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聚乳酸是典型的“绿色塑料”,因其良好的生物相容性、完全可降解性及生物可吸收性,是生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一,其研究极具医学和环保双重意义。目前对聚乳酸研究主要集中于对其的合成与改性方面,而对其成型加工技术的研究相对较少。脉动压力诱导注射成型加工技术一种在聚合物熔融、塑化、注射、保压全过程引入振动的新型注射成型加工技术,能有效改善聚合物的聚集态结构与性能,是一种机械历程短、耗能低、制品质量高的成型加工技术。
本文综述了生物降解塑料聚乳酸及脉动压力诱导注射成型加工技术的研究进展,首次系统地研究了液压脉动注射成型对聚乳酸制品性能的影响,通过力学性能测试、DSC分析、SEM分析、蛋白酶K催化降解实验、模拟人体内PBS缓冲液降解实验及土埋法降解实验对液压脉动注射成型聚乳酸制品的力学性能、聚集态结构及生物降解性能进行分析研究。结果表明:
液压脉动注射成型能使聚乳酸制品的拉伸强度,断裂伸长率,冲击强度和弯曲强度均得到不同程度的提高(最大依次提高了10.6%、20.2%、29.7%、5.6%)。引入脉动对PLA制品具有增强增韧的效果,聚乳酸制品综合力学性能的最佳振动参数为f=15Hz,A=0.8mm时。DSC分析表明液压脉动注射成型能诱导PLA制品结晶,结晶度最大提高了11.9%(f=15Hz,A=0.8mm),而且制品熔点基本不变,制品的耐热性能不会降低。SEM观察分析可以看出,液压脉动注射成型的断面比较粗糙,断痕密度比较大,断面出现“拉丝”状结构,是高韧断裂的常见方式,制品韧性提高。
聚乳酸的蛋白酶K催化降解、模拟人体内PBS缓冲液降解及土壤降解三种生物降解实验结果表明:相比普通注射成型,液压脉动注射成型的聚乳酸制品生物降解速率减小,其降解过程是从表面侵蚀到内部降解侵蚀的逐步演变过程,降解后制品结晶度的增幅比普通注射成型的小;综合三种生物降解实验试样失重率的变化规律,在振动频率15Hz、20Hz及振幅0.6mm、0.8mm时,液压脉动注射成型对聚乳酸制品的生物降解性能影响显著。