[发明专利]一种多重形状记忆聚合物及其制备方法

说明书

本发明属于化工合成的高分子材料技术领域，公开一种多重形状记忆聚合物，其由以下方法制得：将数均分子量为6000‑30000的聚对苯二甲酸丁二醇‑co‑聚丁二酸丁二醇共聚酯和数均分子量为5000‑30000的聚己内酯溶解在溶剂中，加入二异氰酸酯和催化剂，进行第一步反应，制备长支链聚酯星型网络结构，再加入二元醇和二异氰酸酯，进行第二步反应，制备聚氨酯链段，得到多重形状记忆聚合物；多重形状记忆聚合物中，聚对苯二甲酸丁二醇‑co‑聚丁二酸丁二醇共聚酯和聚己内酯聚酯基体链段与聚氨酯链段的重量比为60‑90∶10‑40。本发明的多重形状记忆聚合物具有良好的多重形状记忆性能和生物降解性能。

技术领域

本发明属于化工合成的高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种多重形状记忆聚合物及其制备方法。

背景技术

形状记忆聚合物（Shape Memory Polymer，简称SMP）是一种刺激响应型智能高分子材料，在外界的刺激条件（包括热、光、电、磁、溶剂等）作用下，材料的性能发生转变从而可以对其进行某些预设的变形，这些变形可以在一定条件下固定即临时形变。当具有这种临时形变的SMP受到相应的外界刺激时，会发生响应，从临时形状恢复到初始形状，完成一个形状记忆循环。这类形状记忆聚合物智能材料，可根据需求设计它的形状变化和回复，具有很大的设计灵活性。

大多数形状记忆聚合物是双重形状记忆聚合物（dual shape memory polymer，DSMP），即只能固定一种临时形变，并只能发生从该临时形变到初始形状的回复。相应的，三重形状记忆聚合物（triple shape memory polymer，TSPM）则可固定两种临时形变，并具有两个相对独立的形变回复过程。具有两种或更多临时形状并能回复成初始形状的称为多重形状记忆聚合物。一般来说，与二重形状记忆聚合物相比，三重或多重形状记忆聚合物更能满足复杂条件的要求。

目前，形状记忆聚合物的种类很多，但主要集中在双重形状记忆效应的聚合物，它的形状转变温度单一，在很多方面的应用会受限。此外，以生物降解聚酯材料为基体材料的形状记忆材料主要以聚乳酸、聚己内酯为主，很少有以脂肪-芳香共聚酯材料为基体材料的形状记忆聚合物。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种多重形状记忆聚合物及其制备方法，本发明通过分子设计，以可生物降解的聚对苯二甲酸丁二醇-co-聚丁二酸丁二醇共聚酯（PBTS）和聚己内酯（PCL）为基体材料，制备出一种可生物降解的多重形状记忆聚合物，该聚合物可固定三种临时形变，并具有三个相对独立的形变回复过程，具有良好的形状记忆性能和生物降解性能。

本发明的第一方面提供了一种多重形状记忆聚合物，该多重形状记忆聚合物由以下方法制得：将聚对苯二甲酸丁二醇-co-聚丁二酸丁二醇共聚酯和聚己内酯溶解在溶剂中，加入二异氰酸酯和催化剂，进行第一步反应，制备长支链聚酯星型网络结构，再加入二元醇和二异氰酸酯，进行第二步反应，制备聚氨酯链段，得到所述多重形状记忆聚合物；

所述聚对苯二甲酸丁二醇-co-聚丁二酸丁二醇共聚酯的数均分子量为6000-30000；所述聚己内酯的数均分子量为5000-30000；

所述多重形状记忆聚合物中，聚对苯二甲酸丁二醇-co-聚丁二酸丁二醇共聚酯和聚己内酯聚酯基体链段与聚氨酯链段的重量比为60-90︰10-40。

本发明的第二方面提供了一种多重形状记忆聚合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1）制备聚对苯二甲酸丁二醇-co-聚丁二酸丁二醇共聚酯：在惰性气氛下，对苯二甲酸、丁二酸、1,4-丁二醇和多元醇在复配催化剂的作用下反应，直至无小分子馏分蒸出，再在减压蒸馏的条件下反应，得到数均分子量为6000-30000的聚对苯二甲酸丁二醇-co-聚丁二酸丁二醇共聚酯；

2）制备聚己内酯：在惰性气氛下，己内酯单体在引发剂和催化剂的作用下反应，得到数均分子量为5000-30000的聚己内酯；