[发明专利]超强韧聚乳酸基聚氨酯脲及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超强韧聚乳酸基聚氨酯脲及其制备方法，聚乳酸基聚氨酯脲包括聚乳酸二元醇、至少两种二异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂和水的聚合单元；其中，二异氰酸酯选自分子中含有4‑18个碳原子的脂肪基、脂环基或芳香基的二异氰酸酯中的至少两种，小分子多元醇扩链剂为分子中含有2‑12个碳原子的二元醇和/或三元醇。可通过调节反应原料的种类和比例，进而调控超强韧聚氨酯脲材料的力学强度。本发明的PLA基聚氨酯脲具有超强韧(断裂伸长率为15‑55％，断裂拉伸强度为80‑104MPa)、低成型温度(130℃即可热压成型)、机械性能可调、生物相容性好、可降解的特点，可应用于生物医用材料等领域。

技术领域

本发明涉及高分子合成领域，尤其涉及一种超强韧聚乳酸基聚氨酯脲及其制备方法。

背景技术

聚氨酯(PU)和聚氨酯脲(PUU)是一类由端羟基的低聚物二醇、小分子二醇或二胺和二异氰酸酯缩聚而成的多嵌段共聚物。其分子链由软段和硬段交替组成，软段由低分子量的聚醚或聚酯构成，硬段由小分子扩链剂和二异氰酸酯反应构成。

聚氨酯材料通常有着较高的韧性和断裂伸长率，较好的生物相容性和可降解性。由于具备良好的性能，聚氨酯类材料已被广泛应用于生物医学材料领域，如药物缓释载体、缝合线、人造皮肤、血管支架等，但其缺陷也极为突出，例如其模量和屈服强度较低，难以满足硬组织材料，尤其是骨组织材料的要求。

聚乳酸(PLA)有着良好的机械强度、可降解性和生物相容性，但其固有的脆性大大限制了其应用。基于传统合成方法的PLA基聚氨酯/聚氨酯脲仍较脆，罕见文献报道。因此目前在以PLA为软段合成聚氨酯时，通常需要加入其他柔性的聚醚或聚酯二醇进行共聚，以改善所得到的PU或PUU的韧性，但其拉伸强度仍然偏低(＜40MPa)，无法满足诸多实际应用需求。目前基于纯PLA的超强韧PU或PUU类材料尚未见文献报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超强韧聚乳酸基聚氨酯脲及其制备方法，本发明的聚乳酸基聚氨酯脲的机械强度较好，成型加工温度较低，可降解，生物相容性较好。

本发明一方面要求保护一种聚乳酸基聚氨酯脲，其包括聚乳酸二元醇、至少两种二异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂和水的聚合单元；其中，所述聚乳酸二元醇的分子量为500～10000g/mol，所述二异氰酸酯选自分子中含有4-18个碳原子的脂肪基、脂环基或芳香基的二异氰酸酯中的至少两种，所述小分子多元醇扩链剂为分子中含有2-12个碳原子的二元醇和/或三元醇。

进一步地，聚乳酸二元醇为右旋聚乳酸二元醇(PDLAdiol)，左旋聚乳酸二元醇(PLLAdiol)，外消旋聚乳酸二元醇(PDLLAdiol)，非旋光性聚乳酸二元醇(Meso-PLAdiol)中的一种或几种。

优选地，聚乳酸二元醇为左旋聚乳酸二元醇。

进一步地，小分子多元醇扩链剂为二元醇，所述二元醇的结构式选自如下结构式中的一种或几种：

优选地，二元醇扩链剂为1,4-丁二醇(BDO)。

当小分子多元醇扩链剂仅为二元醇时，聚乳酸基聚氨酯脲为线性分子，其机械性能好，软化温度低，易加工成型，且同时具有可降解性和良好的生物相容性。

进一步地，小分子多元醇扩链剂除了二元醇之外还包括三元醇，所述三元醇的结构式选自如下结构式中的一种或几种：

优选地，三元醇为

当小分子多元醇扩链剂包括三元醇时，聚乳酸基聚氨酯脲为部分交联但仍可溶解、具有热塑性的更高强度的聚氨酯脲。优选地，小分子多元醇扩链剂为二元醇和三元醇的混合物。

进一步地，其中一种二异氰酸酯A的结构式选自如下结构式中的一种或几种：