生物可降解形状记忆聚(L-丙交酯)系共混物的结构与性能

摘要

本文采用开环聚合的方法合成聚(L-丙交酯)(PLLA)均聚物、聚(L-丙交脂-乙交脂)(PLGA)及聚(L-丙交酯-ε-己内酯)(PLCL)无规共聚物,并利用溶液共混法制备不同组成的PLLA/PLGA和PLLA/PLCL共混物。采用红外光谱分析(FTIR)、示差扫描量热分析(DSC)、X-射线衍射分析(XRD)、拉伸试验和体外降解试验,系统研究了共混物的微观结构、力学性能、三步形状记忆效应及降解性能,阐明了共混物组成与微观结构及性能之间的联系和本质。在此基础上,在共混物体系中引入改性后的MgO纳米粒子,考察了MgO纳米粒子含量对材料的微观结构、力学性能、三步形状记忆效应和降解性能的影响规律并分析了内在机制。
　　研究表明,PLLA/PLGA共混体系的相容性很好,PLGA的加入阻碍了PLLA的结晶,使得PLLA的结晶度下降,当PLGA含量较高时,共混体系存在PLGA微晶;PLGA含量对共混体系的力学性能有较大影响,PLLA/PLGA共混物的弹性模量、抗拉强度均介于PLLA和PLGA之间,而延伸率则在PLGA含量为40wt％时最大。
　　PLLA与PLCL具有很好的相容性,PLCL含量对共混体系的Tg、Tm以及结晶度有较大影响,但PLCL不能单独结晶;随着PLCL含量的增加,PLLA/PLCL共混物的弹性模量、拉伸强度和延伸率都呈现先增大而后减小的趋势。
　　DMA试验结果表明,PLLA/PLGA与PLLA/PLCL共混体系均具有宽玻璃化转变温度,在玻璃化转变温度范围内取两个不同的温度区间,分别对应于单独的形状记忆过程,使共混体系呈现三步形状记忆效应,研究表明,共混体系在40℃和70℃均具有高的形状保持率;而形状恢复率则随着PLGA或PLCL含量的增加呈先增大而后减小的趋势,在PLGA或PLCL含量为40wt%时具有最好的三步形状记忆效应。
　　研究发现,硬脂酸改性后的MgO纳米粒子在共混物基体中分散均匀且与共混物基体之间存在弱的氢键作用;随着MgO纳米粒子含量的增加,复合材料的结晶度下降,弹性模量和拉伸强度均呈先增大而后减小的趋势,当MgO纳米粒子含量为1wt%时,复合材料的弹性模量和拉伸强度均达到最大值,而延伸率则随着MgO纳米粒子含量的增加而下降;MgO/PLLA/PLGA和MgO/PLLA/PLCL复合材料具有三步形状记忆效应,MgO纳米粒子作为物理交联点,起固定相的作用,当MgO纳米粒子含量为1wt%时,复合材料的三步形状记忆效应最好。
　　体外降解试验表明,共混物的降解速度均快于PLLA均聚物,且随着PLGA或PLCL含量的增加,降解速率增大;添加MgO纳米粒子使材料的降解速度加快,且随着MgO纳米粒子含量的增加,复合材料的降解速率加快,pH衰减值的测定结果表明,MgO纳米粒子能有效地中和共混物基体降解产生的酸性物质。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 SMP形状记忆效应的基本原理及分类

1.3 聚乳酸的形状记忆效应

1.5 聚乳酸复合材料的研究现状

1.6 研究目的与意义

1.7 主要研究内容

第2章 试验材料与试验方法

2.1 试验材料及仪器

2.2 PLLA、PLGA及PLCL的合成

2.3 MgO纳米粒子的表面改性

2.4共混物与复合材料的制备

2.5 微观结构分析

2.6性能分析

第3章 PLLA/PLGA共混物的微观结构与性能

3.1 PLLA/PLGA共混物的微观结构

3.2 PLLA/PLGA共混物的力学性能

3.3 PLLA/PLGA共混物的三步形状记忆效应

3.4 PLLA/PLGA共混物的降解性能

3.5 本章小结：

第4章 PLLA/PLCL共混物的微观结构与性能

4.1 PLLA/PLCL共混物的微观结构

4.2 PLLA/PLCL共混物的力学性能

4.3 PLLA/PLCL共混物的三步形状记忆效应

4.4 PLLA/PLCL共混物的降解性能

4.5 本章小结

第5章 MgO/PLLA/PLGA及MgO/PLLA/PLCL复合材料的微观结构与性能

5.1 MgO纳米粒子的表面改性

5.2 MgO/PLLA/PLGA复合材料的微观结构与性能

5.3 MgO/PLLA/PLCL复合材料的微观结构与性能

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢