高强度聚氨酯脲超分子水凝胶

【摘要】水凝胶是化学或物理交联的三维网状结构的高分子，不能被水溶解，但能吸收大量的水。大多数水凝胶的机械性能比较差，因而大大限制了水凝胶的应用。近年来，有关聚氨酯（脲）水凝胶的研究引起人们的极大关注，原因是聚氨酯弹性体材料具有优异的机械性能和良好的生物相容性。但是，已经报道的聚氨酯（脲）水凝胶的机械性能都不是很理想。在制备聚氨酯水分散体的过程中，我们意外得到了一种超高强度的聚氨酯水凝胶。经过仔细研究发现，该聚氨酯水凝胶实际上是由水作为间接扩链剂得到的聚氨酯脲超分子水凝胶(PUUS凝胶)。在此基础上，我们还制备了具有形状记忆功能的聚氨酯脲超分子水凝胶。具体研究内容如下：1，首先合成了制备聚氨酯脲水凝胶所需的原料，包括亲水性扩链剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)、乙二胺双-2-羟基丙磺酸钠（EDHPS）、各种分子量的聚己内酯PCL以及聚己内酯与聚乙二醇的三嵌段共聚物(PCL-PEG-PCL)。采用红外、核磁及DSC分析等技术对产物的结构进行了表征。2，选用聚己二酸丁二醇酯（PBA）和聚乙二醇（PEG）作为混合软段，用水作为间接扩链剂形成脲链段，制备了具有优良的机械性能和易加工性能的透明聚氨酯脲超分子水凝胶，并进行了红外、吸水率、拉伸、压缩、紫外吸收、热重、DSC、XRD、断面扫描等一系列表征，比较了不同硬段含量水凝胶的性能。所得水凝胶的力学性能如下：剪切模量0.2-0.8MPa，断裂伸长率695%-2411%，拉伸强度3.3-34MPa，可承受的最大压缩强度36.8-60MPa。而且该PUUS凝胶的机械性能可以通过改变NCO/OH的比例很容易地进行控制。断裂伸长率和拉伸应力甚至可以进行定量设计。除此之外，所得到的线性PUU聚合物能溶于许多有机溶剂，如丙酮、甲醇、乙醇、DMF等，从而可以通过各种加工方法包括溶液浇铸、静电纺丝、注射、压缩成型等来进行加工。3，选用PCL/PEG和PCL-PEG-PCL/PEG作为混合软段制备了具有形状记忆功能的聚氨酯脲（PCU）水凝胶，并对该凝胶膜进行了红外、吸水率、拉伸、压缩、形状记忆等一系列表征。所得到水凝胶的力学性能如下：剪切模量从0.088到0.5MPa，断裂伸长率从750%到1561%，拉伸强度从1.3到41.6MPa。PCU水凝胶的机械性能可以通过改变PCL/PEG的比例很容易地进行控制。PCL分子量越大，制得的水凝胶回复率越高，PCU在软段PCL的分子量为4000时具有较好的回复率。不同的中和度（0%，25%，50%，75%，100%）和不同中和剂（碳酸氢钠NaHCO3，三乙胺TEA）对制备的水凝胶的性能有较大影响。随着中和度的增加，拉伸强度和断裂伸长率逐渐降低，吸水率逐渐提高。
【作者】邓超；
【导师】黄鹤；郭明雨；
【作者基本信息】苏州大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】聚氨酯；聚氨酯脲；超分子水凝胶；静电纺丝；形状记忆；

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