[发明专利]含有双臂倍半硅氧烷修饰的聚氨酯的合成方法

说明书

本发明属于聚氨酯类材料合成领域，具体涉及一种含有双臂倍半硅氧烷修饰的线性疏水聚氨酯的合成方法。该方法包括：合成3,13‑二氢八苯基硅氧烷B‑POSS；合成3,13‑双(三甲基硅基)丙基八苯基B‑POSS；再合成3,13‑双(三甲基硅基)丙基八苯基B‑POSS(B‑POSS‑OH)；获得含有B‑POSS的低聚物；将含有B‑POSS的低聚物转变为B‑POSS‑PUs。通过本发明的方法制备所获得的B‑POSS‑PUs，其热稳定性、机械性能和疏水性都有显著的增加。

技术领域

本发明属于聚氨酯类材料合成领域，具体涉及一种含有双臂倍半硅氧烷修饰的线性疏水聚氨酯的合成方法。

背景技术

有机或者无机材料嵌入聚合物中得到新颖的有机无机复合材料代表着一种新的增韧技术。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种Si-O组装的一种笼状结构，由于独特的三维结构，上面有一个或者是几个有机基团连接在Si原子上，而外部的有机取代基可以被一系列极性或非极性的官能团取代。近年来，POSS 吸引了人们的注意力。人们将POSS嵌入到聚合物中来增强聚合物的性质(提高热稳定性、机械性能等)。同时，POSS以及含有POSS的聚合物还可以作为填料来增加聚合物基质的物理性能，比如机械性能。目前，新颖的有机无机混合材料可以通过物理混合和化学反应来得到，对于化学反应生成的混合物是通过共价键的结合得到的，比如聚甲基丙烯酸酯–POSS共聚物，聚(环氧乙烷)–POSS 共聚物，环氧树脂–POSS共聚物、聚酰胺–POSS共聚物，聚氨酯–POSS共聚物和苯并恶嗪-POSS共聚物等。由于聚合物中POSS的存在，混合物的热稳定性、机械性能等性质都有所增加。但是，对于热塑性混合物的研究，却很少有人将合适的两端带有官能团的POSS单体通过逐步聚合反应引入聚合物的主链中。

聚氨酯(PU)是一类重要的材料,根据PU的化学组成和制备路线，PU可应用于各种日常生活中，比如包装、汽车、涂料和消费品等方面，而且，由于一些 PU具有一定的生物兼容性，所以还被应用到了生物领域(伤口敷料、外科敷料和人工心脏等)。近年来，为了使PU具有更好的性能来满足多方面的应用，很多人研究了关于POSS修饰的聚合物。Yi Mya和KunWei等人报道了关于POSS 修饰的PU，这类PU由于POSS刚性结构的存在，所以其热稳定性和机械性能都有所增加。Raftopoulos等人通过PU链上的氨基甲酸酯、1,2-丙二醇异丁基POSS和氨乙基氨丙基异丁基POSS的结合，得到POSS修饰的PU,由于POSS 的存在，其玻璃化转变温度有所增强。Turri和Choudhury等人研究了单官能团 POSS修饰的线性PU的表面疏水性。这类POSS修饰的PU由于POSS的存在，表面自由能降低而表面疏水性有所增强。Zheng等人在合成的网状PU中引入了两个多功能团的POSS单体，这类PU的热稳定性和机械性能都有所增加。但是，很少有人将双功能化的双臂倍半硅氧烷(B-POSS)引入线性热塑性有机无机PU 主链中。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明将双功能化的B-POSS引入线性热塑性有机无机线性PU主链中，有效的解决了线性PU易交联的问题，使所获得的线性有机无机复合PU的热稳定性和机械性能都有明显增加。

本发明中，发明人将B-POSS引入到线性PU的主链中。由于B-POSS有很大的空间位阻，所以这就有效的解决了线性PU易交联的问题，发明人所得到的线性有机无机复合PU的热稳定性和机械性能都有所增加。而且，己内酯在这里作为扩链剂，通过其开环反应得到的聚己内酯(PCL)是一种疏水性的脂肪族聚酯，而且它还具有一定的生物相容性，所以含有PCL的聚合物也有相应的性质。

通过开环反应和缩合反应得到的主链上含有B-POSS的一系列线性有机无机PU(B-POSS-PUs)。聚合物的结构通过核磁(¹H NMR)、红外(FTIR)和凝胶色谱柱(GPC)来表征的。B-POSS-PUs的表面形貌是通过扫描电镜(SEM)观察的。此外，热学性能是通过热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)来研究的。聚合物的结晶性是通过X射线衍射(XRD)来探究的。