一种制备侧链含有氨基的聚氨酯材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及聚氨醋材料领域，特别设及一种制备侧链含有氨基的聚氨醋材料的方 法。
【背景技术】
[0002] 聚氨醋全称为聚氨基甲酸醋，是主链上含有重复氨基甲酸醋基团（NHC00)的大分 子化合物的统称。它是由有机二异氯酸醋或多异氯酸醋与二径基或多径基化合物加聚而 成。聚氨醋的力学性能具有很大的可调性。通过控制结晶的硬段和不结晶的软段之间的 比例，聚氨醋可W获得不同的力学性能。因此其制品具有耐磨、耐溫、密封、隔音、加工性能 好、可降解等优异性能。此外PU具有良好的生物相容性，其广泛应用于医学领域。然而，PU 材料的力学性能W及生物相容性等方面的性能，还远远不能满足于临床长期植入体内的要 求。为了拓宽PU的应用，通过PU与对其进行改性如接枝亲水性高分子，接枝生物活性分子 W及等离子处理等，W满足不同的需求。其中，对于聚氨醋进行氨基改性得到了人们的广泛 关注，对于聚氨醋氨基改性后其主要有W下优点：（1)对于细胞和组织无毒；(2)降低材料 表面疏水性；（3)中和植入材料降解释放的酸性物质，减少炎症；(4)提供与其他生物分子 结合的活性位点，例如胶原，明胶，RGD短肤等固定在材料表面，促进细胞在材料表面的增殖 和分化；（5)提供层层自组装的表面，由于表面含有大量在溶液中带正电的氨基，可W作为 层层自组装的基底材料，可W在上边自组装生物活性分子，例如硫酸软骨素和胶原层层自 组装在表面含有氨基的聚氨醋材料表面；(6)可W作为一种抑敏感型的材料；(7)由于其 表面带正电，有利于细胞在材料表面粘附；
[0003] 在过去的数年中，人们对于聚氨醋材料的氨基修饰主要集中在材料表面氨基修饰 和聚氨醋分子链接枝氨基。
[0004] Gorna和他的合作者采用氨等离子处理的方法对于聚氨醋材料进行了表面氨基化 处理，其改变了聚氨醋材料的亲疏水性和热稳定性（Go;rna,K.etal.PolymerDegradation andSt油ility，2003. 79 (3)，475)，化等人采用丙二胺氨解的方法在聚氨醋材料表面接 枝上了大量的氨基，改性后的聚氨醋材料表面亲水性大大改善，同时他们将硫酸软骨素 和胶原层层自组装到氨基化修饰后的聚氨醋材料表面，促进细胞的粘附和增殖化e，X.et al.,AppliedSurfaceScience, 2012. 258 (24), 9918 ;He,X.,etal.JournalofApplied PolymerScience, 2012. 126 (SI),E354),Zhang等人通过添加硫酸锭的方法得到表面含有 氨基的聚氨醋纤维，然后通过水还原法在聚氨醋纤维表面形成金纳米粒子，获得了具有良 好导电性的聚氨醋纤维材料狂hang,X. -C.，etal.，Polymer, 2012. 53 (22)，5190) 阳0化]Xie等人W皿I，聚己内醋（P化)，已修饰的聚乙二醇（PEG)作为原料通过对氨 基保护脱保护得到具有侧链为氨基的聚氨醋材料，运种途径在反应过程中引入了含有氨 基被保护的天冬氨酸的PEG(PEG-Asp-阳G)作为预聚物。然后在皿I，P化和氨基被保 护的PEG-Asp-PEG反应，氨基脱保护后得到较低含量侧链为氨基的聚氨醋狂ie，Z.，et al. ,liuropeanPolymerJournal, 2007. 43 巧），2080)。Hung等人在合成聚氨醋时在其侧链 上引入醋基，然后通过胺解的方法将含有氨基的分子接入聚氨醋侧链，制得了侧链为氨基 的聚氨醋材料（Yang,T. -f.,etal.,Biomacromolecules, 2004. 5 巧），1926)，此外，他们也 采用了在醋基上胺解接枝上缩水甘油酸，然后二胺与缩水甘油酸反应将氨基接枝到聚氨醋 侧链上，运种方法由于添加了缩水甘油酸，对于材料亲水性相比直接胺解得到材料有一定 的提高（Hung,W.C.,etal.,JournalofControlledRelease, 2009. 133(1),68)
[0006] 在现有的聚氨醋材料氨基化修饰中主要集中在表面改性，表面改性由于作用深 度有限，其长期有效性难W保证，而现有的对于聚氨醋分子链进行氨基化采用的方式保护 /脱保护反应效率较低，而且制备过程设及较多的化学反应步骤，增加了工艺的复杂性，另 一种胺解氨基化聚氨醋分子链的方法也存在氨基化效率不高，此外，由于胺解的作用点是 聚氨醋分子链上的醋基，聚醋将被胺解，运样聚醋型聚氨醋将无法采用胺解的方式进行聚 氨醋分子链氨基化修饰（仅仅可W采用胺解的方式对聚醋型聚氨醋进行表面氨基化修饰 〇fe，X.etal.，AppliedSurfaceScience, 2012. 258 (24) ,9918))，胺解的方式对聚氨醋分 子链进行氨基化修饰使用范围受到了很大的限制。
[0007] CN102432804A公开了一种端氨基聚氨醋的制备方法，采用位阻保护法制备了端氨 基聚氨醋材料，其用于双组分聚脈/聚氨醋弹性体体系，所得聚脈弹性体的物化性能优异。 [000引在此前的研究中，人们通过了多种改性方法对于聚氨醋材料进行了氨基化修饰。 其中氨等离子体表面改性，硫酸锭盐纤维表面修饰，胺解法对于聚氨醋材料氨基化修饰均 是在聚氨醋材料表面进行，仅仅表面修饰，相对于对聚氨醋分子链进行修饰，其氨基修饰不 彻底，长期有效性难W保证，同时对于聚氨醋材料氨基修饰的量也难W把控。人们也对聚 氨醋分子链进行了氨基化修饰，现有的对于聚氨醋分子链进行氨基化采用的方式保护/脱 保护反应效率较低，而且制备过程设及较多的化学反应步骤，增加了工艺的复杂性，另一种 胺解氨基化聚氨醋分子链的方法也存在氨基化效率不高，此外，由于胺解的作用点是聚氨 醋分子链上的醋基，聚醋将被胺解，运样聚醋型聚氨醋将无法采用胺解的方式进行聚氨醋 分子链氨基化修饰，胺解的方式对聚氨醋分子链进行氨基化修饰使用范围受到了很大的限 制。
【发明内容】
[0009] 为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种制备侧链含有 氨基的聚氨醋材料的方法，高效可控，并且适用范围广。
[0010] 本发明的目的通过W下技术方案实现：
[0011] 一种制备侧链含有氨基的聚氨醋材料的方法，包括W下步骤：
[0012] (1)侧链含烘基聚氨醋的合成：将二异氯酸醋、扩链剂小分子，软段大分子二醇在 催化剂的作用下合成侧链含烘基聚氨醋；所述扩链剂小分子包括含有烘基的小分子二醇；
[0013] 其中，大分子二醇与小分子二醇总量与二异氯酸醋摩尔比为0.5~2;含有烘基的 小分子二醇与二异氯酸醋摩尔比为0.05~2 ;
[0014] (2)将步骤（1)得到的侧链含烘基的聚氨醋溶解在溶剂中，称取叠氮胺，然后在氮 气保护下加入亚铜催化剂，在10~60°c下反应15~36h ;所述叠氮胺与烘基的摩尔比为 0. 1~1. 5 ;反应过程如下式所示：
[0015]
[0016] 所述的二异氯酸醋包括脂肪族和含有芳香族结构的二异氯酸醋。
[0017] 步骤（1)所述的二异氯酸醋为六亚甲基二异氯酸醋、对苯二甲基二异氯酸醋、甲 苯二异氯酸醋、赖氨酸二异氯酸醋。
[0018] 步骤（1)所述扩链剂小分子二醇由含有烘基的小分子二醇和不含烘基的小分子 二醇（二胺、二酸）组成；所述含有烘基的小分子二醇为单、双或多取代二醇，如2, 2-丙烘 基-丙二醇或3, 5-二径甲基-1-烘丙基酸苯等；所述不含烘基的小分子二醇（二胺、二酸） 为分子量低于300的含有双官能团的小分子，如乙二醇、丙二醇、下二醇或双酪A，下二胺， 下二酸等。
[0019] 步骤（1)所述催化剂为Ξ乙締二胺、辛酸亚锡或二月桂酸二下基锡；所述催化剂 的用量为二异氯酸醋0. 〇5mol%~5mol%。
[0020] 所述软段大分子二醇为聚酸型高分子、聚醋型高分子、聚硅氧烷二元醇、聚締控二 元醇中的一种W上。
[0021] 步骤（2)所述叠氮胺为氮乙胺、叠氮丙胺、叠氮苯胺或11-叠氮-3,6, 9-Ξ氧杂 十一烧-1-胺及其盐酸盐中的一种。
[0022] 步骤（2)所述亚铜催化剂为铜线、铜粉、五水硫酸铜/抗坏血酸（钢）/棚酸或 Cu化/PMDETA。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有W下优点和有益效果：
[0024] (1)相对聚氨醋进行表面修饰的方法，本发明的方法修饰更加彻底，而且适用性更 广。
[00巧](2)相比对于扩链剂上氨基保护/脱保护的方法，本发明的效率更高，而且制备步 骤更少，副反应也更少，具有明显的优势。
[0026] (3)相比胺解法得到侧链含有氨基的聚氨醋，本发明可W适用于聚氨醋软段为聚 醋型的大分子二醇，而胺解由于会与醋基发生反应，破坏聚醋结构，其应用受到很大的限 审IJ，此外，由于胺解法使用的是二胺，也有可能发生交联等副反应，而采用发明的方法，可W 有效避免运些问题，同时本发明采用的CuAAC反应，反应效率高，反应条件溫和，对于侧链 氨基含量和聚氨醋结构可控性强，是一种理想的制备侧链含氨基聚氨醋材料的方法。
[0027] (4)本发明可W通过设计不同的聚氨醋配方和叠氮胺的种类和量，制备出结构不 同，侧链含有不同量氨基的聚氨醋材料，丰富了侧链含氨基聚氨醋材料的方法。此方案设及 的反应步骤简单易操作，具有很好的应用前景。
【附图说明】
[0028] 图1为实施例1制备的侧链含烘基的聚醋型聚氨醋和侧链含有氨基的聚醋型聚氨 醋材料的1HNMR图谱。
[0029] 图2为实施例1制备的侧链含烘基的聚醋型聚氨醋和侧链含有氨基的聚醋型聚氨 醋材料的表面zeta电位图。
[0030] 图3为实施例2的侧链含烘基的聚醋型聚氨醋和侧链含有氨基的聚醋型聚氨醋材 料的拉曼（Raman)图谱。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。 阳0巧 实施例1
[0033] (I)将聚己内醋二醇2000 (P化2000)在110°C下真空脱水比。DPPD常溫真空脱水 比。称取lOg聚己内醋2000(PCL2000，leq)和1. 18g六亚甲基二异氯酸醋化DI，1.4eq)然 后加入六亚甲基二异氯酸醋的0. 5mol%辛酸亚锡作为催化剂，加入20ml超干DMF氮气保 护80°C揽拌反应地，然后加入0. 30g2, 2-丙烘基-丙二醇值PP化0. 4eq)继续氮气保护下 反应化后升溫至90°C，熟化化，甲醇共沉淀纯化，真空干燥得到侧链含烘基的聚醋型聚氨 醋（4D)。