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在聚(L-丙交酯)(PLLA)中引入功能化多壁碳纳米管(MWCNTs)提高材料的物理和力学性能,并赋予材料荧光特性,以拓展医学应用。采用MWCNTs表面胺基化随后接枝PLLA链段以提高MWCNTs的分散性,改善其与PLLA基体的界面结合和载荷传递特性。采用XPS、FT-IR、Raman、TGA、SEM和TEM研究了PLLA接枝的MWCNTs(MWCNT-g-PLLAs)的形貌、结构、荧光特性及分散性。利用溶液浇铸方法制备出MWCNT-g-PLLAs/PLLA复合材料,采用SEM、XRD、OM、POM、DSC、DMA和拉伸试验系统研究了复合材料的结构和性能,阐明了MWCNT-g-PLLAs的含量、退火处理以及γ-射线辐照对复合材料组织结构、物理性能和力学性能的影响规律和机制。 采用对氨基苯甲酸将MWCNTs表面氨基化,即在MWCNTs的侧壁引入了芳香胺基团,成功制备了MWCNT-NH2;然后以辛酸亚锡为引发剂,通过原位L-丙交酯开环聚合反应将PLLA链段化学接枝到MWCNT-NH2表面,制备出PLLA接枝的功能化碳纳米管(MWCNT-g-PLLAs)。试验确定了获得最佳接枝率的合成工艺为:聚合反应温度140℃,聚合反应时间48小时,MWCNT-NH2含量0.5wt％,引发剂Sn(Oct)2用量0.08wt%。在此条件下,接枝率达40%,接枝链段层厚度约为10nm;PLLA接枝有效地改善了MWCNTs在三氯甲烷及PLLA聚合物基体中的分散性,且呈现出良好的荧光效应。 研究发现,添加MWCNT-g-PLLAs提高了PLLA的玻璃化转变温度、熔点和结晶度。MWCNTs-g-PLLAs/PLLA复合材料呈现良好的球晶结构,且球晶的尺寸随MWCNT-g-PLLAs含量的增加而增大。MWCNT-g-PLLAs在复合材料中作为形核点使材料的结晶度增大,且尺寸大的形核点比尺寸小的形核点先开始结晶,故MWCNT-g-PLLAs含量增加,球晶尺寸增大。MWCNTs-g-PLLAs/PLLA复合材料的荧光效应随着MWCNT-g-PLLAs含量的增加而增大,为其在透视成像和追踪药物释放中的应用提供了新途径。 添加MWCNT-g-PLLAs显著地提高了材料的力学性能。MWCNT-g-PLLAs/PLLA复合材料的弹性模量、拉伸强度和延伸率随着MWCNT-g-PLLAs含量的增加而增大,当MWCNT-g-PLLAs含量为2wt%时达最大值,与纯PLLA相比,分别提高了25%、47%和87%。继续增加MWCNT-g-PLLAs含量,弹性模量、拉伸强度和延伸率下降。MWCNT-g-PLLAs含量低于2wt%时,在PLLA基体中分散好,界面结合良好,有利于载荷传递,MWCNT-g-PLLAs含量增加,力学性能提高,当MWCNT-g-PLLAs含量过多时,分散性变差,易发生团聚,导致力学性能下降。 MWCNT-g-PLLAs的添加提高了PLLA的热分解温度和体外降解速率。退火处理提高了MWCNT-g-PLLAs/PLLA复合材料的结晶度和熔点以及屈服强度和抗拉强度,但使延伸率显著下降。γ-射线辐照后MWCNT-g-PLLAs/PLLA复合材料的强度略有上升,延伸率显著下降,该试验结果为辐照灭菌工艺的确定提供了有益指导。