[发明专利]一种pH响应可控降解的聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种pH响应可控降解的聚氨酯及其制备方法。所述pH响应可控降解的聚氨酯由预聚体与异氰酸酯经聚合、交联得到，预聚体为含有硅醚结构的双端羟基化合物，由多元醇与硅烷化合物反应得到；异氰酸酯为含有三个端异氰酸酯基团的二异氰酸酯三聚体(有改动，这样与后面一致)。本发明聚氨酯具有pH响应可控降解的能力，在酸性环境中降解速率快，在中性环境下降解速度慢；可以通过调控硅烷化合物的硅原子上取代基的不同，实现聚氨酯在不同溶剂环境(如醋环境)下的可控降解。

技术领域

本发明涉及一种pH响应可控降解的聚氨酯及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

聚氨酯是一类基于氨基甲酸酯基团的聚合物材料。通常以低聚物元醇、多官能度异氰酸酯为主要原料，通过加入扩链剂、交联剂及少量助剂制备得到。从分子结构上看，多元醇长链构成聚氨酯的软段，提供柔性；异氰酸酯及扩链剂构成聚氨酯的硬段，提供刚性，这种硬段和软段交替排列形成的重复结构单元使聚氨酯具有良好的撕裂强度、弹性、韧性、耐磨性等特性，使其在日用、工业、国防、医疗等领域得到广泛的应用。聚氨酯的蓬勃发展给人类的生产生活带来了极大的便利，但同时，其废弃物难以回收、降解，也造成了环境污染等方面问题。现阶段对于聚氨酯废弃物的处理过程中，往往采用土地填埋、焚烧等方法，无法达到可持续发展的要求。因此，发展一种可降解的聚氨酯具有非常重要的意义。

水解是实现高分子材料降解的一种有效手段。但是，聚氨酯材料的应用背景往往需要其对水环境具有可观的稳定性。所以，实现聚氨酯在特定水环境中的可控降解具有积极的意义。具有pH响应的聚氨酯材料在药物控制释放、生物分离和可控降解再生循环利用等领域显示了广泛的应用前景。一方面，在中性的水环境中，这些聚合物具有良好的稳定性；另一方面，在酸性的水环境中，这些聚合物又具有快速的降解能力。

中国专利申请(CN 108559048B)公开了一种pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲材料及其制备方法，其中，聚氨酯脲由一种双端羟基聚醚酯与N,N-(2-羟乙基)异烟酰胺混合后，再利用含脲基的二异氰酸酯进行扩链，纯化后得到pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲材料。该聚氨酯脲具有可生物降解性、降解产物的可吸收性以及pH敏感性，可用作药物载体应用于缓控释领域，但不能控制在相同pH下降解的速率，生产成本高且力学性能无法得到保证。

文献《High-performance,Bio-based,Degradable polyurethane thermoset andits Application in Readily Recyclable Carbon Fiber Composites》报道了一种以生物基缩醛二醇：2-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-1,3-二恶烷-5-醇(HMDO)为原料制备的易于回收的聚氨酯复合材料，可实现在低浓度的酸性溶液中，PU-HMDO在40min内就可以完全分解。但在醋等更温和的环境下不能降解，制备工艺较为复杂。

根据上述现有技术的不足，目前亟需一种具有在更温和的溶剂条件(如醋环境)下降解、制备过程简单、pH响应可控降解的聚氨酯材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种pH响应可控降解的聚氨酯，所述聚氨酯具有在不同pH值下水解速率不同的特点；通过调控预聚体上的不同取代基，可实现在温和溶剂条件下(如醋环境)的可控水解。

本发明提供的pH响应可控降解的聚氨酯，由预聚体与异氰酸酯经聚合、交联得到；

所述预聚体为含有硅醚结构的双端羟基低聚物；

所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯三聚体(THDI)、甲苯二异氰酸酯三聚体或二苯基甲烷二异氰酸酯三聚体。

所述预聚体由多元醇与硅烷化合物反应得到；

所述多元醇与所述硅烷化合物的摩尔比为1～2：1～2；

所述硅烷化合物至少含有两个卤代基团或烷氧基团；