“聚氨酯”是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，英文缩写PU或PUR。它是一种有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”。聚氨酯最早于1937年在德国发明，由异氰酸酯(单体)与羟基化合物(聚醚型或聚酯型)在一定比例下反应聚合而成。医用材料的头部企业们悉数参加2022年上海医疗器械展会Medtec China：韦恩堡、庄信万丰贵金属、田中贵金属（上海）、ELGILOY特种金属、三铃制线、江阴佩尔、麦迪斯、美国奥博锐、古河科技、沈阳中核舰航、路博润、NuSil、迈图、科思创、艾曼斯、塞拉尼斯、索尔维、龙海化工、江苏君华等。

聚碳酸酯基聚氨酯弹性体简介：
聚氨酯材料具有很好的生物相容性和血液相容性 ，加上它优异的力学性能、耐疲劳性和可加工性 ，一直以来都是备受重视的医用材料。聚碳酸酯基聚氨酯（PCU）材料最早开发于20世纪70年代，最开始主要应用在工业领域。而过去很多医用方面的研究主要集中在聚醚型聚氨酯方面，但大量的研究表面，聚碳酸酯基聚氨酯（PCU）材料在体内比聚醚型聚氨酯更耐氧化降解。因此，PCU材料在肿瘤科、心血管科、骨科等方面有更多的应用机会，被认为最具价值的医用合成高分子材料之一。

合成工艺：

1.本体聚合熔融

可按有无预反应分为预聚法和一步法。
· 预聚法∶将二异氰酸酯与大分子二醇先行反应一定时间，再加入扩链剂合成TPU。
· 一步法∶将大分子二醇、二异酸酯和扩链剂同时混合反应成TPU。

2.溶液预聚体法（两步法）

将二异氰酸酯先溶于溶剂中，再加入大分子二醇令其反应一段时间，最后加入扩链剂生成TPU。
上游材料：
· 软段∶聚碳酸酯二元醇PCDL
· 硬段∶二异氰氨酸MDI
· 扩链剂∶丁二醇BDO

聚碳酸酯二元醇PCDL

特点∶结构规整、分子量分布窄，而且它不含酯键，耐候性能优异，与一般聚酯、聚醚系得二醇相比表现出相当优异的机械性能抗水解性、热稳定性、耐候性和抗化学品性能，同时还具有良好的生物相容性，是目前多元醇中综合性能较优异的品种。

二异氰氨酸MDI

特点∶价格低、挥发性较小，利于降低生产成本，而且符合工业安全防护和工人身体健康。缺点是易黄变。

内部结构特点：（硬段和软段）

热塑性聚氨酯弹性体的主链结构按照组成原料和性质不同，主要分为两部分，硬段部分和软段部分。其中，材料的低温性能主要来自于软段部分的特殊分子结构;材料的刚性和硬度主要来自于硬段部分的特殊分子结构。

· 软段∶特殊分子结构主要来自于聚碳酸酯二元醇的酯基。由于酯基极性较强，因此聚碳酸酯基聚氨酯具有更优异的力学性能。
· 硬段∶特殊分子结构主要来自于异氰酸酯，它能给予材料一定的极性（氨基甲酸酯基团）和刚性（苯环），对提高其力学性能有利。

PCU性能特点：
一般聚氨酯弹性体的性能特点∶
1. 耐油性 2. 耐磨性优异 3.耐低温 4.耐老化 5. 弹性 6.耐化学性良好 7. 耐臭氧消毒

聚碳酸酯基聚氨酯：

· 与传统型多元醇所合成的聚氨酯材料相比，聚碳酸酯型聚氨酯具有更好的力学性能、耐水解性、耐热性、耐氧化性及在高温或潮湿等情况下具有长期稳定的绝缘性质。
· 软段由聚碳酸酯链段构成，在生理环境下，碳酸酯键比醚键更加稳定。因此，聚碳酸酯基聚氨酯更耐血液中巨噬细胞所产生的氧自由基降解。
· 用TMP作为扩链剂合成的PCU，具有优良的形状记忆性能。同时，增加硬段含量，减少软段含量，有利于材料的形状固定，而软段也能表现出较好的形状回复率。在生物医学领域可以有更多应用机会。
· 聚碳酸酯聚氨酯的水蒸气透过率比聚醚型聚氨酯低2至4倍。

此外，2022年上海医疗器械展会Medtec China了解到聚碳酸酯基聚氨酯通过调整如下配方，可以提高抗凝血性∶
· 表面改性（引入疏水性或亲水性侧链如聚乙二醇/聚酰胺、引入生物活性大分子）
· 合成微相不均匀结构
· 调整软硬段比例
· 改变扩链剂的类型及含量

微相分离对性能的影响

微相分离对性能的影响∶

聚氨酯与其他生物材料相比，主要的物理结构特征是微相分离结构。聚氨酯的物理性质不仅与其化学结构有关，而且与微相分离的程度有关。一般地，两相分离越完善，对材料的力学性能和耐热性能越有利。

微相分离也可称之为两相分离，两相指的是由硬段形成的硬段相和由软段形成的软段相。软段和硬段的分子结构不同、所含基团的极性和刚性不同，在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性。硬链段很容易聚集在一起，形成许多微区，分布于软段相中，这种现象叫微相分离。

硬段∶含有强极性基团（氨基甲酸酯基）和刚性基团（苯环），容易聚集，形成规整性好的结构，类似棒状的伸直状态。
软段∶只有几乎没有极性的基团（醚键）和极性相对较弱的基团（酯基），结构规整性很差，聚集成杂乱无规的线团状态。

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软段和硬段比例的对性能的影响

硬段含量是指硬段质量在聚氨酯弹性体中所占的百分比。它是配方计算和分子设计的一个重要参数，通过它可以调节聚氨酯弹性体的性能（如强度、硬度、拉断长率）。硬段含量越高微相分离概率越大。
· 硬段含量小于10%∶由于硬段含量太低、硬段间作用力太弱硬段微区无法形成，此时硬段溶于软段中形成单相，使得弹性体材料只表现出单一软段相的性能;
· 硬段含量在25%～40%∶硬段含量变高，硬段间作用力增强，虽然此时硬段相已具雏形，但软段相仍为连续相，此时的弹性体材料软段相性能较突出，如弹性好、强度差;
·硬段含量在40%～60%∶硬段含量继续提高，此时的硬段相区既可以作为连续相，又可以作为分散相，两相分离程度相对较高，材料的性能较优异。
· 硬段含量大超过60%∶两相发生了逆转，此时的硬段相为连续相，材料主要表现出硬段的性能，如力学强度高，低温柔顺性和加工性能相对较差。

来源：东莞市富临塑胶原料有限公司