專利名稱：聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子生物醫(yī)用工程材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有生物相容性的 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
高分子材料作為人工臟器、人工血管、人工骨骼、人工關(guān)節(jié)等的醫(yī)用材料，正在越來越 廣泛地得到應(yīng)用。許多醫(yī)用高分子在應(yīng)用中需長期與肌體接觸，要求必須有良好的生物穩(wěn)定 性、生物相容性、血液相容性和一定的力學(xué)強(qiáng)度。
聚氨酯(PU)具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和良好的生物相容性及可降解性，己廣泛用于 制造各種醫(yī)用器械，并在許多人工器官和組織修復(fù)中發(fā)揮著重要的作用。聚氨酯作為生物醫(yī) 用材料與其它相比，具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)良好的生物相容性，無致畸變作用，無過敏反應(yīng)； 優(yōu)良的抗凝血性能；物理機(jī)械性能范圍寬，材料的硬度和強(qiáng)度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)；具有優(yōu)良的 韌性和彈性，加工性能好；具有良好的耐磨性、抗曲撓性能；耐溶劑、耐微生物；能采用通 常的方法滅菌，暴露在y射線下性能不變等。因此，通過對(duì)聚氨酯改性以獲得特殊性能的聚 氨酯已經(jīng)成為目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。近年來，在對(duì)高分子材料抗血栓的研究中，發(fā)現(xiàn)具有微 相分離結(jié)構(gòu)的聚合物往往有優(yōu)良的血液相容性。由于聚醚氨酯硬段與軟段形成微相分離，所 以有優(yōu)良的抗凝血性能。潘仕榮等用PTMO-1244 (聚四亞甲基醚)和HTPB-2600 (端羥基 聚丁二烯)混合物作為軟段制備聚醚-聚丁二烯-聚氨酯，基本上保持了聚醚氨酯的力學(xué)性能， 而且耐水性卻有明顯提高，同時(shí)血液相容性也有所提高。
由于芳香族聚氨酯在降解過程中會(huì)產(chǎn)生有毒的二苯胺，所以使用脂肪族二異氰酸酯，然 而用脂肪族二異氰酸酯代替芳香族二異氰酸酯使聚氨酯的力學(xué)強(qiáng)度下降、熱穩(wěn)定性下降、生 物降解速度加快，從而導(dǎo)致器件容易失效。聚苯乙烯抗酸堿，耐水解，耐酶和微生物降解。 本發(fā)明通過將含有羥基官能團(tuán)的聚苯乙烯與聚醚氨酯共聚，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，制備一種具有 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯，有潛力用作制備人工臟器裝置、人造血管、人工骨、 人工關(guān)節(jié)、假肢等醫(yī)用高分子材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯及其制備方法 和用途。所發(fā)明聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯結(jié)構(gòu)如下圖式所示
<formula>formula see original document page 4</formula>其中R^是2或4個(gè)碳的直鏈烷烴；R2來自異氰酸酯，是脂肪族烷烴或環(huán)烷烴，可以是相同 的，也可以是不同的。
制備方法的主要步驟如下
(1) 由對(duì)氯甲基苯乙烯制備對(duì)羥甲基苯乙烯，通過自由基聚合得到聚羥甲基苯乙烯。
(2) 由聚醚二元醇與二異氰酸酯縮合得到端基為異氰酸酯基的聚氨酯。
(3) 聚羥甲基苯乙烯與端基為異氰酸酯基的聚氨酯反應(yīng)生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚對(duì)羥甲基苯乙烯
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果本發(fā)明的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯，兼具聚氨酯 和聚苯乙烯的特點(diǎn)，有良好的力學(xué)性能，具有良好的生物相容性和生物穩(wěn)定性。含有可誘導(dǎo) 組織細(xì)胞生長、增加細(xì)胞粘附性的羥基反應(yīng)性官能團(tuán)。聚合物的性質(zhì)可根據(jù)聚對(duì)羥甲基苯乙 烯的分子量和聚醚多元醇、二異氰酸酯的種類及其比例而調(diào)節(jié)，制備方法簡(jiǎn)單，為制備應(yīng)用 于人工臟器裝置、人造血管、人工骨、人工關(guān)節(jié)、假肢等提供了一類新的人工合成醫(yī)用高分 子材料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
(1)在250 mL三口燒瓶中加入30.40 g(0.2mol)對(duì)氯甲基苯乙烯，150 mL去離子水，3.20 g四丁基氫氧化銨，0.50g^5水碘化鉀，6.90g(0.065mol)無水碳酸鈉，在機(jī)械攪拌下緩慢升 溫至85'C,保溫反應(yīng)24h，停止反應(yīng)，冷卻至室溫。分液，水層用乙醚萃取，合并有機(jī)層， 用少量水洗漆至中性，無水硫酸鎂干燥，蒸出乙醚。再將產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱層析分離，洗脫劑 為石油醚'.乙酸乙酯'.二氯甲垸(6: i: 1)，蒸餾除去洗脫劑，25'C真空干燥，得純凈的對(duì)羥 甲基苯乙烯(氣相色譜純度為99%以上)19.30 g,收率72%。
(2) 將對(duì)羥甲基苯乙烯13.4 g (0.1 mol)和過氧化苯甲酰0.242 g(l.O mmol)用約20 mL 二氧六環(huán)溶解轉(zhuǎn)移至250 mL三口瓶中，再補(bǔ)加40 mL二氧六環(huán)，將三口瓶置于恒溫水浴 鍋中，連接好機(jī)械攪拌裝置，回流冷凝管，攪拌下升溫至85'C，保溫反應(yīng)4h。再升溫至 95 。C反應(yīng)2h。
(3) 將20.0 g(0.02 mol)PEG1000和100 mL 二氧六環(huán)加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫度 計(jì)的250mL三口燒瓶中，升溫到75'C，在快速攪拌下滴加異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 5.55 g (0.025 mol),滴加完后反應(yīng)30min，再加入一滴二月桂酸二丁基錫(10%乙醇溶液)，回 流反應(yīng)4h。
(4) 將冷卻到室溫的(2) (0.1 mol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (0.02 mol聚醚氨酯) 兩步的反應(yīng)混合液合并后升溫到85'C反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌 下倒入200mL冷水中，析出白色粉末狀固體。抽濾，先用蒸餾水洗滌，再用少量乙醇和丙 酮交替洗滌，50'C下真空干燥4h，得白色固體30.5g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯 質(zhì)量約為34.2:65.8。
實(shí)施例2:
(1) 第一步反應(yīng)同實(shí)施例l中(1),制得純凈的對(duì)羥甲基苯乙烯。
(2) 第二步反應(yīng)同實(shí)施例1中(2),制得聚對(duì)羥甲基苯乙烯。
(3) 將60.0 g(0.06mol)PEG1000和200 mL二氧六環(huán)加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì) 的250mL三口燒瓶中，升溫到8(TC，在快速攪拌下滴加異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 14.64 g (0.066 mol)，滴加完后反應(yīng)40min，再加入一滴二月桂酸二丁基錫(10%乙醇溶液)，回 流反應(yīng)4h。
(4) 將冷卻到室溫的(2) (0.1 mol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (0.06mol聚醚氨酯)兩步 的反應(yīng)混合液合并后升溫到85'C反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌下倒 入200mL冷水中，析出白色粉末狀固體。抽濾，先用蒸餾水洗滌，再用少量乙醇和丙酮交 替洗滌，50'C下真空干燥4h，得白色固體70.5g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯質(zhì)量 約為15.3:84.7。
實(shí)施例3:
(1) 第一步反應(yīng)同實(shí)施例l中(1)，制得純凈的對(duì)羥甲基苯乙烯。
(2) 將對(duì)羥甲基苯乙烯67.0 g (0.5 mol)和過氧化苯甲酰0.968 g(4.0 mmol)用約100 mL 二氧六環(huán)溶解轉(zhuǎn)移至250 mL三口瓶中，再補(bǔ)加50 mL二氧六環(huán)，將三口瓶置于恒溫水浴鍋 中，連接好機(jī)械攪拌裝置，回流冷凝管，攪拌下升溫至85'C，保溫反應(yīng)4h。再升溫至95t) 反應(yīng)2 h。
(3)將10.0g(0.01 mol)PEG1000和50mL二氧六環(huán)加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì) 的100mL三口燒瓶中，升溫到75'C，在快速攪拌下滴加異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 2.44g
(0.011 mol)，滴加完后反應(yīng)30min，再加入一滴二月桂酸二丁基錫(10%乙醇溶液)，回流反應(yīng)4h。
(4)將冷卻到室溫的(2) (0.5mol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (O.Olmol聚醚氨酯)兩 步的反應(yīng)混合液合并后升溫到85'C反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌下 倒入200mL冷水中，析出白色粉末狀固體。抽濾，先用蒸餾水洗滌，再用少量乙醇和丙酮 交替洗滌，50。C下真空干燥4h，得白色固體63.5g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯質(zhì) 量約為84.4: 15.6。
實(shí)施例4:
(1) 第一步反應(yīng)同實(shí)施例1中(1)，制得純凈的對(duì)羥甲基苯乙烯。
(2) 第二步反應(yīng)同實(shí)施例1中(2)，制得聚對(duì)羥甲基苯乙烯。
(3) 將30.0 g(0.05 mol)PEG600和50 mL 二氧六環(huán)加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)的 100 mL三口燒瓶中，升溫到80'C，在快速攪拌下滴加4,4'-亞甲基-二環(huán)己基異氰酸酯
(H12MDI) 14.41 g (0.055 mol)，滴加完后反應(yīng)30min，再加入一滴二月桂酸二丁基錫(10%
乙醇溶液)，回流反應(yīng)6h。
(4) 將冷卻到室溫的(2) (0.1 mol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (0.02mol聚醚氨酯)兩 步的反應(yīng)混合液合并，再加入2.62g(0.01mol)4,4，-亞甲基-二環(huán)己基異氰酸酯(H12MDI), 升溫到85'C反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌下倒入200 mL冷水中， 析出白色粉末狀固體。抽濾，先用蒸餾水洗滌，再用少量乙醇和丙酮交替洗漆，5(TC下真 空干燥4h，得白色固體55.0g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯質(zhì)量約為22.5: 77.5。
實(shí)施例5:
(1) 第一步反應(yīng)同實(shí)施例l中(1)，制得純凈的對(duì)羥甲基苯乙烯。
(2) 第二步反應(yīng)同實(shí)施例1中(2)，制得聚對(duì)羥甲基苯乙烯。
(3) 將8.0 g(O.Ol mol)PEG800和50 mL 二氧六環(huán)加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)的 100 mL三口燒瓶中，升溫到80°C ，在快速攪拌下滴加4,4，-亞甲基-二環(huán)己基異氰酸酉旨(H!2MDI) 2.88 g (0.011 mol)，滴加完后反應(yīng)30min，再加入一滴二月桂酸二丁基錫(10%乙醇溶液)， 回流反應(yīng)6 h。
(4) 將冷卻到室溫的(2) (O.lmol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (O.Olmol聚醚氨酯)兩 步的反應(yīng)混合液合并，升溫到85'C反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌下 倒入200mL冷水中，析出白色粉末狀固體。抽濾，先用蒸鎦水洗滌，再用少量乙醇和丙酮 交替洗滌，50'C下真空干燥4h，得白色固體20.6g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯質(zhì) 量約為54.5:45.5。
實(shí)施例6:
(1) 第一步反應(yīng)同實(shí)施例1中(1)，制得純凈的對(duì)羥甲基苯乙烯。
(2) 第二步反應(yīng)同實(shí)施例1中(2)，制得聚對(duì)羥甲基苯乙烯。
(3) 將40.0 g(0.04 mol)PTMEG1000和100 mL 二氧六環(huán)加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫
度計(jì)的250 mL三口燒瓶中，升溫到80。C，在快速攪拌下滴加六亞甲基二異氱酸酯(HDI) 7.40 g (0.044 mol)，滴加完后反應(yīng)30min，再加入一滴二月桂酸二丁基錫(10%乙醇溶液)， 回流反應(yīng)8h。
(4)將冷卻到室溫的(2) (O.lmol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (0.04mol聚醚氨酯)兩 步的反應(yīng)混合液合并，升溫到85'C反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌下 倒入200mL冷水中，析出白色粉末狀固體。抽濾，先用蒸餾水洗滌，再用少量乙醇和丙酮 交替洗滌，50'C下真空干燥4h，得白色固體54.5g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯質(zhì) 量約為22: 78。
實(shí)施例7:
(1) 第一步反應(yīng)同實(shí)施例1中(1)，制得純凈的對(duì)羥甲基苯乙烯。
(2) 第二步反應(yīng)同實(shí)施例1中(2)，制得聚對(duì)羥甲基苯乙烯。
(3) 將40.0 g(0.04 mol)PTMEG1000和100 mL 二氧六環(huán)加入到裝有攪拌器、冷凝管、溫 度計(jì)的250 mL三口燒瓶中，升溫到80。C,在快速攪拌下滴加9.04 g (0.04mol) L-賴氨酸乙 酯二異氰酸酯(ELDI)和，滴加完后反應(yīng)30min，再加入一滴二月桂酸二丁基錫(10%乙醇 溶液)，回流反應(yīng)8h。
(4) 將冷卻到室溫的(2) (O.lmol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (0.04mol聚醚氨酯)兩 步的反應(yīng)混合液合并，再加入異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 2.22 g (0.01 mol)，升溫到85°C 反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌下倒入200 mL冷水中，析出白色粉 末狀固體。抽濾，先用蒸餾水洗滌，再用少量乙醇和丙酮交替洗滌，5(TC下真空干燥4h， 得白色固體58.0g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯質(zhì)量約為21:79。
實(shí)施例8:
(1) 第一步反應(yīng)同實(shí)施例1中(1),制得純凈的對(duì)羥甲基苯乙烯。
(2) 第二步反應(yīng)同實(shí)施例1中(2)，制得聚對(duì)羥甲基苯乙烯。
(3) 將20.0 g(0.02 mol)PTMEGlOOO、 20.0 g(0.02 mol)PPG1000和100 mL 二氧六環(huán)加入到 裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)的250mL三口燒瓶中，升溫到8CTC，在快速攪拌下滴加9.76 g
(0.044mol)異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，滴加完后反應(yīng)30 min，再加入一滴二月桂酸二丁 基錫(10%乙醇溶液)，回流反應(yīng)8h。
(4) 將冷卻到室溫的(2) (0.1 mol聚對(duì)羥甲基苯乙烯)和(3) (0.04 mol聚醚氨酯)兩 步的反應(yīng)混合液合并，再加入異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 1.11 g (0.005 mol)，升溫到85'C 反應(yīng)8h。旋轉(zhuǎn)蒸餾除去大部分溶劑，剩余混和液攪拌下倒入200 mL冷水中，析出白色粉末 狀固體。抽濾，先用蒸餾水洗滌，再用少量乙醇和丙酮交替洗滌，50 'C下真空干燥4h，得 白色固體40.5 g。該產(chǎn)品中聚苯乙烯質(zhì)量:聚醚氨酯質(zhì)量約為30:70。
權(quán)利要求
1.一種新型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯，其特征在于由聚醚多元醇、聚對(duì)羥甲基苯乙烯、脂肪族二異氰酸酯反應(yīng)合成，具有良好的生物相容性、血液相容性和力學(xué)性能。其結(jié)構(gòu)為id="icf0001" file="S2007101817433C00011.gif" wi="168" he="93" top="5" left = "5" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>其中R1是2或4個(gè)碳的直鏈烷烴；R2來自異氰酸酯，是脂肪族烷烴或環(huán)烷烴，可以是相同的，也可以是不同的。
1. 一種新型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯，其特征在于由聚醚多元醇、聚對(duì)輕甲 基苯乙烯、脂肪族二異氰酸酯反應(yīng)合成，具有良好的生物相容性、血液相容性和力學(xué)性能。 其結(jié)構(gòu)為<formula>formula see original document page 2</formula>
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯及其制備方法和用途。該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚對(duì)羥甲基苯乙烯聚醚氨酯由聚醚多元醇、聚對(duì)羥甲基苯乙烯、脂肪族二異氰酸酯反應(yīng)合成，具有良好的生物相容性、血液相容性和力學(xué)性能，可用作制備人工臟器裝置、人造血管、人工骨、人工關(guān)節(jié)、假肢等醫(yī)用高分子材料。
文檔編號(hào)C08G81/00GK101173047SQ20071018174
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者張書圣, 王明慧 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)