基于加工和力学性能改善的聚乳酸复合材料制备及应用

发布时间：2020-06-21 22:01

【摘要】：聚乳酸(PLA)是一种具有高强度高模量,且拥有良好生物相容性的高分子材料,在生物医学、环境领域和工业中有着良好的应用。本文围绕聚乳酸材料的加工性能和使用性能改善及其在微成型制品中的应用,设计并制备出聚乳酸/聚乙二醇(PEG),聚乳酸/聚乙二醇/羟丙甲纤维素(HPMC),聚乳酸/多壁碳纳米管(MWCNT)/聚乙二醇三种复合材料。并对三种复合材料的结构和性能进行了研究,结果如下所示:运用万能拉伸试验机对不同分子量的PEG共混PLA得到的复合材料进行力学测试,发现PLA/PEG复合材料具有良好的柔顺性;且利用偏光显微镜观察样条切片发现PEG对PLA有着良好的相容性,进一步的差式扫描量热法(DSC)结果显示,PEG的加入降低了体系的玻璃化转变温度(T_g),这是其具有良好柔顺性的原因,因此PLA/PEG复合材料可以作为后期复合材料研究的基础材料。将HPMC和改性后的MWCNT分别加入PLA/PEG中进行对比,并研究其对PLA/PEG各项性能的影响,结果发现与HPMC相比,MWCNT在PLA/PEG复合材料中得到较好分散,从而为高性能材料奠定基础。DSC的结果显示PEG与MWCNT的协同导致了PLA结晶行为的变化;从流变学数据可知提高MWCNT的含量对于协同网络结构有一定破坏,但复合材料的加工流变性能仍然优于PLA。宏观和微区的力学性能测试得知,聚乳酸复合材料的力学性能得到显著改善;通过微区力学性能测试,进一步确认两种复合材料作为微针材料的可行性。微观层次结构的结果显示,复合材料不同层次的分散和相区结合是该复合材料能够高性能、易加工的关键原因。复合材料的设计,为之后的微针加工提供了材料来源。采用CAE软件Moldflow模拟微注射成型微针制品的充填流动,尤其对不同形状制品以及不同进浇位置对微针充填的影响进行了分析。通过充填模拟,能够更好的了解充填过程中不同形状的制品和不同的进料位置对微针充填的影响。随后利用Moldflow模拟结果确定最佳产品设计方案,并且采用UG软件设计微注射成型模具,为接下来的成型加工提供了良好的基础。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB332
【图文】：

形貌,脆断

硫酸盐木素后，PLA 的耐热性有着显著的提高，并且在 20%时，PLA 的接触角、强度和模量都有着明显的提高]将 PLA/PBS（聚丁二酸丁二醇酯）共混物通过狭缝口模进行热拉伸，拉伸完毕后立即进行淬冷，在 PLA 基体中形且纳米纤维诱导 PLA 在 PBS 结晶，形成串晶。这种新PLA 的强度、模量，同时提高了 PLA 的断裂伸长率。后合材料做成了薄膜，不仅降低氧气透过率，同时保留了复生物降解性[49]。[50]在乳酸的开环聚合过程中，采用羟基化的聚乙烯（PE-，合成了聚乙烯—聚乳酸二嵌段共聚物（PE-b-PLLA）。E 进行溶液共混，对比扫描电子显微镜（SEM）下的形貌表明与纯的 PLLA/LDPE 共混物相比，添加了 PE-b-PLL混物有着更均一的相形态，并且随着其含量的增加，相。力学性能也表示了添加了 PE-b-PLLA 的体系中有着更

形貌,微针,充填过程,偏折

图 1.2 充填过程中存在缺陷的微针：(a)充填不完全，(b)针尖偏折但是聚乳酸在加工过程中存在流动性差，高温容易降解等问题，致使在微针充填过程中无法充满模具型腔。图 1.2 展示了微针充填过程中遇到的两个缺陷[76]。(a)图表明了微针的阵列无法填充完全，尖端处没有针尖；而(b)图展示了偏折的微针的形貌，这两种微针都没有办法作为实际给药。因此对微针所用的材料进改性以提高其流动性，从而能够更顺利的充满模具型腔很有必要。1.5 本文的研究目的、意义和研究内容1.5.1 本论文的研究背景、目的和意义聚乳酸作为良好的生物可降解材料，其不仅合成原料来源广泛，并且降解产物无污染，是良好的可降解高分子材料。并且聚乳酸有着良好的力学强度以及具备优良的生物相容性，在生物医学，医疗器械领域应用广泛。但是 PLA 的耐热性差，低的断裂伸长率，低的结晶速率，在某方面极大地

【参考文献】