环境污染是阻碍国民生产生活的一大难题,如何通过开发并利用生物可降解材料降低白色污染是21世纪亟待解决的问题。其中生物基聚氨酯由于具有微相分离、优异的力学性能,分子结构设计性强等优点,在生物医药、包装、汽车、涂料等领域具有广阔的市场前景,但目前生物基聚氨酯仅通过聚己内酯(PCL),丙交酯(PLA),聚氧化乙烯(PEO),蓖麻油等相互共聚形成聚酯二元醇,制备方法复杂、降解速率不可控、适用范围局限,力学性能差且较难使用单独的生物可降解聚酯作为聚氨酯软段来研究对聚氨酯性能的影响。聚乙交酯(PGA),又称聚乙醇酸,化学结构与PLA相似,作为最简单的脂肪族聚酯也是最早商业化的手术缝合线,其具有良好的生物相容性,生物可降解性,但PGA作为聚酯二元醇对聚氨酯性能的影响鲜有研究,此外,传统的二异氰酸酯一般采用甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI),二苯甲烷二异氰酸(MDI),异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)等芳香族异氰酸,芳香族聚合物毒性较大,易引起机体局部发炎,所以本文采用PGA为软段,脂肪族六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段作为聚氨酯的原料。常见的制备生物基聚氨酯的方法为简单的物理共混,工艺成熟、可行性好,但聚合物化学结构难以精准控制,小分子残留、溶剂残留等易引起副反应从而影响产品性能,所以本文尝试采用本体/熔融聚合的方法,不但可以从分子水平设计聚合物化学结构,而且制备工艺简单,实验可重复性强。我们设计并初步表征了PGA基聚氨酯(PGAU)的结构,在特定投料比对比了不同硬段含量和不同PGA分子量对PGAU性能的影响,并研究了PGAU的羟基与异氰酸酯基的反应程度,尝试将体系中的氢键进行分峰拟合来研究氢键分布情况,观察PGAU在PBS缓冲液水解过程中官能团,结晶度,热性能以及微关观貌的变化,进而分析PGAU水解机理,采用FT-IR,1H-NMR,DSC,XRD等手段表征软段含量、硬段含量对PGAU性能的影响。首先利用开环聚合法制备羟基封端的PGA;其次按照两步法将过量的HDI加入到羟基封端的PGA中形成PGA基异氰酸酯,PGA基异氰酸酯再与BDO反应制备长链的PGAU。通过研究硬段含量和软段分子量对PGAU性能的影响,结果证明PGAU的性能主要与微相分离和氢键有关。当硬段含量高于28 wt%或软段PGA分子量高于20k时,PGAU出现微相分离,因为HDI/BDO分子链之间发生自聚,氢键含量高达60%。同时,PGAU的Tg均低于纯PGA,微相分离程度越高,PGAU的Tg和Tm越高。此外,PGAU 18%与PGAU 2k热稳定性最差;PGAU 38%的拉伸强度是PGAU 18%的1.97倍,PGAU 20k的断裂伸长率是PGAU 2k的3.84倍;PGAU 36%和PGAU 20k在相同时间内水解速率最快且水解使PGAU相对结晶度先增大后减小。以上工作避免了现有物理共混制备生物基聚氨酯普遍存在的化学结构不可控,易引起副反应及对基体可能产生毒性问题,克服了将单纯的生物基聚氨酯采用共聚法制备聚氨酯的困难,利用HDI/BDO作为聚氨酯硬段聚合PGAU的本体/熔融法也可以方便用于现有的生物基聚氨酯的制备工艺中。同时,利用开环聚合PGA以及两步法制备PGAU也为生物基聚氨酯体系下的生物降解性的可控性、结晶性、热性能及力学性能提供新的研究线索及视角,促进了相关聚氨酯的发展。由于时间和实验条件的限制,细胞毒性的测试尚未开展。未来,基于本实验研究结果,还需进一步研究细胞毒性,加工工艺及优化反应物料比。