活性聚合物挤出物的制备制造技术

一种制备含有聚合物基体和客体材料的活性聚合物挤出物的方法，所述方法包括：在高温和／或高压的密相、亚临界或超临界塑化条件下，将聚合物基体和客体材料与塑化流体接触，以增塑聚合物基体和引入客体材料，并且在密相、亚临界或超临界条件下，通过模孔将引入客体材料的聚合物基体挤到收集区或模具中，同时或随后释放压力，由此获得具有由模孔或模具所赋予的形式的挤出物，所述挤出物含有聚合物基体和客体材料的固体混合物；一种新的挤出物；其组合物和其制备装置，和其以下用途，在纤维处理技术、医疗应用中的用途，例如输送药品和其它试剂如成像和诊断试剂，组织工程，和作为医疗装置或辅助装置，例如用于药品、成像和诊断试剂的输送装置，作为组织工程装置或辅助装置，例如缝合线等；作为抗菌剂，例如具有抑菌或杀菌活性的抗菌剂；作为天然的或合成的屏障剂，其能够例如通过吸收、相互作用或反应来固定例如自然形成的或人为引入的毒药或毒素；在农业化学或农作物保护应用中；在低于聚合物Ｔｇ、Ｔｍ或熔融粘度下，用于染色、织物、电子材料等的热不稳定性纤维的处理中；在聚合物中引入染料和其它热不稳定性材料，所述聚合物不能通过传统方法例如熔融挤出等来形成；或在将表面活性剂引入纤维中，以控制聚合物性能。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过增塑聚合物和挤过模孔而制备活性聚合物挤出物的方法，新型挤出物，其组合物，其在动物或人中或与动物或人相关的、培养或非培养物中的用途，和其制备装置。更特别地，本专利技术涉及制备结合有客体材料(guest matter)如染料、药品、蛋白质、金属或其它分子的活性聚合物挤出物的方法，所述方法包括增塑聚合物和客体材料，并通过模孔挤出，活性聚合物挤出物为具有客体材料的固体混合物，形式为片材、薄膜、管材、圆柱体、带状物、原纤维、纤维状、纤维、无纺材料等，还涉及其组合物，其制备装置；和其在纤维处理技术、医疗应用中作为天然的或合成的阻挡剂(barrier)的用途，，在农业化学或农作物保护应用中的用途，在低于聚合物Tg、Tm或粘度下，用于染色、织物、电子材料等的热不稳定性纤维的处理中的用途，其中在聚合物中引入染料和其它热不稳定性客体材料，其不能通过传统方法来形成。众所周知的是，超临界流体(SCF)混合可以用于将无机材料和，最近将生物活性物质引入到聚合物基质中，且后者不丧失活性。例如，CO2-导致的塑化已经被用于将生物可降解聚合物如聚(DL-丙交酯)(PLA)、聚丙交酯-共-聚乙交酯(PLGA)和聚(ε-己内酯)粘度降低到在接近环境压力如35℃、200巴(bar)下生物活性客体可以被混入聚合物中的程度(Howdle等，Chem.Commun.2001，190)。结合有这种生活活性客体的聚合物已经被制成发泡整体料和粉末，其适用于多种医疗应用，包括组织工程、药物释放等。在药物释放领域，公知的是制备引入生物活性材料的生物可降解聚合物纤维，该聚合物纤维降解以释放这些材料。纤维可以皮下或肌肉注入或嵌入，并且具有的优点是，单个纤维可以留在适当的位置，相对地多种微粒到处移动。纤维释放材料与传统粉末或微粒释放材料相比的优点是，能够精确定位用于所期望的药物释放或移植的纤维。将客体材料引入聚合物纤维中的传统方法包括用客体材料溶液浸渍现有纤维。但是，由于需要两个处理步骤而导致效率低。此外，需要使用溶剂来浸渍还导致残留物处理问题、生物活性材料失活等。通常，聚合物纤维通过熔融挤出来形成，由此将聚合物珠粒熔融，并且以将熔体挤过模孔的方式来生成纤维。最近，已经开发出了通过超临界CO2浸润聚合物并纺纱和挤出形成纤维来制备聚合物纤维的方法，其中在低于聚合物熔融温度或低于Tg的温度下进行所述方法。但是这些方法通常在相对高的温度下进行，对于某些聚合物/聚合物类型来说通常大于200℃。因此，这种方法不能适用于使用温度不稳定性聚合物或温度敏感性生物活性客体材料形成纤维。具体地，存在使用SCF的两种类型聚合物纤维制备方法连续法和间歇法。二者依赖于使用流体或气体在压力下浸润聚合物，引起发泡，并随后通过释放压力或升高温度来猝灭体系。当在连续工艺中挤出聚合物气体混合物时，发生发泡；或者在非连续工艺中，通过在挤出之前释放压力或浸入加热槽中，引起发泡。这两种纤维制备方法存在的缺陷是，将浸渍和发泡条件结合，由此只能少量地控制纤维处理工艺。现在我们已经发现，通过在单一步骤中采用SCF处理，并且独立控制SCF浸润和流体增塑和聚合物发泡条件，可以提供一种由引入客体材料的聚合物挤出物来制备纤维的方法。特别有益的且的确特别令人吃惊的是，可以在单一步骤的方法中结合这些技术，因为需要聚合物具有足够的内聚力以形成纤维，通常是通过借助于更高分子量和更粘的材料来实现的，与需要聚合物具有足够低的粘度以引入客体材料形成对比。但是，我们的研究发现，本专利技术的方法可以实现工艺条件的操控，如温度和压力，聚合物性能如分子量和特性粘度，设备特征如挤出模孔尺寸，并且特别是SCF温度和挤出背压(back-pressure)，由此可以在单一步骤中引入客体材料和形成纤维。该方法的特别优点在于，如果期望的话，其可以在适中的温度下不使用溶剂来实施，所述温度能够使得客体材料的活性完全地或主要地保留下来，并且如所期望的那样引入非常低或中等或非常高含量的客体材料，并且均匀分散于具有所期望形状和尺寸和所期望性能如孔隙率等的挤出物之中。在本专利技术的最广义方面，由此提供了一种制备含有聚合物基体和客体材料的活性聚合物挤出物的方法，所述方法包括在高温和/或高压的密相、亚临界或超临界塑化条件下，将聚合物基体和客体材料与塑化流体接触，以增塑聚合物基体和引入客体材料，并且在密相、亚临界或超临界条件下，通过模孔将引入客体材料的聚合物基体挤到收集区或模具具中，同时或随后释放压力，由此获得具有由模孔或模具所赋予的形状的挤出物，所述挤出物含有模具聚合物基体和客体材料的固体混合物。依据本专利技术，合适的聚合物包括成形的或者在至少一个维度上连续或粘附的挤出物。依据本专利技术，优选的挤出物包括形状为片材、薄膜、管材、圆柱体、棒材、带状物、原纤维、细丝、纤维状、纤维、实心和中空截面、网状、织物或无纺挤出物等。因此，挤出物排除了非成形的微粒和粉末，这些微粒和粉末是本领域所公知的，并且可以通过将聚合物从高压增塑容器吹到低压收集区来获得。本文中提及的挤出(extruding或extrusion)所指的是，通过挤压合适的材料来制备棒材、管材、片材、薄膜、线缆涂层和各种实心与中空截面的操作过程，在这种情形下，通过冲头或相当的施加压力，例如使用螺杆驱动、在高压下挤压通过喷丝头或喷嘴的细孔，使聚合物材料通过模头。可以挤到收集腔或区，或者挤到用于随后成形挤出材料的模具中，有时也被称为挤出成型。本文中提及的挤出物所指的是由此获得的产品，其具有通过模头进行挤出时由模头赋予的形式或形状，或者进入模具进行挤出时由模具模具赋予的形式或形状，其也称为模塑挤出物。本文中提及的固体混合物所指的是，引入客体材料的聚合物基体，通常形式为相包含物，均一的或非均一的微粒分散体等，或任意的这种所期望的形态。例如，客体材料可以被涂层形式的聚合物基体包裹，或者可以均匀分散于整个聚合物基体内。本专利技术的方法特别有利的是，与预料相反，我们已能够使用聚合物制备挤出物，所述聚合物有助于引入客体材料，并且其具有足以形成成型挤出物的内聚力。这些目标需要不同的、并且通常互相排斥的聚合物性能。引入客体材料需要低粘度，而制备成型挤出物需要赋予内聚力的相对高分子量。在本专利技术方法中，聚合物和客体材料的混合或结合，和其挤出，在单一步骤中同时或顺序进行，并且这点明显不同于多数现有技术。本专利技术特别的优点是，该方法是可调的，以制备不同形态(如不同直径、不同孔隙率、不同长度)的挤出物，并且保持客体材料的活性，例如生物活性等。合适地，提供任意便于引入到该方法中的所期望形状的聚合物基体，并且通常提供熔融挤出领域中所公知的固相微粒或颗粒或球粒形式的聚合物基本，但是可以选择地提供固体块状或整体料形式。或者，可以以流体形式提供聚合物，但是这样不是很方便，并且优点较少。本专利技术方法中所使用的塑化流体可以是任意的密相、亚临界、超临界等流体，优选其特征在于其性能同时类似气体和液体。特别地，流体密度和溶解度特性与液体相似，而其粘度、表面张力和在任何介质中的流体扩散速率与气体相似，产生像气体一样的聚合物基体渗透。因此，在这种情形的挤出物中，塑化流体能够使得聚合物基体在塑性状态下有助于客体材料的引入、聚合物基体的挤出和转变成所期望的形状或构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备含有聚合物基体和客体材料的活性聚合物挤出物的方法，所述方法包括：在高温和／或高压的密相、亚临界或超临界塑化条件下，将聚合物基体和客体材料与塑化流体接触，以增塑聚合物基体和引入客体材料，并且在密相、亚临界或超临界条件下，通过模孔将引入客体材料的聚合物基体挤到收集区或模具中，同时或随后释放压力，由此获得具有由模孔或模具所赋予的形式的挤出物，所述挤出物含有聚合物基体和客体材料的固体混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝建原，马丁J惠特克，凯文M谢克希夫，史蒂文M豪德尔，
申请(专利权)人：诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]