[发明专利]氟化聚氨酯、壳层雾化喷液、人工仿生皮肤及制备方法

说明书

本发明属于水性高分子功能材料领域，具体涉及醇溶性阳离子氟化聚氨酯、壳层雾化喷液、人工仿生皮肤及制备方法。本发明采用环保型的醇溶性方法合成分子量为3～8万、具有生物相容性的醇溶性阳离子氟化聚氨酯，并制得壳层雾化喷液，与水溶性聚苯胺复合液制得的核层雾化喷液通过核‑壳静电雾化技术制得人工仿生皮肤；制得的人工仿生皮肤具有透气透湿、疏水疏油、抗菌、高强度、高柔韧性(伸长率可达1800％)、高导电性低电阻(≤50Ω)的性能，静电雾化技术可对三维物体任意角度喷涂，实现了机器人三维机械结构及关节的包覆，可应用于医疗伤口皮肤修复，同时核层优异的导电性能使其可直接喷涂在人体心脏或者手腕部位，跟踪人体心跳监测。

技术领域

本发明属于水性高分子功能材料的合成及制备领域，更具体的涉及一种醇溶性阳离子氟化聚氨酯及其制备方法、由醇溶性阳离子氟化聚氨酯制备的壳层雾化喷液、由壳层雾化喷液制备的人工仿生皮肤及制备方法。

背景技术

众所周知，皮肤是人体器官的重要组成部分，可以辅助防御体外环境中的微生物及其他有害物质，同时具有排汗，调剂人体水分、排泄人体的新陈代谢产物以及维持人体体温等功能。而由于人的皮肤是最直接接触外部环境的器官，所以也是最易受到伤害的部分，比如遭到硬物撞击磕碰、高温或火烧伤、真菌感染、急性创伤等将产生皮肤破损甚至永久性的皮肤创面受损，而在医疗上比较快速的治疗手段则是进行植皮修复，因此在医疗领域对于人工仿生皮肤的需求日益增加。此外，随着以5G通信技术为载体的人工智能的快速发展，面向仿生机器人的可覆盖于机器人复杂的三维表面及活动关节的电子皮肤也得到市场的高度关注。

聚氨酯是一种分子主链上由软链段及硬链段交替镶嵌组成的含有大量氨基甲酸酯基团的极性高分子聚合物，是近年来快速发展的一种环保型高分子材料，其以优异的物理机械性能、良好的生物组织相容性及良好的血液相容性、低毒性、无致畸性、高柔韧延展性等特点在医学领域显示出了广阔应用价值。但是现有的聚氨酯乳液的合成方法，为了使乳化打开正常，所制备的聚氨酯分子量偏低(≤1万)，导致物性指标难以满足高韧性、高强度的需求，且传统的聚氨酯的耐水性较差，而且现有制备方法用聚氨酯作为原料制备人工皮肤的过程难以实现对于三维物体及关节的无缝衔接包覆，限制了其在当前阶段的人工智能领域中人工皮肤上的的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的传统的人工皮肤的制备方法均是在将人工皮肤制备完成之后，再贴合用于人体或者仿生机械关节，存在界面结合性差、难以对仿生机械的信号进行传递，同时在人体医用领域，本发明可实现即喷即用的有点，可紧密贴合皮肤创面，克服了传统人工皮肤与体表皮肤结合不紧密、容易受感染等问题，提供一种醇溶性阳离子氟化聚氨酯及其制备方法、由醇溶性阳离子氟化聚氨酯制备的壳层雾化喷液、由壳层雾化喷液制备的人工仿生皮肤及制备方法。

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为，一种醇溶性阳离子氟化聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：

首先将具有生物相容性的多元醇在90～105℃真空脱水处理，然后降温至45-55℃，加入异氰酸酯，升温至80～90℃下充分反应1-5h，测试剩余NCO基团达到理论剩余值后，降低温度至50～70℃，依次加入氟化小分子扩链剂、阳离子亲醇扩链剂、聚硅氧烷、氟化醇单体及催化剂，继续保温反应1～5h并在反应期间通入保护气体，待反应达到设定的NCO理论值后，继续降低温度至45-55℃，然后加入非亲醇小分子扩链剂、交联剂，然后继续保温反应1-5h，待反应至测试设定的剩余NCO值不再发生变化后，将温度降低至25～40℃加入酸中和剂及乙醇并在高速剪切力作用下乳化，得到阳离子氟化聚氨酯-乙醇溶剂混合体系，然后在该混合体系中滴加乳化剂及后扩链剂，在35～55℃下乳化1-2h，获得分子量为3-8万的醇溶性阳离子氟化聚氨酯。

作为上述醇溶性阳离子氟化聚氨酯的制备方法进一步改进：