可降解交联聚氨酯的合成及性能表征

可降解交联聚氨酯的合成及性能表征

论文摘要

聚氨酯(PU)具有优异的物理机械性能和良好的生物相容性及可降解性,已广泛用于制造各种医用器械,并在许多人工器官和外科材料中发挥着重要作用。本文主要合成了两个系列的交联聚氨酯类聚合物,并表征确认了它们的结构,研究了它们的热性能和降解性能。1)以乙二胺、氯乙醇和环氧氯丙烷为原料,经开环聚合反应制得链状聚醚胺PEA,然后再用不同的二异氰酸酯作交联剂交联,合成了4种体型交联聚合物;2)通过丙烯酰氯和双官能团单体乙二胺反应引入不饱和双键,得到含有氨基的烯烃类聚合物单体N-(2-氨基乙基)-丙烯酰胺,然后通过自由基聚合得到含有活泼氨基的线型高分子聚合物聚N-(2-氨基乙基)-丙烯酰胺,再用不同的二异氰酸酯作交联剂交联,合成了3种体型交联聚合物。对合成聚合物的结构采用红外光谱、核磁共振波谱进行了表征确认;用扫描电子显微镜(SEM)观察高分子聚合物的形态特征,用热重分析(TGA),示差量热扫描分析(DSC)等研究聚合物的热学性质,并对聚合物的生物降解性和光降解性进行了初步研究。实验结果表明:1)所制备的交联型聚氨酯具有良好的热稳定性。采用相同二异氰酸酯交联得到的交联聚合物,最大热分解峰值温度随交联剂含量的增加而升高,而聚合物的玻璃化转变温度随着交联剂含量的增加而逐渐降低。2)交联剂种类和用量相同的条件下,聚醚胺类交联聚合物的热稳定性大于聚丙烯酰胺类交联聚合物的热稳定性。3)当线型预聚体(聚醚胺或聚丙烯酰胺)和交联剂用量相同时,采用苯环类交联剂得到的交联聚合物的热稳定性高于使用烷烃或环烷烃类交联剂得到的聚合物。4)所合成的交联聚合物经过光降解以后,其热分解峰值温度有所降低,热失重百分比有所增大,玻璃化转变温度有所降低,降解后聚合物的表面都出现了明显的孔洞。5)聚醚胺(PEA)基聚合物的生物降解实验结果表明:在无水解酶的溶液中,聚合物重量损耗远远小于在有酶的溶液中聚合物的重量损耗;随着交联剂用量的增加,聚合物的降解速率逐渐降低;随着酶浓度的增加,聚合物的降解速率逐渐增加。本文合成的两类聚氨酯含有羟基或氨基官能团,利用这些官能团可以继续与其它活泼单体反应,从而可以根据需要改变高分子聚合物的特性,通过对它们进行改性还可以进一步拓展这些聚合物的应用领域。作为可降解功能高分子材料,这些聚合物将会满足不同需要而有潜在的应用前景。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1 现代医用高分子材料的要求
  • 2 医用高分子材料的分类
  • 2.1 天然高分子及其改性产物
  • 2.2 微生物合成可降解高分子材料
  • 2.3 化学合成高分子材料
  • 3 聚氨酯类医用高分子材料及其研究进展
  • 3.1 聚氨酯高分子材料的结构特点
  • 3.2 生物降解聚氨酯的生物相容性
  • 3.3 生物降解聚氨酯的降解
  • 3.4 生物降解聚氨酯的类型
  • 3.5 生物降解聚氨酯在医学中的应用
  • 4 课题的提出及研究内容
  • 第二章 聚醚胺(PEA)基聚氨酯的合成及表征
  • 1 实验部分
  • 1.1 仪器与试剂
  • 1.2 合成方法
  • 2 结果与讨论
  • 2.1 2-(2-氨基乙氨基)-乙醇的合成
  • 2.2 聚醚胺 PEA 的合成
  • 2.3 二异氰酸酯交联聚醚胺PEA 的合成
  • 2.4 产物结构表征
  • 2.5 交联聚合物的扫描电镜图
  • 3 小结
  • 第三章 二异氰酸酯交联聚丙烯酰胺类聚合物的合成及表征
  • 1 实验部分
  • 1.1 仪器与试剂
  • 1.2 合成方法
  • 2 结果与讨论
  • 2.1 N-(2-氨基乙基)-丙烯酰胺的合成
  • 2.2 二环己基甲烷二异氰酸酯交联聚 N-(2-氨基乙基)-丙烯酰胺的合成
  • 2.3 产物结构表征
  • 2.4 交联聚合物的扫描电镜图
  • 3 小结
  • 第四章 交联聚合物的性能研究
  • 1 实验部分
  • 1.1 仪器与试剂
  • 1.2 性能测试
  • 2 结果与讨论
  • 2.1 热重分析
  • 2.2 示差量热扫描分析
  • 2.3 光降解
  • 2.4 生物降解
  • 3 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表及待发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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