一种生物多糖基水性聚氨酯材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子聚合物合成技术领域，具体公开了一种生物多糖基水性聚氨酯材料及其制备方法。在装有电动搅拌器、回流冷凝管、数显温度计的玻璃反应器中，加入温轮胶于120℃下抽真空1h后，冷却至75℃加入2，4‑甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，滴加三乙醇胺和辛酸亚锡于75℃搅拌0.5h，然后继续加入1,4‑丁二醇、丙酮和正戊烷于75℃搅拌1.5h，得到聚氨酯预聚体，最后在58℃、0.01MPa真空度下减压蒸馏出丙酮，得到生物多糖基水性聚氨酯材料。该生物多糖基水性聚氨酯材料的制备方法无毒、无污染、经济合理，可大规模应用于生物医学，路面板底脱空，催化剂载体等领域。

Biological polysaccharide based aqueous polyurethane material and preparation method thereof

The invention relates to the technical field of polymer synthesis, in particular to a biological polysaccharide based aqueous polyurethane material and a preparation method thereof. In a glass reactor with stirrer, reflux condenser, digital thermometer, adding Welan gum at 120 DEG C under vacuum 1h after cooling to 75 DEG C to 2, 4 toluene diisocyanate, isophorone diisocyanate, adding triethanolamine and stannous octoate stirring at the temperature of 75 0.5h, and then continue to join 1,4 butylene glycol, acetone and pentane to 75 DEG C, stirring 1.5h, polyurethane prepolymer, finally vacuum distillation the acetone at 58 DEG and 0.01MPa under vacuum to obtain biological polysaccharide based waterborne polyurethane material. The preparation method of the biological polysaccharide based aqueous polyurethane material is non-toxic, pollution-free, economical and reasonable, and can be applied to biomedicine, road panel bottom voids, catalyst carriers and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种生物多糖基水性聚氨酯材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子聚合物合成
，具体涉及一种生物多糖基水性聚氨酯材料及其制备方法。
技术介绍
生物多糖基水性聚氨酯以丙酮为溶剂(分散介质)，具有轻质性、高膨胀性、快硬性、耐久性、微损性、环境友好等优良特性；广泛应用于生物医学，路面板底脱空，催化剂载体等领域。由于生物多糖聚氨酯与人体细胞、骨骼相容性极好，因此生物多糖基水性聚氨酯在医学领域的应用将前途无限。温轮胶属于生物基高分子聚合物，是一种生物多糖。由于其羟基多，高温粘度大，可再生，且与人体组织和骨骼相容性较好，具有保水性、增稠性、假塑性、稳定性，所以广泛应用于生物医学、砂浆、混凝土及沥青改性剂等领域，且该材料具有制备工艺简单、环境友好、性能易于调节等特点。现有聚氨酯注浆材料存在着土体粘附性弱、生物相容性差、弹性恢复能力弱等关键问题，而生物多糖基水性聚氨酯融合了温轮胶和聚氨酯的特点，材料与土体粘附性强、生物相容性好、力学强度高、弹性恢复能力强可作为注浆填充材料、生物医学骨骼填充物及催化剂载体。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的聚氨酯与土体粘附性弱、生物相容性差、路面板底脱空、催化剂催化效率低下等问题，本专利技术提供了一种生物多糖基水性聚氨酯材料及其制备方法，该聚氨酯材料无毒、无污染，属于环境友好型材料。本专利技术的制备方法简单易行，操作方便，对设备要求低，工艺简单。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种生物多糖基水性聚氨酯材料，其特征在于由以下重量份配比的原料制备而成：优选的，所述生物多糖基水性聚氨酯材料由以下重量份配比的原料制备而成：最佳的，所述生物多糖基水性聚氨酯材料由以下重量份配比的原料制备而成：一种上述各原料配比的生物多糖基水性聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：1)在装有电动搅拌器、回流冷凝管、数显温度计的玻璃反应器中，加入温轮胶，设定搅拌速率为100-300转/分钟，在搅拌条件下于120℃下抽真空1h；2)冷却至75℃左右依次加入2，4-甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯，然后滴加三乙醇胺和辛酸亚锡，于75℃下搅拌0.5h，搅拌的速率为100-300转/分钟；3)再依次加入1,4-丁二醇、丙酮和正戊烷于75℃继续搅拌1.5h，得到聚氨酯预聚体；4)将聚氨酯预聚体在58℃、0.01MPa真空度下减压蒸馏出丙酮，得到生物多糖基水性聚氨酯材料。2,4-甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯作为聚氨酯材料的主剂，起到结构形成作用；温轮胶在聚氨酯制备过程中充当固化剂，起到固化异氰酸酯的作用；1,4-丁二醇在聚氨酯制备过程中充当扩链剂，起到增加聚氨酯链长、提高聚氨酯材料强度的作用；三乙醇胺和辛酸亚锡在聚氨酯制备过程中充当催化剂，起到催化聚氨酯预聚体的合成、调控聚氨酯固化时间的作用；正戊烷则为发泡剂，丙酮为溶剂。与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果在于：1)本专利技术的生物多糖基水性聚氨酯的制备方法简单易行，操作方便，所需的设备简单常见，不需要投入过多的设备经费，因此，生物多糖基水性聚氨酯材料所需的成本低廉，适合工业化生产。2)本专利技术的生物多糖基水性材料的制备方法无毒、无污染、经济合理，可大规模应用于生物医学，路面板底脱空，催化剂载体等领域。3)本专利技术原料无毒，且制备过程中固化剂为生物多糖，环境友好，不需要使用大型设备或复杂工艺。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。生物相容性的评判：通过Ringer's模拟液浸泡实验评价生物多糖基水性聚氨酯的生物相容性。力学性能的评判：根据JC/T2041-2010聚氨酯灌浆材料中国建材行业规范要求，参考GB/T1041-2008进行抗压强度试验，加载速度500N/s，以试件压缩应变为30％时的荷载进行抗压强度计算。聚氨酯与土体粘附性试验采用拉拔试验装置，拉拔速率为1mm/min，粘附性表征指标为吸附力。温轮胶属于生物基高分子聚合物，是一种生物多糖，以下实施例中所用温轮胶购买自河北恒标生物科技有限公司HENWANFCA牌建筑级外加剂。本说明书中未写明单位的“份”均指“重量份”。实施例1一种生物多糖基水性聚氨酯材料，由以下重量份配比的原料制备而成：一种利用上述原料制备生物多糖基水性聚氨酯材料的方法，其步骤是：1)在装有电动搅拌器、回流冷凝管、数显温度计的玻璃反应器中，加入300重量份温轮胶，设定搅拌速率为100转/分钟，在搅拌条件下于120℃下抽真空1h；2)冷却至75℃左右依次加入250重量份2，4-甲苯二异氰酸酯、50重量份异佛尔酮二异氰酸酯，然后滴加30重量份三乙醇胺和10重量份辛酸亚锡，于75℃下搅拌0.5h，搅拌的速率为100转/分钟；3)再依次加入12重量份1,4-丁二醇、100重量份丙酮和10重量份正戊烷于75℃继续搅拌1.5h，得到聚氨酯预聚体；4)将聚氨酯预聚体在58℃、0.01MPa真空度下减压蒸馏出丙酮，得到生物多糖基水性聚氨酯材料。对所得生物多糖基水性聚氨酯材料样品进行Ringer’S模拟液(CZ0045，购于上海经科化学科技有限公司，以下实施例同)浸泡实验，研究固化时间变化(0.1h、0.2h、0.3h、0.5h、1h和2h)对周围组织液pH值、样品抗压强度的影响，评价聚氨酯材料样品对人体组织的生物相容性。如表1所示，不同固化时间下浸泡液pH均接近7.40，接近中性，表明实施例1制备的生物多糖基水性聚氨酯材料的pH值在生理条件下均处于安全变化范围内，对人体的刺激较小，在接近人体条件下具有一定的稳定性，符合植入材料的性能要求。表1Ringer’s溶液的pH值变化根据JC/T2041-2010聚氨酯灌浆材料中国建材行业规范要求，参考GB/T1041-2008进行抗压强度试验，加载速度500N/s，以试件压缩应变为30％时的荷载进行抗压强度计算。不同固化时间下聚氨酯材料样品的抗压强度(MPa)如表2所示，随着固化时间的增加，聚氨酯抗压强度不断增加，这是因为聚氨酯固化过程中聚氨酯链段不断增长，网络结构不断完善，由液态转变为固态，从而使抗压强度增加。表2生物多糖基水性聚氨酯的抗压强度变化依据粘附性测试方法，实施例1所得的聚氨酯材料与土体吸附力为156.25KN。实施例2一种生物多糖基水性聚氨酯材料，由以下重量份配比的原料制备而成：一种利用上述原料制备生物多糖基水性聚氨酯材料的方法，其步骤是：1)在装有电动搅拌器、回流冷凝管、数显温度计的玻璃反应器中，加入200重量份温轮胶，设定搅拌速率为200转/分钟，在搅拌条件下于120℃下抽真空1h；2)冷却至75℃左右依次加入250重量份2，4-甲苯二异氰酸酯、50重量份异佛尔酮二异氰酸酯，然后滴加30重量份三乙醇胺和10重量份辛酸亚锡，于75℃下搅拌0.5h，搅拌的速率为200转/分钟；3)再依次加入12重量份1,4-丁二醇、100重量份丙酮和10重量份正戊烷于75℃继续搅拌1.5h，得到聚氨酯预聚体；4)将聚氨酯预聚体在58℃、0.01MPa真空度下减压蒸馏出丙酮，得到生物多糖基水性聚氨酯材料。对所得生物多糖基水性聚氨酯材料样品进行Ringer’S模拟液浸泡实验，研究固化时间变化(0.1h、0.2h、0.3h、0.5h、1h和2h)对周围组织液pH值、样品抗压强度的影响，评价聚氨酯材料样品对人体组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物多糖基水性聚氨酯材料，其特征在于，由以下重量份配比的原料制备而成：

【技术特征摘要】
1.一种生物多糖基水性聚氨酯材料，其特征在于，由以下重量份配比的原料制备而成：2.如权利要求1所述的生物多糖基水性聚氨酯材料，其特征在于，由以下重量份配比的原料制备而成：3.如权利要求2所述的生物多糖基水性聚氨酯材料，其特征在于，由以下重量份配比的原料制备而成：4.一种权利要求1-3中任一所述的生物多糖基水性聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤：1)在装有电动搅拌器、回流冷凝管、数显温度计的玻璃反应器中，加入温轮胶，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新星，张翛，刘海，刘志胜，辛润勤，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西交科公路勘察设计院，
类型：发明
国别省市：山西,14