WO2024104273A1 - 聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷型聚氨酯脲及制备方法 - Google Patents
聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷型聚氨酯脲及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种聚氨酯共聚物，所述聚氨酯共聚物的软段包括聚二甲基硅氧烷结构和聚碳酸酯结构，所述聚二甲基硅氧烷结构如式(I)所示，所述聚碳酸酯结构如式(II)所示，式中各基团定义见说明书，其具有较好的生物稳定性及力学性能。
Description
相关申请的交叉引用
本发明要求于2022年11月16日向中国国家知识产权局提交的申请号为CN202211430351.7、发明名称为“聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷型聚氨酯脲及制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本发明涉及生物医用材料开发与应用领域，具体涉及一种可应用于心脏瓣膜的聚氨酯共聚物及其制备方法。
心脏瓣膜位于心室和心房的交界处、或者心脏与血管的出口处，其主要功能是防止血液倒流，以维持人体内正常的血液循环。按照心脏瓣膜所在位置，主要分为主动脉瓣、二尖瓣、三尖瓣和肺动脉瓣。当人体自身瓣膜出现病变时，会导致瓣膜出现狭窄和反流，严重影响患者的健康甚至导致死亡。心脏瓣膜置换术作为治疗心脏瓣膜疾病的有效手段已在临床上得到广泛应用。目前临床上广泛使用的人工心脏瓣膜大致分为人工机械瓣膜和生物瓣膜。机械瓣膜是最早出现的人工心脏瓣膜，虽所用材料具有性能稳定、可长期使用的特点，但因整体结构设计导致生物相容性差，术后易感染且需要采取终生抗凝措施。生物心脏瓣膜是由猪心包和牛心包经过脱细胞，再经过戊二醛等化学交联处理后制成的。该瓣膜模拟了天然瓣膜力学特性，具有血流动力学性能优越、无需终身抗凝、可避免长期抗凝相关并发症的发生等优点，病人术后生活质量高、抗感染力强、不易发生感染性心内膜炎，在心脏瓣膜临床手术中得到广泛使用。但是，对于生物心脏瓣膜来说，由钙化所导致的瓣膜寿命下降问题一直是限制其应用的最大阻碍。因使用耐久性差，在临床上一般不建议年轻人与中年人进行生物心脏瓣膜的移植。
如何才能克服现有机械瓣膜和生物瓣膜的缺点，增强其使用耐久性和抗钙化能力，并提高生物相容性？日渐成熟的人工合成高分子材料逐渐进入人们的视野，通过将人工合成材料替换生物心脏瓣膜中所用的猪心包或者牛心包材料，在不影响生物相容性的前提下，能大幅提高其使用耐久性和抗钙化能力。生物稳定型聚1,6-己二醇-聚二甲基硅氧烷型聚氨酯(脲)就是这样一种同时兼具优异力学性能和生物相容性的合成高分子材料(P.A.Gunatillake等,Polym Rev,2019,59(3):391-417；L.S.Dandeniyage等,J Biomed Mater Res Part B,2018:106B:1712-1720)。
稳定聚氨酯(脲)主要是由软段和硬段组成，其中软段可以为聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷等大分子二醇，硬段多为异氰酸酯和小分子二醇和或二胺。其独特的相分离结构不仅为其提供了优异的物理机械性能，而且还可视不同使用要求，进行灵活地配方调整。传统的
聚醚和聚酯型聚氨酯(脲)与其他高分子材料相比，具有机械强度高、生物相容性好等优点，但存在一个无法回避的问题，即作为植入材料在人体内长期使用时，在酶和活性氧的作用下，尤其是在承受外界应力的情况下，总会发生部分水解和氧化降解，严重限制了它们的长期植入应用。例如，聚酯型聚氨酯容易水解降解，而聚醚型聚氨酯则容易氧化降解，随着降解的进行，材料表面出现裂纹与微孔、分子量的降低、力学性能下降现象。经过人们的不懈努力，目前已出现了两种可以提高聚酯或聚醚型聚氨酯(脲)生物稳定性的方法，即：
(1)用聚碳酸酯二醇完全替代聚酯或聚醚二醇：聚碳酸酯型聚氨酯(脲)与一般的聚酯、聚醚系型聚氨酯(脲)相比显现出优异的物理机械性能、抗水解性能、热稳定性、耐候性和耐溶剂性，尤其是在生物稳定性方面抗水解降解和氧化降解的能力大幅提高。目前用于聚碳酸酯型聚氨酯(脲)制备的聚碳酸酯二醇主要为聚(1,6-己基碳酸酯)二醇(PHCDL)和聚(1,6-己基-1,2-乙基碳酸酯)二醇(PHECDL)。许多研究指出，虽然聚碳酸酯的引入显著改善了聚酯或聚醚型聚氨酯(脲)的抗水解和氧化降解的能力，但碳酸酯键在生理条件下仍有可能发生缓慢降解以及材料可能出现的钙化现象，人们对其作为长期植入的人工心脏瓣膜材料的使用仍然倍加关注(F.Oveissi等,Materials Today Bio,2020:5100038)。
(2)用聚二甲基硅氧烷二醇替代聚酯或聚醚二醇：聚二甲基硅氧烷具有良好的生物相容性、生物稳定性、介电性、低温柔顺性。在聚二甲基硅氧烷中，Si、甲基以及相邻的两个O构成一个四面体结构，Si处于整个四面体的中心，两个非极性的甲基位于Si与O连接形成的平面上，键长较长的Si-C使得两个甲基上的氢分散开来，从而提高了聚二甲基硅氧烷的疏水性。同时，甲基上氢旋转运动需要占据较大的空间距离，使得相邻硅氧烷分子之间的距离增加，分子间距离越大，则分子间作用力越弱，所以聚二甲基硅氧烷分子间作用力比一般聚合物要弱得多，分子间作用力越弱，则表面张力及表面能越弱，更易于在表/界面富集形成PDMS表面层，从而保护或减少材料受到水解、酶解和氧化降解的影响，起到生物稳定的作用。独特的“有机-无机”化学结构不仅赋予了聚二甲基硅氧烷较宽的使用温度范围，如能够在-60℃(或更低的温度)-+250℃(或更高的温度)下长期使用，还赋予了其优异的生物稳定性。硅橡胶已广泛应用于医用导管等领域，但是硅橡胶的抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能弱于其他高分子材料。大量研究工作表明，在对物理机械性能有特殊要求的生物医用领域，如人工血管、心脏瓣膜等，心室辅助装置、心脏起搏器导线等，纯聚二甲基硅氧烷型聚氨酯(脲)需要引入聚醚或聚碳酸酯作为相容剂与聚二甲基硅氧烷组成混合软段一起使用。这是因为聚二甲基硅氧烷的表面能低，与极性的聚氨酯(脲)硬段间的相容性差，从而出现严重的相分离现象，导致分子量低，物理机械性能变差，不能满足特殊使用场合对材料物理机械性能的要求。
在聚醚聚氨酯(脲)中常用的聚醚二元醇，如聚丙二醇(PPG)，聚四氢呋喃(PTMO)，聚1,6-己二醇(PHMO)等，都可作为相容剂与聚二甲基硅氧烷二醇(PDMS)组成混合软段用于聚二甲基硅氧烷型聚氨酯(脲)的制备。但就力学性能与生物稳定性而言，利用由PHMO和PDMS组成的混合软段制备得到的聚二甲基硅氧烷型聚氨酯(脲)表现俱佳，获得了快速发展。例如，上世纪90年代中期，P.A.Gunatillake等就以重量比为80:20的PMDS/PHMO为混合软段，以4,4’-二苯甲基二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段，制备得到PHMO-PMDS型聚氨酯
Elast-Eon 2A，并已在心脏起搏器导线中得到广泛应用(P.A.Gunatillake等,Aust J Chem,2003,56:545-557)。
作为聚合物心脏瓣膜材料，除长期的生物稳定型要求外，其力学性能要求不仅拉伸和撕裂强度要高，而且模量和交变蠕变量要低。针对这些苛刻要求，近年来P.A.Gunatillake等在Elast-Eon 2A基础上，采用摩尔比为1:1的1,3-二羟丁基-1,1,3,3-四甲基二硅烷(BHTD)与乙二胺(EDA)组成混合扩链剂代替单一扩链剂BDO，制备出PHMO-PMDS型聚氨酯脲(P.A.Gunatillake等,US2017119923A1)。脲基的引入增加了分子链间氢键数量，同时也改善了微相分离结构，相较于Elast-Eon 2A及其它聚氨酯材料，其弹性、拉伸和撕裂强度都有显著提高。更重要的是，在应力-应变曲线上，没有出现屈服现象，表明该PHMO-PMDS型聚氨酯脲具有良好的抗蠕变能力(L.S.Dandeniyage等，J Biomed Mater Res Part B,2018,106:1712-1720)。
Foldax公司对上述聚氨酯脲用做聚合物瓣膜的可行性开展了系统的体内外评价研究。体外动静脉转流模型研究结果表明，在由PHMO-PMDS型聚氨酯脲制成人工血管内表面几乎检测不到血小板粘附和血栓形成。由该聚氨酯脲制成的聚合物瓣膜在植入羊心脏后，在血栓形成和系统的组织反应方面，与临床上使用的生物瓣膜相比几乎没有区别。此外，体内长期应变加速生物稳定型测试结果进一步证实了该类材料优异的体内外生物稳定性。所有这些性能测试结果都表明了PHMO-PMDS型聚氨酯脲十分适合作为柔软的聚合物瓣叶使用(C.Jenney等,Adv NanoBiomed Res,2020,2000032)。与此同时，他们还研究开发出与该聚氨酯脲相关的聚合物瓣膜制造相关设备和方法(J.G.贝思，F.N.洛姆巴迪，CN111200993A)。据公司网站报道该聚合物瓣膜已经成功进入临床试验阶段(www.foldax.com)。
生物医用聚氨酯经历了从聚醚型和聚酯型聚氨酯(脲)向生物稳定性聚碳酸酯型聚氨酯(脲)的发展历程。为满足人工血管、心脏瓣膜，心室辅助装置、心脏起搏器导线等长期植入材料对生物稳定性的要求，P.A.Gunatillake等先后制备出以PHMO-PDMS为混合软段的生物稳定型聚氨酯和聚氨酯脲。虽然与PPG和PTHF相比，PHMO的抗氧化降解能力以及在增强PDMS软段与硬段间相容性方面有了极大改善，但是混合软段中依然存在易受活性氧攻击的醚键，其生物稳定性仍需进一步考察与改进(L.S.Dandeniyage等,J Biomed Mater Res Part B 2019，107B:2557-2565)。因此，如何提高长期植入材料的生物稳定性，仍然具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷型聚氨酯脲型聚合物，其具有较好的生物稳定性及力学性能。
本发明的一方面，提供一种聚氨酯共聚物，所述聚氨酯共聚物的软段包括聚二甲基硅氧烷结构和聚碳酸酯结构；所述聚二甲基硅氧烷结构如式(I)所示，所述聚碳酸酯结构如式(II)所示，
其中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自直链饱和脂肪烃基，且R1与R2可以相同或不同，R3与R4可以相同或不同；
m为7-270；
n为3-128。
本发明采用相较于聚醚和聚酯型聚氨酯(脲)生物稳定性更好的聚碳酸酯二醇(PCDL)作为增容剂，与PDMS一起组成混合二元醇软段，在脂肪族或芳香族二异氰酸酯存在下，采用小分子二醇和二铵作为混合扩链剂，实施方法为溶液聚合法。
在一些具体实施方式中，所述R1、R2各自独立地选自单键、-C1-C10烷基、-O-(C2-C6亚烷基)-、-(C2-C6亚烷基)-O-、或-(C1-C6亚烷基)-O-(C2-C6亚烷基)-。
优选地，R1、R2选自-O-(CH2)2-。
优选地，R3、R4各自独立地选自-(C4-C10亚烷基)；更优选地，R3、R4选自-(CH2)6-。
在一些具体实施方式中，所述聚氨酯共聚物的软段由包括式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的原料制得：
其中，R1、R2、R3、R4、m、n各自定义同式(I)化合物或式(II)化合物；
优选地，式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的分子量相差不超过500。更优选地，式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的分子量相同。
优选地，式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的质量比为1：4至4：1；例如可以为1：3或2：3。
更优选地，式(I)化合物和式(II)化合物的质量比为1：3。
本发明的另一方面，提供一种聚氨酯共聚物，所述聚氨酯共聚物的软段由包括式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的原料制得：
其中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自直链饱和脂肪烃基，且R1与R2可以相同或不同，R3与R4可以相同或不同；
m为7-270；
n为3-128。
所述R1、R2各自独立地选自单键、-C1-C10烷基、-O-(C2-C6亚烷基)-、-(C2-C6亚烷基)-O-、或-(C1-C6亚烷基)-O-(C2-C6亚烷基)-。优选地，R1、R2选自-O-(CH2)2-。
优选地，R3、R4各自独立地选自-(C4-C10亚烷基)；更优选地，R3、R4选自-(CH2)6-。
在一些具体实施方式中，所述式(Ia)化合物为聚二甲基硅氧烷二醇。
优选地，所述聚二甲基硅氧烷二醇选自α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷、双(羟丁基)聚二甲基硅氧烷或双(羟丙基)聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
优选地，所述聚二甲基硅氧烷二醇的分子量为550-20000；例如可以为550-1000、550-2000、550-3000、550-4000、550-10000、550-15000、1000-2000、750-2000。
优选地，所述聚二甲基硅氧烷二醇为α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷，其分子量为750-2000，更优选为1000-2000。
在一些具体实施方式中，所述式(IIa)化合物为聚碳酸酯二醇。
优选地，所述聚碳酸酯二醇选自聚(1,6-己基-1,2-乙基碳酸酯)二醇、聚(1,6-己基碳酸酯)二醇、聚四亚甲基碳酸酯二醇中的一种或多种。
优选地，所述聚碳酸酯二醇的分子量为500-4000。
在一些具体实施方式中，所述聚氨酯共聚物的硬段包含-C(＝O)NH-R5-NH-C(＝O)-和/或-O-R6-O-和-NH-R7-NH-表示的结构，其中，R5选自二苯基甲烷、二环己基乙烷、甲基取代的苯基或-(CH2)6-；优选地，R5选自二苯基甲烷。
R6选自-(CH2)3-6-；优选地，R6选自-(CH2)4-。
R7选自-(CH2)2-、-(CH2)4-或-(CH2)6-；优选地，R7选自-(CH2)2-。
在一些具体实施方式中，所述聚氨酯共聚物的硬段由包括二异氰酸酯和小分子扩链剂的原料制得。
优选地，所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯和/或芳香族二异氰酸酯。
优选地，所述二异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。更优选地，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
在一些具体实施方式中，所述小分子扩链剂为二胺类扩链剂和/或二醇类扩链剂。
优选地，所述二醇类扩链剂选自1,4-丁二醇、1,6己二醇、1,3丙二醇、1,5-戊二醇中的一种或多种。
优选地，所述二胺类扩链剂选自1,2-乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺中的一种或多种。
优选地，所述扩链剂为二醇类扩链剂和胺类扩链剂组成的混合扩链剂，其中，二醇类扩链剂和二胺类扩链剂的质量比为1：2至1：2；更优选地，质量比为1：1。
本发明中，所述聚氨酯共聚物为聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷型聚氨酯脲。
优选地，所述聚氨酯共聚物包括26-45wt％的硬段；所述硬段由包括二异氰酸酯和所述胺类和/或二醇类扩链剂的原料制得。
在一些具体实施方式中，所述聚氨酯共聚物包括26-38wt％的硬段。
优选地，所述聚氨酯共聚物的软段包括25-40wt％的式(I)所示结构和60-75wt％的式(II)所示结构。
在一些具体实施方式中，所述聚氨酯共聚物软段包括25wt％式(I)所示结构和75wt％式(II)所示结构或40wt％式(I)所示结构和60wt％式(II)所示结构组成的嵌段共聚部分。本发明的另一方面，提供上述聚氨酯共聚物的制备方法，其包括以下步骤：
(1)预聚：将二异氰酸酯和催化剂加入溶有式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的溶液反应得到溶液一；
(2)初级扩链：将二醇类扩链剂加入溶液一得到溶液二；
(3)次级扩链：将二胺类扩链剂加入溶液二反应得到所述聚氨酯共聚物。
优选地，步骤(1)所述预聚在45-60℃条件下进行，预聚时间为3h。
优选地，步骤(1)中所述溶有式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的溶液通过将式(Ia)化合物和式(IIa)化合物溶于溶剂得到，所述溶剂选自二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氯乙烷、二甲苯中的一种或多种。
优选地，步骤(1)所述催化剂选自有机铋类、有机锡类、胺类；优选地，所述催化剂的用量为所有参与反应物质的0-1wt％；例如可以为0-0.5wt％或0.5-1wt％。
更优选的，所述催化剂为0.5wt％的二月桂酸二丁基锡。
优选地，步骤(2)所述初级扩链在25-100℃条件下进行，反应时间为0-8h。
更优选地，所述初级扩链在45-60℃条件下进行，反应时间为3h。
优选地，步骤(3)所述次级扩链反应为两阶段反应，第一阶段在0-50℃条件下反应；第二阶段在25-100℃条件下反应；更优选地，第一阶段在0-10℃条件下反应；第二阶段在45℃条件下反应。
优选地，所述第一阶段的反应时间为0-8h；所述第二阶段的反应时间为0-8h；更优选地，所述第一阶段的反应时间为1h；所述第二阶段的反应时间为12h。
本发明的另一方面，提供一种聚氨酯共聚物的制备方法，其包括以下步骤：
(1)预聚：将二异氰酸酯和催化剂加入溶有式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的溶液反应得到溶液一；
(2)初级扩链：将二醇类扩链剂加入溶液一得到溶液二；
(3)次级扩链：将胺类扩链剂加入溶液二反应得到所述聚氨酯共聚物。
其中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自直链饱和脂肪烃基，且R1与R2可以相同或不同，R3与R4可以相同或不同；
m为7-270；
n为3-128。
在一些具体实施方式中，步骤(1)所述式(Ia)化合物为聚二甲基硅氧烷二醇，所述聚二甲基硅氧烷二醇选自α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷、双(羟丁基)聚二甲基硅氧烷或双(羟丙基)聚二甲基硅氧烷。
优选地，所述聚二甲基硅氧烷二醇的分子量为550-20000；例如可以为550-1000、550-2000、550-3000、550-4000、550-10000、550-15000、1000-2000、750-2000。
优选地，所述聚二甲基硅氧烷二醇为α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷，其分子量为750-2000，更优选为1000-2000。
优选地，步骤(1)所述式(IIa)化合物为聚碳酸酯二醇，所述聚碳酸酯二醇选自聚(1,6-己基-1,2-乙基碳酸酯)二醇、聚(1,6-己基碳酸酯)二醇、聚四亚甲基碳酸酯二醇。
优选地，所述聚碳酸酯二醇的分子量为500-4000。
优选地，式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的分子量相差不超过500；；更优选地，式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的分子量相同。
优选地，式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的质量比为1：：4至4：1；更优选地，质量比为1：3。
在一些具体实施方式中，步骤(1)所述预聚在45-60℃条件下进行，，预聚时间为3h。
在一些具体实施方式中，步骤(1)中所述溶有式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的溶液通过将式(Ia)化合物和式(IIa)化合物溶于溶剂得到，所述溶剂选自二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氯乙烷、二甲苯中的一种或多种。
在一些具体实施方式中，所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯。
优选地，所述二异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯。
更优选地，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
在一些具体实施方式中，步骤(1)所述催化剂选自有机铋类、有机锡类、胺类；优选地，
所述催化剂的用量为所有参与反应物质的0-1wt％；例如可以为0-0.5wt％或0.5-1wt％。
在一些具体实施方式中，所述催化剂为0.5wt％的二月桂酸二丁基锡。
在一些具体实施方式中，步骤(2)所述初级扩链在25-100℃条件下进行，反应时间为0-8h。
在一些具体实施方式中，所述初级扩链在45-60℃条件下进行，反应时间为3h。
在一些具体实施方式中，步骤(2)所述二醇类扩链剂选自1,4-丁二醇、1,6己二醇、1,3丙二醇、1,5-戊二醇；优选地，所述二醇类扩链剂为1,4-丁二醇。
在一些具体实施方式中，步骤(3)所述次级扩链反应为两阶段反应，第一阶段在0-50℃条件下反应；第二阶段在25-100℃条件下反应；更优选地，第一阶段在0-10℃条件下反应；第二阶段在45℃条件下反应。
在一些具体实施方式中，所述第一阶段的反应时间为0-8h；所述第二阶段的反应时间为0-8h；更优选地，所述第一阶段的反应时间为1h；所述第二阶段的反应时间为12h。
在一些具体实施方式中，步骤(3)所述二胺类扩链剂选自1,2-乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺；优选地，所述二胺类扩链剂为1,2-乙二醇。
在一些具体实施方式中，步骤(2)中加入的二醇类扩链剂和步骤(3)中加入的二胺类扩链剂的质量比为1：2至1：2；更优选地，质量比为1：1。
本发明的另一方面，提供一种装置或制品，所述的装置或制品全部或部分由上述聚氨酯共聚物构成。
优选地，所述装置或制品是医疗装置、医疗制品或移植物；
优选地，所述装置或制品是心脏瓣膜。
本发明的另一方面，提供一种上述的聚氨酯共聚物在制备医疗装置、医疗制品或移植物中的用途。
图1为测试例1中的红外谱图。
图2为测试例1中样品A、B、C在DMF中的凝胶渗透色谱图。
图3为测试例1中的应力应变曲线测试结果；其中，图3中的a为本发明制备的不同硬段含量聚氨酯共聚物在干燥情况下的应力应变曲线，图3中的b为牛心包的应力应变曲线；图3中的c为本发明制备的不同硬段含量聚氨酯共聚物经36h饱和吸水后的应力应变曲线；图3中的d为本发明制备的不同硬段含量聚氨酯共聚物γ射线辐照后的应力应变曲线。
图4为测试例1中样品A、B、C的生物稳定性的测试结果；
图5为测试例1中样品A、B、C的抗蠕变性能的测试结果。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，
“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
如无特别说明，本发明中的含量均为重量百分比，％含量均为重量％含量。
本发明中所有范围的公开应当视为对范围内所有子范围和所有点值的公开。例如：分子量550-20000的公开应当视为也公开了600-1000、700-2000等范围，同时也公开了750、1500、3000等点值。又如化合物的质量比为1：4至4：1的公开应当视为也公开了1：3至2：3的范围。
术语“脂肪烃基”包括饱和的和不饱和的链状烃基，所述脂肪烃基的类型可选自烷基、烯基、炔基等，所述脂肪烃基的碳原子数优选为1-12，进一步的优选范围为1-6，具体可包括但不限于如下基团：甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基。
术语“扩链剂”用于指较低当量的化合物，通常低于约250当量，优选低于100当量，具有多个异氰酸酯反应活性的氢原子。扩链剂包括水，联氨，伯和仲脂族或芳族二胺，氨基醇类，氨基酸，羟基酸，乙二醇，或其混合物。醇扩链剂的优选例子包括1,4-丁二醇、1,6己二醇、1,3丙二醇、1,5-戊二醇，和其混合物。胺扩链剂的优选例子包括1,2-乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺，和其混合物。
术语“聚氨酯”，最低限度地包括聚氨酯和聚氨酯脲两者，除非另作说明。
术语“二异氰酸酯”意指每分子具有两个异氰酸酯官能团的化合物。
具体实施方式
I.定义
MDI：二苯基甲烷二异氰酸酯；HMDI：4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯；TDI：甲苯二异氰酸酯；HDI：六亚甲基二异氰酸酯；IPDI：异佛尔酮二异氰酸酯。
DMAc：二甲基乙酰胺；DMF：N,N-二甲基甲酰胺；THF：四氢呋喃；DCE：二氯乙烷；
如本文所用，所述“聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷型”指的是聚碳酸酯和聚二甲基硅氧烷共同作为软段部分的聚氨酯共聚物。
如本文所用，所述“软段”指的是由聚碳酸酯和聚二甲基硅氧烷组成的部分。
如本文所用，所述“硬段”指的是由二异氰酸酯和小分子扩链剂共同组成的部分。
聚(1,6-己基碳酸酯)二醇为市售产品。
α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷为市售产品。
II.实施例和测试例
实施例1(样品A)
取6份聚(1,6-己基-1,2-乙基碳酸酯)二醇(Mn＝1000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下
进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将10.8份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将1.4份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有1.4份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为90％。结构与性能表征结果如图1-3和表1-2所示。
实施例2(样品B)
取6份聚(1,6-己基-1,2-乙基碳酸酯)二醇(Mn＝1000)和2份的聚α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至60℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将13.5份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将2.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应12个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至10℃后，将溶有2.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。将得到的聚合物溶液放置12h，然后倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥后产率为85％。结构与性能表征结果如图1-3和表1-2所示。
实施例3(样品C)
取6份聚(1,6-己基-1,2-乙基碳酸酯)二醇(Mn＝1000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将19.5份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将5.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有5.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为90％。结构与性能表征结果如图1-3和表1-2所示。
实施例4
取6份聚四亚甲基碳酸酯二醇(Mn＝1000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧
烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程在氮气保护下进行。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将10.8份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将1.4份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶转移到冰水浴中，并向反应烧瓶中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有1.4份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶转移至置45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为85％。
实施例5
取3份聚四亚甲基碳酸酯二醇(Mn＝2000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝2000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将7.8份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将1.4份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶转移至冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有1.4份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为86％。
实施例6
取3份聚(1,6-己基碳酸酯)二醇(Mn＝2000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝2000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将7.8份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将1.4份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有1.4份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为90％。
实施例7
取6份聚四亚甲基碳酸酯二醇(Mn＝1000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至60℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将13.5份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将2.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应12个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至10℃后，将溶有2.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。将得到的聚合物溶液放置12h，然后倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥后产率为83％。
实施例8
取3份聚四亚甲基碳酸酯二醇(Mn＝2000)和2份的聚α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至60℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将10.4份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将2.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应12个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至10℃后，将溶有2.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。将得到的聚合物溶液放置12h，然后倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥后产率为85％。
实施例9
取3份聚(1,6-己基碳酸酯)二醇(Mn＝2000)和2份的聚α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至60℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将10.4份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将2.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应12个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至10℃后，将溶有2.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。将得到的聚合物溶液放置12h，然后倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥后产率为87％。
实施例10
取6份聚四亚甲基碳酸酯二醇(Mn＝1000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程在氮气保护下进行。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将19.5份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将5.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶转移到冰水浴中，并向反应烧瓶中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有5.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶转移至置45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为82％。
实施例11
取3份聚四亚甲基碳酸酯二醇(Mn＝2000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将16.5份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将5.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶转移至冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有5.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为88％。
实施例12
取3份聚(1,6-己基碳酸酯)二醇(Mn＝2000)和2份的α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mn＝1000)添加到反应烧瓶(250ml三口烧瓶)中，在120℃、真空、机械搅拌条件下进行脱水处理1小时。整个反应过程中使用氮气保护。之后，将温度降至45℃，加入适量的DMAc/DCE(1:3)混合溶剂，使溶液浓度保持在15wt％，并将16.5份的MDI和0.5wt％的二月桂酸二丁基锡引入到反应烧瓶中。预聚3h后，将5.7份的BDO添加到反应烧瓶中，继续反应三个小时。然后将反应烧瓶放入到冰水浴中，并向容器中加入适量DMAc，使整体溶液浓度保持在10wt％。待溶液温度下降至0℃后，将溶有5.7份的EDA的3ml DCE溶液滴加进反应体系中去。在冰水浴中反应一小时后，再次将反应烧瓶放置于45℃油浴中，反应过夜。然后将得到的聚合物溶液倒入水/甲醇(1:1)溶液中沉淀，用水/甲醇(1:1)溶液冲洗数次，以除去低分子量物质，如溶剂和杂质。最后，将得到的聚合物在真空干燥箱中于60℃干燥三天备用。干燥完全后产率为92％。
测试例1
经测定，本申请实施例1-12制备得到的聚合物的硬段含量均在20％-45％范围，以实施例1-3的三个样品为例来阐述通过上述方案与步骤所制备的PCDL-PDMS型聚氨酯脲的结构与性能表征过程。
样品在DMF中的凝胶渗透色谱图测试方法：样品分子量和分子量分布的凝胶渗透色谱(GPC)分析是在HLC-8320GPC(TOSOH,Japan)色谱仪上，使用DMF作为洗脱液进行测定。样品分子量及分子量分布是由相对于聚苯乙烯制定的标准曲线进行标定。样品浓度设定为10mg/ml，流速保持在0.3ml/min，测试温度为40℃。测试结果，Mn为75,000-100,000；Mw为150,000-250,000。
在图1所示的红外谱图中，实施例1-3制备的三个样品在2270cm-1处的异氰酸酯特征吸收峰完全消失，说明异氰酸酯已完全反应。所有样品在2943cm-1和2848cm-1的特征吸收峰归因于PCDL中-CH2基团的伸缩振动，3319cm-1的特征吸收峰归因于聚合物样品中氨基甲酸酯以及脲基中-NH的伸缩振动，碳酸酯键中的羰基(C＝O)吸收峰出现在1721cm-1，氨基甲酸酯中的羰基和C-N在1705cm-1处和1541cm-1处也都出现了新特征吸收峰。此外，Si-O-Si在1030cm-1处的特征伸缩振动峰也清晰可见，可以确定聚硅氧烷聚碳酸酯型聚氨酯脲的成功制备。
从图2的GPC测试结果分析计算可得，实施例1-3制备的三个样品的数均分子量都在7.5万以上，尤其是实施例3的数均分子量更是高达9.0万以上。测试结果表明，其它实施例的数均分子量也都在此范围内。本申请制得聚氨酯脲材料均能满足聚合物心脏瓣膜对材料分子量的使用要求。
应力应变曲线测试方法：样品的力学性能测试均使用DXLL-5000电子万能试验机(中国上海)，在25℃下进行。拉伸速率为20mm/min。将每个样品切成长5厘米、宽0.4厘米的哑铃型样条；拉伸有效部位：长20mm，宽4mm，厚约0.3mm。测试结果为五次重复测试的平均值。
实施例1-3制备的三个样品和对比材料牛心包在干燥环境、润湿环境(饱和吸水)、γ射线辐照后的拉伸性能、抗撕裂性能的评价结果如图3和表1所示。从中可以看出实施例1-3制备的三种聚氨酯脲材料的拉伸强度和伸长率均在50MPa和550％以上(图3中的a)；从弹性模量和抗撕裂性能来看，随着硬段含量不断增加，弹性模量和抗撕裂性能也随之增加。而牛心包的拉伸强度和伸长率在20MPa和80％左右(图3中的b)，由此可见本申请的聚氨酯脲材料都符合心脏瓣膜对拉伸强度和伸长率的要求，远超于牛心包的测试结果。
进一步从材料经36h饱和吸水后的拉伸性能测试结果来看，实施例1-3制备的三种聚氨酯脲材料的拉伸强度和断裂伸长率均在35MPa和500％以上(图3中的c)。γ射线辐照作为一种较为常用的消毒方式被广泛应用于各类医疗器械的消毒。而经γ射线辐照后实施例1-3制备的材料的拉伸强度和抗撕裂强度基本保持不变(图3中的d)。
采用大鼠皮下包埋法对样品A、B、C的生物稳定性进行了测试。所使用的大鼠为雄性Wistar大鼠，体重约200g。具体操作方法是先将材料切成1cm×0.5cm长的条状，在酒精中浸泡2天，然后用PBS(磷酸盐缓冲)溶液去除酒精，在紫外线条件下消毒30分钟。将无菌材
料埋入大鼠背部皮下，每种材料埋入3个平行样本。每隔一段时间后，将一批大鼠注射过量10％(w/w)氯化钾溶液处死。取出包埋的聚合物，先用刮刀轻轻刮去黏附的组织，然后进行干燥处理。最后将干燥的样品喷金后进行SEM(扫描电镜)表面形貌观察。硬段含量为26wt％、32wt％、38wt％的实验组(样品A、B、C)植入6周、12周后的形貌如附图4所示，实验结果表明在经过12周的皮下包埋降解实验后，所合成的聚硅氧烷聚碳酸酯型聚氨酯脲的表面无微裂纹或者表面点蚀出现，没有降解现象的发生，表现出较好的生物稳定性。
样品A、B、C的抗蠕变性能测试通过蠕变试验机进行测试。对照组采用材料为：Elast-Eon(E2A)含硅聚氨酯聚合物。Elast-Eon(E2A)为一款生物稳定型聚氨酯，已被广泛应用于心脏起搏器导线等领域。
首先将材料裁剪成有效拉伸长度为20mm、宽为4mm、厚约0.25mm的矩形长条。然后将矩形条夹持在试验机上，温度为25℃，最大拉伸强度为2MPa，保持时间为1h，最后瞬间卸去加载力，并保持2h。硬段含量为26wt％、32wt％、38wt％的实验组(A、B、C)以及对照组Elast-Eon(E2A)的蠕变曲线如附图5所示，与对照组相比，本发明所合成的聚硅氧烷聚碳酸酯型聚氨酯脲的蠕变率均有明显降低，其中硬段含量为38wt％的材料(C组)在2MPa的持续拉力下，1h的时间内，材料仅变形5％左右，且瞬时回复率高达98.3％，表现出较好的抗蠕变性能。
由以上实验数据可知，本申请中的材料表明了其良好的抗蠕变能力，适合作为聚合物心脏瓣膜材料。
表1：聚氨酯脲应力-应变测试结果
以上所述，仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (24)
- 一种聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚氨酯共聚物的软段包括聚二甲基硅氧烷结构和聚碳酸酯结构；所述聚二甲基硅氧烷结构如式(I)所示，所述聚碳酸酯结构如式(II)所示，
其中，R1、R2各自独立地选自单键、-C1-C10亚烷基、-O-(C2-C6亚烷基)-、-(C2-C6亚烷基)-O-或-(C1-C6亚烷基)-O-(C2-C6亚烷基)-；R3、R4各自独立地选自-(C4-C10亚烷基)-；且R1与R2可以相同或不同，R3与R4可以相同或不同；m为7-270；n为3-128。 - 根据权利要求1所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，R1、R2选自-O-(CH2)2-；R3、R4选自-(CH2)6-。
- 一种聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚氨酯共聚物的软段由包括式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的原料制得：
其中，R1、R2各自独立地选自单键、-C1-C10亚烷基、-O-(C2-C6亚烷基)-、-(C2-C6亚烷基)-O-或-(C1-C6亚烷基)-O-(C2-C6亚烷基)-，R3、R4各自独立地选自-(C4-C10亚烷基)-，且R1与R2可以相同或不同，R3与R4可以相同或不同；m为7-270；n为3-128。 - 根据权利要求3所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，R1、R2选自-O-(CH2)2-；R3、R4 选自-(CH2)6-。
- 根据权利要求3或4所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述式(Ia)化合物为聚二甲基硅氧烷二醇；所述式(IIa)化合物为聚碳酸酯二醇。
- 根据权利要求5所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷二醇选自α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷、双(羟丁基)聚二甲基硅氧烷或双(羟丙基)聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；所述聚碳酸酯二醇选自聚(1,6-己基-1,2-乙基碳酸酯)二醇、聚(1,6-己基碳酸酯)二醇、聚四亚甲基碳酸酯二醇中的一种或多种。
- 根据权利要求5所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷二醇的分子量为550-20000；所述聚碳酸酯二醇的分子量为500-4000。
- 根据权利要求5所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷二醇为α,ω-双(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷，其分子量为750-2000。
- 根据权利要求1或3所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚氨酯共聚物的硬段包含-C(＝O)NH-R5-NH-C(＝O)-和/或-O-R6-O-和-NH-R7-NH-表示的结构，其中，R5选自二苯基甲烷、二环己基乙烷、甲基取代的苯基或-(CH2)6-；R6选自-(CH2)3-6-；R7选自-(CH2)2-、-(CH2)4-或-(CH2)6-。
- 根据权利要求9所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，R5选自二苯基甲烷；R6选自-(CH2)4-；R7选自-(CH2)2-。
- 根据权利要求9所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚氨酯共聚物的硬段由包括二异氰酸酯和小分子扩链剂的原料制得；所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯和/或芳香族二异氰酸酯；所述小分子扩链剂为二胺类扩链剂和/或二醇类扩链剂。
- 根据权利要求11所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述二异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；所述二醇类扩链剂选自1,4-丁二醇、1,6己二醇、1,3丙二醇、1,5-戊二醇中的一种或多种；所述二胺类扩链剂选自1,2-乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺中的一种或多种。
- 根据权利要求11所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷 二异氰酸酯。
- 根据权利要求11所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述扩链剂为二醇类扩链剂和胺类扩链剂组成的混合扩链剂，其中，二醇类扩链剂和二胺类扩链剂的质量比为1：2至1：2。
- 根据权利要求11所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述扩链剂为二醇类扩链剂和胺类扩链剂组成的混合扩链剂，其中，二醇类扩链剂和二胺类扩链剂的质量比为1：1。
- 根据权利要求1或3所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚氨酯共聚物为聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷型聚氨酯脲；所述聚氨酯共聚物包括26-45wt％的硬段；所述硬段由包括二异氰酸酯和所述二胺类和/或二醇类扩链剂的原料制得；所述聚氨酯共聚物的软段包括25-40wt％的式(I)所示结构和60-75wt％的式(II)所示结构。
- 根据权利要求16所述的聚氨酯共聚物，其特征在于，所述聚氨酯共聚物软段包括25wt％式(I)所示结构和75wt％式(II)所示结构或40wt％式(I)所示结构和60wt％式(II)所示结构组成的嵌段共聚部分。
- 权利要求1-17任一项所述聚氨酯共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预聚：将二异氰酸酯和催化剂加入溶有式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的溶液反应得到溶液一；(2)初级扩链：将二醇类扩链剂加入溶液一得到溶液二；(3)次级扩链：将二胺类扩链剂加入溶液二反应得到所述聚氨酯共聚物。
- 根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预聚在45-60℃条件下进行，预聚时间为3h；步骤(1)所述催化剂选自有机铋类、有机锡类、胺类；优选地，所述催化剂的用量为所有参与反应物质的0-1wt％；更优选的，所述催化剂为0.5wt％的二月桂酸二丁基锡。
- 根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述溶有式(Ia)化合物和式(IIa)化合物的溶液通过将式(Ia)化合物和式(IIa)化合物溶于溶剂得到，所述溶剂选自二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氯乙烷、二甲苯中的一种或多种；步骤(2)所述初级扩链在25-100℃条件下进行，反应时间为0-8h；步骤(3)所述次级扩链反应为两阶段反应，第一阶段在0-50℃条件下反应；第二阶段在25-100℃条件下反应；所述第一阶段的反应时间为0-8h；所述第二阶段的反应时间为0-8h。
- 根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述初级扩链在45-60℃ 条件下进行，反应时间为3h；所述第一阶段在0-10℃条件下反应；第二阶段在45℃条件下反应；所述第一阶段的反应时间为1h；所述第二阶段的反应时间为12h。
- 一种装置或制品，其特征在于，所述的装置或制品全部或部分由权利要求1-17任一项所述的聚氨酯共聚物构成；所述装置或制品是医疗装置、医疗制品或移植物。
- 根据权利要求22所述的装置或制品，其特征在于，所述装置或制品是心脏瓣膜。
- 权利要求1-17任一项所述的聚氨酯共聚物在制备医疗装置、医疗制品或移植物中的用途。
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