[发明专利]一种制备聚氨酯聚合物网络的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成方法领域，涉及一种利用点击化学与聚加成应制备聚氨酯聚合物网络的方法。

背景技术

聚氨酯是一种新型的具有独特性能和多方面用途的聚合物，已有50多年的发展历史。它以异氰酸酯和多元醇为基本原料聚加成反应而成，其分子链由软段和硬段组成，多元醇(聚醚、聚酯等)构成软段，异氰酸酯构成硬段。通过改变分子链中软硬段的组成成分及其比率、不同的合成工艺和选择不同数目和不同类型的官能团，能制备出性能各异、表现形式各样的聚氨酯产品。有从十分柔软到极其坚硬的泡沫塑料，有耐磨性能优异的弹性橡胶，有高光泽性的油漆和涂料，也有高回弹性的合成纤维、抗挠曲性能优良的合成皮革、粘结性能优良的胶粘剂和防水灌浆材料等，逐渐形成了一个品种多样、性能优异的新型合成材料系列。聚氨酯具有良好的生物相容性和优良的物理机械性能。对人体具有良好的生理可接受性，并且可以保持长期人体植入的稳定性。

水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，它在水中能够吸收大量的水分溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。水凝胶可由不同的亲水单体和疏水单体聚合而成。由于具有三维网络结构，水凝胶可以达到很大的相对分子质量，其网络结构由交联的化学键、氢键或范德华力形成。水凝胶的表面蛋白质粘附及细胞粘附很小，所以在与血液、体液及人体组织相接触时，表现出良好的生物相容性，同时由于含有大量的水，水凝胶柔软而类似生物体组织，作为人体植入物可减少不良反应，因而被作为优良的生物医学材料得到了广泛的应用。聚氨酯水凝胶综合了水凝胶和聚氨酯两者的优点，引起人们很大的研究兴趣，并在生物医学领域得到了良好的应用。聚氨酯水凝胶将聚氨酯很好的机械性能以及水凝胶良好的医学性能结合起来，可用作药物缓释系统和创伤敷料的载体基材、接触眼镜、生物传感器、人工皮肤等医学材料。此外，聚氨酯水凝胶还可应用于人体植入材料、外科器械的包覆物，以提高与人体的血液相容性和生物相容性。为提高凝胶的机械性能，现已开发了许多新类型的凝胶。聚氨酯水凝胶是由两种或两种以上聚合物通过网络互穿缠结而形成的一类独特的聚合物共混物或聚合物合金。IPN特有的强迫作用能使两种性能差异很大或具有不同功能的聚合物形成稳定的结合，从而实现组分之间性能的互补；同时IPN的特殊细胞状结构、界面互穿、双相连续等结构形态特征，又使得它们在性能或功能上产生特殊的协同作用。同嵌段共聚物相比,这些体系的相形态相对于环境的变化较稳定，因为它是通过交联作用而固定的。

“点击化学”(clickchemistry)，特别是Cu（I）化合物催化末端带有叠氮/炔基团的环加成反应(CuAAC)是由诺贝尔化学奖获得者Sharpless于2001年首先提出的，具有反应条件温和、转化率高、成本低、高选择性和较好的官能基团容忍度等优点。聚加成反应是一种高效、简单可靠且具有选择性的化学反应是合成大量大分子化合物的新方法。在温和的条件下快速合成各类规整长链的大分子聚氨酯，为设计合成具有复杂结构和功能的聚氨酯化合物提供了新的途径。点击化学反应与聚加成反应克服了传统方法制备凝胶网络的缺点，通过多交联点减少了聚合物网络里面出现的缺陷，从而提高了聚氨酯聚合物网络的机械强度。

发明内容

技术问题：本发明提供一种通过聚加成反应调节聚合物链连接点的位置和数目，从而得到需要的“设计性”缺陷少且网络结构规整的制备聚氨酯聚合物网络的方法。

技术方案：本发明的制备聚氨酯聚合物网络的方法，包括以下步骤：

1）在反应器中加入以下反应物：含有三个或三个以上多端叠氮基的聚氨酯R(N₃)_x和至少含有两个端炔基的聚醚/酯多元醇衍生物R(C≡CH)_y，其中R为聚醚/酯多元醇链，x≥3，y≥2，在20～120℃的温度下，使加入的反应物溶解分散均匀后，加入催化剂和配体；

所述含有多端叠氮基的聚氨酯R(N₃)_x、至少含有两个端炔基的聚醚/酯多元醇衍生物R(C≡CH)_y、催化剂和配体的摩尔比为100：50x/y：0.1：0.1：～100：80x/y：1：10；