[发明专利]基于哌嗪和聚四氢呋喃的可降解聚氨酯材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种基于哌嗪和聚四氢呋喃的可降解聚氨酯材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯材料是聚氨基甲酸酯的简称，是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”。聚氨酯材料具有高强度、高模量、高硬度、高弹性和良好的低温性能等优点，这与其软段和硬段的相分离有关。聚氨酯材料广泛应用于轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等领域。

现有的可降解聚氨酯材料的制备过程中反应条件可控性较差，易形成交联产物。因此，研发一种反应条件可控的聚氨酯材料的制备方法具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于哌嗪和聚四氢呋喃的可降解聚氨酯材料的制备方法。该聚氨酯材料的制备过程中反应条件可控性强，无交联。

为实现以上目的，本发明的技术方案为：

基于哌嗪和聚四氢呋喃的可降解聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：以聚四氢呋喃为二元醇，以脂肪族二异氰酸酯为偶联剂，以哌嗪为扩链剂，经两步法扩链制得可降解聚氨酯材料。

进一步，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯或赖氨酸二异氰酸酯。

进一步，所述两步法扩链的第一步具体为：在聚四氢呋喃中加入脂肪族二异氰酸酯后，在60-80℃温度下反应2-6h，所述两步法扩链的第二步具体为：在第一步反应产物中加入扩链剂哌嗪后，在30-40℃温度下反应2-3h，然后再升温至40-60℃温度下反应2-5h。

本申请采用具有柔性的聚四氢呋喃作为聚氨酯的软段。采用具有刚性环状结构的哌嗪作为聚氨酯的扩链剂将哌嗪环引入到聚氨酯链中，刚性的环状结构提高了聚氨酯材料的力学性能和形状记忆特性；采用聚四氢呋喃作为软段，从而使得制得的聚氨酯具有更好的低温性能。

进一步，聚四氢呋喃、脂肪族二异氰酸酯和扩链剂哌嗪的摩尔比为1.0:1.2-1.8:0.2-0.8，且聚四氢呋喃和扩链剂哌嗪的摩尔数之和等于脂肪族二异氰酸酯的摩尔数。

进一步，所述聚四氢呋喃的分子量为500-5000。

进一步，所述两步法扩链的第一步具体为：在聚四氢呋喃中加入脂肪族二异氰酸酯后，在75-80℃温度下反应2-4h，所述两步法扩链的第二步具体为：在第一步反应产物中加入扩链剂哌嗪后，在30℃温度下反应2h，然后再升温至40-50℃反应2-5h。

本发明的目的还在于保护所述方法制得的可降解聚氨酯材料。

本发明的有益效果在于：

本申请采用具有刚性环状结构的哌嗪作为聚氨酯的扩链剂将哌嗪环引入到聚氨酯链中，刚性的环状结构提高了聚氨酯材料的力学性能和形状记忆特性；采用具有柔性的聚四氢呋喃作为软段，从而使得制得的聚氨酯具有更好的低温性能。本申请制得的聚氨酯材料具有优异的生物可降解性。本申请实现了聚氨酯材料合成过程中反应可控、无交联的同时，提高了聚氨酯材料的相分离程度，为聚氨酯材料在图案化表面方面的应用奠定了基础。

附图说明

图1为实施例1制得的聚氨酯材料的FTIR谱图；

图2为实施例1制得的聚氨酯材料电镜扫描图片；

图3为实施例1制得的聚氨酯材料拉伸200％后的电镜扫描图片；

图4为实施例2制得的聚氨酯材料的FTIR谱图；

图5为实施例3制得的聚氨酯材料的FTIR谱图；

图6为实施例4制得的聚氨酯材料的FTIR谱图；

图7为实施例5制得的聚氨酯材料的FTIR谱图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

实施例1

基于哌嗪和聚四氢呋喃的可降解聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：

将分子量为2000的聚四氢呋喃充分溶解在无水甲苯中，按聚四氢呋喃：六亚甲二异氰酸酯：哌嗪摩尔比为1.0：1.2：0.2先加入六亚甲基二异氰酸酯，在75℃下反应3h后降温至30℃，然后再加入哌嗪，在30℃反应2h后升温至40℃反应2h，将产物采用二氯甲烷/无水乙醇体系纯化3次，得到可降解聚氨酯材料。