[發明專利]一種生物基可降解聚氨酯的一鍋制備法

有效

• 申請號: 202111640179.3
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114133507B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李志波;沈勇;嚴欽
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08G18/42
• 分類號: C08G18/42;C08G18/46
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 孟琦

本發明提供了一種使用一鍋法制備聚(γ?丁內酯)為軟段的聚酯型聚氨酯的方法，包括如下步驟：(1)將多元醇引發劑、強堿和助催化劑a溶于有機溶劑中，加入γ?丁內酯后在低溫下反應一段時間；(2)將助催化劑b加入反應體系，攪拌5min后加入異氰酸酯，在一定溫度下反應一段時間后得到聚氨酯。本發明提供的方法與傳統的方法相比，具有以下有益之處：1)使用一鍋法制備聚氨酯，工藝簡單，節約了成本；2)所用催化體系為有機催化體系，生物毒性低，且易于從產物中除去；3)聚氨酯具有良好的生物相容性與可降解性，在包裝以及生物醫藥領域有著巨大的應用潛力。

技術領域

本發明涉及高分子材料及化學化工領域，具體的，本發明涉及一種生物基可降解聚氨酯及其制備方法。

背景技術

聚氨酯材料以其優異的力學強度、高彈性、耐磨性、潤滑性、耐疲勞性、生物相容性、可加工性等而被廣泛用于長期植入的醫用裝置及人工器官,比如心臟起搏器絕緣線、人工血管、介入導管等。其中，生物可降解型聚氨酯材料由于其具有良好的生物相容性和生物可降解性，特別適合于在生物醫用領域使用。合成生物可降解聚氨酯主要是在軟段中引入可降解成分，如聚己內酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乙醇酸-乳酸共聚物、聚碳酸乙烯酯等。這些鏈段在體內酶的作用下容易降解，最后代謝成二氧化碳和水等小分子排出體外。

γ-丁內酯是一種來源廣泛、價格低廉的生物基單體，可以從生物質原料，如玉米、小麥等作物得到，是一種可再生原材料。作為γ-丁內酯均聚物的聚(γ-丁內酯)是一類重要的脂肪族聚酯，其在體內具有合適的降解速率，介于聚乙醇酸和聚乳酸之間，并且與現有的生物材料相比，聚(γ-丁內酯)在降解時不會造成酸性物質在組織中的積累，不易引發炎癥。與己內酯和丙交酯相比，γ-丁內酯價格更低，具有成本優勢。因此，利用聚(γ-丁內酯)為軟段構建新型生物基可降解聚氨酯材料，與現有聚酯型聚氨酯材料相比，具有更低的價格，更好的組織相容性。利用常規方法制備聚酯型聚氨酯時，需要先制備得到聚酯多元醇，經過反復純化后再利用異氰酸酯進行擴鏈反應。這種方法增加了工藝流程，同時純化聚酯多元醇時大量溶劑的使用和回收會增加成本(CN110527049A)。另一方面，聚(γ-丁內酯)的合成過程中需要使用強堿做催化劑，而強堿也能夠催化異氰酸酯反應。在常規方法中，如果不純化得到的聚(γ-丁內酯)直接與異氰酸酯反應，則容易發生交聯。

有鑒于此，本發明提供了一種一鍋法制備生物基可降解聚氨酯的新方法。本發明提供的方法與傳統的方法相比，具有以下有益之處：1)使用一鍋法制備聚氨酯，工藝簡單，節約了成本；2)所用催化體系為有機催化體系，生物毒性低，且易于從產物中除去；3)聚氨酯具有良好的生物相容性與可降解性，在包裝以及生物醫藥領域有著巨大的應用潛力。

發明內容

本發明的目的是提供一種使用一鍋法制備聚(γ-丁內酯)為軟段的聚酯型聚氨酯的方法，包括如下步驟：

(1)將多元醇引發劑、強堿和助催化劑a溶于有機溶劑中，加入γ-丁內酯后在低溫下反應一段時間；

(2)將助催化劑b加入反應體系，攪拌5min后加入異氰酸酯，在一定溫度下反應一段時間后得到聚氨酯。

所述聚氨酯具有式(Ⅰ)所示的重復單元結構，

其特征在于，m為大于等于5的自然數，n為大于等于5的自然數。

式中，R₁可為如下結構：

R₂可為如下結構：

上述制備方法中，所述助催化劑a為脲中至少一種，具有下列之一的結構：

上述的制備方法中，所述助催化劑b為硫脲中至少一種，具有下列之一的結構：