[發明專利]一種形狀記憶聚氨酯及其制備方法

無效

• 申請號: 201110351692.0
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102408539A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 劉彥菊;周暢;冷勁松;張大偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/61;C08G18/48;C08G18/32
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(一)技術領域

本發明涉及材料科學，具體說就是一種形狀記憶聚氨酯及其制備方法。

(二)背景技術

形狀記憶聚合物是指具有形狀記憶特性的高分子材料，它的初始形態經過形變固定后，通過熱、光、電、pH值或相轉變等外界條件的刺激，回復到其初始形態。當溫度高于玻璃化轉變溫度時，聚氨酯材料能夠發生變化，溫度降低到玻璃化轉變溫度以下時，變形后的形狀被固定下來；當溫度再次升高到玻璃化轉變溫度以上時，材料能回復原有的形狀。聚氨酯通常為多相嵌段共聚物，由鏈段較為柔軟的軟段和形成物理交聯作用的硬段，組成。聚氨酯材料具有良好的生物相容性，其中生物材料與血液接觸，將對血液中的血小板、紅細胞、白細胞及血漿蛋白等成分發生作用，相互作用的結果有血栓形成、溶血及血液中有形成分改變等，對人體產生有害的影響。在使用過程中經常出現的問題是當生物材料表面和血液接觸后，材料表面形成血栓。通常血液接觸到生物材料表面的數秒鐘內，首先發生的是血漿蛋白吸附到材料表面，接著是血小板在材料表面黏附、聚集、變形，向著血小板血栓形成過程發展，參與材料表面血栓形成過程，最終形成紅血栓。也就是說生物材料表面血漿蛋白的吸附對相容性起著重要的影響作用，在聚氨酯材料中加入有機硅鏈段可以有效的增加材料表面血漿蛋白的吸附，提高了生物相容性。

有機硅高分子是分子結構中含有元素硅、且硅原子上連接有機基團的聚合物。聚硅氧烷(silicones)是最常見的有機硅高分子，它是由硅原子和氧原子交替組成穩定骨架的高分子，其基本結構單元是-Si-O-，與硅原子相連的是各種有機基團，如甲基、乙基、苯基等。從結構上看，這一類化合物是半無機、半有機結構的高分子化合物，它們兼有有機聚合物和無機聚合物的特性。有機硅材料具有優異的性能，如耐熱性，疏水性，生理惰性，低表面張力，力學性能，耐水蒸氣性。在聚氨酯材料中加入有機硅鏈段可以降低材料表面張力，進一步提高生物相容性，同時可以提高聚氨酯材料的生理惰性和疏水性。

形狀記憶聚氨酯的形狀記憶特性和優異的生物相容性可以應用在在醫療器械上。通過扭轉，壓縮賦予材料一個初始形狀，在低于玻璃化轉變溫度使形狀固定。然后在加熱的情況下引發形狀記憶效應，從而使器件回復到原始形狀。中國有近4億人患蟲牙，蟲牙數高達10億個，是世界上患蟲牙人數最多的國家。一部分蟲牙牙齒的結構、形態和位置異常。合面的窩溝、頰面的點隙，鄰面和牙頸部缺損。采用形狀記憶聚合物材料進行補牙，可以避免破壞牙齒完好的外部，在通過小洞的情況下在牙齒內部自發展開，堵住缺損的部位。球型形狀記憶聚氨酯在高于玻璃化轉變溫度時被壓縮，迅速冷卻后，形狀被固定。縮小體積的補牙材料可以通過牙齒外部小的空洞，進入牙齒內部，在加熱的情況下回復初始形狀。含有有機硅的聚氨酯材料具有良好的生物相容性，耐水性和長期穩定性。

美國專利No.5049591和No.5139832中介紹的形狀記憶聚氨酯組合物容易降解，在易于氧化和水解的生物條件下更加容易降解。美國專利USP4202957公開了的應用聚氨酯材料具有良好的血液相容性和熱塑成形性，但是力學性能較差。PCT國際申請公開WO01/07499和中國專利申請公開CN1361799A公開了形狀記憶聚氨酯或聚氨酯-脲聚合物的制備方法，但是實驗過程是采用熔融聚合的方法，反應速度較快，易爆聚，不利于后續工藝的進行。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種形狀記憶聚氨酯及其制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：所述的形狀記憶聚氨酯按重量份數比主要由10～20份的端羥基聚二甲基硅氧烷、15～40份的二苯基甲烷二異氰酸酯、45～60份的聚乙二醇和5～12份的1，4-丁二醇制成，其中端羥基聚二甲基硅氧烷分子量分布范圍為1000～6000，首選范圍在2000～5000，聚乙二醇分子量選擇范圍為1000～4000；選用溶液反應，反應溶劑采用N，N-二甲基甲酰胺。

所述的形狀記憶聚氨酯的制備方法，步驟如下：

步驟一：將聚四氟乙烯攪拌槳、三口燒瓶、燒杯放入60℃真空烘箱中除水24小時，1，4-丁二醇、聚乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺用分子篩除水24小時；

步驟二：將10～20份的端羥基聚二甲基硅氧烷、40～60份的聚乙二醇和100ml的N，N-二甲基甲酰胺倒入250ml的裝有攪拌器的三口燒瓶中；