[发明专利]一种聚氨酯多孔材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚氨酯多孔材料及其制备方法，属于多孔材料技术领域。本发明将多元醇和异氰酸酯混合进行预聚合反应，得到聚氨酯预聚体；然后将所述聚氨酯预聚体与溶剂、表面活性剂、扩链剂和分散相混合进行扩链反应后干燥，得到聚氨酯多孔材料。本发明首先合成聚氨酯预聚体，再加入溶剂、表面活性剂、扩链剂和分散相构建高内相乳液并进行扩链反应，得到的聚氨酯多孔材料密度低、开孔率高，孔径均匀、大小可控，分子结构更加规整、兼具弹性和韧性、亲疏水性可调。实施例的结果显示，本发明制备的聚氨酯多孔材料具有均匀球形孔洞，且大孔之间具有通孔，即开孔结构。

技术领域

本发明涉及多孔材料技术领域，尤其涉及一种聚氨酯多孔材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是一类合成高分子，由二元或多元异氰酸酯与多元醇逐步聚合反应而合成的嵌段共聚物，通过不同的分子设计，可制备不同用途的材料，其具有优良的机械性能、可加工性和生物相容性，因而在材料科学领域备受关注。聚氨酯泡沫(PUF)是其中应用十分广泛的的品种之一，近期还拓展到过滤器、催化剂载体、药物控制释放和组织工程支架等领域，而这些领域往往需要泡沫的孔径在几十微米范围、孔径分布均匀、且具有高比表面积等。目前聚氨酯泡沫的制备方法主要是气体发泡法，孔尺寸通常在几百微米到几十毫米，并且很难精确控制孔径分布。因此在一些对孔径和孔结构有特殊要求的应用领域，亟需发展一种可工业化的、孔径大小和结构可控的新型聚氨酯泡沫制备技术。而高内相乳液模板法具有制备简单、孔结构可控、孔隙率高等优点而逐渐引起了人们的关注。

高内相乳液是一种高粘度的凝胶状乳液，其内相体积分数大于74.05％。常见的HIPE多为油包水(W/O)型或者水包油(O/W)型，由于水与异氰酸酯反应会产生CO₂，破坏孔的形貌，导致孔径分布不均匀，因此使用无水(即油包油(O/O)型)高内相乳液模板制备聚氨酯多孔材料是一种可行的方法，目前基于油包油型高内相乳液模板法制备的聚氨酯多孔材料均是通过小分子单体逐步聚合反应获得，表现为疏水性、高模量的特性。这些特性使其在需要材料具有一定吸水性和柔软度的众多领域如伤口敷料等方面的应用受到极大限制。因此，如何制备得到孔径均一、结构规整且为开孔结构、兼具弹性和韧性的聚氨酯多孔材料是该领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯多孔材料及其制备方法。本发明制备的聚氨酯多孔材料孔径分布均一、结构规整、开孔度高、兼具弹性和韧性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚氨酯多孔材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将多元醇和异氰酸酯混合进行预聚合反应，得到聚氨酯预聚体；

(2)将所述步骤(1)得到的聚氨酯预聚体与溶剂、表面活性剂、扩链剂和分散相混合进行扩链反应后干燥，得到聚氨酯多孔材料。

优选地，所述步骤(1)中多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇的一种或多种。

优选地，所述步骤(1)中异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯及其衍生的二聚体、三聚体中的一种或多种。

优选地，所述步骤(2)中的扩链剂包括醇类扩链剂和胺类扩链剂中的一种或多种。

优选地，所述步骤(1)中多元醇、异氰酸酯和所述步骤(2)中扩链剂的物质的量之比为1：(1.5～40)：(0.3～41)。

优选地，所述步骤(2)中表面活性剂包括环氧乙烷-环氧丙烷共聚醚。

优选地，所述步骤(2)中表面活性剂的质量为聚氨酯预聚体、溶剂、表面活性剂和扩链剂总质量的1～50％。

优选地，所述步骤(2)中的分散相为与聚氨酯预聚体和溶剂的混合物不相容的非极性溶剂。