超聲改性淀粉-聚氨酯復(fù)合材料的合成與性能研究.pdf

1、本文利用超聲法對天然芋頭淀粉(ST)進(jìn)行改性，以擴(kuò)大天然芋頭淀粉的應(yīng)用范圍。聚氨酯(PU)材料具有良好的機(jī)械性能、生物相容性，但聚氨酯材料幾乎不降解。本研究將改性后的淀粉與聚氨酯進(jìn)行混合，利用超聲改性淀粉的降解性能來改善聚氨酯材料的降解性能，制備出降解性能、力學(xué)性能及生物相容性均較好的復(fù)合材料。這將在組織工程支架材料和藥物載體材料方面有一定的研究意義。
　　實(shí)驗利用探頭式超聲儀制備超聲改性淀粉并對其制備條件進(jìn)行優(yōu)化。對超聲改性淀粉

2、的性質(zhì)進(jìn)行測定，超聲處理時間為10min、淀粉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％時可得到溶解度較好的超聲改性淀粉。超聲過程中控制溫度不超過50℃，避免糊化現(xiàn)象的出現(xiàn)。超聲改性淀粉顆粒密度為841.5kg/m3,比天然芋頭淀粉顆粒密度減小。超聲改性淀粉糊的透光率為28.13％，比天然芋頭淀粉的透光率有所降低。超聲改性淀粉的凝沉性測試顯示出具有良好的凝沉穩(wěn)定性。使用掃描電子顯微鏡觀察超聲改性淀粉顆粒，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超聲波處理后，淀粉顆粒的基本形狀并沒有改變

3、，但淀粉顆粒表面出現(xiàn)許多長方形凹坑，淀粉顆粒表面總表面積增大。X射線衍射分析淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)表明，超聲處理后的淀粉顆粒的結(jié)晶區(qū)并沒有變化，但非結(jié)晶區(qū)發(fā)生改變。
　　實(shí)驗通過預(yù)聚反應(yīng)、擴(kuò)鏈反應(yīng)、中和反應(yīng)以及分散法制備出水性聚氨酯，并研究了R值(n(-NCO)/n(-OH)）、聚乙二醇(PEG)的分子量、中和度、丙酮用量以及固含量對水性PU合成的影響。結(jié)果表明當(dāng)R值≥3、中和度為80％～100％、丙酮用量為65％以及固含量為35％～

4、38％時均能制備出穩(wěn)定性較好的水性PU。PEG的分子量在200～800之間都能得到乳白色透明、穩(wěn)定性較好的水性PU。所制得的水性PU耐堿穩(wěn)定性、儲存穩(wěn)定性、離心穩(wěn)定性及高低溫穩(wěn)定性均較好。
　　制備了超聲改性ST/PU復(fù)合膜，并通過單因素變量法研究了在制備超聲改性ST/PU復(fù)合膜時的影響因素。結(jié)果表明當(dāng)R值為3、PEG分子量為200、中和度為100％、固含量為38％、超聲改性ST含量為7％以及膜干燥方式為自然干燥時制備出的超聲改性

5、ST/PU復(fù)合膜的成膜性較好。隨著超聲改性ST含量的增加，復(fù)合膜的溶脹性隨之升高。紅外光譜分析表明:超聲改性ST與PU之間主要是通過氫鍵連接。
　　采用相分離法制備了超聲改性ST/PU復(fù)合微球。結(jié)果表明:R值為3、PEG分子量為200、固含量為38％、改性ST含量在6％以及CaCl2溶液濃度為8％時，制備出的復(fù)合微球球形較好，無拖尾現(xiàn)象，球形非常圓整。干燥前后超聲改性ST/PU復(fù)合微球的平均粒徑分別為3.14mm和2.12mm，干

6、燥前后粒徑分布均復(fù)合正態(tài)分布規(guī)律。超聲改性ST/PU復(fù)合微球相比于PU微球的微球破碎率較低，力學(xué)強(qiáng)度較好。
　　對超聲改性ST/PU復(fù)合微球的表面及剖面顯微分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗制得的超聲改性ST/PU復(fù)合微球球型圓整，球體表面較光滑并且復(fù)合微球內(nèi)部有很多致密的輻射狀孔道，有利于載藥及藥物釋放。復(fù)合微球的含水率隨著復(fù)合微球中改性ST含量的升高而增加。復(fù)合微球的溶脹性能及降解性能也同樣隨改性ST含量的升高而增加。
　　制備了超聲改性S