基于聚乳酸熔體降解的納米SiO2表面功能化及其應(yīng)用研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)材料由于具有優(yōu)良的生物可降解性和生物相容性，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，備受國內(nèi)外研究者的關(guān)注。然而，PLA斷裂伸長率低、結(jié)晶速率慢以及熱穩(wěn)定性差等缺點卻在很大程度上限制了其實際應(yīng)用。納米 SiO2是一種無毒、剛性、耐高溫無機納米粒子，適合于作為填料對 PLA進行改性。但納米SiO2在PLA基體中的團聚行為和兩者界面不相容往往導(dǎo)致復(fù)合材料性能的增強效果并不理想。目前，利用納米SiO2表面高活性的特點對其進行表面改

2、性，已成為改善納米SiO2分散性和界面結(jié)合作用最為有效的途徑。鑒于此，本文基于PLA與SiO2納米粒子在熔融共混過程中發(fā)生的降解反應(yīng)，探索了一種簡單、高效、低成本的SiO2納米粒子表面功能化方法，并研究了功能化納米SiO2對復(fù)合材料力學(xué)、結(jié)晶和熱穩(wěn)定性能的強化機理和規(guī)律。
　　首先，通過長時間熔融共混和高速離心分離工藝過程，制備出表面共價接枝 PLA分子鏈的功能化納米 SiO2。進而借助熱重分析、透射電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜

3、、X射線光電子能譜等表征手段，對納米SiO2表面功能化效果和PLA共價接枝納米SiO2反應(yīng)機理進行深入研究。研究結(jié)果表明：(1)在熔融共混的高熱量和強剪切條件下，PLA與納米 SiO2之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使PLA分子鏈成功接枝到納米SiO2表面；(2)熔融共混時間對納米SiO2表面功能化效果具有顯著影響，適當?shù)墓不鞎r間(10 min)可以使納米SiO2獲得較高的表面接枝率；(3)熔融共混導(dǎo)致PLA共價接枝納米SiO2的反應(yīng)機理主要包括納

4、米SiO2表面硅羥基與PLA分子鏈酯基和降解PLA分子鏈末端羥基、羧基的酯交換反應(yīng)、縮合反應(yīng)以及酯化反應(yīng)。
　　然后，以原始納米 SiO2和功能化納米 SiO2分別作為填料，通過熔融共混和注塑成型制備出不同原料配比(0.5-3 wt％)的PLA納米復(fù)合材料。綜合利用掃描電子顯微鏡、立式電子萬能試驗機、沖擊試驗機、差示掃描量熱儀、熱重分析儀，比較研究了功能化納米 SiO2對PLA力學(xué)、結(jié)晶以及熱穩(wěn)定性能的影響機理和規(guī)律。研究結(jié)果和結(jié)