[发明专利]聚羟基乙酸基聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚羟基乙酸基聚氨酯，属于高分子材料加工技术领域。聚羟基乙酸基聚氨酯的结构如I所示，(A)的结构如II所示，其中m为4～15，n为4～15。采用本发明制备的聚羟基乙酸基聚氨酯，本发明的聚羟基乙酸基聚氨酯的气体阻隔性、机械性能和生物降解性能都有明显的提升，可用作包装材料、农用薄膜、儿童玩具和生物医用材料等。

技术领域

本发明涉及一种聚羟基乙酸基聚氨酯，属于高分子材料加工技术领域。

背景技术

聚氨酯(PU)是指分子主链含氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)重复结构单元的一类大分子聚合物的简称，全称为聚氨基甲酸酯。聚氨酯一般是由低分子量聚酯多元醇或聚醚多元醇作为软段与二异氰酸酯和小分子扩链剂(二胺或二醇)组成的硬段形成嵌段共聚物或无规共聚物。聚氨酯通常是由异氰酸酯与含有两个或多个活泼氢化合物通过逐步聚合反应而成，在合成聚氨酯的过程中除了生成氨基甲酸酯基团外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯等基团。

聚氨酯具有优异的承载能力、吸收能量、抗切割性、耐磨性、低温柔性、低温冲击性以及耐油性、耐溶剂性、耐候耐老化性等，因此其应用面十分广泛，在工业方面、医疗卫生、体育用品、生活用品和军用物资等行业都取得了十分广泛的应用。由于在聚氨酯生产过程中有各种助剂的加入，导致聚氨酯的生物降解性降低，使其在自然环境中更加难以降解，因此在给人们带来便利的同时不知不觉又对人类、自然界其他生物以及生态环境带来了危害，因此对生物可降解聚氨酯的研发愈发重要。

羟基乙酸是又叫乙醇酸，是合成聚乙醇酸的原料。聚羟基乙酸是一种单元碳原子数最少、具有可完全分解的酯结构且可在自然环境中快速降解的的线性脂肪族聚酯类高分子材料。其简单规整的线性分子结构赋予了这种材料诸多优异的性能，如绝佳的气体阻隔性、优良的机械性能、出色的生物可降解性以及良好的生物相容性等。在包装材料、生物医用材料以及儿童玩具等领域都有着广阔的应用前景。

本发明在溶液聚合法合成聚氨酯的基础上，在其主链上引入羟基乙酸，使用二异氰酸酯和2,2-二羟甲基丙酸为硬段，二元醇低聚物作为软段，制备了气体阻隔性、力学性能良好的可生物降解的聚氨酯，可用于制作包装材料、农用薄膜、儿童玩具和生物医用材料等。目前，基于聚羟基乙酸基聚氨酯的制备和应用还尚未见报道。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种聚羟基乙酸基聚氨酯。

为解决本发明的第一个技术问题，所述聚羟基乙酸基聚氨酯的结构如I所示，(A)的结构如II所示，其中m为4～15，n为4～15；

在一种具体实施方式中，所述聚羟基乙酸基聚氨酯的拉伸强度为20.54～26.38Mpa；断裂伸长率为25.8～36.1％。

在一种具体实施方式中，所述聚羟基乙酸基聚氨酯包括采用如下方法制备得到：

(1)在氮气或惰性气体的氛围下将羟基乙酸与催化剂在160～200℃反应1～6h时间后在真空度-100～-40mbar，将体系中产生的水脱出完全，然后加入乙二醇反应30～60min，降温至70～120℃后加入二元醇低聚物、二异氰酸酯、丙酮100～500转/分钟搅拌分散，反应4～6h得到溶液A；

(2)将溶液A升温80～130℃，加入2,2-二羟甲基丙酸扩链0.5～2h后再次降温45～70℃，加快搅拌速度至500～1000转/分钟，加入三乙胺进行反应，得到B溶液；

(3)将B溶液升温至60～100℃，蒸出体系中剩余的丙酮，800～3000转/分钟高速搅拌同时加入去离子水，得到聚羟基乙酸基聚氨酯水溶液，固化后得到聚羟基乙酸基聚氨酯；