[发明专利]一种可生物降解聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种基于聚碳酸亚烷酯-聚丙交酯的聚氨酯，还涉及该聚氨酯的制备方法。

背景技术

聚碳酸亚烷酯是一类脂肪族聚碳酸酯具有良好的生物降解性能。其中，聚碳酸亚丙酯多元醇由二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下调聚得到，是生产聚酯型聚氨酯的主要原料之一，由它制成的聚氨酯弹性体化学性能稳定，具有优良的机械加工性能，耐磨、耐油、耐低温、耐水解，且耐水解性高于普通聚酯，物理机械性能高于聚醚多元醇聚氨酯，已被广泛应用于密封圈、传送带、耐磨衬垫、汽车防震缓冲块以及低速轮胎等，是当今理想的橡塑工程材料之一。

在制备脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯所用的聚碳酸亚酯二醇中，国内外研究得比较多的有聚碳酸亚乙二醇酯二醇，聚碳酸亚丁二醇酯二醇，聚碳酸亚丙酯二醇等。比如由聚碳酸亚乙酯二醇与二异氰酸酯合成聚碳酸亚乙酯聚氨酯弹性体(CN 1865311A)，又如以聚己二戊二醇碳酸酯二醇为原料合成一类具有优良生物性能的聚碳酸酯型聚氨酯弹性体(谢兴益，刘昉，钟银屏等.生物医学工程学杂志，1999，16：121-122)，或者合成出一些耐溶剂的脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯弹性体(Harris R F，Joseph M D，Avisdson C D et al.J Appl Polym Sci，1990，41：487-507)，或者以聚碳酸亚丙酯二醇和甲苯二异氰酸酯为原料合成出了聚碳酸亚丙酯聚氨酯弹性体(彭汉等.聚碳酸亚丙酯聚氨酯弹性体的合成与性能，化学世界，1995，8：426-428)。

聚丙交酯(聚乳酸)是一种脂肪族聚酯，它来源于生物资源，在环境中又能被微生物完全降解，既能缓解石油资源的过度消耗，又能解决传统塑料带来的环境问题。在化学结构上，聚丙交酯中的聚乳酸链段在一定条件下能够结晶，因此具有较高的刚性。由于聚乳酸无毒，具有良好的生物相容性，在人体内可降解成乳酸从而进入三羧酸循环，经正常代谢后最终降解为二氧化碳和水排出，因此，聚乳酸被广泛应用于手术缝合线、骨固定修复材料、体内植入材料、药物控释材料等方面，目前已成为生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一。

综上所述，将聚碳酸亚烷酯二醇与聚丙交酯两种不同性能的材料在一定条件下共聚并进行扩链，以开发新型的聚碳酸亚烷酯-聚丙交酯聚氨酯材料，使其在性能上能够取长补短，从而最大限度地发挥各自的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的含双硬段的可生物降解聚氨酯，这种聚氨酯结构中包含可结晶的聚乳酸链段和二异氰酸酯链段这两种硬段，因此制得的弹性体将具有更高的弹性回复力。本发明还提供了该聚氨酯的制备方法。

本发明的聚氨酯由聚碳酸亚烷酯-聚乳酸嵌段共聚物二醇、二异氰酸酯、扩链剂共聚而成，分子量为10000～1000000g/mol，结构式为

其中，基团A为聚碳酸亚烷酯-聚乳酸嵌段共聚物二醇、基团B为二异氰酸酯、基团C为扩链剂。

所述的聚碳酸亚烷酯-聚乳酸嵌段共聚物二醇的重均分子量为2000～100000g/mol，其中的聚碳酸亚烷酯为聚碳酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚碳酸亚丁酯中的一种或多种，聚乳酸为L型聚乳酸、D型聚乳酸中的一种或两种的混合。聚碳酸亚烷酯-聚乳酸嵌段共聚物二醇由聚碳酸亚烷酯二醇在催化剂的作用下引发丙交酯开环共聚得到，该方法为成熟方法(参考专利ZL200910155893.6)。

所述的二异氰酸酯是分子中含有两个氰酸基团的氰酸酯，为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4’-亚甲基双(异氰酸苯酯)(MDI)、液化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、萘-1，5-二异氰酸酯(NDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)中的一种。

所述的扩链剂为3，3’-二氯-4，4’-二苯基甲烷二胺、1，4-丁二醇、乙二醇、二甘醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷、氢醌-二(β-羟乙基)醚的一种。

该聚氨酯采用含聚碳酸亚烷酯段和聚乳酸链段的嵌段共聚物二醇经二异氰酸酯与扩链剂反应制得，具体方法是：