[发明专利]一种可降解热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种可降解热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用；所述可降解热塑性聚氨酯弹性体的制备原料包括特定份数的聚酯多元醇嵌段共聚物、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的组合；通过限定所述聚酯多元醇嵌段共聚物为聚乳酸/聚酯多元醇嵌段共聚物、聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯/聚酯多元醇嵌段共聚物或聚乳酸/聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯/聚酯多元醇嵌段共聚物中的任意一种或至少两种的组合，成功将可降解材料引入了聚氨酯分子链中，使得制备得到的热塑性聚氨酯弹性体兼具优异的力学性能和良好的可降解性。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可降解热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体是一种具有独特性能和多方面用途的高聚物，其介于普通橡胶与坚硬塑料之间，既具有塑料的高强度，又具有橡胶的弹性和韧性，在许多领域显示出其特别的优势；例如在建筑、家具、床具、运输、冷藏以及绝热等方面的应用已十分普遍。虽然热塑性聚氨酯弹性体可重复利用，但在弃置不用时难于降解，依然会造成环保方面的影响。

为了解决热塑性聚氨酯材料难以降解这一问题，目前常见的解决方案是在聚氨酯连段中引入可降解材料。CN101130600A公开了一种含有聚乳酸链段的可降解泡沫塑料及其制备方法；该发明通过聚醚多元醇分子引发丙交酯开环聚合，生成二元嵌段共聚物；再将二元嵌段共聚物溶解于聚醚当中，作为原料，采用传统聚氨酯发泡工艺而制得含有聚乳酸链段的聚氨酯体系泡沫。通过调节丙交酯的旋光性及聚乳酸链段长度，可使得二元嵌段共聚物表现出不同的液态流动性以及与聚醚的混合性。共混过程中，通过调节嵌段共聚物的含量，可以控制乳酸链段在泡沫塑料中的含量，改变其降解能力，调控最终材料的生物降解性能。CN103261264A公开了一种可用作包装材料的聚乳酸树脂组合物及包含该聚乳酸树脂组合物的包装膜，所述聚乳酸树脂组合物不仅具有改进的柔性，而且具有优良的外观和优良的性能比如机械性能、透明度、耐热性、防粘连性质、膜的可加工性及类似的。聚乳酸树脂组合物包括聚乳酸树脂和特定含量的抗氧化剂，该聚乳酸树脂包括包含聚乳酸重复单元的硬链段和包含聚氨酯多元醇重复单元的软链段，在聚氨酯多元醇重复单元中聚醚多元醇重复单元经由氨基甲酸酯键线性地连接。CN111363117A公开了一种高强度的可生物降解型改性聚氨酯弹性体，包括以下配方原料及组分：聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物、聚氨酯支链预聚体、聚碳酸亚丙酯多元醇、4,4’-二异氰酸基-3,3’-二甲基联苯、交联剂、扩链剂、催化剂。该一种高强度的可生物降解型改性聚氨酯弹性体，聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物中的羟基与聚氨酯支链预聚体中的异氰酸酯基团进行反应，得到改性聚氨酯弹性体，聚乳酸-聚己内酯嵌段共聚物引入聚氨酯支链中，赋予了聚氨酯良好的生物降解性，支链中的氨基甲酸酯基团和异氰酸酯基团极性和吸电子性很大，使聚氨酯主链和长支链之间形成三维氢键网络，增强了聚氨酯弹性体的拉伸强度和冲击强度。

但是，目前提供的可降解聚氨酯材料很难兼具良好的生物降解性和力学性能，进而限制了其在一些对力学性能要求加高的领域的应用。

因此，开发一种力学性能优异同时可重复利用的可降解热塑性聚氨酯弹性体，是本领域目前急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可降解热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用；所述可降解热塑性聚氨酯弹性体通过选择聚乳酸(PLA)/聚酯多元醇嵌段共聚物、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)/聚酯多元醇嵌段共聚物或聚乳酸/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯/聚酯多元醇嵌段共聚物中的任意一种或至少两种的组合作为原料，使得制备得到的热塑性聚氨酯弹性体兼具优异的力学性能和良好的可降解性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种可降解热塑性聚氨酯弹性体，所述可降解热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量份包括如下组分：