丙烯酸树脂及其应用..

后处理
丙烯酸树脂及其应用
溶液聚合
溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶
剂中，在溶液状态下进行的聚合反应。
体系组成：单体+引发剂+溶剂
肠溶型Ⅱ、Ⅲ号树脂和胃溶型Ⅳ号树脂用溶 液聚合法制备。
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溶剂的选择
能溶解所使用的单体、树脂，与水能以任何比
例混溶，无毒或者低毒、无刺激味、不燃、不
乳化剂形成胶束，大部分单体分散成液滴，少量乳化剂被吸附 在单体液滴表面。
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乳液聚合的全过程，可以划分为三个阶段：增速期、恒速 期和降速期。 1. 增速期
单体自由基进入增溶单体的胶束中进行链增长，形成新相
—乳胶粒。随聚合反应的进行，乳胶粒数目增加，聚合速率增
加，因此，第一阶段称为增速期，又称为乳胶粒生成期。
爆、其沸程要适当，便宜经济。
遵循“极性相近”，“溶解度参数相近”原则。 使用较多的溶剂是乙醇、异丙醇、正丁醇、乙 二醇等助溶剂或它们之间的混合溶剂。
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合成Eudragit L30D-55（甲基丙烯酸：丙烯酸乙酯=1:1）
去离子水 十二烷基硫酸钠 过硫酸钾 滴加丙烯酸丁酯 和甲基丙烯酸混 合单体
甲基丙烯酸甲酯（MMA）+丙烯酸乙酯(EA)+甲基丙烯酸氯 化
偶氮二异丁腈（ABIN）
三甲胺基乙酯（MTC）
Eudragit RS
MMA34mL MTC3.2 g ABIN 0.1g 放入三口瓶 反应1h 通氮气
滴加 0.1g 溶于 EA 的ABIN
冷却至室温
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本体聚合缺点：不易散热
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通常情况下聚合物乳液的最低成膜温度低于相 应聚合物的玻璃化温度。 聚合物乳液的最低成膜温度(MFT)与玻璃化温 度(Tg)的关系为：(MFT/Tg)=K 实验结果表明，K值一般为0.92-0.98。
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尤特奇水分散液的MFT值
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名为I～IV号树脂。
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药用丙烯酸树脂的化学组成和相应牌号
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分类

按制造原料(单体)分类
本体聚合 二元聚合：Eudragit NE 30D（丙烯酸乙酯和甲基丙烯 酸甲酯（2：1）共聚物） 与其它高分子混合：尤特奇 RD 100(聚甲基丙烯酸铵酯 Ⅰ和羟甲基纤维素钠（9：1）混合物)
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目录
1
材料介绍 材料制备 材料应用
2
3
丙烯酸树脂及其应用
材料介绍
概述
分类
结构 及性 能
理化 性质
丙烯酸树脂及其应用
概述
丙烯酸树脂是由丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯类按不
同的比例共聚而成的一类高分子聚合物，具有安全、
稳定、惰性及无刺激等优点。
药用丙烯酸树脂包括两类共聚物：一是甲基丙烯酸
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合成
本体聚合 溶液聚合 悬浮聚合 溶液聚合
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合成反应通式：
R （ 或 R 1 或 R 2 或 R 3 ）+R 1 （ 或 R 2 或 R 3 或 R 4 ）
聚合（引发剂） 自由基聚合反应
丙烯酸树脂
R =丙烯酸 R 1 =甲基丙烯酸 R 2 = 丙烯酸酯类 R 3 = 甲基丙烯酸酯类 R 4 = 其它酯类
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3.降速期
链引发、链增长只能消耗单体-聚合物乳胶粒中的单体。 聚合速率随单体-聚合物乳胶粒中单体浓度的下降而下降, 最后单体完全转变成聚合物。
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优点
缺点
体系粘度低，易散热。 聚合反应速率高，可制得 高分子聚合物。 合成聚合物乳液可以直接 用作薄膜包衣材料。 以水作为分散介质，价廉 安全，环境污染小。 设备及生产工艺简单，操 作方便，灵活性大。
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叔胺基团型（胃溶型丙烯酸树脂）如:
叔胺基遇酸成盐，可在 pH ＜ 5 的酸性环境胃液 中溶解，在 pH ＞ 5 时溶 胀。
Eudragit E100
常用作普通薄膜或隔离层衣料，有利于药品防潮、避 光、掩色和掩味。
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同时含有酸性、碱性基团的丙烯酸树脂 （两性丙烯酸树脂）如：
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通常情况下，丙烯酸酯聚合物其共聚单体组成 对玻璃化温度影响可用下式近似计算：
1/T
g
( W i / T gi )
• Tg--共聚物玻璃化转变温度，K；
• wi--共聚物组成单体的重量百分率，％； • Tgi--单体均聚物的玻璃化转变温度，K。
改变单体的种类和用量，即可调节共聚物的Tg
共聚物，二是甲基丙烯酸甲酯共聚物。
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甲基丙烯酸共聚物
甲基丙烯酸酯共聚物
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由于构成单体不同，单体的比例、聚合度不同，可 以分成不同型号。 国外已有药用薄膜的系列产品，主要由德国罗姆药 厂(Rohmpharma)生产，产品总称为Eudragit，商品 名尤特奇。 上海医药工业研究院开发出了一系列国产品种，定
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最低成膜温度（MFT）是指聚合物乳液在一定的加热干 燥条件下，形成连续性薄膜的温度。在MFT以下，聚合
物不能熔合成膜。
在含丙烯酸酯的聚合物中，丙烯酸酯比例越高，MFT越
低。MFT在15~25℃对薄膜衣形成较为有利。
包衣过程中，产品温度一般应高于MFT10℃，最好高于 20℃。在实际应用中通常需要加入增塑剂来降低 MFT。
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基本性质
不同型号的丙烯酸树脂可能为粉末、水分 散体或有机溶剂溶液。国产丙烯酸、Ⅱ、 Ⅲ号树脂为白色条状物或粉末，Ⅳ号树脂 为具有特殊臭味的淡黄色粒状或片状固体。
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水分散体是以水为分散介质的分散体系。以丙烯酸树
脂为分散相的水分散体系称为丙烯酸树脂水分散体。
主要特性： ① 分散相颗粒的粒径介于1 0～1 000nm。外观呈乳状。 ② 固体含量高，丙烯酸树脂水分散体包衣液固体含量可 高达10％一1 5％。
丙烯酸树脂商品的溶解性
加入苯二甲 酸二丁酯
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玻璃化转变温度(Tg )是高聚物的一个重要特性
参数，是高聚物从玻璃态转变为高弹态的温度。
玻璃态
Tg
高弹态
较低温度下，分 子热运动的能量 低，链段处于被 “冻结”的状态。
温度升高，链段 开始能自由运动， 使分子的形态可 以发生变化。
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本体聚合
本体聚合是指单体本身在不加溶剂及其他分散介质 的情况下由微量引发剂或光、热、辐射能等引发进 行的聚合反应。 体系组成：单体+引发剂（油溶性）
渗透型树脂Eudragit RL100和RS100用 本体聚合制备。
单体
引发剂
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实例：合成Eudragit RSwk.baidu.com
肠溶型丙烯酸树脂） 酸性基团为：COOH如：
L型中酸和酯的比例为 1:1，S型中则约为1:2
Eudragit L/S100
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如果片芯是强酸弱碱盐，药物遇水会溶解，释 放出 H+ 离子，渗入包衣，增强包衣的抗酸能 力，延缓肠液对包衣的溶解； 如果片芯是强碱弱酸盐，药物遇水会溶解，释 放出 OH- 离子，渗入包衣，削弱包衣的抗酸能 力，加速肠液对包衣的溶解。
在包肠溶衣之前先包一层非离子包衣材料作为隔离层，可 解决上述问题。
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含碱性基团的丙烯酸树脂
季胺型(阳离子型、渗透型丙烯酸树脂) 如：
不溶于水 ，但具有 一定 的水渗透 溶胀作用 。季 铵盐基团 的比例越 多 ， 渗透性越大。 Eudragit RL/RS 30D RL的季铵基团含量为10% ,为高渗透性聚合物,孔径为 1－5μm, RS 的季铵基团含量为5% ,为低渗透性聚合物,孔径为0.1-0.6μm
反应约1.5h
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乳液聚合
乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于
机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液， 由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应。
过硫酸盐
乳液聚合反应装置示意图
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乳液聚合的机理
聚合前体系中存在三相：水相、胶束相和油相
单体 液滴
极少量单体和少量乳化剂以分子分散状态溶解在水中，大部分
需要固体聚合物时．乳液 需经凝聚 ( 破乳 ) 、洗涤、 脱水、干燥等系列后处理 工序，生产成本较高； 产品中留有的乳化剂难以 完全除尽。
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合成药用肠溶性丙烯酸树脂
③ 粘度小，因此包衣操作效率较高。
④ 和聚合物有机溶液包衣相比，使用安全，不存在环境 污染问题。
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溶解性
丙烯酸树脂易溶于乙醇、丙酮、氯仿等极性有机 溶剂中。
在水中的溶解性则取决于分子结构中的侧链基团
和水溶液的pH值。
不同的型号在不同的pH下溶解。
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按丙烯酸树脂的溶解性能分类
pH 依赖型丙烯酸树脂 ：
胃溶型（pH<5）
聚丙烯酸树脂lV
肠溶型（pH>7）
聚丙烯酸树脂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
非 pH 依赖型丙烯酸树脂：尤特奇 NE 30D
渗透型丙烯酸树脂 ：聚甲丙烯酸铵酯Ⅰ、聚甲丙 烯酸铵酯Ⅱ
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结构及性能
含酸性基团的丙烯酸树脂（阴离子型、
K2S2O8 2K + 2 SO4
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两个仓库
胶束是提供乳化剂的仓库
单体液滴是提供单体原料的仓库
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2. 恒速期
乳胶粒的体积逐渐增大，单体液滴的体积逐渐缩小，当转化
率达到50%时，单体液滴全部消失，单体全部进入乳胶粒中。 乳胶粒中单体和聚合物各占一半，此时的乳胶粒称为单体-聚 合物乳胶粒。
肠溶型丙烯酸树脂：由于结构中α-位甲基使分 子链端运动受阻，呈现较强刚性，使得Tg较高， 在160℃以上成膜，但成膜的脆性较大。
Eudragit L/S100
一般通过加入增塑剂（柠檬酸三乙酯（TEC）、聚 乙二醇6000、癸二酸二丁酯）调节Tg,制备薄膜衣。
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胃溶（崩）型丙烯酸树脂：Tg低（-8 ℃ ）， 呈螺旋状结构 ，柔性强，容易成膜。 渗透型丙烯酸树脂： Tg介于两者之间，约 在55℃左右。
解决办法：分段聚合
预聚 在反应釜中进行，转化率达10～40％， 放出一部分聚合热，有一定粘度。 后聚 在模板中聚合，逐步升温，使聚合完全。
苯乙烯分段聚合的塔式反应流程
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苯乙烯
预聚合
80
OC
预 聚 釜
80 OC
后聚合
塔 式 反 应 器
聚苯乙烯 冷却、切粒、包装
110 ~ 130 OC 130 ~ 180 OC 180 ~ 225 OC
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断裂应变
包衣膜充分的柔韧性是包衣颗粒具有可压性，以 及片掉落时防止破裂的先决条件。 聚合物中酯基碳链越长，分子聚合度越大，薄膜 衣对药片的粘附性就越强，薄膜具有更大的拉伸 强度和断裂伸长。
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加入适宜增塑剂或不同性质的树脂混合应 用，改善薄膜机械性能，提高断裂应变。
两性丙烯酸树脂 在pH<4.4和pH>7.4的缓冲 液中可以溶解，在中性或微 酸性溶液中不溶，作片剂包 衣具有良好的抗湿性。
部分被中和的聚丙烯酸 具有很强的粘合性，作 为增稠剂、粘合剂，用 于贴膏剂、软膏、退热 贴等剂型。
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不含酸性、碱性基团的丙烯酸树脂
Eudragit NE 30D 任何 pH 环境下都不溶解，内服后以原形排出体外，是良好 的缓（控）释骨架材料，其渗透性介于RL和RS之间,塑性较 好，易成膜，无需添加增塑剂。
通氮除氧
加热搅拌
保温反应2h
降温出料
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悬浮聚合
悬浮聚合是将溶于引发剂的单体在强烈搅拌和分散剂的作 用下，以液滴状悬浮在水中而进行的聚合反应方法。 体系组成：单体+(油溶性)引发剂+双亲性分散剂+去离子水
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本体聚合
单体浓度高，产品纯度高 不易散热、控温，产品不易出料 容易散热、控温，产品可直接使用 单体浓度低，分子量较低 单体浓度高，产品纯度高，分子量较高
溶液聚合
悬浮聚合
容易散热、控温，产品容易分离
综合优点，克服缺点
丙烯酸树脂及其应用
甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合
依次加入2mL 1%的聚乙烯醇水溶 液（分散剂）、40mL蒸馏水
三口瓶
加热搅拌
溶解过氧化苯甲酰 的甲基丙烯酸甲酯 10mL
升温至70℃ 调节搅拌速度至 温度升至78±2℃
液滴大小合适 产物抽滤，反复洗涤，自然风干