[发明专利]一种可生物降解热塑性聚氨酯弹性体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料制备领域，具体涉及一种可生物降解热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体是由聚醚、聚酯或聚烯烃等烯烃等低聚物多元醇与异氰酸酯及二醇或二胺类扩链剂逐步加成聚合而成的一种具有氨基甲酸酯重复结构单元的聚合物，兼具塑料和橡胶的特性，具有优异的耐磨性、耐化学性、耐油性和强的附着力，同时具有低温固化性能和高装饰性能。近年来，采用有机硅、有机氟以及纳米结构材料改性改性聚氨酯的研究报道较多，经过改性的弹性体常表现为超低表面能、化学稳定及拒油拒水等，具有广阔的应用和发展前景。

随着聚氨酯被开发的用途越来越多，其消费量也越来越大。用于机械、交通运输、轻工、电器包装及保温材料和用于汽车，家具业等领域的聚氨酯都要求能够生物降解。以可再生天然植物资源为原料制备可生物降解聚氨酯材料，不仅可解决废弃聚氨酯材料对环境污染的问题，而且也减少了对日渐枯竭的石油产品的依赖性，特别是农林副产物和农林废弃物的充分

如此，不仅降低了聚氨酯的原料成本，而且还提升了农林副产物和农林废弃物的使用价值。另外，在医学上，由于聚氨酯具有良好的生物相容性和抗血栓性,聚氨酯可广泛应用于制造人工脏器如人工骨、人造皮肤、缝合线以及缓释药物的胶囊。因此，此类生物可降解聚氨酯材料将具有十分广阔的发展前景。在医学领域所选用的高分子材料要比工业上的要求高得多，尤其对植入人体的材料要求更高，具体要求是：化学性能稳定；组织相容性好；无致癌性；耐生物老化；能经受各种消毒过程而不变性；成型加工性能好。目前，聚氨酯弹性体的生物活性不够，在医学领域的应用有很大的局限性，所以需要制备一种生物活性高的聚氨酯弹性体材料，来满足医学领域对高分子的需求。

天然大分子包括壳聚糖、透明质酸、大豆蛋白、纤维素等，具有良好的生物相容性，在人体内可生物降解，无毒副作用，来源广泛，生物活性高，因此较常用于生物医药、保健食品方面。但是天然大分子的机械性能、耐生物老化能力和成型加工性能明显不足。所以急需一种方法，利用天然大分子制备新型的聚氨酯材料，使材料除了符合生物医用材料的基本要求之外，具有天然大分子良好的生物活性和多种优异的生物功能的特征，同时具有聚氨酯弹性体耐生物老化、力学性能好、易加工等的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可生物降解热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，用以解决现有技术中的热塑性聚氨酯弹性体的生物活性不足的问题。

本发明提供了一种可生物降解热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，步骤如下：

1)将聚乳酸与聚己内酯二醇加入三口瓶中，置于50-120℃的电加热套中，搅拌至反应物完全熔融状态，得到多元醇组分；随后，抽真空至-0.01～-0.1MPa，3-6h后从其中一瓶口充入氮气至压力为10-40Pa，滴加催化剂，加入与多元醇组分质量比为(0.9-1.1):1的混合二异氰酸酯，在90℃下反应1-3h，得到聚氨酯预聚体；

所述聚乳酸与聚己内酯的质量比为(1:5)-(5:1)；

所述三口瓶的一瓶口装有冷凝管及温度计，另一瓶口装有机械搅拌棒，所述机械搅拌棒与玻璃搅拌套管间用真空橡胶管连接；

2)氮气保护下将步骤1)所得预聚体升温到60-120℃与扩链剂组按质量比为100：(8～12)在转速为5000～6000rpm搅拌速度下混合10s以上，得混合均匀物料；

3)出料：将步骤2)所得物料先降温至约60℃，然后停止搅拌，停止氮气保护，将物料平铺于聚四氟乙烯布上2mm左右，后将其置于90-130℃的真空烘箱中，2-24h后取出后将物料破碎，进入双螺杆挤出机挤出反应，再将天然大分子、无机纳米粒子混合均匀后加入挤出机，经水下切粒机造粒，真空后熟化，并除湿干燥至水分小于300ppm，制备得到可生物降解热塑性聚氨酯弹性体。

进一步的，所述聚乳酸，数均分子量为200～4000，所述的聚己内酯二醇，数均分子量为500～4000。

进一步的，所述的催化剂取自钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、二辛酸锡以及二月桂酸二丁基锡中的一种或两种混合物。

进一步的，所述的混合二异氰酸酯取自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中两种以上的混合物。

进一步的，所述的扩链剂取自1,4-丁二醇，2-甲基丁二醇、4-乙基庚二醇和3-甲基己二醇中的一种或两种的混合物。