[發明專利]一種PCL-b-WPU親水嵌段聚合物及薄膜與制備方法

有效

• 申請號: 202210138212.0
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114507352B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 李戰雄;何彩霞;王雪婷
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08G18/34;C08G18/48;C08G18/66;C08G18/75;C08G63/91;D01F6/96;C08J5/18;C08L87/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明公開了一種PCL?b?WPU親水嵌段聚合物及薄膜與制備方法，以異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇為原料，2,2?雙(羥甲基)丙酸作為小分子擴鏈劑，在有機錫催化劑催化下加成聚合，制備端異氰酸酯基預聚體；然后將PCL?OH與端異氰酸酯基預聚體在催化劑作用下加成反應，制得PCL?b?WPU親水嵌段聚合物，PCL?b?WPU親水嵌段聚合物的溶液靜電紡絲得到紡絲薄膜。通過WCA、MMT對PCL膜、PCL?b?WPU膜和PCL?b?WPU紡絲膜的靜態接觸角和吸濕速干性能進行測試，結果顯示WPU親水鏈段的引入為PCL提供了親水性能，且在親水表面構造粗糙結構，可極大提高其親水性。

技術領域

本發明屬于聚合物制備技術，具體涉及PCL-b-WPU親水嵌段聚合物及纖維薄膜與制備方法。

背景技術

聚己內酯（Polycaprolactone，PCL）一般是由ε-己內酯在金屬、陽離子或陰離子催化劑作用下開環聚合得到的一種線性脂肪族聚酯。PCL的制備方法有兩種，常見的是由ε-己內酯（ε-CL）開環聚合（ROP，ring-opening?polymerisation）制備而成，另一種是6-羥基己酸的縮合法（condensation）。聚氨酯最主要的化學結構特征是大分子主鏈中含有重復的氨基甲酸酯基團，由異氰酸酯基（-N=C=O），與含活潑氫的化合物（HX）產生親核加成反應而成。現有聚酯作為生物材料時，表面自由能相對較高，使得材料與血液間的親和力較小，這限制了PCL在生物材料領域的進一步發展。

發明內容

本發明以異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚乙二醇（PEG-400）、二羥甲基丙酸（DMPA）為原料，在催化劑作用下制備端異氰酸酯基水性聚氨酯（WPU-NCO）；同時，用6-氨基-1-己醇氨解PCL，在鏈端引入羥基；最終通過催化逐步加成將PCL與WPU嵌段共聚，制備水性聚氨酯嵌段改性PCL（PCL-b-WPU），實現聚己內酯的親水改性。通過FTIR、GPC來表征產物結構與分子量。將改性產物溶解于氯仿中，配制成不同濃度的紡絲原液，制得直徑分布均勻的微米級纖維膜。采用WCA、MMT對比研究了PCL膜、PCL- b-WPU膜、PCL- b-WPU紡絲膜的表面浸潤性，測得PCL平滑膜接觸角為88.6°，吸濕速干等級評價為1，不潤濕；親水嵌段改性后的PCL- b-WPU平滑膜接觸角下降至63.8°，吸濕速干等級為3，中速潤濕，說明WPU鏈的引入使得PCL的親水性能明顯改善；由PCL- b-WPU制成的紡絲膜初始接觸角為106°，120s內水滴能完全鋪展，且吸濕速干等級評價為5，水在表面極快潤濕，證實構建粗糙表面有助于親水材料親水性能改善。

一種PCL-b-WPU親水嵌段聚合物，以異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇為原料，2,2-雙(羥甲基)丙酸（DMPA）作為小分子親水擴鏈劑，在有機錫催化劑催化下加成聚合，制備端異氰酸酯基預聚體；然后將PCL-OH與端異氰酸酯基預聚體在催化劑作用下加成反應，制得水性聚氨酯親水嵌段改性聚己內酯（PCL- b-WPU）。優選的，聚乙二醇為聚乙二醇-400，催化劑為二月桂酸二丁基錫（DBTDL）。

一種PCL-b-WPU親水嵌段聚合物平滑膜，由上述PCL-b-WPU親水嵌段聚合物的溶液平鋪得到。優選的，采用四氫呋喃（THF）與 N,N′-二甲基甲酰胺（DMF）的混合物為溶劑，PCL-b-WPU親水嵌段聚合物的溶液中，濃度為10%～15%（g/mL）。