新型可降解形状记忆聚酯型聚氨酯的合成及表征

摘要

随着医学技术的飞速发展，新的治疗理念的层出不穷，目前迫切需要将可降解性和多功能性结合起来，开发出新一代的可降解植入材料，而具有形状记忆效应的可降解材料正是这样一种很有应用前景的植入型医用材料。本论文合成了几种可降解的形状记忆聚氨酯材料，并对其可降解性和形状记忆性能进行了研究。 首先分别以D,L-乳酸和乙醇酸为原料合成出D,L-丙交酯和乙交酯，通过傅立叶红外光谱(FTIR)、氢核磁共振谱(1H-NMR)的分析和熔点的测定，表明所合成的丙交酯和乙交酯均具有较高的纯度；再以合成出的丙交酯和季戊四醇为原料，在催化剂辛酸亚锡存在的条件下合成出新型的扩链剂丙交酯季戊四醇酯，并通过傅立叶红外光谱(FTIR)、氢核磁共振谱(1H-NMR)的分析和GPC的测定，表明所合成的产物就是丙交酯季戊四醇酯；然后在氮气保护下，于130℃油浴中，以α,ω-二羟基聚乙二醇作为引发剂引发D,L-丙交酯和乙交酯无规共聚反应得到三嵌段共聚物--聚(乳酸-羟基乙酸)一聚乙二醇，并通过红外、1H-NMR和GPC进行分析，结果表明该聚合物具有乙交酯、丙交酯和聚乙二醇三嵌段共聚结构，分子量符合预先设计的要求且分子量分布均在1.0-1.5之间。再以聚(乳酸-羟基乙酸)一聚乙二醇三嵌段共聚物为软段、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段，在扩链剂丙交酯季戊四醇酯存在的条件下进行交联，合成出可降解的形状记忆聚氨酯，并通过全反射傅立叶红外光谱(ATR-FTIR)和差示扫描量热仪(DSC)分别对其结构、玻璃化转变温度Tg进行了分析，结果表明其结构符合预先设计结构，且其玻璃化转变温度Tg也均接近人体体温。 在pH=7.0磷酸缓冲溶液，37℃的条件下，对聚氨酯降解行为进行了研究，主要考察了降解过程中材料的重量损失率、吸水率、溶胀度以及凝胶含量的变化，结果发现随着降解时间的延长，聚氨酯的凝胶含量逐渐减小，重量损失率、吸水率和溶胀度逐渐增大，主要受预聚物分子量、预聚物中丙交酯与乙交酯的比例以及预聚物中聚乙二醇含量的影响。 通过单轴拉伸实验和循环热机械实验分别对合成的聚氨酯材料的机械性能和形状记忆性能作进一步的研究。结果发现，材料的机械性能都很好，有一定的机械强度，满足材料的使用要求；另外材料的形变回复率Rf都很高，但是随着材料乙交酯和聚乙二醇含量增加，形变固定率Rf减小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

第二章文献综述

2.1形状记忆聚合物概述

2.1.1形状记忆聚合物的分类

2.1.2聚合物形状记忆效应的基本原理

2.1.3影响形状记忆功能的因素

2.1.4聚合物形状记忆效应的热力学分析

2.1.5形状记忆聚合物的应用

2.2生物可降解聚氨酯

2.2.1聚氨酯的结构特征

2.2.2可生物降解聚氨酯的研究进展

2.2.3聚氨酯的降解机理

2.3可生物降解形状记忆聚氨酯

2.3.1热塑性可降解形状记忆聚氨酯

2.3.2热固性可降解形状记忆聚氨酯

2.4本文的研究意义与研究内容

第三章可降解形状记忆聚合物的合成及表征

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验药品和仪器

3.2.2单体的制备

3.2.3新型扩链剂的制备

3.2.4 PELGA三嵌段共聚物的制备及后处理

3.2.5可降解形状记忆聚酯型聚氨酯的制备

3.3产品的结构表征

3.3.1丙交酯和乙交酯的表征

3.3.2新型扩链剂丙交酯季戊四醇酯的表征

3.3.3 PELGA三嵌段共聚物的表征

3.3.4聚氨酯PELGU的表征

3.4结果与讨论

3.4.1丙交酯和乙交酯熔点的测定

3.4.2丙交酯和乙交酯的谱图分析

3.4.3丙交酯季戊四醇酯的熔点和谱图分析

3.4.4 PELGA三嵌段共聚物的测试分析

3.4.5聚氨酯PELGU的测试分析

3.5小结

第四章可降解形状记忆聚酯型聚氨酯降解性和形状记忆性能的实验研究

4.1引言

4.2 PELGU的可降解性能实验及研究

4.2.1 PELGU的可降解性能实验部分

4.2.2结果与讨论

4.3 PELGU的形状记忆性能研究

4.3.1单轴拉伸实验研究

4.3.2循环热机械实验研究

4.3.3形变回复时间的测定

4.4小结

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢