[發明專利]一種聚氨酯交聯劑及其在制備交聯水凝膠中的應用

有效

• 申請號: 200910183002.8
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN101633629A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 申寶兵;王秋英;高宏飛;崔迎春
• 申請（專利權）人: 江蘇鐘山化工有限公司
• 主分類號: C07C271/06
• 分類號: C07C271/06;C07C269/02;C08G65/333;C08F220/56;C08F220/06;C08F216/12;C08F283/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 黃嘉棟

技術領域

本發明涉及一種聚氨酯交聯劑及其作為交聯劑在制備水凝膠中的應用。

背景技術

水凝膠(Hydrogel)是一種高分子網絡體系，性質柔軟，能保持一定的形狀，在水 中可以溶脹，不能溶解，與人體組織及其相似，在生物、醫學及藥物制劑等領域具有廣 闊的應用前景。作為一種高吸水高保水材料，水凝膠被廣泛用于多種領域，如：干旱地 區的抗旱，農用薄膜、建筑中的結露防止劑、調濕劑、石油化工中的堵水調劑，原油或 成品油的脫水，在礦業中的抑塵劑，食品中的保鮮劑、增稠劑，醫療中的藥物載體等等。

凡是水溶性或親水性的高分子，通過一定的化學交聯或物理交聯，都可以形成水凝 膠。這些高分子按其來源可分為天然和合成兩大類。天然的親水性高分子包括多糖類(淀 粉、纖維素、海藻酸、透明質酸，殼聚糖等)和多肽類(膠原、聚L-賴氨酸、聚L-谷 胺酸等)。合成的親水高分子包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺及其衍生物類(聚丙烯酸，聚 甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-異丙基丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等)。

合成的水凝膠一般通過烯類單體和交聯劑在引發劑作用下反應制得。唐黎明等通過 端丙烯酸酯基陰離子型聚氨酯(PU)與甲基丙烯酰氧乙基芐基二甲基氯化銨的共聚交聯， 合成了系列兩性水凝膠；專利CN1228447中介紹采用N，N-乙撐雙丙烯酰胺作為交聯劑， 適量丙烯酰胺、催化劑、加速劑和促進劑分散到蒸餾水介質中進行聚合反應來制備不同 交聯度和濃度的水凝膠。專利CN1439675公開了一種醫用丙烯酸類共聚物水凝膠，其采 用丙烯酰胺、丙烯酸羥基酯或甲基丙烯酸羥基酯及交聯劑的共聚物與去離子純水組成， 交聯劑為N，N-甲叉雙丙烯酰胺或N，N-戊撐雙丙烯酰胺，或二甲基丙烯酸丙三醇酯， 或二甲基丙烯酸乙二醇酯，或N，N-二烯丙基酒石酸二酰胺。專利US2007020226中公布 了采用丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺合成了一種穩定的水凝膠。

本發明采用了一種新型的聚氨酯交聯劑，該交聯劑通過烯丙醇醚、異氰酸酯合成端 雙鍵的聚氨酯預聚體，再與烯類單體在引發劑作用下進行自由基溶液聚合，合成了一種 穩定的水凝膠。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型聚氨酯交聯劑并應用于制備水凝膠的方法。通過對烯 丙醇醚分子量的調節，能改善水凝膠的強度；調整聚氨酯預聚體用量，可以改變水凝膠 交聯網絡密度，因此可以根據對水凝膠強度、柔韌性的具體需要進行調整。

本發明的技術方案如下：

一種聚氨酯交聯劑，它是一種聚氨酯預聚體，它具有如下結構通式：

R₂—OOCNH—R₁—NHCOO—R₂

其中：

其中：m＝0～5，n＝1～20。

一種制備上述聚氨酯交聯劑的方法，它由下列步驟組成：

步驟1.烯丙醇聚氧化丙烯聚氧化乙烯醚在反應容器中加熱至110～120℃抽真空脫 水1-2小時，降溫至常溫，所述的烯丙醇聚氧化丙烯聚氧化乙烯醚中聚氧化丙烯的聚合 度為0-5，聚氧化乙烯的聚合度為1-20；

步驟2.在常溫下，在反應容器中加入甲苯二異氰酸酯(TDI)或異佛爾酮二異氰酸 酯，反應0.5-1小時；

步驟3.然后升溫至50-70℃，反應3-6小時，得到聚氨酯交聯劑。

上述的聚氨酯交聯劑的制法，所述的甲苯二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯的加入 量是它們與烯丙醇聚氧化丙烯聚氧化乙烯醚的物質的量之比為1.0比1.0-1.1。

一種用上述的聚氨酯交聯劑制備水凝膠的方法，它由下列步驟組成：

步驟1.將烯類單體、聚氨酯交聯劑和引發劑混合后溶于溶劑中制成反應體系，該 體系中各成分的質量比為：單體∶交聯劑∶引發劑∶溶劑＝100∶1～50∶0.2～2∶100～1000，所 述的烯類單體為丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酸羥乙酯，或者是它們任 意二者的混合物；所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀，所述的溶劑為水、乙醇和丙酮 組成的混合溶劑，

步驟2.將步驟1的反應體系在35～75℃進行反應3～24小時，制得粗水凝膠，

步驟3.將步驟2制得的粗水凝膠切塊，充分浸泡、洗滌，再真空干燥，粉碎，用 適量蒸餾水配制成所需的水凝膠。