英文名称:Polycaprolactone, PCL。
聚己内酯由ε-己内酯在金属有机化合物(如四苯基锡)做催化剂,二羟基或三羟基做引发剂条件 下开环聚合而成。
聚己内酯PCL特性
高结晶性和低熔点性,可低温成型。
在难粘基材上具有优异的粘接性。
与多种聚合物有良好的相容性
易于染色或着色
无毒、可生物降解。
PCL是一种半晶型的热塑性树脂,结晶度约为45%左右。PCL的力学性能与中密度聚烯烃相似,其断裂伸长率和弹性模量介于LDPE与HDPE之间,其柔软程度、拉伸强度与尼龙类似。PCL的外观特征很像中密度聚乙烯的乳白色,并具有蜡质感。PCL的玻璃化温度为一60℃,熔点约63℃,分解温度约250℃。由于PCL的熔点低,而且在大约40℃左右就变软,因而限制了其应用范围。另外,PCL分子内酯基的存在,使它具有较好的生物降解性能和生理相容性,能支持真菌的生长,可作为微生物的碳源,在泥土中会缓慢降解,平均降解时间为12~18个月,属于优良生物降解类聚合物。
聚己内酯PCL用途
外科医疗领域
手术缝合线、骨科夹板、放疗板、树脂绷带、牙印模等
聚氨酯树脂领域
涂料、油墨、热熔胶、无纺布粘接剂、鞋材、结构胶等
薄膜与复合包装领域
吹塑薄膜、层压材料等
其他领域
手工模型、有机着色剂、粉末涂料等
PCL可应用于医疗材料、包装材料、涂覆材料、水产和农林资材等,然而,由于受生产效率和生产规模的制约,仍大大高于普通塑料,尽管各国均致力于以保护环境为目标开发用后不易回收利用的领域,但高昂的(比普通塑料高2~8倍)仍然成为产品推向市场的壁垒,因此,当前仍以医用材料和高附加值包装材料为主要方向,同时积极开拓其它有利于保护环境和走可持续发展道路的用途。
1、医疗材料PCL有较好的生物相容性、降解性和力学性能。与制成微球或胶囊,可作成恒速释放体系,充分发挥药效。由于可实现控制释放,可大大提高药效,避免抗药性发生,降低副作用。另外,PCL片材用做骨折用固定夹板,由于其熔点较低,稍加热可软化,方面拆卸,有利于医务及减轻病人痛苦,方便生活。据报导,在欧洲,PCL已在临床上用作可降解的U型钉(用于伤口愈合)。
2、包装材料随着PCL的陆续投产及性能的改进,其中加入滑石粉等无机物进行共混,研制的食品包装容器、托盘等,不仅改进了刚性和耐冲击性,而且进一步降低了成本,产品正在推向市场。如意大利Novamont公司研发的PCL生物降解塑料(Mater.Bi)~次性餐饮具,曾成功用于2000年澳大利亚希尼奥运会上。近年来生物降解塑料PCL作为天然材料为原料的包装制品如纸质、纸浆模塑、淀粉、纤维素餐饮具等的涂覆料和涂覆技术发展,不仅解决了天然材料餐饮具的防水防油的问题,而且避免了蒸发残渣超标、确保卫生安全,从而对其开发曰益受到关注。
3、农林资材农林资材研发和试用的产品主要有地膜、育秧(苗)钵、杯、软盘、穴盘、水果保护网套、蔬菜保鲜膜、堆肥袋、农药袋、捆扎固定绳等。如日本已在北海道、关东、九州等地区进行PCL生物降解地膜的覆盖试验,试验结果表明,地膜的力学性能能满足要求,生物降解性能优良,半年后可完全生物降解,但崩碎较快,难以抑制杂草生长及发挥保温、保熵作用,可控性较难掌握,有待于进一步。在用作农作物育秧盘,林木、花卉育苗钵、水果保护网套等应用效果十分理想。
4、适用于热熔沉积类3D打印线材挤出工艺,成型温度低,易结晶,安全不烫手,无毒环保,颜色种类多,同时PCL线条3D成型设备简单,操作简单,适用于青少年3D模型启蒙教育,艺术手绘等领域。
a、生物相容性:无毒亲肤,可在体内/体外与生物细胞相容性很好,对人体皮肤无刺激。
b、良好的加工性:与TPU有较好的相容性,适用于常规FDM类线条加工设备。添加色母即可得到多种色彩。
c、打印安全性:打印过程中熔体材料温度低,不会烫伤皮肤,不会有刺激气体产生。成品柔韧,不坚硬,成型件不具危险性。
d、重复使用性:3D打印后的“作品”,亦可以作为手工模型材料,在温水中加热后,和“橡皮泥”类似,可以用手揉捏成型。
e、生物可降解性:在土壤和水环境中,堆肥环境,6-12月可完全分解成CO2和H2O。
聚己内酯PCL系列牌号