论文部分内容阅读
聚-L-乳酸（PLLA）因其良好的生物相容性和可生物降解性,已应用于骨科替代材料等领域。PLLA的性能取决于其分子量及晶体结构,而制备工艺及后续热处理直接决定了PLLA材料的分子量、结晶度及晶体形态,因此对于PLLA的制备工艺及结晶性能的研究十分必要。本文对以L-乳酸为原料,采用水洗-重结晶法纯化L-丙交酯,并以辛酸亚锡为催化剂,使L-丙交酯开环聚合得到聚-L-乳酸PLLA材料。通过对聚合条件的调控,研究了催化剂添加量、反应温度、反应时间对所得PLLA分子量的影响,实现了高分子量聚L-乳酸的可控聚合。纯化后的PLLA210℃熔融后于90-140℃范围内进行等温结晶,利用Avrami聚合物结晶动力学模型及Lauritizen-Hoffmann理论对PLLA结晶机理进行讨论。将PLLA熔融,保温一定时间后,以不同的冷却速率冷却,研究了冷却速率对结晶度、玻璃化转变温度、晶体形貌的影响。结果表明:催化剂用量、聚合时间、聚合温度对聚L-乳酸的分子量有着较为显著的影响,开环聚合制备PLLA的最佳工艺条件为:反应时间为24小时、催化剂摩尔比为1/12000、反应温度为140℃。等温结晶温度在90-140℃范围时,Avrami指数为3.0±0.14,PLLA结晶以球晶形式生长,结晶速率最大值出现在108℃左右,利用Lauritizen-Hoffmann理论对PLLA的等温结晶机理进行了分析,研究表明结晶RegimeⅡ和RegimeⅢ的转变温度为118℃左右,成核常数Kg（Ⅱ）和Kg（Ⅲ）分别为6.025×105K2和1.307×106K2,且Kg（Ⅲ）/Kg（Ⅱ）为2.17,接近2,与Lauritizen-Hoffmann理论一致。非等温结晶的冷却速率决定了PLLA的结晶度及玻璃化转变温度,玻璃化温度和结晶度随着降温速率的降低而增大,PLLA在低的降温速率(2℃·min-1)下的结晶在118℃伴随有结晶区域的转变。