丙烯酸树脂的化学结构、品名及机械性质概述

1.化学结构和制备

（1）化学结构。通常把甲基丙烯酸共聚物（methacrylic acid copolymer）和甲基丙烯酸酯酯共聚物（polymethacrylate copolymer）等常用的薄膜包衣材料统称为丙烯酸树脂（acrylic acidresin）。这类材料实际上是甲基丙烯酸酯、丙烯基酸酯和甲基丙烯酸等单体按不同比例共聚而成的一类聚合物，其中有些品种丙烯酸树脂Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ已载入2010年版《中国药典》二部。表5.1.1和表5.1.2分别列举了几种药用甲基丙烯酸共聚物和甲基丙烯酸酯共聚物的化学结构和相应品名。结构式如图5.1.5和图5.1.6所示。

表5.1.1 甲基丙烯酸共聚物

注：1.Eudragit L 100-55供肠溶衣用，其中55表示pH 5.5以上溶解，可重分散为水凝胶的商品；

2.国外产品为甲基丙烯酸/丙烯酸乙酯共聚物。

图5.1.5 甲基丙烯酸共聚物结构通式

图5.1.6 甲基丙烯酸酯酯共聚物结构通式

表5.1.2 甲基丙烯酸酯共聚物

注：l.国际市场商品为含丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物的胶乳液（含水分散体）；

2.非pH控制型甲基丙烯酸酯共聚物，其结构中不含其他功能基团，不含增塑剂，具膨胀性和渗透性，适用于骨架片应用或缓释片包衣；

3.国际市场商品中相关型号带有PO者，表示供应形式为细粉；

4.其中带有RD者为快速崩解薄膜包衣用型号。

（2）制备。在光、热、辐射线和引发剂存在的条件下，甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯等单体均容易共聚，放出大量热。在药用树脂的生产中，一般用过硫酸盐作为引发剂，根据最终成品要求选用乳液聚合、溶液聚合或本体聚合等制备方法。

（i）乳液聚合。丙烯酸树脂胶乳液（latex）均可采用乳液聚合制备。丙烯酸树脂胶乳液是低黏度的乳白色液体，可与水任意混合，但在电解质、盐、色素、有机溶剂（除丙酮和氯仿外）存在或pH改变等条件下，发生不同程度的凝结，强烈振摇、过冷或过热亦会产生胶乳粒附聚。胶乳可经喷雾干燥获得微粉化（1～10μm）的白色粉末，可在水中重新分散或用溶剂溶解后使用。

（ⅱ）溶液聚合。肠溶型Ⅱ、Ⅲ号树脂和胃溶型Ⅳ号树脂系用本法制备。该法生产的树脂为白色或浅黄色条状或颗粒状固体，用有机溶剂溶解成不同浓度使用，储存稳定性好。

（iii）本体聚合。德国Rohm药厂生产的渗透型树脂Eudragit RL100和RS100系用此法制备。该类产品可直接在热水中分散成乳胶液使用，也可溶解后使用。渗透型树脂中的氯化铵基及疏水主链使大分子具有较强的表面活性，在水分散液中作为自乳化剂而形成稳定胶乳液。

2.性质

（1）玻璃化转变温度（Tg）。肠溶型甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯共聚物（肠溶型Ⅱ、Ⅲ号树脂）的Tg在160℃以上，胃崩型丙烯酸树脂的Tg却低至﹣8℃，渗透型丙烯酸树脂的Tg介于两者之间，约为55℃。虽然三类树脂均具有良好成膜性，但由于Tg较高的树脂表现出的刚性显著，所形成的膜较脆。完全由甲基丙烯酸及其甲酯单体共聚而成的树脂，呈现较强刚性，是由于结构中α位置的甲基使大分子链段运动受阻，各链段间保持稳定的平衡状态。当共聚物结构中存在丙烯酸酯时，更易成膜，原因是丙烯酸酯起到内增塑剂的作用，使链段的运动相对容易，呈现螺旋状结构，破坏了链段的稳定平衡（见图5.1.7），柔性增加。丙烯酸酯的碳链越长，柔性越大。含有丙烯酸丁酯的树脂比含丙烯酸乙酯或甲酯的树脂具有更好的成膜性。(www.xing528.com)

图5.1.7 丙烯酸树脂空间位置示意图

（a）聚丙烯酸甲酯链段——软弹性体；（b）聚甲基丙烯酸甲酯链段—刚性固体

在实际应用中，由于胃崩型和胃溶型树脂中所含丙烯酸酯的比例较大，一般不需使用增塑剂即可制备薄膜衣；渗透型树脂的增塑剂用量一般少于10％。肠溶型树脂在不含丙烯酸酯时，用于包衣时需要较多的增塑剂，最大用量可达40％，三醋酸甘油酯、聚乙二醇、蓖麻油、邻苯二甲酸二丁酯和泊洛沙姆等都是常用的增塑剂，可与胃崩型树脂合用。

（2）最低成膜温度。最低成膜温度（Minimum Film-forming Temperature，MFT）指树脂胶乳液在梯度加热干燥的条件下，形成均匀、连续的无裂纹薄膜的最低温度，测定法详见ISO 2115：1996（E）。在含有丙烯酸酯的树脂中，丙烯酸酯的比例越高，MFT越低；但在MFT以下，聚合物不能发生熔合而形成膜，通常使包衣树脂的MFT降低至15～25℃。对于肠溶型Ⅱ、Ⅲ号树脂则必须加入一定量的增塑剂。不同的增塑剂对树脂MFT会产生不同的影响。疏水性增塑剂能够提高肠溶型Ⅰ号树脂的MFT，而亲水性增塑剂能够降低MFT，增塑剂的用量与MFT降低的程度成正比。将MFT较高的树脂乳液与MFT较低的树脂乳液合用，将有利于前者成膜。例如，肠溶型Ⅰ号树脂分别与Ⅱ号和Ⅲ号树脂等比例混合，混合物的MFT为32℃和17℃，若在混合物中加入10％聚乙二醇6000，MFT可进一步下降。胃崩型树脂对肠溶型Ⅱ、Ⅲ号树脂也有类似效果。

（3）机械性质。极少树脂能制备成具有一定拉伸强度及柔性的独立薄膜，而胃崩型树脂和肠溶型Ⅰ号树脂除外。由于丙烯酸树脂中的酯基能够与片剂表面带电负性的原子形成氢键，对药片隙缝的渗透以及包衣液中其他成分的吸附，因此丙烯酸树脂能够在药片外形成薄膜衣。分子中酯基的碳链越长，分子聚合度越大，薄膜衣片剂的黏附性就越强，薄膜就具有更大的拉伸强度和断裂伸长。不同性质的树脂混合应用以及增塑剂的应用均能改善薄膜的机械性能。表5.1.3列举了几种肠溶型树脂薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。

表5.1.3 丙烯酸树脂及混合物的机械性质

（4）溶解性。丙烯酸树脂易溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和氯仿等极性有机溶剂，树脂结构中的侧链基团和溶液pH决定了其溶解性质（见表5.1.4）。肠溶型树脂为阴离子聚合物，结构中的羧酸基团在pH较小时不发生解离，大分子保持卷曲状态；而当溶液pH升高时，羧酸基团解离，卷曲分子伸展而发生溶剂化。溶液pH越高，溶解速度就越快。分子中的羧基比例越大，则需在pH更高的溶液中溶解。肠溶型Ⅰ号树脂分子中的丙烯酸酯结构增加了大分子的柔性，当pH为5.5时即开始溶解。几种肠溶型树脂混合使用，其溶解pH取决于混合比例并介于各自溶解pH之间。

胃溶型树脂在胃酸环境的溶解取决于其叔胺碱性基团。胃崩型树脂和渗透型树脂中的酯基和季铵盐基在酸性和碱性环境中均不解离，故不发生溶解。

表5.1.4 丙烯酸树脂的溶解性

（5）渗透性。含季铵基团的渗透型树脂具有一定的水渗透溶胀性质，虽然其在水中不溶，但季铵盐基具有很强的亲水性。渗透型树脂分为高渗型和低渗型两类，季铵基团比例越高，渗透性越大，两者混合使用，可以调节渗透性。胃崩型树脂具有一定疏水性，渗透性小，由于结构中存在醋链侧基，在胃肠液中既不溶解也不崩解，必须添加适量糖粉或淀粉等亲水性物质，使树脂成膜时形成利于水分渗入的孔隙。肠溶型树脂在纯水和稀酸溶液中不溶解，且对水分子的渗透有一定的抵抗作用，适合用作隔离层以阻滞水分或潮湿空气的渗透。胃溶型树脂对非酸性溶液和潮湿空气亦有类似的阻隔作用。

3.应用

丙烯酸树脂是一类安全、无毒的药用高分子材料，大鼠、家兔和狗等动物口服的LD50为6～28g/kg，动物的长期毒性试验未发现组织和器官的毒性反应。大鼠口服甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的LD50分别为7.9g/kg，2.2g/kg， 1.02g/kg，7.6g/kg，虽然单体的毒性低，但由于其口服易吸收，残留单体总量仍应控制在0.1％以下，不得超过0.3％。

丙烯酸树脂主要用作片剂、微丸和缓释颗粒的薄膜包衣材料。肠溶型树脂主要用于易受胃酸破坏或胃刺激性大的药物包衣，也可作为防水隔离层使用；胃溶型树脂薄膜包衣有利于药品防潮、避光和掩味；单纯渗透型树脂与其他类型树脂联用可控制药物释放速度。胃崩型树脂亦有类似应用，但在加入水溶性添加剂后亦可起胃溶型树脂作用。

树脂胶乳液可以直接用于薄膜包衣，也可用水稀释至适宜浓度使用；干燥树脂一般以75％（体积分数）以上乙醇或其他适宜溶剂（各丙酮、醇类）溶解成质量浓度为30～60g/L的溶液使用。为了便于形成衣膜，可在胶乳液和溶液中添加适量滑石粉、钛白粉和糖粉等材料。以树脂干品计算，按片剂直径大小，质量增加约2～8mg/片。

丙烯酸树脂用于直接压片的用量为10％～50％；用作缓控释制剂的骨架材料的用量为5％～20％。粉末状丙烯酸树脂可用湿颗粒法制成适宜的剂型；或是采用溶剂法将药物及其他调节药物释放的低熔点物料（如硬脂酸、PEG 6000等）制成固体分散体，一方面可在药物粒子表面形成控释衣膜，提高制剂释放的均匀性，另一方面运用低温粉碎技术又可解决低熔点物料的粉碎问题。近年来，丙烯酸树脂用作透皮吸收系统骨架、压敏胶和直肠用凝胶剂，亦可用于制备微囊等。

[1]LD50是半数致死量（median lethal dose），描述有毒物质或辐射的毒性的常用指标，指能杀死一半试验总体之有害物质、有毒物质或游离辐射的剂量。