納米二氧化硅-聚乳酸復(fù)合材料的合成、微觀結(jié)構(gòu)和性能.pdf

1、本文研究了納米二氧化硅的仿生礦化、納米二氧化硅/右旋聚乳酸(PDLA)的結(jié)晶行為、納米二氧化硅/外消旋聚乳酸(PLA)的機(jī)械性能。
　　納米二氧化硅片狀材料具有不同于球形和管形納米材料的一些特性，因此應(yīng)用于納米復(fù)合材料、納米生物醫(yī)藥材料等時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本論文通過(guò)設(shè)計(jì)合成不同結(jié)構(gòu)的嵌段聚合物，利用不同嵌段部分的模板或表面修飾作用，實(shí)現(xiàn)了表面聚合物改性二氧化硅納米片狀材料的制備。主要研究成果如下:
　　使用嵌段聚合物聚乙二醇

2、-聚賴(lài)氨酸(PEG-PLL)為模板，采用仿生礦化法制備親水性二氧化硅納米片。采用了端胺基聚乙二醇單甲醚(PEG-NH2)開(kāi)環(huán)賴(lài)氨酸羰基環(huán)內(nèi)羧酸酐(Lys-NCA)的方式制備了PEG-PLL嵌段聚合物。用凝膠滲透色譜(GPC)、核磁共振氫譜(1H NMR)等手段表征了兩嵌段聚合物的分子結(jié)構(gòu)。測(cè)試結(jié)果顯示，合成的兩嵌段具有較好的純度和較窄的分子量分布。然后采用仿生礦化的方法，用此兩嵌段聚合物為模板制備納米二氧化硅顆粒。我們系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了一套合

3、成體系，詳盡地研究了各組分對(duì)二氧化硅納米顆粒形貌的影響。掃描隧道電子顯微鏡(SEM)結(jié)果表明，合成的納米二氧化硅顆粒具有比較光滑的表面和比較規(guī)整的形狀，并在最后提出了PEG-PLL仿生礦化形成親水性二氧化硅納米片的機(jī)理。
　　研究了納米二氧化硅/PDLA的結(jié)晶行為。制備出了表面有PEG和無(wú)PEG兩種納米顆粒，并研究了其對(duì)結(jié)晶行為的影響。其中，PEG-二氧化硅/PDLA體系的結(jié)晶行為十分有趣。里面同時(shí)包含可能影響結(jié)晶行為的三個(gè)因素:

4、成核效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)和塑化效應(yīng)。傅里葉紅外光譜(FT-IR)和熱重分析(TGA)結(jié)果表明，在經(jīng)過(guò)550℃灼燒之后，納米二氧化硅表面的PEG組分可以有效地被除去;SEM結(jié)果表明，納米二氧化硅在PDLA中具有良好的分散性;差示掃描量熱(DSC)結(jié)果表明，納米二氧化硅在復(fù)合體系中，低溫下促進(jìn)結(jié)晶，中溫下抑制結(jié)晶，高溫下促進(jìn)結(jié)晶;POM結(jié)晶表明，在120℃，PEG接枝的納米二氧化硅改性的復(fù)合體系球晶的生長(zhǎng)速率較慢，在130℃時(shí)，PEG接枝的納米二

5、氧化硅改性的復(fù)合體系球晶的密度較小;廣角X射線衍射(WAXS)的結(jié)果表明，80℃時(shí)，裸露的納米顆粒改性的復(fù)合體系呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的α'晶。我們猜測(cè)，這是因?yàn)轶w系中存在塑化效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)、成核效應(yīng)造成的。其中，低溫下，塑化效應(yīng)促進(jìn)PDLA的結(jié)晶行為，中溫下，氫鍵效應(yīng)抑制了結(jié)晶行為，高溫下，成核效應(yīng)促進(jìn)了結(jié)晶行為。
　　研究了納米二氧化硅/PLA的機(jī)械性能，對(duì)比了納米二氧化硅片狀顆粒和球形顆粒對(duì)填充效果的不同影響。SEM和透射電子顯微鏡(

6、TEM)的結(jié)果表明，納米顆粒在聚合物基質(zhì)中具有良好的分散性。拉力測(cè)試的結(jié)果表明，相比于純PLA，NP24/PLA的斷裂伸長(zhǎng)率提高了278.3％，NS24/PLA的斷裂伸長(zhǎng)率也提升了多達(dá)185％。更為難得的是，在斷裂伸長(zhǎng)率提高的同時(shí)，其材料本身的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量并沒(méi)有降低;動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)結(jié)果表明，NP/PLA最終回復(fù)率分別比NS/PLA高了5.4％和91.3％。NP/PLA表現(xiàn)出更強(qiáng)的彈性性能和抗蠕變性能。我們，由于納米二氧化