聚己内酯多元醇（Polycaprolactone Polyol, PCL）是一种由ε-己内酯单体通过开环聚合反应制得的线性聚酯多元醇。其分子链末端带有羟基（—OH），可与异氰酸酯等反应基团进一步聚合，广泛应用于聚氨酯（PU）材料、生物医学、胶粘剂等领域。以下是关于PCL的详细介绍：

1. 结构与合成

• 化学结构：PCL的主链由重复的己内酯单元（—[CO(CH₂)₅O]ₙ—）构成，末端为羟基（—OH），官能度通常为2（二元醇）或更高（多元醇）。

• 合成方法：

  • 开环聚合：以ε-己内酯为单体，在催化剂（如辛酸亚锡）和引发剂（如小分子二醇，1,4-丁二醇）作用下聚合，通过控制反应条件调节分子量。

  • 分子量范围：通常为500~5000 Da，可通过单体与引发剂的比例调控。

2. 特性

• 生物相容性与可降解性：PCL可在体内或自然环境中通过水解和酶降解（如酯酶作用）逐步分解为无毒的小分子（如CO₂和H₂O），降解周期较长（数月到数年）。

• 力学性能：柔韧性好，低温抗冲击性强，但机械强度低于聚乳酸（PLA）等硬质聚酯。

• 热性能：熔点较低（约60℃），玻璃化转变温度（Tg）约-60℃，易于加工。

• 相容性：与多种聚合物（如PVC、淀粉）和增塑剂相容，适合共混改性。

3. 应用领域

• 聚氨酯材料：

  • 作为软段成分，与异氰酸酯（如MDI、TDI）反应制备聚氨酯弹性体、泡沫、胶粘剂等，赋予材料柔韧性和耐水解性。

• 生物医学：

  • 药物缓释载体：利用其可控降解性包裹药物，实现长效释放。

  • 组织工程支架：3D打印或静电纺丝制成可降解支架，支持细胞生长。

  • 医用缝合线/骨科固定材料：逐渐降解避免二次手术。

• 环保材料：

  • 与PLA、PGA等共混改善脆性，用于可降解包装、农用薄膜等。

• 其他：

  • 涂料、皮革助剂（改善柔顺性）、热熔胶等。

4. 优势与局限

• 优势：

  • 降解可控、柔韧性优异、与其他材料相容性好。

  • 合成工艺成熟，分子量易调控。

• 局限：

  • 降解速度较慢（完全降解需2~3年），机械强度较低。

  • 成本高于石油基多元醇（如聚醚多元醇）。

5. 市场与环保意义

• 随着生物可降解材料需求增长，PCL在医疗和环保领域的应用持续扩大。

• 需注意：尽管可降解，但其生产仍依赖石化原料（ε-己内酯），未来生物基单体（如从纤维素衍生）的研发是关键发展方向。