[发明专利]一种形状记忆聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种形状记忆聚氨酯及其制备方法。所述制备方法包括使包含聚己内酯二元醇、二异氰酸酯、催化剂和有机溶剂的第一混合反应体系反应，制得聚氨酯预聚体；以及，使包含所述聚氨酯预聚体、螺旋非平面型扩链剂或平面型扩链剂以及有机溶剂的第二混合反应体系反应，之后将所获反应产物固化，获得形状记忆聚氨酯。本发明的制备方法操作简便、合成过程高效，所制得的形状记忆聚氨酯具有优异的三重形状记忆性能和力学拉伸性能，该聚氨酯的断裂伸长率500～600％；拉伸强度15～20MPa；其热分解起始温度280～320℃。形状记忆曲线中二次循环形状固定率91～99％，二次循环形状回复率95～99％以上。

技术领域

本发明属于形状记忆聚氨酯及智能高分子材料技术领域，特别涉及一种采用螺旋非平面型或平面型扩链剂制备形状记忆聚氨酯的方法。

背景技术

形状记忆聚合物(shape memory polymer，简称SMP)作为一种智能高分子材料，主要通过分子结构和玻璃化特性的控制，实现了形状记忆效应，SMP材料具有成本低、质量轻、变形量大和可塑性强等特点，且具有良好的生物相容性与可降解性等优势，该类聚氨酯智能材料在生物医用材料领域具有广泛潜在的应用前景。

形状记忆聚氨酯(shape memory polyurethane，简称SMPU)一般具有两相结构，即固定相和可逆相，聚氨酯的硬段部分通过氢键或结晶形成固定相，其作用是对于制品原始形状的记忆与回复，软段部分作为可逆相吸收施力到聚合物的应力，其作用是使制品产生变形并固定该形状。SMPU材料的优势是成本低，质量轻，并且具有宽广的形状回复温度，高的形状回复率，良好的加工特性以及生物相容性。

迄今为止，一些文献专利报道了通过软硬段结构设计和比例调节制备性能优异的形状记忆聚氨酯的方法，如CN106632961A公开了一种利用4,4′-联苯二酚扩链剂制备形状记忆聚氨酯的方法，它由聚己内酯二元醇、4,4′-联苯二酚(BP)和六亚甲基异氰酸酯在80℃条件下聚合得SMPU，该发明首次采用分子结构设计扩链剂，交联改性机制制备综合性能良好的形状记忆聚氨酯材料。CN106496513A公开了一种羟基化苝酰亚胺制备形状记忆聚氨酯的制备方法，它合成了羟基化苝酰亚胺，以此为扩链剂，结合聚己内酯二元醇和二异氰酸酯聚合得综合性能较好的SMPU，于70℃下能够实现形状记忆功能。但该发明还存在一定局限性，通过分子结构设计引用的扩链剂皆为刚性环，大大提高硬段含量，不利于该类SMPU的韧性，从而限制其应用范围。

CN107163211A公开了一种金刚烷型聚己内酯型形状记忆聚氨酯的制备方法。它采用四羟基金刚烷基星型聚己内酯和ε-己内酯、二异氰酸酯以及小分子的连接剂得到交联结构稳定、框架型的SMPU，该材料中引入金刚烷这种笼状刚性体，具有周正对称，高度稳定的刚性结构，其有利于提高SMPU的热稳定性和机械性能。且该SMPU材料优势在于框架结构容易调节，在34.5～104.5℃范围具有较好的形状记忆效果较好。但其原料并非廉价、方便易得，限制其在工业化生产的广泛应用。

因此，现有技术中热致感应形状记忆聚氨酯存在形状固定率和形状回复率低，及其形状记忆效果差，而不能得到广泛应用等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种螺旋非平面型或平面型扩链剂制备形状记忆聚氨酯的方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种形状记忆聚氨酯的制备方法，其包括：

使包含聚己内酯二元醇、二异氰酸酯、催化剂和有机溶剂的第一混合反应体系反应，制得聚氨酯预聚体；以及

使包含所述聚氨酯预聚体、螺旋非平面型扩链剂或平面型扩链剂以及有机溶剂的第二混合反应体系反应，之后将所获反应产物固化，获得形状记忆聚氨酯。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的形状记忆聚氨酯。