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聚氨酯材料以其优异的力学性能、良好的血液相容性和生物相容性在生物医用材料领域得到了广泛应用。聚氨酯海绵是聚氨酯经发泡得到的一类多孔软质泡沫材料，具有良好的内部孔隙结构和物理机械性能，在组织工程支架、人工皮肤和新型敷料中具有广阔的应用前景。单纯的聚氨酯海绵在实际应用中存在生物相容性不够，不能生物降解等问题，因此可以通过共混改性的方法，将聚氨酯与生物活性高分子复合，得到满足应用需求、综合性能理想的复合材料。
本课题以聚氨酯海绵为基质材料，通过共混改性手段在其制备过程中复合甲壳素、壳聚糖和海藻酸钠等天然多糖高分子，以期得到性能优良的复合海绵材料。通过红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、热失重分析等手段对海绵的结构进行表征，并考察了海绵的表观密度、吸水性、力学性能和溶血性能。主要研究内容及结论如下:
(1)系统研究了聚氨酯海绵形成的化学和物理原理，采用单因素分析方法，探讨发泡工艺参数催化剂比例和用量、水的用量，稳泡剂用量，TDI指数和反应温度对海绵发泡过程及外观结构的影响。实验结果表明:控制胺类催化剂和锡类催化剂比例为2∶1，催化剂总量为0.75份，水用量为3.5份，稳泡剂用量为1份，TDI指数为0.9，反应温度在50℃时，海绵材料的孔径均匀、密度适中、结构良好、综合性能最佳。
(2)采用聚酯、聚醚混合多元醇来制备聚氨酯海绵。扫描电镜的结果表明海绵结构均匀，孔泡呈不规则多边形状，孔隙之间相互贯通，内部形成了稳定的三维网络结构。X射线衍射证实了聚氨酯海绵的本体结构为非晶态，且聚酯的引入，会使海绵的结晶度增高、孔径增大、孔壁增厚、开孔率提高，从而使得海绵材料的拉伸强度和断裂伸长率提高，吸水率下降。海绵的表观密度随着聚酯含量的增加而呈现先下降后升高的趋势。热失重分析的结果表明聚酯的引入有利于提高海绵的热稳定性。
(3)在聚氨酯海绵的制备过程中通过采用物理共混方式将甲壳素、壳聚糖和海藻酸钠引入到聚氨酯海绵中，得到一系列聚氨酯复合海绵。结果表明，复合海绵质地均匀，孔泡为不规则多边形状，材料内部相互连通，形成了稳定的三维网络结构。复合海绵的本体结构大部分为非晶态，甲壳素和壳聚糖的加入使复合海绵的结晶度增大，海藻酸钠的加入使结晶度降低。三种多糖高分子的引入，均会使聚氨酯海绵的起始热分解温度降低，耐高温能力增强，但由于添加量的原因，影响不明显。表观密度、力学性能测试和吸水率测试的结果表明，甲壳素、壳聚糖和海藻酸钠的引入均会导致海绵的表观密度、拉伸强度和断裂伸长率下降，吸水率升高。溶血实验表明，聚氨酯海绵的溶血率均低于5％的国家标准，并且甲壳素、壳聚糖和海藻酸钠的引入有利于降低聚氨酯海绵材料的溶血率，并且以海藻酸钠的作用最为明显。