[發明專利]一種功能型異氰酸酯交聯劑對聚氨酯材料表面的改性方法

在審

• 申請號: 202310485547.4
• 申請日: 2023-05-04
• 公開（公告）號: CN116574297A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 班鑫鑫;曹清鵬;張文浩;王佳儀;蔡哲禹;張田林
• 申請（專利權）人: 江蘇海洋大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L75/04
• 代理公司: 連云港權策知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32399
• 代理人: 何文豪

本發明提供一種功能型異氰酸酯交聯劑對聚氨酯材料表面的改性方法。所述功能型異氰酸酯交聯劑分子結構中含有雙磺基甜菜堿、雙季銨陽離子以及異氰酸酯基，具有類同于端異氰酸酯基聚氨酯預聚物反應特征，其不僅可用作制備電活性聚氨酯材料的原料，還能夠對聚氨酯表面氨基甲酸酯N?H進行后化學交聯改性；同時以異氰酸酯基作為間隔臂，將雙磺基甜菜堿、雙季銨陽離子和聚醚鏈“梳狀”均勻地“鍵合”在聚氨酯表面上，從而賦予聚氨酯表面強親水性、導電性、抗菌性、防霧、防污、生物相容性、抗凝血性能以及結構穩定性。

技術領域

本發明涉及一種聚氨酯材料表面的改性方法，特別涉及一種分子結構中含有雙磺基甜菜堿和雙季銨陽離子的功能型異氰酸酯交聯劑對聚氨酯材料表面的親水抗菌抗污改性方法。屬于功能高分子材料領域。

技術背景

聚氨酯是其高分子鏈中含有氨基甲酸酯基團結構的一類高分子材料。熱塑性聚氨酯(thermoplastic?polyurethane，TPU)常溫下是由玻璃化轉變溫度比常溫低的柔性鏈段(也即是軟段)和玻璃化轉變溫度比常溫高的剛性鏈段(也即是硬段)兩部分結構組成，這種軟硬段微相分離的特殊結構狀態，即使不含有任何助劑的狀態下，其具有優異的回彈、柔韌、耐磨、化學穩定性、無毒無刺激無變異、生物相容性等性能，相比較其它種類高分子材料其更適合制作人工心臟、人工肺、人工皮膚、人工血管、骨粘合劑、手術縫合線、介入導管、醫用敷料、計生用品、藥物載體等。但是生物或醫用聚氨酯材料還有兩方面的重大缺陷需要克服。首先是聚氨酯材料的表面是憎水性，影響人體組織或血液與其水潤滑式接觸。其二是聚氨酯材料久置于一些人體部位時，由蛋白質或細菌在其表面附著、生長而引發感染是經常發生的事情。為此人們一直不懈地針對生物醫用聚氨酯材料進行了原料再選和表面改性，目的是提高聚氨酯材料的表面親水性、抗菌性和生物相容性。現已廣泛采用的是聚氨酯材料接枝表面改性，具有方法多樣、性能改善顯著、技術易實施、性價比高的特點。

用于生物醫用聚氨酯材料接枝表面改性的物質主要有聚乙二醇、羧基甜菜堿/磺基甜菜堿/磷酰膽堿、或肝素等三大類。聚乙二醇是親水聚合物，因在材料表面形成水化層而具備良好的抗生物粘附性能，被廣泛應用于材料表面的抗細菌粘附。含有羧基甜菜堿、磺基甜菜堿或磷酰膽堿等單元的兩性離子單元具有更高的親水性，它們通過離子溶劑化與水分子發生強相互作用產生水化層，而不是聚乙二醇使用的氫鍵結合水分子。同時其負電荷的外露也表現出對載負電荷蛋白質、細菌產生同性相斥，所以這些兩性離子單元接枝在聚氨酯表面，使其表現出顯著的防污功能。肝素是一類含有大量磺酸基和羧基并分布不均一的多糖分子，其分子量約為20000，硫含量約為9～12.9％，呈現酸性，同時肝素容易吸濕和溶于水，其具有優越的抗凝血性能。因此，可以通過化學鍵合將肝素固定到聚氨酯材料表面上，以期改善生物醫用聚氨酯材料的生物相容性和抗凝血性。

迄今為止，相關聚氨酯表面化學接枝聚乙二醇、羧基甜菜堿/磺基甜菜堿/磷酰膽堿、或肝素的方法多種多樣，大致包括首先使用多異氰酸酯活化聚氨酯表面，使其表面產生異氰酸酯基或氨基，再進一步與聚乙二醇的端羥基反應；與肝素的羧基反應；或與含有醛基磷酰膽堿反應，完成聚氨酯表面上的接枝。所表現出來的工藝過程繁雜，接枝數量不足，聚氨酯表面接枝后的光滑平整度降低是其主要缺點。其次是聚氨酯表面的等離子接枝、輻射接枝或自由基接枝，其缺陷是接枝點不均勻，聚氨酯表面接枝后的光滑平整度明顯降低，單體均聚的原料損失等。