释微球。

(2)共聚物中PEG的分子量对微球的粒径、包封率和药物的释放都具有重要的影响。PEG分子量小,微球粒径越大,包封率越低,药物的释放越为迅速。4种PEG分子量的共聚物微球其药物的释放都呈现先突释,后缓释的释药模型,表现出吗啡释缓剂型的释药特点。

(3)复合微球有机溶剂残留量远低于国家标准;溶血实验表明,复合微球具有良好的血液相容性。

摘要：以L-聚乳酸-聚乙二醇三嵌段共聚物(PLLA-PEG-PLLA)为载体材料,通过超临界流体强制溶液分散技术制备吗啡/聚乳酸-聚乙二醇共聚物(MF/PLLA-PEG-PLLA)的复合微球,考察了PEG分子量的变化对微球性能的影响。通过表面形貌,粒径及粒径分布,载药量,包封率及释放性能来表征复合微球的各项性能;利用气相色谱法测定二氯甲烷和甲醇的残留量;通过溶血实验来评价复合微球的血液相容性。实验表明,所制备的复合微球呈球形或类球形形貌,平均粒径在1.99～6.20μm之间,载药量达到17.92%,包封率最高可至69.57%,复合微球的药物释放呈先突释后缓释的释药模式;二氯甲烷和甲醇的残留量分别为0.0076%和0.0016%;微球溶血率<1%,远小于国家标准5%,证明复合微球具有较好的血液相容性。

聚乙二醇可提高包被抗原的稳定性 篇5

聚乙二醇 (PEG) 为一种化学惰性多聚物, 具有保湿性、分散性、高玻璃化温度[3]等特点, 在蛋白类生物制品中被广泛使用。本实验室前期在牛血清白蛋白 (BSA) 和PEG4000的基础上, 通过分别添加蔗糖、海藻糖、乳糖、麦芽糖, 研究集中在糖类对多种抗原稳定性的影响上。结果表明, 在PBS缓冲液中添加1%BSA+4%PEG+5%蔗糖, 可使包被抗原的稳定性大大提升, 而此研究以糖类的筛选为重点, 并未对PEG4000的浓度进行优化。已有研究表明, 封闭液中添加PEG能够加速BSA沉降, 有利于BSA快速吸附到无抗原结合的位点, 因而起到很好的封闭作用[4]。孙东坡等[5]证实, 低浓度的PEG不能起到足够的保护作用, 而高浓度的PEG会造成终产品中水分含量过高, 可导致蛋白制品降解。而且将非离子聚合物吸附在纳米颗粒表面, 改变其静电力大小和空间位阻能有效地防止其聚集[6]。为此, 本研究在前期研究的基础上, 通过对PEG4000的浓度进一步优化, 发现在PBST体系中12%PEG+1%BSA+5%蔗糖可使狂犬病病毒 (RV) 等多种抗原包被板在37℃下稳定保存180 d。此结果可望对今后多种封闭液的研究产生借鉴作用。

1 材料

RV细胞培养物和兔抗狂犬病病毒的阳性、阴性血清, 均由人兽共患病研究教育部重点实验室自制;酵母表达的乙肝病毒 (HBV) 表面抗原 (HBs Ag) 和人抗HBs Ag阳性血清, 由比尔普瑞医药科技 (北京) 有限公司刘景会研究员惠赠;原核表达的猪瘟病毒 (CSFV) E2抗原和猪抗猪瘟病毒阳性血清, 由军事医学科学院军事兽医研究所涂长春研究员惠赠;猪繁殖与呼吸综合征病毒 (PRRSV) nsp2基因表达纯化产物及猪抗PRRSV阳性血清, 由中国农业科学院哈尔滨兽医研究所兽医生物技术国家重点实验室猪传染病研究室蔡雪辉研究员惠赠;HRP标记的山羊抗兔Ig G、山羊抗人Ig G和兔抗猪Ig G, 均购于Sigma公司;Blocking Buffer, 购自Pierce公司;TMB底物, 人兽共患病研究教育部重点实验室参照参考文献[7]自制;聚苯乙烯酶标板, 购自Jet公司;牛血清白蛋白 (BSA) , 购自北京化工公司;PEG4000和蔗糖等常规化学试剂 (分析纯) , 均购于上海生物技术工程服务有限公司。

2 方法

2.1 以狂犬病病毒作为包被抗原筛选含适宜浓度PEG的封闭液及其稳定性

将狂犬病毒细胞培养物4℃包被过夜, 分别加入A、B、C、D、E、F、G、H封闭液, 成分见表1。37℃封闭1 h, 弃液体, 阴干, 加干燥剂真空塑封, 分别于37℃和4℃保存7, 14, 30, 90, 180 d, 对37℃贮存14 d的抗原板进行ELISA检测, 从中筛选抗原板稳定性最好的PEG浓度。同时比较37℃和4℃保存180 d抗原板的稳定性。血清稀释液和酶标抗体稀释液为含10%FBS的PBST, RV阴性、阳性兔血清200倍稀释, 每种血清设16个重复。37℃反应1 h;加入500倍稀释羊抗兔酶标抗体, 37℃反应1 h;加TMB底物37℃反应10 min;加2 mol/L H2SO450μL终止反应并测定OD450值。对检测数据应用SPSS 19.0统计软件进行分析处理。

%

注:用PBST溶解以上各组分。

2.2 适宜浓度PEG封闭液对HBs Ag、CSFV E2、PRRSV nsp2包被板稳定性的影响

分别将HBs Ag、CSFV E2蛋白、PRRSV nsp2蛋白稀释至2μg/m L, 同上包被及ELISA检测。其中封闭液中PEG浓度选取以上筛选到的稳定性最佳浓度, 封闭好的抗原板储存温度及时间2.1。进行ELISA检测时, 抗猪瘟病毒、乙肝病毒、猪繁殖与呼吸综合征阳性血清均为500倍稀释, 阴性血清200倍稀释, 每种血清设16个重复。数据处理2.1。

3 结果

3.1 以狂犬病病毒作为包被抗原筛选含适宜浓度PEG的封闭液及其稳定性

3.1.1 封闭液中适宜浓度PEG的筛选

用不同浓度的PEG对RV包被板进行封闭, 37℃分别储存0, 7, 14 d之后进行ELISA检测, 结果见图1。

由图1可见:随着PEG浓度升高, OD450值也相应增大, 当PEG浓度为12% (W/V) , OD450值最高, 与Blocking Buffer (H) 间也存在统计学差异 (P<0.05, n=16) 。而当PEG浓度为14%时的OD450值与PEG浓度为10%时无统计学差异 (P>0.05, n=16) 。同时也可明显观察到, 随着37℃保存时间的延长, OD450值也相应降低。当PEG浓度低于6%时, OD450值与不添加PEG的封闭液相当, 故以PEG浓度为12%的E封闭液为最适封闭液。

3.1.2 封闭液E对RV包被板的稳定性影响

为比较封闭液E与Blocking Buffer对包被抗原的稳定性, 将包被好的抗原板分别贮存于37℃和4℃, 并在0, 7, 14, 30, 90, 180 d进行检测, 结果见图2。

由图2可见:各包被板在前14天时, OD450值均明显下降;而在30天之后, OD450值下降趋于平缓。37℃保存180 d后, 仍以封闭液E处理的RV抗原板OD450值最高 (0.603 75±0.024 00) , 而无PEG的封闭液其OD450值下降达50%。

3.2 封闭液E对HBs Ag、CSFV E2、PRRSV nsp2包被板稳定性的影响

用封闭液E对CSFV E2、PRRSV nsp2、HBs Ag三种抗原包被板进行处理, 并与封闭液H进行系统比较, 结果见图3、图4、图5。

由图3, 4, 5可见, 在相同温度及保存时间下, 封闭液E处理的抗原板稳定性优于封闭液Blocking Buffer处理的抗原板。

4 讨论

包被在固相载体上的抗原在环境中的稳定是影响ELISA试剂盒开发的重要因素。在ELISA试剂盒的生产和贮存过程中, 通常通过干燥和低温环境延长抗原板的贮存期。选择能够延缓抗原变性的环境条件, 是延长抗原板有效期的便捷手段。

本实验室之前研究证实, 封闭液中添加部分二糖对ELISA包被抗原具有保护作用, 其原因为糖类含有的多个羟基, 可与蛋白结合的水分子相互作用, 从而防止水分的过量散失, 而其中的BSA能够作为干燥保护剂稳定蛋白质[8]。

PEG是一种非离子表面活性剂, 其分子式为H- (O-CH2-CH2) n-OH, 其中的氧原子-O-为极性基团, -CH2-CH2-基为非极性基团, 这一结构使聚乙二醇能溶于极性和非极性溶剂[9]。研究发现, 随着PEG浓度增加, 溶液的极性降低, 促进非极性或者弱极性有机分子在其中分散[10,11,12,13,14,15], 从而稳定蛋白质结构。另外, PEG可改变蛋白颗粒间的立体位阻, 增加溶液的黏度, 限制肽链的伸展, 防止冷冻过程中蛋白质变性、其他小分子 (如糖及多羟基化合物) 的析出及体系中p H值的剧烈变化[11]。因此, PEG在蛋白制品、疫苗、药品等产品中被广泛应用。

聚乙二醇论文 篇6

1 仪器与材料

Shimadzu LC-10AD型高效液相色谱仪(日本岛津公司),Shimadzu SPD 10- AD型检测器(日本岛津公司),低速离心机 (北京医用离心机厂)。喜树碱(>99.0%,四川雅达药业股份有限公司 ,成都,中国),聚(天冬氨酸-co-十八烷基天冬酰胺)-g-聚乙二醇(PASP-OD-g-PEG, P2)[自制[2], mPEG接入率分别为2.7%],其他试剂均为分析纯试剂。

2 方法与结果

2.1 喜树碱体外分析方法的建立

采用高效液相法测定喜树碱的含量。色谱条件:色谱柱为Kromasil ODS-C18(5μm,200×4.6 mm);流动相为甲醇/磷酸盐缓冲液(0.02 mol/L,pH 6.5)=62/38(V/V);检测波长=254 nm,流速=1.0 ml/min;柱温:25℃。喜树碱贮备液:精密称取喜树碱10 mg于100 ml量瓶中,加甲醇适量,超声溶解,再用甲醇稀释至刻度,即得。内标贮备液:精密称取对羟基苯甲酸甲酯40 mg于100 ml量瓶中,加甲醇溶解并稀释至刻度,即得。

2.2 喜树碱/聚合物胶束的制备

精密称取20 mg共聚物P2和1.2 mg喜树碱置于烧瓶中,加入10 ml二甲基甲酰胺,溶解后,转移至透析袋中。用磷酸盐缓冲液(pH 5.0,0.01 M)透析48 h,定时更换透析介质。透析所得溶液在4000 r/m下离心15 min,上清液加入10%山梨醇,溶解,用0.45 min的微孔滤膜过滤。滤液分装至西林瓶(3 ml/瓶),预冻48 h,冷冻干燥,制得干胶束。

2.3 喜树碱/聚合物胶束的表征

2.3.1 粒径和Zeta电位的测定

取冻干胶束产品,用蒸馏水分散,室温条件下,用激光粒度仪测定胶束的粒度分布和zeta电位,结果见表1。载药胶束的数量径、体积径和强度径之间差异较小,且均在50 nm以下。胶束载药后,Zeta电位没有明显变化(P2空白胶束的zeta电位为-26.9 mV),说明被包封的喜树碱主要以闭环形式存在,药物分子不带电荷,对胶束的荷电量几乎没有影响。

2.3.2 载药胶束的形态和结构

室温条件下,取冻干胶束产品,用蒸馏水分散,采用磷钨酸钠负染色法拍摄透射电镜照片如图1。由图1可见,喜树碱/聚合物胶束的冻干再分散后,胶束近似为球形粒子,集中分布在50 nm以下,粒子间的粘连较少,可清晰地分辩出每个胶束粒子。

取等量的喜树碱/聚合物干胶束(不含支撑剂) 两份,分别以D2O和DMSO-d6为溶剂,进行核磁共振氢谱扫描,1HNMR谱见图2。从以DMSO-d6为溶剂测得的喜树碱/聚合物胶束的1HNMR谱中:十八烷烃残基的-CH2-在δ=1.23处的质子峰,聚天冬氨酸主链的-CH-和-CH2-分别在δ=4.5～4.7 和δ=2.6～2.8处的质子峰,mPEG的-CH2-在δ=3.7处的质子峰,还可以看到喜树碱上在δ=1.86(H-19),5.25(H-5),5.40 (H-17),6.5 (H-20),7.25 (H-14),7.5～7.6 (H-9, H-11),8.1 (H-12),8.50 (H-7)的质子峰,见图2[2]。以D2O为溶剂的1HNMR谱中只能清楚地观察到mPEG的-CH2-在δ=3.7处的质子峰。

2.4 共聚物胶束对喜树碱的保护作用

2.4.1 喜树碱溶液在pH7.4的缓冲液及血浆中的稳定性 称取10.0 mg喜树碱置100 ml量瓶中,加10 ml甲醇超声溶解,再加5 ml吐温-80,用pH 7.4的缓冲液稀释至刻度,即得浓度为100 μg/ml的喜树碱溶液。将此溶液放置在37℃水浴中孵育,于0,10,30 min,1,2,4,8,12 h取样1 ml置10 ml量瓶中,加入内标液,用甲醇稀释至刻度,即时进样10 μl进行色谱分析。计算闭环喜树碱的含量。将0 min样品的含量作为100%,其他时间的含量与之作比较。考察喜树碱溶液在pH 7.4的缓冲液中稳定性。

精密称取10 mg喜树碱置100 ml量瓶中,用PEG400-丙二醇-水-吐温-80(40:50:8:2)的混合液溶解并稀释至刻度,混匀。取此溶液200 μl加到1 ml新鲜鼠血浆中,混匀,置37 ℃水浴中孵育。定时取样100 μl,加入20 μl内标液,混匀,再加入400 μl甲醇,涡旋60 s,在10000 rpm下离心15 min。取上清液10 μl进行色谱分析,计算各时间点喜树碱的含量。考察喜树碱溶液在血浆中的稳定性。喜树碱在pH 7.4的缓冲液中和在血浆中的稳定性结果分别见图3和图4。

(▲)喜树碱-共聚物胶束,(◆)喜树碱溶液。

(■)喜树碱-共聚物胶束,(◆)喜树碱溶液。

2.4.2 共聚物胶束包裹的喜树碱在pH7.4的缓冲液中及血浆中的稳定性研究 取喜树碱-共聚物干胶束,用pH 7.4的缓冲液分散,制得喜树碱浓度为100 μg/ml的胶束溶液。其他操作同“2.4.1”。结果见图3。配制pH 7.4的缓冲液(含0.01 M的磷酸盐和0.15 M的氯化钠)。用此缓冲液将喜树碱-共聚物干胶束分散,制得喜树碱浓度为100 μg/ml的胶束溶液。取该溶液200 μl加到1 ml新鲜小鼠血浆中。混匀,置37 ℃水浴中孵育。其他操作同“2.4.1”项。考察喜树碱溶液在血浆中的稳定性。结果见图4。

由图3可见,在pH 7.4的缓冲液中孵育12 h,未被共聚物胶束包裹的喜树碱仅有30%左右以内酯形式存在的,而被共聚物胶束包裹的喜树碱仍有81%左右以内酯形式存在。由图4可见,在小鼠血浆中孵育12 h,未被共聚物胶束包裹的喜树碱仅有2.4%左右以内酯形式存在的。被共聚物胶束包裹的喜树碱仍有77%左右以内酯形式存在。

3 讨论

由于喜树碱类药物的开闭环存在形式依赖于体系的酸碱性,pH>6.5时,内酯环容易打开形成喜树碱盐。pH<5.0时,喜树碱类药物几乎全部以内酯形式存在,而且亲脂性较大,溶解度较低 [3]。实验中对喜树碱的酸碱稳定性进行了考察,48 h内,喜树碱在pH 5.0和4.5下稳定性较好。又由于当pH低于4时,PASP-OD-g-PEG类共聚物胶束粒径增大,分布变宽,胶束离子容易聚集。为了不破坏喜树碱的闭环结构,同时制得品质较好的载药胶束,本文选用pH 5.0的透析介质制备喜树碱/聚合物胶束。

由于喜树碱和共聚物的两亲性链段都溶于DMSO-d6,所以在该溶剂中胶束的核壳结构被破坏,被包裹的喜树碱完全溶解在溶剂中而能被核磁共振扫描仪检测到。而在D2O中,载药胶束实际是被D2O分散,胶束的核壳结构依然存在,喜树碱存在于胶束的疏水核中而不能被检测到,所以谱图中观察不到喜树碱上氢的化学位移峰。这些结果也说明喜树碱完全被包封在疏水核内,喜树碱/聚合物胶束呈核/壳结构。

喜树碱类药物在pH>7.5条件下,以开环羧酸盐形式存在为主[4]。在生理条件下(pH 7或以上),内酯环迅速水解成没有活性的羧基形式,其开环半衰期仅为21 min,平衡后80%以上的药物以羧基形式存在[5]。在37℃人血浆中,内酯环迅速打开成无活性的羧基形式,半衰期仅为11 min,平衡时内酯形式喜树碱仅占0.2% [6]。生理条件下不稳定的药物被共聚物胶束包裹后能够避免被破坏成无活性的形式。因此,本文在模拟生理条件下就共聚物胶束对喜树碱的保护作用进行研究。

胶束组在孵育初期内酯形式喜树碱含量降低较快,可能是由于共聚物胶束上的羧基电离,导致小部分喜树碱快速释放而被水解或酶解;大部分喜树碱仍然存在于胶束的疏水核中,不能与孵育介质接触,其开环速率受其释放速率控制,所以孵育1 h后闭环喜树碱含量降低缓慢。对比两种条件下喜树碱的稳定性结果可知,喜树碱在血浆中除被水解外,血浆中的酶对喜树碱也有破坏作用。

摘要：目的 制备喜树碱/聚天冬氨酸衍生物-接枝-聚乙二醇的聚合物胶束,并对其化学结构进行表征。方法 采用透析法制备喜树碱/聚合物胶束,采用动态激光散射法、透射电镜和核磁共振法测定胶束的粒径、形态及药物分布,采用高效液相色谱法测定喜树碱含量。结果 喜树碱/聚合物胶束近似球形,粒径小于50nm,分布较窄,喜树碱被包裹在胶束内,在pH7.4的缓冲液中孵育12h,溶液组喜树碱70%被破坏,而被胶束组喜树碱仅有20%被破坏;在小鼠血浆中孵育12h,溶液组喜树碱90%多被破坏,而胶束组喜树碱约23%被破坏,喜树碱/聚合物胶束在pH7.4的介质中释药接近Higuchi模型。结论 聚天冬氨酸衍生物-接枝-聚乙二醇聚合物胶束对喜树碱具有保护作用。

关键词：聚天冬氨酸,喜树碱,聚乙二醇,聚合物胶束

参考文献

[1]Wall ME,Wani MC,Cook CE,et al.Plant Antitumor AgentⅠ.The isolation and structure of Camptothecin,a novel alkaloidal Leukemia and tumor inhibitor from Camptotheca Acumianta.J Am Chem Soc,1966,88:3888-3890.

[2]JIANG T Y,WANG Z Y,TANG L X,et al.Polymer micellar ag-gregates of novel amphiphilic biodegradable graft copolymer com-posed of poly(aspartic acid)derivatives:preparation,character-ization,and effect of ph on aggregation.J Appl Polym Sci,2006,99:2702-2709.

[3]Fassberg J,Stella V J.A kinetic and mechanistic study of the hy-drolysis of Camptothecin and some analogues.J Pharm Sci,1992,81:676-684.

[4]孙静霞,王雷娜,尹莉,等.HPLC-FD法测定羟基喜树碱在大鼠体内组织分布.中国药科大学学报,2004,35:540-544.

[5]Burke T G,Mi Z.Ethyl substitution at the7-position extends the half-life of10-hydroxycamptothecin in the presence of human serum albumin.J Med Chem,1993,36:2580-2582.

聚乙二醇型含硼表面活性剂的合成 篇7

1 实验部分

1.1 药品与仪器

实验药品:聚乙二醇(分子量400,工业纯,天津巨圣源化学试剂有限公司);三乙醇胺(化学纯,天津巨圣源化学试剂有限公司);油酸(化学纯,天津巨圣源化学试剂有限公司);甲苯(分析纯,天津巨圣源化学试剂有限公司);硼酸(分析纯,天津巨圣源化学试剂有限公司)。

实验仪器:数字式微差测压仪 CL-2:南京多助科技发展有限公司:接触调压器 TDGC2J—1,民扬电器有限公司;电导率仪DDS-307A,上海精密科学仪器有限公司;四球试验机,MS-800型,厦门实验机厂。

1.2 聚乙二醇型含硼表面活性剂的制备[6]

称取一定量的三乙醇胺、硼酸,量取50mL甲苯加入到带有磁力搅拌器、分水器和回流冷凝管的三口烧瓶中。控温(90±2)℃下回流反应1h,量取一定量聚乙二醇(400)加入三口烧瓶中,控温(90±2)℃下回流反应1h。在88 kPa下减压蒸馏40 min除去剩余的甲苯、少量的水及过量的三乙醇胺,停止加热,趁热倒出三口烧瓶中的产物。

1.3 正交实验

聚乙二醇型三乙醇酰胺硼酸酯酯化条件的选择:采用正交实验对各原料的用量、反应温度进行研究,以求获得稳定性较好的硼酸酯。正交实验的因素、水平安排见表1。

1.4 性能测定

表面张力:将合成的硼酸酯配成5%的水溶液,用ZP-WB微差测压仪基于最大泡压法测定各硼酸酯水溶液的表面张力。毛细管直径为0.2 mm。样品杯温度由精密恒温槽控制在(20±0.1)℃。

电导率:用电导率仪测定合成的硼酸酯5%的水溶液的电导率,样品温度由精密恒温槽控制在(25±0.1)℃。

水解稳定性[7]:将合成的硼酸酯在常温下敞口放置,观察析出晶体的时间。

水溶性:将合成的硼酸酯配成质量分数为5%的水溶液,置于室温下,观察其溶解速度、溶液的透明度。

2 结果与讨论

2.1 反应温度对硼酸酯的水解稳定性的影响

反应温度是化学反应中应考虑的一个重要影响因素。升高反应温度使反应体系活化分子数增多从而增大反应速率,缩短反应达到平衡的时间。并且有利于反应产物之一的水及时变成蒸汽从反应体系中蒸出。但是,由于酯化反应正方向为放热反应,反应温度过高,酯的收率将降低,且容易导致硼酸挥发分解。另外还会造成产物颜色变深。本实验考察了85℃、90℃、100℃、110℃对反应的影响。由图1可看出温度对硼酸酯的水解稳定性的影响。

从该图可知,在较低温度时,硼酸酯的水解稳定性随温度的升高而增大,且增大速率缓慢。当温度高于90℃时,该硼酸酯的水解稳定性刚开始降低得缓慢,随温度继续上升,该硼酸酯的水解稳定性随温度的升高降低得很快。因此为了获得水解稳定性较好的硼酸酯产物,适宜的温度为(90±2)℃。

2.2 三乙醇胺对硼酸酯的水解稳定性的影响

硼酸酯水解的本质是因为硼原子为sp3杂化,还存在一个空的p轨道,这个空轨道易于接受水等带有未共用电子对的亲核试剂的进攻而使硼酸酯水解。硼酸酯对潮湿空气非常敏感, 极易水解而生成相应的醇和硼酸。有研究[7]假设水解反应机理分三步完成。硼酸酯受水进攻后,首先生成不稳定的四面体络合物,然后脱去醇,反应机理可用图2表示。

产物Ⅰ继续与水作用,最后生成相应的醇和硼酸。本实验考察了三乙醇胺的加入量(5g、7.5g、10g、12.5g、15g)对所合成的硼酸酯的水解稳定性影响。如图3所示。

从该图可以看出:当三乙醇胺加入量较少时(约少于6g),所合成的硼酸酯的水解稳定性很好,但随三乙醇胺的加入量的增加,该硼酸酯的水解稳定性近似成直线下降。这是由于醇胺结构的引入,一方面使硼酸酯分子中空间位阻增大,降低了水分子的亲核进攻能力;另一方面,引入了新的氮原子,氮原子上的孤对电子与硼原子的p轨道形成分子内N→B配位键,使硼原子接受外来电子对的能力进一步减弱,从而大幅度提高了硼酸酯的水解稳定性。随三乙醇胺加入量增加时,分子内N→B配位键逐渐饱和,三乙醇胺本身具有吸湿性[8]从而使水解稳定性下降。当加入量达到约8.5g时水解稳定性随三乙醇胺的加入量的增加而增大。此阶段可能是由于生成了外配位的N→B配位键,使硼原子接受外来电子对的能力减弱,从而使水解稳定性增大。三乙醇胺的量继续增大时(大于12.5g),水解稳定性下降。这是由于随着硼酸消耗完毕,分子内N→B配位键也已达饱和,但由于三乙醇胺的吸湿性,所以以后又呈下降趋势。

2.3 聚乙二醇对硼酸酯的水解稳定性的影响

有资料表明,将长链烷基引入硼酸酯分子结构中有利于提高硼酸酯的稳定性。郑直、沈光球等[9]将长链烷基醇与硼酸脱水以后,将长链烷基醇引入硼酸酯的分子结构中,同时合成的硼酸酯还含有氮原子,此类硼酸酯的水解稳定性得到了很大改善。聚乙二醇分子式为H-(O-CH2-CH2)n-OH,为长碳链结构。因此,聚乙二醇按理应该能改善硼酸酯的水解稳定性。本实验考察了其加入量(13g、16.5g、20g、23.5g、27g)对硼酸酯水解稳定性的影响。如图4所示。

2.4 硼酸的用量对硼酸酯的水解稳定性的影响

本实验考察了硼酸的用量(2g、2.5g、3g、3.5g、4g)对产物水解稳定性的影响。如图5所示。如果硼酸过量,则过量的硼酸随产物的冷却便会以晶体形式析出。因此本实验尽量控制硼酸的用量,该曲线只反映了小含量的硼酸对水解稳定性的影响。由图可知,当硼酸用量很少时,产物的水解稳定性随硼酸的用量的增加而增大。

2.5 正交实验结果及最佳酯化条件的确定

*k:某一水平3次组合配方的3次实验结果之和;k/3:3次试验结果之和的平均值;R:极差,表示某因素水平的最大差值

由表2可知,各实验因素对水解稳定性的影响次序为:D>B>A>C,即温度影响最大,其次分别是硼酸、三乙醇胺和聚乙二醇用量。根据该结果,最优方案应为A1B3C3D2。结合本实验情况,设计出较优方案为:三乙醇胺用量为5g,硼酸用量为4g,聚乙二醇用量为27g,温度90℃。在该条件下合成该表面活性剂,其性能如表3所示。

3 结 论

(1) 由单因素实验分析硼酸酯水解稳定性可得出:在分子中引入长碳链烷基和新的氮原子可以使硼酸酯水解稳定性提高。这是由于在分子中引入长碳链的烷基使硼酸酯分子中空间位阻增大,降低了水分子的亲和进攻能力;引入新的氮原子,由于氮原子的孤对电子与硼酸的空轨道形成N→B配位键,使硼原子接受外来电子对的能力进一步减弱。这两方面共同作用使硼酸酯的水解稳定性大幅提高。

(2) 由正交实验结果分析得出,聚乙二醇型三乙醇酰胺硼酸酯表面活性剂的合成中,各因素对水解稳定性的影响次序为:温度>硼酸的用量>三乙醇胺的用量>PEG(400)用量。最佳合成工艺条件为:温度90℃,硼酸、三乙醇胺、PEG(400)的用量分别为:4g、5g、27g(摩尔比为2:1:2)。最佳工艺条件下合成的聚乙二醇型三乙醇酰胺硼酸酯表面活性剂具有良好的水解稳定性,其水溶液为均一、透明的溶液,pH值为8～9。25℃下,质量分数为5%的水溶液的表面张力为67.00mN·m-1,电导率为0.36 mS·cm-1。

参考文献

[1]Toho Chemical Industry Co.Surface-active organoboron compounds[P].JP:81 06 999,1981-02-14.

[2]Hamanaka,Hiroyoshi.Manufacture of boron-containing polymers forsurface treatment[P].JP:63 37 130,1988-02-17.

[3]Fabry,Bernd.Sulfonates of alkenyl borate and polyalkylen glycolmonoalkenyl ether borates and their preparation for use as surfactants[P].DE:3 902 507,1990-08-02.

[4]Jaeger.Boric acid-amine reaction products[P].Germany:2730302,978-09-12.

[5]王海鹰,吕春绪,等.硼酸酯表面活性剂的研究及应用[J].火炸药学报,2006,29(3):36-42.

[6]李斌栋,吕春绪,叶志文.硼酸酯表面活性剂的合成及工业应用[J].精细石油化工,2005(1):10-11.

[7]胡晓兰,梁国正.硼酸酯水解稳定性的研究及应用[J].材料导报,2001,16(1):58-61.

[8]张秀玲,贾晓鸣,王海英.硼系表面活性剂的合成与性质研究[J].精细石油化工,1997(5):23.

聚乙二醇论文 篇8

关键词：α-磺基硬脂酸聚乙二醇双酯钠盐,聚乙二醇双酯,双生表面活性剂,酯化,磺化,中和,成盐

1 引言

1971年, bunton等人首次合成了一族阳离子型Gemini (孪联) 表面活性剂。测定了它们的临界胶团浓度 (cmc) , 并将其用于有机反应的动力学研究。90年代开始, Zhu等人合成了阴离子型Gemini表面活性剂, 从此揭开了此类表面活性剂研究工作的序幕。由于Gemini有着独特的分子结构及多种特定的性质。近几年, 世界各国对它的研究兴趣异常高涨, 正逐渐成为国际胶体科学、相关领域和工业应用的研究热点。

合成具有高活性的表面活性剂一直也是人们感兴趣的方向。双联表面活性剂 (Gemini) 也称为双分子表面活性剂, 是近年发展起来的新一代高活性的表面活性剂。有很大的差别。这种活性剂结构新颖, 分子中含有两个亲水基团、两个疏水基团和一个连接基, 连接基可以是亲水性的, 也可以是疏水性的。这种结构使得它们比传统的表面活性剂具有更高的表面活性, 也传统的表面活性剂相比有许多优点:良好的溶解性、稳定性和耦合力, 在强的浓酸、强碱及盐的溶液中有优良的表面活性, 能广泛用于农业、纺织、化工及石油、采矿;工业领域, 可作为清洗剂、洗涤剂和乳化剂使用;也可在其他表面活性剂无法使用的情况下单独使用或搭配使用。近年来, 这类表面活性剂在采油、土壤净化等地质领域, 以及在胶体流变性、微乳和液晶模板等方面的应用引起了人们的关注。随着研究与应用的广泛深入, 双联表面活性剂的需求量也在不断增大, 这对其合成方法提出了新的要求。

2 试验

2.1 仪器与试剂

圆底烧瓶等回流、蒸馏、抽滤装置, HJ-3磁力搅拌器 (江苏金坛医疗仪器厂) , 电加热套, 搅拌磁子, SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵 (郑州长城科工贸有限公司) , 分水器, 温度计, BS210S电子天平 (北京赛多利斯天平有限公司) 岛津LC-102型高效液相色谱仪IR-200型红外光谱仪, 压片机, 玛瑙研钵, 红外干燥机

聚乙二醇400 (分析纯宜兴是第二化学试剂厂) , 硬脂酸 (分析纯天津是博迪化工公司) , 氯磺酸 (分析纯中国医药集团上海化学试剂公司) , Na Cl (分析纯国药集团化学试剂有限公司) , 二甲苯 (分析纯广东汕头市西陇化工厂) , 磷酸 (分析纯合肥医药站化玻部) , 对甲基苯磺酸 (分析纯上海凌峰化学试剂有限公司) , 无水乙醇 (分析纯上海化学试剂有限公司) , 95%乙醇 (分析纯上海化学试剂有限公司) , 丙酮 (分析纯上海化学试剂有限公司) , 乙醚 (分析纯开封化学试剂厂) , 氢氧化钠 (分析纯安徽省蚌埠市新科电化试剂厂) , 对氨基苯磺酸 (分析纯中国医药集团上海化学试剂公司) , 双氧水 (分析纯江苏徐州试剂二厂)

2.2 合成部分

2.2.1 聚乙二醇硬脂酸酯的合成

合成路线:

实验步骤:

称取5g硬脂酸于在装有回流冷凝器、分水器、搅拌器的50ml圆底烧瓶中, 加入2.4~2.6ml聚乙二醇, 加入0.25g磷酸和对甲基苯磺酸混合物, 加入5ml二甲基苯后混匀, 回流液经分水器脱水后返回烧瓶, 于140~150℃油浴中减压回流4小时。冷却后用饱和氯化钠溶液洗涤两次, 脱水后得产品。

2.2.2 α-磺基硬脂酸聚乙二醇双酯钠盐的合成

合成路线:

合成步骤:

在50ml圆底烧瓶中, 加入合成的聚乙二醇硬脂酸酯, 在热熔的状态下, 边逐滴加入氯磺酸边搅拌, 加入了1.40ml的氯磺酸后置于60~70℃的油浴中反应1小时。加入磺化产物质量 (20%) 的H2O2 (体积分数为30%) 于60℃下回流漂白1小时, 所得的漂白产物呈黏稠淡黄色液体, 再用氢氧化钠溶液进行中和, 中和至p H=7。将中和产物烘干即得目的产品, 外观为淡黄色固体粉末。

3 选择

3.1 催化剂的选择

硬脂酸与聚乙二醇的反应一般采用酸性催化剂如硫酸、对甲苯磺酸、正磷酸等。目前采用最多的是磺酸类催化剂。因为用磺酸类催化剂的反应比较温和, 过程容易控制。分别选用正磷酸、对甲基苯磺酸、对氨基苯磺酸作催化剂, 结果见表1。

由表1可以看出, 在其它条件不变的情况下, 以正磷酸和对甲基苯磺酸作催化剂, 得到的产品酸值小, 所以催化剂选择正磷酸和对甲基苯磺酸混合物。

注:酸值/mgKOH·g-1计算

皂化值/mgKOH·g-1计算

酯化率/%=反应物初始酸值-终点酸值反应物初始酸值×100%酸值测定采用化学滴定法, 产品的酸值越小, 酯化率越高。

3.2 磺化剂用量的选择

由于磺化反应的可逆性需要磺化剂过量, 反应剧烈导致副产物多, 生成的中间体色泽黑, 双氧水漂白又引入较多水分, 加上未反应的氯磺酸的水解等, 使产物含杂质较多, 严重影响产物的品质。分别用不同的反应摩尔比进行反应, 其结果如表2。

由表2可以看出, 在其它条件不变的情况下, 反应中酸酯摩尔比的增加有利于产率的增长, 但达到2.4∶1后产率增长就不再显著了;反而随着摩尔比的增加而产生许多副反应, 造成原料利用率的降低, 增加碱的中和用量。所以反应的酸酯摩尔比维持在2.4∶1上有一个较好的收率。

3.3 磺化反应温度的选择

由于磺化反应的可逆性需要磺化剂过量, 氯磺酸反应剧烈加热温度难以控制, 以其他文献的报道的温度条件 (60~70℃) 作为实验默认温度进行反应。

3.4 磺化反应时间的选择

由于磺化反应的可逆性需要磺化剂过量, 温度高反应剧烈导致副产物多, 温度低使磺化反应的时间增加, 产物的利用率低且副反应多。分别用不同的反应时间进行实验, 其结果如表6。

由表3可以看出, 在其它条件不变的情况下, 反应时间的增加有利于反应的完全进行, 但达到1小时后产率就不再增长;反而会随着时间的增加而下降。所以反应的时间以1小时为宜。

3.5 小结

经过上述实验可以得出最佳工艺条件∶酯化反应催化剂为正磷酸和对甲基苯磺酸, 催化剂用量为2.0% (基于反应体系的质量分数) , 酸醇的量比为2.5∶1.0, 反应时间为4小时, 反应温度140~150℃时。磺化反应的磺化剂氯磺酸与双酯的量比为2.4∶1.0, 反应时间为1小时, 反应温度为60~70℃。

3.6 结论

经过上述实验可以得出最佳工艺条件∶酯化反应催化剂为正磷酸和对甲基苯磺酸, 催化剂用量为2.0% (基于反应体系的质量分数) , 酸醇的量比为2.5∶1.0, 反应时间为4小时, 反应温度140~150℃时。磺化反应的磺化剂氯磺酸与双酯的量比为2.4∶1.0, 反应时间为1小时, 反应温度为60~70℃。该法合成工艺简单, 反应时间短, 能耗低, 原料利用率高, 对环境污染小, 开发前景广阔。

参考文献

[1]谢红璐, 王伟, 王万兴.α-磺基硬脂酸聚乙二醇酸双酯钠盐的合成[J].精细化工, 2002, 11 (19) :621-622.

[2]潘雨生.表面活性剂工业, 1992, (2) :50-52.

[3]唐世华, 黄建滨, 李子辰, 等.Gemini (孪联) 表面活性剂的界面性质与应用[J].日用化学工业, 2001.12 (6) :26-29.

[4]Bunton C A, et al Catalysis of nucleophilic substitutions by micelles of dicatianic detergent[J].J.Org.Chem, 1971, 36 (16) :2346-2347.

[5]Zhu Y P., Masuyama A., Kobata Y., et al.Double-chian surfactants with two carboxylate groups and their realation to similar double-chian compounds[J].J.Colloid Interf.Sci., 1993, 158:40-41.

[6]孙芳, 徐群, 孙贵友, 等.新型高分子表面活性剂的合成精细石油化工, 1994:12-14.

[7]赵剑曦.低聚表面活性剂—两亲分子表面活性剂的突破[J].日用化学工业, 2000, 30 (3) :20-23.

[8]水玲玲, 郑利强, 赵剑曦, 等.双分子表面活性剂体系的界面活性研究[J].精细化工, 2001, 10 (2) :67-68.

[9]范歆, 方云.双亲油基—双亲水基型表面活性剂[J].日用化学工业, 2000.6 (3) :20-24.

聚乙二醇论文 篇9

1 实验部分

1.1 实验仪器和试剂

实验仪器:UV-2102PC型紫外可见分光光度计,尤尼柯(上海)仪器有限公司;膜片测试装置,杭州北斗星膜制品有限公司提供;100 ml容量瓶,若干;1000 ml容量瓶,若干;不同规格移液管,若干;10 ml具塞刻度试管,若干;烧杯、玻璃棒等。

实验试剂和膜片:碘、碘化钾、氯化钡,分析纯;分子量分别为400,600,800,1000,2000的聚乙二醇(PEG),分析纯;纳滤膜,杭州北斗星膜制品有限公司制造,脱盐率为50%~55%,pH的操作范围是2~11,极限操作压力600 psi(4.12 MPa)[4];纯水。

1.2 实验方法

1.2.1 标准曲线的制作

配制1000 mg/L不同分子量的聚乙二醇溶液备用;精确配制质量分数5%的BaCl2标准溶液,0.05 mol/L的I2标准溶液。

移液管准确量取一定量的聚乙二醇标准溶液,分别加入一定量的BaCl2标准溶液和I2标准溶液,并将其稀释成一定倍数后,制得一定浓度的待测溶液。

UV-2102PC型紫外可见分光光度计为2 nm光谱带宽。在实验过程中,采用蒸馏水为空白实验组,用作参比溶液。将已经加入显色剂的待测溶液进行紫外检测操作,适宜的吸光度范围为0.2~0.8。

1.2.2 纳滤膜性能测试

配制一定浓度电导率的NaCl原水溶液,在20℃的室温条件下,控制操作压力1.0 MPa,稳定3 0 min后,测试纳滤膜片的脱盐率。

配制一定浓度的聚乙二醇水溶液,温度控制20℃左右,压力150 psi(1.0 MPa),置于测试装置开始测试;稳定45~60 min后,收集产水水样以及原水水样。将水样用纯净水稀释一定倍数之后,利用紫外可见分光光度计测定其吸光度,计算得到产水和原水的浓度,进而可以得到在操作条件下,该纳滤膜对一定分子量的聚乙二醇的截留率。

2 结果与讨论

2.1 纳滤膜对NaCl的脱盐率测试

从表1数据可以看出,在测试条件下,实验用纳滤膜对于NaCl的脱盐率随着测试时间增长略有浮动,但其脱盐率基本稳定在55%左右。脱盐率和稳定性满足实用要求,也同样满足本实验要求。

2.2 纳滤膜对聚乙二醇(P E G)截留测试

以分子量为2000的聚乙二醇(PEG2000)为例。利用移液管准确移取1000 mg/L的PEG2000溶液,稀释于100 ml容量瓶中,使其浓度分别为0,5,10,15,20 mg/L的PEG400标准溶液。准确移取不同浓度的聚乙二醇标准溶液各5.0 ml,置于已洗净的10 ml具塞刻度试管中;分别加入1.0 ml 0.05 mol/L的I2标准溶液和1.2 ml 5%的BaCl2标准溶液;加入蒸馏水,稀释至刻度。在620 nm波长下,测定其吸光度与浓度之间的关系,制得吸光度——浓度的标准曲线。

标准曲线的线性回归方程为y=0.0727x+0.0812(R2>0.99)。

配制浓度约为1.0 g/L聚乙二醇水溶液15 L,置于已经清洗的膜片测试水槽中;依样裁剪纳滤膜片,安装于测试装置;打开电源,设定操作温度为25℃,操作压力为150 Psi(1.0 MPa),产水在测试之前均放回原水水槽;测试稳定45~60 min后,收集产水水样以及原水水样;将水样稀释100倍后,加入显色剂,利用紫外可见分光光度计测定其吸光度;利用标准曲线拟合公式计算在测试条件下纳滤膜对于PEG2000的截留率。具体结果见表2。

其余各分子量聚乙二醇的测定与PEG2000类似,测试结果如表3。

表3中数据显示,该纳滤膜对于不同分子量的截留率不尽相同;随着聚乙二醇分子量的增加,其截留率迅速升高。当聚乙二醇分子量大于2000时,纳滤膜对其截留率已经超过90%。

3 结语

上述实验及其结果表明:将样品溶液稀释一定倍数,利用分光光度法可以有效测定纳滤膜对于中性物质聚乙二醇(PEG)的截留率。此外,测定纳滤膜截留率随着聚乙二醇分子量增加的变化,可以获得该纳滤膜对于中性物质的截留分子量。

参考文献

[1]王学松.现代膜技术及其应用指南[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]何璟.纳滤膜表面荷电性能的研究[D].天津大学硕士学位论文,2006.

[3]武少华,何宏,袁淑琴,等.氯化钡法及其在聚砜超滤膜性能测定中的应用[J].水处理技术,1995,21(4):193-197.