【硕士】功能性聚氨酯泡沫的合成及其应用研究

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内容简介

　　【硕士】功能性聚氨酯泡沫的合成及其应用研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：安徽大学　　学位年度：2009　　 聚氨酯是一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物，聚氨酯泡沫通过异氰酸酯、多元醇以及发泡剂反应合成，形成由软段和硬段交替组成的结构。其制品种类繁多，性能优异，在可弃包装材料、家具、汽车、隔音、减震等方面都得到了广泛的应用，尤其是在服饰、玩具、电器、以及无回波暗室方面。目前无回波暗室中大量使用的锥体材料是由聚氨酯泡沫和吸波剂构成的复合材料。同时，对无回波暗室的需求为发展新型聚氨酯泡沫塑料提出了新的挑战。然而，由于吸波剂很容易脱离聚氨酯泡沫，因此传统的制备工艺必须改进。除此之外，聚氨酯泡沫具有良好的生物相容性和生物降解性，但其亲水性差，导致其在生物医学上的应用受到一定的限制。因此，改善聚氨酯泡沫的亲水性，使其绿色化变得非常重要。聚氨酯泡沫由于具有良好的生物降解性和多孔结构，可作为化肥的载体呈现缓释行为。近年来，有报道将生物降解性的聚氨酯泡沫进行载药，然后对其药物缓释行为进行研究。当今，纳米控释系统作为独特的药物新剂型得到越来越广泛的关注，有理由相信纳米聚氨酯泡沫缓释材料是今后的发展方向之一。 本论文为提高聚氨酯泡沫吸波材料的吸波性能，改进传统制备工艺，制备了新型的聚氨酯/碳纳米管复合泡沫吸波材料；为改善聚氨酯泡沫的吸水性，提高聚氨酯泡沫的生物相容性，制备了高吸水性聚乙烯醇-聚氨酯泡沫材料。并且在多孔氧化铝膜的孔道中原位合成了聚氨酯纳米线，同时，以聚氨酯纳米线作为药物载体，对模型药物-诺氟沙星进行包覆，制备了诺氟沙星/聚氨酯纳米线/AAO膜缓释体系，并对其药物缓释行为进行研究。具体研究工作主要包括以下三个部分： 一、聚氨酯/碳纳米管复合泡沫吸波材料的制备及其吸波性能研究 以聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯为主要原料制备预聚体，然后在预聚体中分别掺杂2 wt%、3 wt% 和5 wt%的碳纳米管并充分搅拌，再加入水作为发泡剂，水与过量的甲苯二异氰酸酯反应生成二氧化碳和胺，胺又迅速与甲苯二异氰酸酯反应生成脲键。反应中释放的二氧化碳在预聚体中产生大量气泡，将预聚体烘培从而形成泡沫。由此，成功地合成了黑色的聚氨酯/碳纳米管复合泡沫。采用安捷伦数字化矢量网络分析仪在5～18 GHz频段范围内对该材料的微波吸收性能进行测试。结果表明：掺杂了碳纳米管的聚氨酯复合泡沫材料在11～17 GHz频段内具有很好的微波吸收效果，反射损耗随着碳纳米管掺杂比例的增加而增大。通过首先在预聚体中掺杂吸波剂，然后再发泡形成泡沫吸波材料，解决了传统工艺中直接把聚氨酯泡沫浸渍在吸波剂的溶液里制备吸波材料，吸波剂易脱离泡沫基体的问题。 二、高吸水性聚乙烯醇-聚氨酯泡沫的制备及其吸水性能研究 分别采用以下两种不同的方法制得高吸水性聚氨酯泡沫：1）在合成的聚氨酯预聚体中掺入一定量带有亲水性基团的聚乙烯醇并共混，然后发泡而成；2）用聚乙烯醇水溶液代替水作为发泡剂掺入合成的聚氨酯预聚体中，共同发泡而成。结果表明：聚乙烯醇-聚氨酯复合泡沫材料具有很好的吸水性能。 三、诺氟沙星/聚氨酯纳米线/AAO膜药物缓释行为研究 （1）多孔氧化铝膜的制备 多孔氧化铝膜一般是通过在磷酸或草酸的电解液中氧化高纯铝得到的，而本论文要求制备出大孔径的而且孔分布均匀的氧化铝膜；本文使用混合多元酸（5 wt%磷酸和0.4 M草酸，体积比1：1）作为电解质。用扫描电镜（SEM）观察了双通AAO膜的形貌，发现其孔径在150~200 nm，孔径分布也较均匀。 （2）聚氨酯纳米线在多孔氧化铝膜中的合成 以聚醚二元醇、聚醚三元醇和甲苯二异氰酸酯为主要原料，在多孔氧化铝膜的纳米孔道中合成聚氨酯纳米线。通过SEM和红外光谱的表征，证明成功合成了聚氨酯纳米线。 （3）诺氟沙星/聚氨酯纳米线/AAO膜药物缓释行为的研究 以诺氟沙星作为模型药物，对其进行包覆，分别制备了诺氟沙星/聚氨酯泡沫、诺氟沙星/AAO膜以及诺氟沙星/聚氨酯纳米线/AAO膜三种药物缓释体系，并且在模拟体液（pH=7.4）中进行了药物体外缓释，通过紫外-可见分光光度计研究了药物体外缓释行为。研究结果表明这三种缓释体系均具有很好的缓释作用，值得一提的是诺氟沙星/聚氨酯纳米线/AAO膜药物缓释体系能有效地抑制药物的“突释”现象。而且，这三种缓释体系的缓释速率与时间的平方根成正比，基本都符合Higuiehi模型。 　　　　　　

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