PLLA-PLAL可降解形狀記憶共混物的合成與性能.pdf

1、本論文以D-丙氨酸和Z基團(tuán)保護(hù)氨基的賴氨酸為原料，通過一系列的有機(jī)反應(yīng)合成含有乳酸與賴氨酸的環(huán)狀二聚體，確定合成過程中每一步中間反應(yīng)的反應(yīng)條件，并將合成的粗產(chǎn)物進(jìn)行純化，通過開環(huán)聚合的方法將丙交酯與環(huán)狀二聚體共聚合成聚（L-丙交酯-賴氨酸）共聚物(PLAL)，并對產(chǎn)物的鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。利用溶液共混法制備不同組成的PLLA/PLAL共混物，采用紅外光譜（FTIR）、偏光顯微鏡（POM）、示差掃描量熱分析（DSC）、X-射線衍射分析（XR

2、D）、掃描電鏡（SEM）、拉伸試驗(yàn)、體外降解試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了共混物的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、形狀記憶效應(yīng)以及降解性能，探討了共混物的組成與微觀結(jié)構(gòu)及性能之間的本質(zhì)聯(lián)系。在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步考察了退火處理對材料微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及形狀記憶效應(yīng)的影響規(guī)律并分析了內(nèi)在機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明，含有乳酸和賴氨酸的環(huán)狀二聚體最佳的合成工藝為：第一步重氮化反應(yīng)的溫度為2℃，反應(yīng)時(shí)間為4h；第二步酰氯化反應(yīng)溫度為10℃，時(shí)間為2h；第三步反應(yīng)溫度為

3、40℃，時(shí)間為6h，Z-賴氨酸加入量為16g；最后環(huán)狀二聚體的合成在50℃下反應(yīng)2h。通過紅外光譜分析證實(shí)了各階段產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與理論結(jié)果一致，通過開環(huán)聚合法成功地合成出PLAL共聚物，紅外光譜和1HNMR譜證實(shí)了PLAL的鏈結(jié)構(gòu)。
　　PLLA/PLAL共混體系具有良好的相容性，僅存在PLLA結(jié)晶相，隨著PLAL組分含量的增大，共混物的球晶尺寸和數(shù)量減小、球晶的完善度下降、結(jié)晶度明顯下降。PLAL組分含量對共混物的力學(xué)性能有較大影響

4、，隨著PLAL組分含量的增加，PLLA/PLAL共混物的彈性模量和拉伸強(qiáng)度逐漸減小，而斷裂伸長率則呈現(xiàn)先增大而后減小的趨勢；PLLA/PLAL共混物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的儲(chǔ)能模量急劇下降，且在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上較寬的溫度區(qū)間具有高彈平臺(tái)，表明PLLA/PLAL共混體系具有形狀記憶效應(yīng)。
　　研究表明，隨PLAL組分含量的增加，PLLA/PLAL共混物的形狀保持率有所下降，而形狀恢復(fù)率、恢復(fù)力均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)PLAL含量

5、為20wt％時(shí)，共混物具有最佳的形狀記憶特性；形狀記憶處理工藝對共混物的形狀記憶效應(yīng)有較大影響，隨著變形溫度的升高，形狀保持率略有增大，形狀恢復(fù)率逐漸降低，在Tg以下變形能獲得較高的恢復(fù)力；變形量對共混物的形狀保持率影響較小，而使形狀恢復(fù)率下降。
　　退火處理沒有改變材料的相結(jié)構(gòu)，但提高了材料的結(jié)晶度；退火處理后材料的力學(xué)性能有較大變化，其抗拉強(qiáng)度明顯升高，而斷裂伸長率顯著下降；退火處理后試樣的形狀保持率均得到了不同程度的提高，而