[发明专利]聚氨酯脲、其制备方法及基于其的超强韧聚氨酯脲

说明书

本发明涉及一种含多重脲基的具有优异的机械性能及可降解的聚氨酯脲、其制备方法及基于其的超强韧聚氨酯脲。聚氨酯脲的制备方法是在低聚物二醇和扩链剂二醇的有机溶剂中加入过量二异氰酸酯和催化剂进行预聚反应，再加入水作为扩链剂反应后得到。可通过调节聚酯二醇与二异氰酸酯的摩尔比进而调控分子链中脲基的含量。基于上述聚氨酯脲还可进一步制备超强韧聚氨酯脲，将其在高温下进行分子链取向，在一定伸长率的拉伸状态下固定一定时间，使得分子链充分取向排列，进一步提高其机械强度。本发明提供的聚氨酯脲具有高拉伸强度、可降解的特点，在生物医用材料领域具有应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用高分子材料和超分子化学领域，尤其涉及一种具有优异的机械性能及可降解的聚氨酯脲、其制备方法及基于其的超强韧聚氨酯脲。

背景技术

聚氨酯(PU)是一类由羟基封端的大分子二醇、二异氰酸酯和小分子二醇或二胺缩聚而成的嵌段共聚物。其分子链由软段和硬段交替组成，低聚物二元醇(聚酯、聚醚等)构成软段，二异氰酸酯和小分子扩链剂构成硬段。通过对原材料种类和软硬段比例的调控，可对聚氨酯的宏观力学性能进行有效调控以满足不同领域的需求。

由于具备良好的力学性能、生物相容性和可降解性，聚氨酯及其产品已被广泛应用于生物医学材料中，如：手术缝合线、人造皮肤、药物缓释载体材料、血管支架、心脏瓣膜等。热塑性聚氨酯弹性体以其良好的可加工性和分子结构可设计性被应用于组织修复领域，但力学性能的不足限制了其在硬组织材料，特别是骨组织材料中的应用。申请号为201410046298.X的中国专利公开了一种超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶及其制备方法其中的聚氨酯脲具有高弹性，难以定型，因此难以作为硬组织材料的替换材料。

现代医学对生物聚氨酯材料的临床应用提出了更高的要求，在骨折内固定或是人工血管等方面，需要使用到临时医用材料，要求聚氨酯材料不仅具有良好的生物相容性，而且在组织修复或药物释放后能够被逐渐降解吸收，从而避免二次手术创伤。目前，已被批准应用于临床手术的高分子骨修复材料有聚丙交酯(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)等，但实际应用中它们仍表现出力学性能不足、细胞亲和性不足等缺陷，因此需对其进行改性合成具备优良性能的骨修复材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种聚氨酯脲、其制备方法及基于其的超强韧聚氨酯脲，本发明的聚氨酯脲合成方法简单，机械强度高，易加工成型，且同时具有生物相容性和可降解性，其在定向拉伸后，分子链取向，可制备出更高强度的聚氨酯脲。

本发明的第一个目的是提供一种聚氨酯脲，其结构式如通式(1)所示：

其中，R₁为聚酯基和/或聚醚基，所述聚酯基或聚醚基的分子量为200～10000g/mol；

R₂为含有2-14个碳原子的脂肪链；

R′为含有4-18个碳原子的脂肪链、脂环基或芳香基；

a＝2，b＝1，c＝9～40，x＝2～10。

优选地，R₁为聚碳酸酯基、聚己内酯基、聚丙交酯基、聚乳酸聚乙醇酸基、聚乙二醇基和聚四亚甲基二醇基中的一种或几种。

优选地，R₂为-(CH₂)₂-、-(CH₂)₄-、其中*代表连接位置。