可调控链结构植物油聚氨酯的分子间相互作用和相结构研究

发展植物油基聚氨酯(PU)符合节约资源、可持续发展和绿色环保要求，其产物有望兼具植物油和PU的综合优异性能及独特的链结构和相结构。本课题拟在前期相关研究基础上，以唯一含三个共轭双键的桐油和含较多双键的亚麻油为代表性植物油，在保留(共轭)双键前提下，通过酯基胺解和醇解首先将其转化为长支链不饱和羟基化植物油分子；通过对其结构、混溶性和反应活性研究，并进一步通过硬段和软段链结构设计与控制合成，将其引入水性PU硬段或软段，成为可控硬段结构或镶嵌于软段之间的等长度植物油结构单元，从而形成具有两亲结构特征的新型植物油多嵌段PU共聚物；采用实验和分子模拟相结合，并充分利用模型化合物等研究方法，深入系统地探索长不饱和支链的引入及其自交联对PU分子间相互作用和相结构的影响，建立这类植物油PU结构与性能关系。在学术创新的同时，丰富和发展对植物油PU的认识，拓展PU理论研究领域，为植物油PU分子设计提供指导。

发展植物油基聚氨酯(PU)符合节约资源、可持续发展和绿色环保要求。本课题以常见植物油中唯一含三个共轭双键的桐油和含较多双键的亚麻油为代表，在保留双键前提下，首先通过酯基胺解和醇解将其转化为植物油多元醇，并通过分离提纯获得了三种不同结构的羟基化桐油(HTO)组分；重点借助分子设计在将HTO引入PU链结构和形成不同相结构方面进行了多方面的探索性研究，包括1）将HTO分别引入阴离子型PU的硬段和软段；2）将HTO引入聚酯多元醇中再引入PU；3）将HTO分别引入阳离子型、两性离子型和非离子型PU；4）合成了与桐油基PU相关的具有明确结构的系列模型化合物。. 利用各种手段对所形成的植物油基PU及其模型物进行了结构表征，定性和定量考察了HTO中OH与异氰酸酯的反应活性，揭示了调控不同链结构对PU两相结构的影响，结合分子模拟研究了植物油基PU及其模型物的分子间相互作用，还采用MTT法首次研究了HTO组分可能的生物活性。. 研究结果表明，将含三个共轭双键的HTO以多种形式引入PU，可形成双键交联程度可控的反应型大分子；将HTO引入多嵌段PU共聚物的链结构方式对调控桐油基PU的两相结构、分子间相互作用和性能都有明显的作用，其中将HTO引入溶剂型和水性PU中共轭双键反应速率的明显差异，对研究水性PU成膜方式中双键反应的可控途径具有重要的学术意义；而耐水性和耐溶剂性获得明显提高的桐油基PU，也有望作为两亲性PU在涂料、粘合剂和表面活性剂等方面获得应用。此外，所合成的HTO与异氰酸酯的反应动力学数据可对调控反应方式、合成特定结构的植物油基PU提供参考。. 将HTO先引入聚己内酯多元醇再形成含侧支链HTO的聚己内酯型PU，是将植物油结构引入PU软段的另一种方式。不仅可为PU提供新的聚酯多元醇，而且所引入的侧支链HTO可有效调控聚己内酯的结晶行为。. 含共轭双键的亚油酸（CLA）和亚麻酸（CLnA）一直是研究生物活性的热点，其中羧基被认为是必要基团之一。初步毒理试验表明，含共轭双键但不含羧基的羟基化桐油对5种肿瘤细胞（EC109、HepG-2、MGC-803、PC-3、MCF-7、L929）也有不同的选择性抑制作用。该研究结果有助于理解和深入研究由天然植物油所制备的含共轭双键化合物中不同功能团对生物活性的影响。