[发明专利]一种生物基可降解聚氨酯的一锅制备法

说明书

本发明提供了一种使用一锅法制备聚(γ‑丁内酯)为软段的聚酯型聚氨酯的方法，包括如下步骤：(1)将多元醇引发剂、强碱和助催化剂a溶于有机溶剂中，加入γ‑丁内酯后在低温下反应一段时间；(2)将助催化剂b加入反应体系，搅拌5min后加入异氰酸酯，在一定温度下反应一段时间后得到聚氨酯。本发明提供的方法与传统的方法相比，具有以下有益之处：1)使用一锅法制备聚氨酯，工艺简单，节约了成本；2)所用催化体系为有机催化体系，生物毒性低，且易于从产物中除去；3)聚氨酯具有良好的生物相容性与可降解性，在包装以及生物医药领域有着巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及高分子材料及化学化工领域，具体的，本发明涉及一种生物基可降解聚氨酯及其制备方法。

背景技术

聚氨酯材料以其优异的力学强度、高弹性、耐磨性、润滑性、耐疲劳性、生物相容性、可加工性等而被广泛用于长期植入的医用装置及人工器官,比如心脏起搏器绝缘线、人工血管、介入导管等。其中，生物可降解型聚氨酯材料由于其具有良好的生物相容性和生物可降解性，特别适合于在生物医用领域使用。合成生物可降解聚氨酯主要是在软段中引入可降解成分，如聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乙醇酸-乳酸共聚物、聚碳酸乙烯酯等。这些链段在体内酶的作用下容易降解，最后代谢成二氧化碳和水等小分子排出体外。

γ-丁内酯是一种来源广泛、价格低廉的生物基单体，可以从生物质原料，如玉米、小麦等作物得到，是一种可再生原材料。作为γ-丁内酯均聚物的聚(γ-丁内酯)是一类重要的脂肪族聚酯，其在体内具有合适的降解速率，介于聚乙醇酸和聚乳酸之间，并且与现有的生物材料相比，聚(γ-丁内酯)在降解时不会造成酸性物质在组织中的积累，不易引发炎症。与己内酯和丙交酯相比，γ-丁内酯价格更低，具有成本优势。因此，利用聚(γ-丁内酯)为软段构建新型生物基可降解聚氨酯材料，与现有聚酯型聚氨酯材料相比，具有更低的价格，更好的组织相容性。利用常规方法制备聚酯型聚氨酯时，需要先制备得到聚酯多元醇，经过反复纯化后再利用异氰酸酯进行扩链反应。这种方法增加了工艺流程，同时纯化聚酯多元醇时大量溶剂的使用和回收会增加成本(CN110527049A)。另一方面，聚(γ-丁内酯)的合成过程中需要使用强碱做催化剂，而强碱也能够催化异氰酸酯反应。在常规方法中，如果不纯化得到的聚(γ-丁内酯)直接与异氰酸酯反应，则容易发生交联。

有鉴于此，本发明提供了一种一锅法制备生物基可降解聚氨酯的新方法。本发明提供的方法与传统的方法相比，具有以下有益之处：1)使用一锅法制备聚氨酯，工艺简单，节约了成本；2)所用催化体系为有机催化体系，生物毒性低，且易于从产物中除去；3)聚氨酯具有良好的生物相容性与可降解性，在包装以及生物医药领域有着巨大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用一锅法制备聚(γ-丁内酯)为软段的聚酯型聚氨酯的方法，包括如下步骤：

(1)将多元醇引发剂、强碱和助催化剂a溶于有机溶剂中，加入γ-丁内酯后在低温下反应一段时间；

(2)将助催化剂b加入反应体系，搅拌5min后加入异氰酸酯，在一定温度下反应一段时间后得到聚氨酯。

所述聚氨酯具有式(Ⅰ)所示的重复单元结构，

其特征在于，m为大于等于5的自然数，n为大于等于5的自然数。

式中，R₁可为如下结构：

R₂可为如下结构：

上述制备方法中，所述助催化剂a为脲中至少一种，具有下列之一的结构：

上述的制备方法中，所述助催化剂b为硫脲中至少一种，具有下列之一的结构：