[发明专利]一种含苯硼酸类基团的双响应型可降解聚氨酯材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种含苯硼酸类基团的双响应型可降解聚氨酯材料及其制备方法，包括以下质量份反应原料：聚四氢呋喃二醇60～80份、聚氧化丙烯三醇40～50份、4,4'‑二苯基甲烷二异氰酸酯50～65份、催化剂0.2～0.6份、苯硼酸类单体10～16份、纳米铁酸镍/钒酸铋异质结2～4份、十六烷基三甲基溴化铵0.3～1份、氨基硅烷偶联剂0.3～1份、N,N‑二甲基甲酰胺20～30份、羧基扩链剂4～6份。其制备方法为：S1：异质结的氨基化处理；S2：制备聚氨酯预聚体；S3：将苯硼酸类单体加入氨基化异质结悬液，超声分散后，与羧基扩链剂、聚氨酯预聚体于70℃混合反应。本发明制出的聚氨酯材料降解周期短，且降解产物无毒无害，绿色环保，纳米铁酸镍/钒酸铋异质结引入还提高聚氨酯大分子骨架强度，且可回收再利用。

技术领域

本发明属于聚氨酯材料合成技术领域，具体涉及一种含苯硼酸类基团的双响应型可降解聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，由多异氰酸酯和多元醇聚合物等经过加成聚合反应生成，最主要基团为氨基甲酸酯键，其次为醚、酯、脲等，具有高强度、抗撕裂、耐磨损等优点，被广泛应用于医疗、服装、电器、交通等领域。聚氨酯是高聚物，耐久性良好，在自然条件下不易降解，环保性差，加剧环境污染问题。

目前，提高聚氨酯可生物降性的方法主要包括引入可降解链段、掺杂氧化剂、掺杂光催化剂等，如申请号为CN201711425440.1的专利，公开可降解脂肪族聚碳酸酯/聚氨酯共聚发泡材料及其制备，如申请号为CN201710579612.4的专利，公开一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法，如申请号为CN201410012053.5的专利，公开聚乳酸基可降解聚氨酯泡沫的制备方法，如申请号为CN201610200126.2的专利，公开基于异山梨醇和聚乳酸的高力学性能可降解聚氨酯材料及其合成方法，如申请号为CN201610327590.8的专利，公开一种可降解水性聚氨酯涂料的制备方法及产品，如申请号为CN201210037517.9的专利，公开利用五氧化二磷的聚氨酯可降解塑料。但是，关于活性氧及可见光双响应型的自降解聚氨酯材料及其制备方法尚未有文献和专利报道或公开，是聚氨酯合成领域乃至有机高分子合成领域的空白。

为了进一步开发环境友好型的新型环保可降解聚氨酯材料，本发明首次利用苯硼酸类单体、氨基化纳米铁酸镍/钒酸铋异质结光催化剂及4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯三醇、羧基扩链剂接枝共聚，苯硼酸类单体通过-OH官能团或-NH₂官能团与聚氨酯预聚体中-NCO进行加成反应，或通过-NH₂与羧基扩链剂的-COOH间的酰胺化反应，再进一步利用羧基扩链剂与聚氨酯预聚体间的共聚反应将苯硼酸类嵌段插入聚氨酯主链中，同理，利用氨基化异质结表面的氨基将纳米铁酸镍/钒酸铋异质结引入聚氨酯结构链中，赋予聚氨酯优异的可见光催化效应及自降解效应，纳米铁酸镍/钒酸铋异质结在太阳光的作用下，产生的光生空穴进一步与空气中水分子反应生成羟基自由基、超氧自由基等活性氧自由基，传递到聚氨酯中苯硼酸类活性氧响应嵌段后，苯硼酸类嵌段被氧化成苯酚和硼酸，进而实现聚氨酯大分子链的断裂，使聚氨酯快速降解，且硼酸产物对聚氨酯的自降解具有进一步催化作用，进入自然界中可快速降解，绿色环保。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种含苯硼酸类基团的双响应型可降解聚氨酯材料及其制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种含苯硼酸类基团的双响应型可降解聚氨酯材料，包括以下质量份反应原料：

优选的是，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋的一种或多种。

优选的是，所述苯硼酸类单体包括4-羟基苯硼酸、3-羟基苯硼酸、4-氨基苯硼酸、3-氨基苯硼酸、4-羟基苯硼酸频哪醇酯中的一种或多种。