聚乳酸对映体共混物形态结构调控及其结晶行为

发布时间：2020-07-02 08:06

【摘要】：聚乳酸(PLA)由于良好的生物相容性和生物可降解性以及较好的机械强度、相对较高的弹性模量、热成型性等特性受到广泛的研究,已成功应用于骨科、药物载体、手术缝合线、包装材料等领域。但由于聚乳酸结晶性差、韧性差以及耐热性差等缺点,大大制约了聚乳酸的大规模生产与应用。为了拓宽聚乳酸的应用,探究聚乳酸的晶型、结构转变、形态与性能的关系,进而进行针对性的改进,对PLA的性能优异化具有重要的意义。本文主要从以下三个方面展开研究:探究了非对称PLLA/PDLA共混体系立构复合微晶网络结构的形成及其对基体结晶的影响;通过静电纺丝法制备了非对称的PLLA/PDLA共混物,通过退火处理研究了电纺纤维的取向记忆效应;研究了不同分子量的PLLA/PDLA共混物中立构复合中间相的形成与分子量、退火温度的关系。得到如下结论:(1)通过溶液沉淀法制备的非对称PLLA/PDLA共混物中,利用二氯甲烷的选择性溶解实验,首次通过扫描电子显微镜清晰地观察到蜂窝状的立构复合微晶网络。非对称PLLA/PDLA共混物中,立构复合晶体可以分别与低分子量和高分子量PDLA桥接而产生网络。对于共混物中不同的分子量PDLA,网络结构是完全不同的。高分子量的PDLA诱导了可以在选择性溶剂中存活的蜂窝网络,高分子量PDLA可以跨越和连接立构复合微晶,以产生在选择性溶解期间存活的蜂窝网络。而由低分子量的PDLA产生的网络被瓦解。另一方面,立构复合网络有明显的增强的成核效应,蜂窝网络非常显著地加速了PLLA基体的结晶。在仅有5 wt%PDLA含量下,PLLA/PDLA共混物中PLLA基体的结晶温度大幅度提高了约40°C。(2)通过利用静电纺丝法制备了非对称聚乳酸对映体共混物纤维薄膜,以溶液沉淀法制备了相同比例的PLLA/PDLA共混样品作为对比样,对其进行190°C退火处理后,电纺纤维薄膜由于强电场牵引下产生的分子链取向具有记忆效应,且与形成的立构复合晶体具有协同作用,能够明显提高基体PLLA的同质热结晶温度,同时显著加速了晶体的生长。当右旋聚乳酸的含量达到1 wt%时,电纺纤维膜中分子链的取向记忆效应会达到饱和状态。(3)研究了三种不同分子量的PLLA/PDLA共混物中立构复合中间相的形成。PLLA/PDLA共混物中的立构复合物中间相的形成表现出对分子量的显著依赖性。与立构复合晶体相似,刚刚高于Tg产生的立构复合中间相与PLLA和PDLA链之间的分子间相互作用有关,分子量的降低确实有利于立构复合中间相形成,同时会抑制同质结晶。在62°C下,由于PLLA和PDLA链之间的显著的分子渗透,在低分子量的共混物中产生了独特的立构复合中间相。另一方面,PLLA/PDLA共混物中的立构复合中间相的形成受热力学控制,由于热稳定性低,立构复合中间相由于驱动力的要求只能在低温下形成,立体复相中间相发生熔融后会引起后续冷结晶的滞后现象,尤其在低分子量的PLLA/PDLA共混物中,延缓冷结晶作用更加显著。
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ323.41

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本文编号：2737954