本发明属于可生物降解高分子材料领域，具体涉及一种含不饱和键的可生物降解的聚氨酯材料的制备方法。
背景技术：
：作为生物医学中广泛应用的重要聚合物之一，聚氨酯是由两段带羟基的单体或者低聚物多元醇与二异或多异异氰酸酯聚合形成的共聚物，其分子链由由软段和硬段组成，低聚物多元醇（聚醚、聚酯等）构成软段，二异或多异氰酸酯和小分子扩链剂构成硬段，分子设计自由度大。另外，由于硬段在极性、界面能等方面与软段的不相容性，因而容易与软段形成一种明显的微观相分离结构，这一微相分离的大小在10nm左右，其表面微相分离结构与生物膜极为相似，使得聚氨酯具有良好的生物相容性和抗凝血性。然而，聚氨酯不能自然降解的缺陷阻碍了其作为生物医学材料的发展。近年来，可降解聚氨酯材料的研究成为一大热点。可降解聚氨酯的合成主要是用共混或共聚的方法引入可降解成分或基团（聚乳酸、聚己内酯等）作为软段，以聚二异氰酸酯作为硬段，从而形成软硬段的嵌段式结构。通过设计调节软硬段的比例以及种类，可以控制其降解速率、弹性模量、结晶度、抗张强度、杨氏模量等主要性质。目前，可降解聚氨酯的合成主要有两大类：一类是利用天然高分子中的多元醇，另一类是利用可降解的合成聚合物多元醇，以此来部分或全部代替聚氨酯合成时所用的多元醇原料，从而合成可降解型聚氨酯。CN1515323A中介绍了一种先由聚乙二醇、聚乳酸和ε-己内酯共聚制得预聚物，再与壳聚糖或透明质酸共聚或共混制得的产品，该产品具有一定的生物可降解性能，但原料成本较高，且有动物源性。CN1691922A中介绍了一种丙烯酸和聚乳酸接枝共聚的含生物可降解成分的聚合物材料，但引入的不饱和双键以聚合链段的形式存在，且该方法制备的聚氨酯材料在降解的过程中会降低周围环境的PH。CN104788695A中介绍了一种可生物降解的聚氨酯材料的制备方法，其制备出的聚氨酯材料机械性能良好，且具有良好的生物可降解性能，但其合成的聚氨酯不含侧链或者不饱和键，不利于材料的进一步改性。综上所述，目前生物可降解聚氨酯材料得到了广泛的关注，在应用于医学材料时具有优秀的可设计性和生物安全性。但由于聚合物主链上缺少可供反应的活性基团，因此往往需要一些非常复杂的改性手段例如等离子体、胺解、光接枝等来进一步提升其可修饰性，以改善聚氨酯材料的生物活性。因此，发明一种含不饱和键的可生物降解的聚氨酯材料的制备方法，在提升其生物相容性并保留其预聚物聚酯的生物降解性能的同时，使其具有优异的可修饰特性和易功能化的优点，对聚氨酯在医学材料中的应用具有重要的促进作用。技术实现要素：本发明的目的是提供一种含不饱和键的可生物降解的聚氨酯材料的制备方法，使得制备的聚氨酯材料为全合成、无潜在动物源性以及机械性能和降解性能可控的聚合物，并且使其具有优异的可修饰特性和易功能化的优点。本发明制备的聚氨酯材料含有不饱和键和亲水性小分子，在降解过程中会释放出的弱碱性小分子能够平衡降解造成的PH的降低。为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：本发明提出的一种含不饱和键的生物可降解聚氨酯的制备方法，具体步骤如下；（1）含不饱和键的预聚物的合成将环状交酯、环状内酯或环状交酯和环状内酯的混合物中任一种与不饱和二元羧酸、催化剂混合，在氮气保护下，所述环状交酯或环状内酯发生开环反应，然后与体系中的不饱和二元羧酸反应，制得含不饱和键的预聚物；不饱和二元羧酸与环状交酯、环状内酯或环状交酯与环状内酯混合物的摩尔比为1~4：1；反应温度为60-150℃，反应时间1~10小时；(2)双端羟基预聚物的合成将步骤（1）中制得的含不饱和键的预聚物与过量的多元醇和催化剂混合，在氮气保护下，发生反应，反应温度为90~160℃，反应时间为1~10小时，制得双端羟基预聚物；多元醇的物质的量为含不饱和键的预聚物的1~4倍；（3）双端异氰酸基预聚物的合成将步骤（2）制得的双端羟基预聚物、过量的二异氰酸酯、催化剂于无水N，N-二甲基甲酰胺中，在氮气保护下反应，反应温度为60~100℃，反应时间2~8小时。除去过量的二异氰酸酯后，得到双端异氰酸基预聚物；所述的二异氰酸酯的异氰酸根与双端羟基预聚物的羟基的摩尔比为4~12：1；(4)聚氨酯的制备将扩链剂溶于溶剂后，滴加到步骤（3）制得的双端异氰酸基预聚物中，在氮气保护下，扩链反应1~8小时，得到聚氨酯材料。本发明中，步骤（1）中的环状内酯为亚甲基单元数为4~7的内酯，所述的环状交酯为乙交酯或者丙交酯，所述催化剂为有机锡类催化剂或锌类催化剂。所述有机锡类催化剂为二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡或二（十二烷硫基）二丁基锡。更进一步优选的，所述有机锡类催化剂为辛酸亚锡。本发明中，步骤（1）中催化剂的用量为环状交酯、环状内酯或环状交酯和环状内酯的混合物中任一种质量的0.1%~0.5%。本发明中，步骤（1）中的不饱和二元羧酸为顺丁烯二酸或反丁烯二酸或戊烯二酸。本发明中，步骤（2）中多元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或者甘油中任一种。本发明中，步骤（2）中所述催化剂为有机锡类催化剂或锌类催化剂，催化剂的用量为含不饱和键的预聚物质量的0.1%~0.5%。所述有机锡类催化剂为二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡或二（十二烷硫基）二丁基锡。更进一步优选的，所述有机锡类催化剂为辛酸亚锡。本发明中，步骤（3）中所述的二异氰酸酯为脂肪族直链二异氰酸酯。本发明中，步骤（4）中所述的扩链剂为亚甲基数量为2~6的脂肪族直链二醇或脂肪族直链二胺或含氨基甲酸酯的双端为羟基的多嵌段化合物，所述多嵌段化合物的嵌段数为3~7。所述脂肪族直链二异氰酸酯为：1,4-四亚甲基二异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯。本发明中，步骤（4）中扩链反应中氨基与异氰酸基团的摩尔比值为1.0~1.1：1，所述的扩链反应在冰浴0~4℃下反应1~8小时。本发明的有益效果在于：1.本发明在制备含不饱和键的可生物降解的聚氨酯材料中的二异氰酸酯优选1,4-四亚甲基二异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯，价格便宜，易得。2.本发明制备的含不饱和键的聚氨酯中的聚酯软段中的酯键能够被生物降解，因此本发明的聚氨酯具有良好的生物降解性能。3.本发明制备的聚氨酯链段中含有碳碳双键不饱和键，易于修饰改性及功能化，可用来固定精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）和其他活性肽，从而进一步提高作为组织材料的生物相容性。4.本发明制备的含不饱和键的聚氨酯材料在降解过程中能够释放出小分子二胺来控制降解过程中的局部酸性积累。具体实施方式下面结合具体实施例来对本发明作进一步说明。分子量和分子量分布:使用日本岛津公司的GPC-20A型凝胶色谱仪测定聚氨酯的分子量和分子量分布，溶剂为四氢呋喃，标样为单分散聚苯乙烯。降解性能：将所制备的聚氨酯材料溶于N,N-二甲基甲酰胺中制成固含量为15%的溶液，将溶液置于真空度为0.1MPa的条件下脱泡4小时，将得到的无气泡聚氨酯溶液浇铸于不锈钢模具上，常温下干燥24小时，再置于20-30℃真空干燥箱中干燥24小时，得到聚氨酯薄膜。将上述膜材料浸泡在37℃生理盐水中，以天为周期进行测量，拉伸强度为零时，认为降解完成。实施例1（1）含不饱和键的预聚物的合成将20gL-丙交酯溶于200mL二氯甲烷中，在500mL圆底烧瓶中，将0.3g辛酸亚锡和11.26g反丁烯二酸加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，130℃下反应6小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到不饱和键的预聚物。（2）双端羟基预聚物的合成将1.53g乙二醇、21.6g步骤（1）中合成的含不饱和键的预聚物及0.3g辛酸亚锡加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，130℃下反应6小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到双端羟基预聚物。（3）双端异氰酸基预聚物的合成将20.16g1,6-六亚甲基二异氰酸酯加入反应瓶中，将溶解于二氧六环中步骤中合成的双端羟基预聚物（每1.5mL二氧六环溶解1g预聚物）滴加到反应瓶中，磁子搅拌，反应温度80℃，反应6小时，减压除去过量的二异氰酸酯，得到双端异氰酸基预聚物。（4）聚氨酯的制备将双端异氰酸基预聚物通氮气平衡，连接机械搅拌，滴加乙二胺扩链剂的二氧六环溶液（扩链剂加入量为乙二醇摩尔量的1.05倍，1g扩链剂溶于5mL二氧六环配制，滴加完毕后继续恒温80℃反应6小时。反应过程始终通氮气保护。将产物分别用水和冰乙醇反复沉降，常温真空干燥得聚氨酯材料。实施例2（1）含不饱和键的预聚物的合成将20gL,D-丙交酯溶于200mL二氯甲烷中，在500mL圆底烧瓶中，将0.3g辛酸亚锡和11.26g反丁烯二酸加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，140℃下反应4小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到不饱和键的预聚物。（2）双端羟基预聚物的合成将1.53g乙二醇、21.6g步骤（1）中合成的含不饱和键的预聚物及0.14g二醋酸二丁基锡加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，120℃下反应8小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到双端羟基预聚物。（3）双端异氰酸基预聚物的合成将20.16g1,6-六亚甲基二异氰酸酯加入反应瓶中，将溶解于二氧六环中步骤中合成的双端羟基预聚物（每1.5mL二氧六环溶解1g预聚物）滴加到反应瓶中，磁子搅拌，反应温度60℃，反应8小时，减压除去过量的二异氰酸酯，得到双端异氰酸基预聚物。（4）聚氨酯的制备将双端异氰酸基预聚物通氮气平衡，连接机械搅拌，滴加1,3-丙二胺扩链剂的二氧六环溶液（扩链剂加入量为乙二醇摩尔量的1.01倍，1g扩链剂溶于5mL二氧六环配制，滴加完毕后继续恒温80℃反应6小时。反应过程始终通氮气保护。将产物分别用水和冰乙醇反复沉降，常温真空干燥得聚氨酯材料。实施例3（1）含不饱和键的预聚物的合成将20gL-丙交酯溶于200mL二氯甲烷中，在500mL圆底烧瓶中，将0.14g二醋酸二丁基锡和11.26g顺丁烯二酸加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，130℃下反应6小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到不饱和键的预聚物。（2）双端羟基预聚物的合成将1.53g乙二醇、21.6g步骤（1）中合成的含不饱和键的预聚物及0.14g二醋酸二丁基锡加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，150℃下反应4小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到双端羟基预聚物。（3）双端异氰酸基预聚物的合成将16.8g1,4-四亚甲基二异氰酸酯加入反应瓶中，将溶解于二氧六环中步骤中合成的双端羟基预聚物（每1.5mL二氧六环溶解1g预聚物）滴加到反应瓶中，磁子搅拌，反应温度75℃，反应5小时，减压除去过量的二异氰酸酯，得到双端异氰酸基预聚物。（4）聚氨酯的制备将双端异氰酸基预聚物通氮气平衡，连接机械搅拌，滴加1,4-丁二胺扩链剂的二氧六环溶液（扩链剂加入量为乙二醇摩尔量的1.05倍，1g扩链剂溶于5mL二氧六环配制，滴加完毕后继续恒温80℃反应6小时。反应过程始终通氮气保护。将产物分别用水和冰乙醇反复沉降，常温真空干燥得聚氨酯材料。实施例4（1）含不饱和键的预聚物的合成将12gL-丙交酯，12g乙交酯溶于200mL二氯甲烷中，在500mL圆底烧瓶中，将0.3g辛酸亚锡和12.62g戊烯二酸加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，150℃下反应3小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到不饱和键的预聚物。（2）双端羟基预聚物的合成将2.25g1.4-丁二醇、21.6g步骤（1）中合成的含不饱和键的预聚物及0.11g二（十二烷硫基）二丁基锡加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，150℃下反应4小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到双端羟基预聚物。（3）双端异氰酸基预聚物的合成将20.16g1,6-六亚甲基二异氰酸酯加入反应瓶中，将溶解于二氧六环中步骤中合成的双端羟基预聚物（每1.5mL二氧六环溶解1g预聚物）滴加到反应瓶中，磁子搅拌，反应温度75℃，反应5小时，减压除去过量的二异氰酸酯，得到双端异氰酸基预聚物。（4）聚氨酯的制备将双端异氰酸基预聚物通氮气平衡，连接机械搅拌，滴加1,4-丁二胺扩链剂的二氧六环溶液（扩链剂加入量为1.4-丁二醇摩尔量的1.05倍，1g扩链剂溶于5mL二氧六环配制，滴加完毕后继续恒温80℃反应6小时。反应过程始终通氮气保护。将产物分别用水和冰乙醇反复沉降，常温真空干燥得聚氨酯材料。实施例5（1）含不饱和键的预聚物的合成将20g乙交酯溶于200mL二氯甲烷中，在500mL圆底烧瓶中，将0.11g二（十二烷硫基）二丁基锡和12.62g戊烯二酸加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，120℃下反应8小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到不饱和键的预聚物。（2）双端羟基预聚物的合成将2.25g1.4-丁二醇、21.6g步骤（1）中合成的含不饱和键的预聚物及0.3g辛酸亚锡加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，150℃下反应4小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到双端羟基预聚物。（3）双端异氰酸基预聚物的合成将16.8g1,4-四亚甲基二异氰酸酯加入反应瓶中，将溶解于二氧六环中步骤中合成的双端羟基预聚物（每1.5mL二氧六环溶解1g预聚物）滴加到反应瓶中，磁子搅拌，反应温度75℃，反应5小时，减压除去过量的二异氰酸酯，得到双端异氰酸基预聚物。（4）聚氨酯的制备将双端异氰酸基预聚物通氮气平衡，连接机械搅拌，滴加1,3-丙二胺扩链剂的二氧六环溶液（扩链剂加入量为1.4-丁二醇摩尔量的1.01倍，1g扩链剂溶于5mL二氧六环配制，滴加完毕后继续恒温80℃反应6小时。反应过程始终通氮气保护。将产物分别用水和冰乙醇反复沉降，常温真空干燥得聚氨酯材料。实施例6（1）含不饱和键的预聚物的合成将20gL-丙交酯溶于200mL二氯甲烷中，在500mL圆底烧瓶中，将0.3g辛酸亚锡和11.26g反丁烯二酸加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，130℃下反应6小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到不饱和键的预聚物。（2）双端羟基预聚物的合成将1.8g1.3-丙二醇、21.6g步骤（1）中合成的含不饱和键的预聚物及0.3g辛酸亚锡加入到100mL圆底烧瓶中，通入氮气30分钟以除去反应体系中的空气，接上氮气气囊，待气囊膨胀后停止通气，130℃下反应6小时。将反应混合物冷却并溶解在氯仿中，将溶解后的溶液缓慢滴入正己烷中并不断搅拌，得到白色沉淀，该步骤重复5次。将得到的沉淀物在50℃的真空烘箱中干燥过夜，得到双端羟基预聚物。（3）双端异氰酸基预聚物的合成将16.8g1,4-四亚甲基二异氰酸酯加入反应瓶中，将溶解于二氧六环中步骤中合成的双端羟基预聚物（每1.5mL二氧六环溶解1g预聚物）滴加到反应瓶中，磁子搅拌，反应温度80℃，反应6小时，减压除去过量的二异氰酸酯，得到双端异氰酸基预聚物。（4）聚氨酯的制备将双端异氰酸基预聚物通氮气平衡，连接机械搅拌，滴加乙二胺扩链剂的二氧六环溶液（扩链剂加入量为1.3-丙二醇摩尔量的1.05倍，1g扩链剂溶于5mL二氧六环配制，滴加完毕后继续恒温80℃反应6小时。反应过程始终通氮气保护。将产物分别用水和冰乙醇反复沉降，常温真空干燥得聚氨酯材料。实施例1-6中聚氨酯材料的体外降解测试部分实验结果如表1所示。表1实施例Mn*105分子量分布系数降解时间/d11.571.372721.681.293131.711.513441.491.442151.531.262661.611.4629当前第1页1 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