扩链剂对脂肪族聚氨酯脲和聚脲弹性体结构与性能的影响

用异佛尔酮二胺(IPDA)、乙二胺(EDA)和己二胺(HDA)三种扩链剂合成了不同结构的脂肪族聚氨酯脲和聚脲,并考察了扩链剂对聚氨酯脲和聚脲形态结构与性能的影响.研究结果表明,与EDA和HDA扩链的聚氨酯脲和聚脲相比,IPDA扩链的聚氨酯脲和聚脲中脲羰基的氢键化程度较低,软段和硬段间的相混合程度较好;同时它们具有更好的拉伸强度、硬度和撕裂强度,但断裂伸长率较低.EDA和HDA扩链的聚氨酯脲和聚脲相比,两者性能相差不大.聚氨酯脲的脲羰基较完善氢键化程度以及整个氢键化程度都比聚脲的要低,同时聚氨酯脲的吸水率也较低.

脂肪族聚氨酯/磷灰石复合材料的原位制备及性能

为避免芳香族聚氨酯在体内降解时产生有毒物质,选用生物相容性良好的脂肪族聚氨酯(PU)与生物活性的羟基磷灰石(HA)为原料,通过原位聚合法制备了脂肪族PU/HA组织工程用多孔支架,并采用SEM、IR和力学试验等方法对多孔支架的形貌和性能进行了表征,进一步研究了发泡剂(水)用量和HA含量对支架泡孔结构和力学强度的影响。结果表明,当发泡剂用量为1%～1.5%(质量分数)时制得的多孔PU/HA复合支架材料孔隙之间相互贯通,孔径范围分布在300～800μm,大孔壁上分布着孔径为50～200μm的小孔,孔隙率达80%以上。随HA含量增加,支架抗压强度和弹性模量显著上升。综合考虑HA的增强效果和组织工程支架的孔隙结构,本体系中HA的最佳添加量为40%(质量分数),发泡剂的最佳用量为1%(质量分数)。

脂肪族聚氨酯弹性体肝素化的血液相容性

目的:改进脂肪族聚氨酯(polyurethane,PU)弹性体表面接枝肝素(heparin,Hep)的工艺过程,观察共价键合法接枝肝素后其血液相容性。方法:实验于2005-08/2006-08于同济大学材料科学与工程学院实验室完成。材料制备:①脂肪族聚氨酯的合成:采用一步法合成以4,4'-甲烷二苯基二异氰酸酯(HMDI)或异氟尔酮二异氰酸醑(IPDI)、扩链剂1,4-丁二醇为硬段,聚四氢呋喃醚为软段的脂肪族聚氨酯,分别生成IPDI型聚氨酯和HMDI型聚氨酯。②共价键合法聚氨酯表面接枝肝素:形成PU-Hep,PU-聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)-Hep,PU-聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEO)-Hep,PU-PVA-PEO-Hep中间产物。实验评估:①接枝肝素含量的测定:甲苯胺蓝显色法测定聚氨酯表面的肝素含量;甲苯胺蓝分光光度法测定肝素释放速率。②肝素接枝表面的血液相容性测定:通过溶血实验和血小板黏附实验测定。结果:①聚氨酯表面的肝素含量:IPDI型聚氨酯和HMDI型聚氨酯表面肝素(PU-PVA-PEO-Hep)接枝量分别达到64.8,51.0mg/m2。②肝素释放速率:浸泡20d后,IPDI型聚氨酯肝素化表面(PU-PVA-PEO-R-NHCO-Hep)的肝素含量从64.8mg/m2下降到51.7mg/m2(脱落20.2%),HMDI型聚氨酯肝素化表面(PU-PVA-PEO-Hep)的肝素含量从51.0mg/m2下降到39.1mg/m2(脱落23.3%)。肝素的释放速率在浸泡7d后达到稳定,约为0.6×10-8g/(m2·min)。③聚氨酯表面接枝肝素后溶血率:溶血率有一定降低(IPDI型从2.40%降低至1.94%、HMDI型从3.20%降低至2.36%),溶血率均小于5%,符合生物医用材料的溶血性要求,其中IPDI型聚氨酯血液相容性好于HMDI型。④血小板黏附情况:表面改性之前,IPDI型聚氨酯表面黏附的血小板数目多于HMDI型。IPDI型聚氨酯抑制血小板形成血栓的能力好于HMDI型。表面接枝肝素后,PU-PVA-PEO-Hep的血液相容性优于PU-PVA-Hep和PU-PEO-Hep。结论:表面共价键合法接枝肝素的脂肪族聚氨酯有良好的血液相容性,且肝素释放速率慢,基本满足人工心脏瓣膜材料的要求。

阴离子水性脂肪族聚氨酯复鞣填充剂的合成

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、单硬脂酸甘油酯、聚乙二醇10 0 0 (PEG10 0 0 )和二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,合成了一种稳定性好的新型脂肪族阴离子水性聚氨酯复鞣填充剂。该复鞣剂具有良好的复鞣填充性能,经其复鞣后的革粒面平整、紧实,手感丰满、有弹性,有一定的防水性,无败色效应,耐光性良好。主要讨论了加料方式、反应温度、单硬脂酸甘油酯的用量、比值、羧基含量以及中和剂的种类对产品性能的影响。

UV固化三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的合成

以HDI、三官能团聚酯（PE）、丙烯酸羟乙酯等合成了可以紫外光固化（UV）的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。研究了反应温度、羟基官能度、加料顺序等对产物合成及性能的影响。结果表明，在合成中，温度控制在第1步是45～50℃，第2步在75℃为好，在第1步中加入丙烯酸羟乙酯便于控制平均分子质量。应用表明该聚合物具有韧性、附着力优、硬度好、耐候性好、耐磨等优点。

软段结构对脂肪族聚氨酯弹性体的结构与性能影响

分别采用聚丙二醇(PPG)、聚四氢呋喃二元醇(PTMG)、聚己二酸一缩二乙二醇三羟甲基丙烷酯多元醇(726)和聚己二酸新戊二醇酯二元醇(756)4种不同软段制备了基于异佛二酮二异氰酸酯(IPDI)的脂肪族聚氨酯弹性体(PUE),并通过FT-IR、DSC和TGA等表征了软段结构对PUE结构与性能的影响。结果表明,在相同硬段含量的条件下,PTMG制备的PUE具有最高的交联密度和最低的氨酯羰基氢键化程度。聚酯型PUE的耐热性和热氧老化性能均优于聚醚型PUE,由756合成的PUE具有最好的老化性能和热稳定性。

聚醚型脂肪族聚氨酯预聚体的制备

以ＨＤＩ为异氰酸酯组分，制备聚醚型脂肪族聚氨酯预聚体。对聚醚脱水条件，反应温度和时间，以及预聚体的一些性能进行了探索。

紫外光固化脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的合成研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），季戊四醇（PETL）和丙烯酸羟乙酯（HEA）合成了可紫外光固化的四官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。研究了催化剂用量、反应物配比、合成反应温度和反应时间等对反应的影响。确定了最佳合成工艺条件：二月桂酸二丁基锡为催化剂；第1步反应用量为IPDI和PETL总质量的0．05％-0．08％；对羟基苯甲醚为阻聚剂，用量为总投料质量的1％；反应物配比n（PETL）：n（IPDI）：n（HEA）=1：4：4．12；第1步反应温度控制在55—75℃，反应时间2h，第2步反应温度65-70℃，反应时间2-2．5h。

纳米蒙脱土-脂肪族聚氨酯弹性体的合成与制备

采用聚四氢呋喃醚(PTMG1000)为软段,4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,层间距分别为1.95nm和2.40nm的2种有机蒙脱土,以插层聚合法制备出不同硬段含量和有机蒙脱土含量的纳米蒙脱土-脂肪族聚氨酯弹性体,并研究了硬段含量、有机蒙脱土含量、二异氰酸酯和有机蒙脱土种类对脂肪族聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明,硬段含量对材料力学性能影响最大,其次是有机蒙脱土含量。当硬段质量分数达40%时,拉伸强度最高达14.06MPa;有机蒙脱土少量加入可有效提高材料的撕裂强度和断裂伸长率。以HMDI、PTMG1000和MMT2为原料,硬段质量分数为40%时,所合成的纳米蒙脱土-脂肪族聚氨酯弹性体具有较好的力学性能。

LiCl对脂肪族聚氨酯脲结构与性能的影响

通过FT-IR和DSC等研究了L iC l对脂肪族聚氨酯脲溶液粘度以及聚氨酯脲膜的结构和性能的影响。研究结果表明:L iC l的加入使聚氨酯脲溶液的初期粘度降低,后期粘度升高;含L iC l的聚氨酯脲的Tg和氨酯羰基的氢键化程度提高,但脲羰基的氢键化程度降低;L iC l的加入使聚氨酯脲的拉伸模量、硬度、撕裂强度和吸水率显著升高。

PEG/PCL型脂肪族聚氨酯的合成及胶束化

以聚乙二醇(PEG)、聚己内酯(PCL)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)及1,4-丁二醇(BDO)为原料,通过预聚法合成了一系列PEG/PCL型脂肪族聚氨酯(SPU)。采用红外光谱(IR)、核磁共振(1 H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等对SPU的结构进行表征,并研究了SPU结构对其胶束化性能的影响。结果表明:SPU在水中可自组装成一定纳米尺寸胶束,胶束粒径可通过调节PEG质量分数、PEG或PCL分子量来控制。

具有交联结构的脂肪族聚氨酯弹性体的性能(英文)

以三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂制备了具有不同交联密度的脂肪族聚氨酯弹性体,考察了交联密度对弹性体物理机械性能的影响。结果表明,聚氨酯弹性体的交联密度随着TMP的含量线性增加。聚氨酯弹性体的弹性模量、邵尔A硬度和100%定伸应力均随着交联密度的增加而明显提高。由于硬段相有序结构的破坏,拉伸强度则显示出先增大后减小的趋势。

交联型脂肪族聚氨酯材料的研究

研究三元醇扩链剂对脂肪族聚氨酯弹性体力学性能和血液相容性的影响。在所采用的“一步法”合成路线中,硬段为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和小分子扩链剂,软段为聚四亚甲基醚二醇(PTMG)。在合成的过程中,加入了不同比例的三元醇扩链剂三羟甲基丙烷(TMP),使材料的力学性能和血液相容性都得到了改善。当TMP的质量分数为20％时,材料的综合性能最好。添加三元醇扩链剂的交联型脂肪族聚氨酯的血液相容性得到明显的改善,血小板黏附的数量也明显减少。

脂肪族聚氨酯乳液的合成与研究

采用先乳化后扩链工艺合成脂肪族聚氨酯乳液 ,并讨论 NCO% ,COO- %对乳液及膜性能的影响 ,结果表明 NCO%越大 ,聚氨酯乳液膜的硬度越大 ,玻璃化转变温度越高 ;COO- %越大 ,聚氨酯乳液的粘度越大 ,平均粒径越小 ,膜吸水率越高 ,耐水性能越差。

催化剂对异佛尔酮二异氰酸酯制备的脂肪族聚氨酯弹性体结构和性能的影响

采用一步法通过异佛尔酮二异氰酸酯与聚丙二醇和1,4-丁二醇反应合成了脂肪族聚氨酯(PU)弹性体。考察了催化剂的种类和含量对PU弹性体结构和性能的影响。结果表明,以辛酸亚锡为催化剂时,PU弹性体的软段相和硬段相间的相分离程度最明显且分子量最低,导致其力学性能最差;以辛酸铋为催化剂时,PU弹性体软段相和硬段相的相容性较好且分子量最高,其力学性能最好。随着辛酸亚锡含量的增加,PU弹性体软段相和硬段相间的相容性变好且分子量增大,PU弹性体力学性能提高。

脂肪族聚氨酯弹性体/蒙脱土复合材料的制备与性能

使用原位插层聚合法制备了一系列不同有机蒙脱土含量的基于异佛尔酮二异氰酸酯的脂肪族聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热测试(DSC)、热重分析(TGA)等研究了有机蒙脱土含量对脂肪族聚氨酯弹性体结构与性能的影响。XRD结果表明,成功地合成了聚氨酯/蒙脱土插层型纳米复合材料。TGA结果表明,纳米复合材料的热稳定性随着有机蒙脱土含量的增加而提高。有机蒙脱土对聚氨酯基体有较好的增强和增韧作用,而当有机蒙脱土含量为7%时,纳米复合材料的力学性能最佳。

组分对含羟基磷灰石/脂肪族聚氨酯复合骨组织工程支架的理化性能及生物学性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯为聚氨酯硬段,通过原位聚合使聚合过程中释放的气体发泡,制备了用作骨组织工程材料的羟基磷灰石/脂肪族聚氨酯多孔支架.系统考察了不同组成配方,即羟基磷灰石(HA)含量、发泡剂含量以及聚氨酯(PU)软硬段的比例对三维支架材料的机械性能和微观孔隙结构等的影响,并通过体外细胞培养和体内肌肉植入初步评价了该复合支架材料的生物学性能.结果显示,HA和PU硬段含量的增加能有效增强支架的力学强度;发泡剂(水)含量的改变影响了多孔支架的孔隙结构,水含量越高,平均孔径越大;支架的孔隙率随HA及PU硬段含量增加而增大,物料黏度的增加使得多孔体系在发泡产生气体时不易垮塌.MG63成骨表型细胞在三维支架上可以很好地黏附铺展、生长和增殖,形成了骨细胞特有的多层融合,表明复合材料有很好的细胞亲和性,不同比例的材料对细胞增殖影响的差异不大.动物实验结果显示,复合支架材料的生物学反应温和,具有良好的生物相容性.HA/PU三维多孔支架将在骨组织工程领域有较好的应用前景.

两亲性脂肪族聚氨酯的合成与表征

采用异佛尔酮二异氰酸酯和相对分子质量为6000的聚乙二醇为原料、十六醇为封端剂，合成了相对分子质量在10000～50000范围内的一系列两亲性脂肪族聚氨酯。用傅立叶变换红外光谱（FT—IR）、核磁共振氢谱（1H—NMR）、凝胶渗透色谱一光散射联用仪（GPC-LS）、高级旋转流变仪对两亲性聚氨酯的结构及其水分散液的流变性能进行了研究。结果表明，用1H—NMR谱图中相关峰的面积通过计算得到两亲性脂肪族聚氨酯的数均相对分子质量和疏水链段的封端率，数均相对分子质量大小与GPC—LS测得的结果以及理论值基本一致。在相同浓度情况下，随着两亲性聚氨酯分子链中疏水链段含量的增加，其水分散液的零剪切粘度增大，开始出现剪切变稀的剪切速率减小。

合成革用有机硅改性脂肪族聚氨酯树脂的合成及应用

采用聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚改性聚硅氧烷(PO-PDMS)等为主要原料合成了有机硅改性脂肪族聚氨酯树脂。考察了不同有机硅含量对聚合物状态、力学性能、耐水性和耐黄变性能的影响,以及有机硅改性脂肪族聚氨酯树脂在合成革上的应用性能。结果表明,相对于物理共混,将PO-PDMS与聚氨酯共聚可有效提高有机硅与聚氨酯树脂的相容性。有机硅改性后,聚氨酯树脂膜的模量降低,拉伸强度保持在48 MPa左右,耐水性明显提高,同时对耐黄变性能没有影响,PO-PDMS质量分数2%～4%时,可有效改善合成革的耐热粘着性和手感。

合成革用脂肪族聚氨酯树脂的合成

以聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、异佛尔酮二胺(IP-DA)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,合成了不含N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的弱极性溶剂型脂肪族聚氨酯树脂,考察了软段含量、二次扩链反应温度及nNCO/nOH值对聚氨酯树脂粘度及产品力学等性能的影响。结果表明,软段质量分数在40%～70%之间,二次扩链温度在30℃以下,nNCO/nOH值为1.6～2.0时,合成过程稳定,得到的弱极性溶剂型脂肪族聚氨酯树脂性能较好。