医用塑料：聚碳酸酯基聚氨酯弹性体.docx

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1、医用塑料：聚碳酸酯基聚氨酯弹性体目录1.序言1?聚氨酯弹性体一一一种能屈能伸、堪当大任的材料1?聚碳酸酯基聚氨酯PCU合成2?合成工艺2?本体聚合熔融2?溶液预聚体法(两步法)3?上游原料3?聚碳酸酯二元醇PCD14?二异氤氨酸MD14?聚碳酸酯基聚氨酯PeU性能特点5?一般聚氨酯弹性体的性能特点5?微相分离对性能的影响61.序言聚氨酯材料具有很好的生物相容性和血液相容性，加上它优异的力学性能、耐疲劳性和可加工性，一直以来都是备受重视的医用材料。聚碳酸酯基聚氨酯(PCU)材料最早开发于20世纪70年代，最开始主要应用在工业领域。而过去很多医用方面的研究主要集中在聚醴型聚氨酯方面，但大量的研究表

2、面，聚碳酸酯基聚氨酯(PCU)材料在体内比聚醴型聚氨酯更耐氧化降解。因此，PCU材料在肿瘤科、心血管科、骨科等方面有更多的应用机会，被认为最具价值的医用合成高分子材料之一。聚氨酯材料具有很好的生物相容性和血液相容性，加上它优异的力学性能、耐疲劳性和可加工性，一直以来都是备受重视的医用材料。聚碳酸酯基聚氨酯(PCU)材料最早开发于20世纪70年代，最开始主要应用在工业领域。聚氨酯弹性体种能屈能伸、堪当大任的材料其实，我们日常生活中随处可见聚氨酯这种材料的身影。例如，“席梦思”床垫大多数是由聚氨酯软泡片材、弹簧和面料制成；高档“太空棉”床垫、枕头的原料是温感型的慢回弹聚氨酯泡沫；高档溜冰鞋及滑板车

3、轮子的原料是聚氨酯弹性体；保龄球、高尔夫球蒙皮的原料则是热塑性聚氨酯弹性体。一些高端运动鞋也采用了浇注型聚氨酯弹性体和热塑性聚氨酯弹性体。聚氨酯的全称是聚氨基甲酸酯，因其结构中含有氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)而得名。聚氨酯一般由异氟酸酯和醇反应得到。另外，由多异氟酸酯与多元胺反应得到的聚月尿，广义上也归属于聚氨酯。聚氨酯也被誉为“第五大塑料”。聚氨酯材料产品形式多样，应用广泛。除了前面提及的内容，还有：硬质聚氨酯泡沫可应用于保温材料，软质聚氨酯泡沫可应用于床具、座椅的垫材，聚氨酯铺装材料成为跑道的标准地面材料，聚氨酯涂料(PUeoating)、聚氨酯胶黏齐IJ(PUAdheSives)、

4、聚氨酯密封胶(PUSea1ants聚氨酯防水材料(PUE1aStOmer)是业界CASE材料，聚氨酯弹性纤维(氨纶)是弹性内衣、泳装、弹性袜的常用纤维，聚氨酯弹性体则应用于机械的零部件、鞋底，等等。聚氨酯材料于20世纪30年代由德国化学家0.Bayer发明。Bayer教授又于1950年发表了关于混炼型聚氨酯弹性体的论文。我国的聚氨酯工业起始于20世纪50年代末。经过六十余年的发展，通过几代聚氨酯从业者的共同努力，我国聚氨酯行业的发展经历了从无到有、从小到大、从低端到高端的跨越。具体到聚氨酯弹性体，我国也是于20世纪50年代末开始就有研究，1966年，江苏省化工研究所与南京橡胶厂协作完成了混炼型

5、聚氨酯弹性的中试生产。虽然我国的聚氨酯产业起步相对于发达国家较晚，但如今我国已发展成为全球最大的聚氨酯生产国和消费国。?.聚碳酸酯基聚氨酯PCU合成?.1.合成工艺?.1.1.本体聚合熔融可按有无预反应分为预聚法和一步法。预聚法：将二异氟酸酯与大分子二醇先行反应一定时间，再加入扩链剂合成TPUo一步法：将大分子二醇、二异酸酯和扩链剂同时混合反应成TPU。?.1.2.溶液预聚体法（两步法）将二异氟酸酯先溶于溶剂中，再加入大分子二醇令其反应一段时间，最后加入扩链剂生成TPUoOCNT-hCOHO-r-OMM元rOHHOIrQHKO-R-OWVoVM生成氨酯基的反应TPU生产J?艺：连续本体聚合法?

6、.2.上游原料软段：聚碳酸酯二元醇PCD1硬段：二异氟氨酸MDI扩链剂：丁二醇BDOOOH-R悴OWoH聚碳酸酯二元醇结构式异辄酸酯结构式?.2.1.聚碳酸酯二元醇PCD1特点：结构规整、分子量分布窄，而且它不含能键，耐候性能优异，与一般聚酯、聚醴系得二醇相比表现出相当优异的机械性能抗水解性、热稳定性、耐候性和抗化学品性能，同时还具有良好的生物相容性，是目前多元醇中综合性能较优异的品种。?.2.2.二异氟氨酸MD1特点：价格低、挥发性较小，利于降低生产成本，而且符合工业安全防护和工人身体健康。缺点是易黄变。内部结构特点：软段和硬段热塑性聚氨酯弹性体的主链结构按照组成原料和性质不同，主要分为两部

7、分，硬段部分和软段部分。其中，材料的低温性能主要来自于软段部分的特殊分子结构;材料的刚性和硬度主要来自于硬段部分的特殊分子结构。聚氨酯弹性体分子链结构软段：特殊分子结构主要来自于聚碳酸酯二元醇的酯基。由于酯基极性较强,因此聚碳酸酯基聚氨酯具有更优异的力学性能。硬段：特殊分子结构主要来自于异飘酸酯，它能给予材料一定的极性（氨基甲酸酯基团）和刚性（苯环），对提高其力学性能有利。?.聚碳酸酯基聚氨酯PCU性能特点?.1.一般聚氨酯弹性体的性能特点1耐油性2 .耐磨性优异3 .耐低温4 .耐老化5 .弹性6 .耐化学性良好7 .耐臭氧消毒聚碳酸酯基聚氨酯通过调整如下配方，可以提高抗凝血性： 表面改性（

8、引入疏水性或亲水性侧链如聚乙二醇/聚酰胺、引入生物活性大分子） 合成微相不均匀结构 调整软硬段比例 改变扩链剂的类型及含量?.2.微相分离对性能的影响聚氨酯与其他生物材料相比，主要的物理结构特征是微相分离结构。聚氨酯的物理性质不仅与其化学结构有关，而且与微相分离的程度有关。一般地，两相分离越完善，对材料的力学性能和耐热性能越有利。聚氨酯弹性体的微相结构微相分离也可称之为两相分离，两相指的是由硬段形成的硬段相和由软段形成的软段相。软段和硬段的分子结构不同、所含基团的极性和刚性不同，在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性。硬段：含有强极性基团（氨基甲酸酯基）和刚性基团（苯环），容易聚集，形成规整性好的结构，类似棒状的伸直状态。软段：几乎没有极性的基团（醴键）和极性相对较弱的基团（酯基），结构规整性很差。