[发明专利]一种侧链功能化两亲性聚氨酯及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及防污材料及其制备方法技术领域，具体是一种侧链功能化两亲性聚氨酯及其制备方法与应用。

背景技术

聚氨酯材料具有优异的物理机械性能和良好的生物相容性，在生物医用材料领域有着广泛的应用，如体内植入体(介入导管，人工心脏起搏器等)和医用材料涂层。但与血液接触时，其表面仍然有血浆蛋白吸附从而造成血栓形成。另一方面，聚氨酯材料制品在长期使用的过程中，在适宜的温度和湿度条件下极易生长和繁殖细菌，形成生物膜，从而造成生物污损，严重威胁人们健康。因此对聚氨酯材料进行改性制备防污材料有很重要的应用价值。目前采用的方法主要有表面接枝亲水性高分子，共混抗菌剂等方式，但是表面接枝需要多个步骤，不利于工业化的过程。而共混存在长效性以及释放的问题。聚氨酯材料可以通过改变原料品种和配方，在较大范围内对其性能进行调节。两亲性聚合物同时含有亲水性和亲油性单体，后期改性容易，具有特殊的表面性能，在一定的溶剂或表面上会形成胶束，微乳液和可吸收性聚合物层。两亲性聚氨酯结合了两亲聚合物材料和聚氨酯材料的优良性能，赋予材料自乳化性和良好的抗菌性能，在制备防水透湿材料，高分子表面活性剂，水性涂料，生物医用材料及其他方面具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种侧链功能化两亲性聚氨酯及其制备方法与应用，由聚合物二元醇与二异氰酸酯和扩链剂交替共聚而成，其特征在于主链是通过缩聚而成的聚氨酯结构，侧链为通过自由基聚合的亲水聚合物。

一种侧链功能化两亲性聚氨酯的制备方法，其特征在于，将聚合物二元醇、二异氰酸酯、扩链剂按摩尔比为：(0.2～0.5)∶1.0∶(0.5～1.0)混合，在催化剂的作用下反应2～24h后，再将反应后的产物加入到水中自乳化形成聚氨酯乳液，其中催化剂的用量为二异氰酸酯质量的0.02～2％；

所述扩链剂为大分子扩链剂、低分子二元醇扩链剂和低分子二元胺扩链剂中的任意一种或任意几种的混合物；所述大分子扩链剂是通过含巯基单体与双键类单体按摩尔比0.02～20混合在质量分数为0～5％的引发剂条件下发生自由基聚合反应2～24h制备而成，其聚合反应温度为60～120℃，聚合反应采用氩气或氮气保护。

本发明采用两步法是先将聚合物二元醇和二异氰酸酯混合，搅拌反应30～60min后，再加入扩链剂和催化剂进行聚合反应2～24h。

所述大分子扩链剂占扩链剂总质量的5～100％。

所述聚合物二元醇为环氧丙烷二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚环氧乙烷二醇、端羟基聚硅氧烷、端羟基聚2-甲基唑啉、聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇和端羟基聚丁二烯中的一种或几种的混合物，且分子量范围皆为1×10²～1×10⁵；

所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。

所述聚合反应采用溶液聚合，所述溶剂为四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮和正丁醇中的一种或几种的混合物。

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡和三亚乙基二胺中一种或几种的混合物。

所述含巯基单体为巯基乙醇或者巯基乙二醇。

所述双键类单体为丙烯酸，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸酯，丙烯酸酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，羟甲基丙烯酰胺，异丙基丙烯酰胺，甲基丙烯酸乙二醇酯，丙烯酸羟基酯，甲基丙烯酸羟乙酯，苯乙烯，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，乙烯基吡咯烷酮，四乙烯基吡啶，丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵，甲基丙烯酰氧基乙基苄基二甲基氯化铵，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，聚磺酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯，聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种的共聚物。

所述引发剂为偶氮二异丁腈，偶氮二氰基戊酸，过氧化苯甲酰，二苯甲酮，2，4-二乙基硫杂蒽酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1-羟基环己基苯基甲酮，安息香醚。

所述低分子二元醇扩链剂或低分子二元胺扩链剂是含碳原子数为2～10的脂肪族二元醇或脂肪族二元胺中的一种或两种以上。

所述侧链功能化两亲性聚氨酯在制备水性涂料以及在防污和生物医用材料涂层中的应用。