[发明专利]耐γ射线辐照的聚多巴胺微球增韧聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐γ射线辐照的聚多巴胺微球增韧聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法，先制备纳米级聚多巴胺微球，将冷冻干燥后的微球利用细胞粉碎超声仪均匀的分散在DMF等溶剂中，加入聚氨酯弹性体；并基于聚多巴胺微球含有丰富的邻苯二酚、氨基等官能团使其均匀分散在聚氨酯基体中，将混合溶液倒入模具，溶剂挥发形成聚多巴胺/聚氨酯弹性复合材料。复合材料中聚多巴胺微球的质量含量为1％～10％，聚多巴胺微球的粒径为100～500nm。均匀分散在聚氨酯中的聚多巴胺微球不仅起到增强增韧的作用，而且基于其本身对自由基的捕获性能有效的提高材料的抗γ射线辐照性能。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，更具体地，本发明涉及一种耐γ射线辐照的聚多巴胺微球增韧聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法。

背景技术

目前高分子材料广泛应用于生物医学、食品包装、健康产品以及一些特殊的辐照环境场所。在这些应用中，总会涉及到一些电离辐照如γ射线辐照。而聚合物在γ射线辐照后会产生自由基和离子。这些自由基会进一步的引发或参与降解化学反应，如断链、交联、不饱和反应，造成材料的性能显著下降。基于辐照诱发分子链的降解主要是自由基反应机理，因此不少研究者通过添加自由基捕获剂来捕获辐照产生的自由基，阻止或减少自由基进一步的引发或参与降解反应，从而改善聚合物的耐辐照性能。Wu Guozhang等人利用氧化石墨烯的自由基捕获功能有效改善了聚丙烯的耐辐照性能。M.J.Martinez-Morlanes将碳纳米管添加到聚乙烯中，通过电子顺磁共振等表征证实其添加后产生的自由基明显低于未添加的聚乙烯，有效的改善了聚乙烯的耐辐照性能。虽然氧化石墨烯等二维材料等被证实具有很好的改善聚合物的耐辐照性能，但由于其本身在聚合物中分散困难，相容性差，难均匀分散；尤其在一些生物医学等方面存在一定的生物毒性，因此寻找一些新的自由基捕获剂来改善聚合物的耐辐照性能具有一定的意义。

发明内容

本发明将易制备、生物相容性好、易分散的聚多巴胺微球添加到聚氨酯材料中，有效利用聚多巴胺微球的自由基捕获功能，增强了聚氨酯的耐辐照性能。基于聚多巴胺微球的生物相容性，及其表面丰富的基团，微球在聚合物中分散均匀且无生物毒性，在对其增强增韧的作用的同时，有效改进了聚氨酯复合材料的多功能性，扩大其应用范围。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种耐γ射线辐照的聚多巴胺微球增韧聚氨酯弹性体复合材料，将纳米级聚多巴胺微球均匀分散在聚氨酯弹性体中而成，形成相容性好的复合材料，复合材料中聚多巴胺微球的质量含量为1％～10％，聚多巴胺微球的粒径为100～500nm。

本发明还提供了制备上述耐γ射线辐照的聚多巴胺微球增韧聚氨酯弹性体复合材料的方法，先制备纳米级聚多巴胺微球，将冷冻干燥后的微球利用细胞粉碎超声仪均匀的分散在DMF等溶剂中，加入聚氨酯弹性体；并基于聚多巴胺微球含有丰富的邻苯二酚、氨基等官能团使其均匀分散在聚氨酯基体中，将混合溶液倒入模具，溶剂挥发形成聚多巴胺/聚氨酯弹性复合材料。均匀分散在聚氨酯中的聚多巴胺微球不仅起到增强增韧的作用，而且基于其本身对自由基的捕获性能有效的提高的材料的抗辐照性能。该制备方法具体包括以下步骤：

步骤A制备聚多巴胺微球

配置偏碱性的缓冲溶液，加入乙醇、多巴胺颗粒搅拌均匀，使多巴胺在偏碱性环境下进行聚合反应，形成聚多巴胺微球，经过多次离心清洗，冷冻干燥后获得纳米聚多巴胺微球；

步骤B制备复合材料

将聚多巴胺微球分散在有机溶剂中，加入PU颗粒，搅拌溶解混合均匀后，得到聚合物溶液，将其倒入模具中成膜，成膜后，放入真空烘箱中室温抽真空去除残留的有机溶剂，获得复合材料。

制备耐γ射线辐照的聚多巴胺微球增韧聚氨酯弹性体复合材料的方法中，步骤A中使用的多巴胺颗粒是多巴胺盐酸颗粒，步骤B使用的PU颗粒为聚[4，4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)-alt-1,4-丁二醇/二(丙二醇)/聚己内酯。