聚乳酸的熔融-固相合成及其共混物结晶行为研究

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聚乳酸是一种重要的生物可降解材料,以其优良的生物相容性、降解性和生物可吸收性而广泛运用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域,本文主要以国产L-乳酸为原料,研究聚乳酸的熔融-固相合成工艺,探讨了反应时间、反应温度、催化剂种类及用量、反应压力对熔融聚合反应的影响;讨论了反应时间、反应温度、脱水剂及控温方式对固相聚合反应的影响,表明熔融聚合的最佳工艺为:以SnCl2/TSA为催化剂,质量分数为0.5%(对单体),抽真空条件下于170℃反应10小时,产物分子量在3500左右;固相聚合最佳反应条件为:分子量约为3500的熔融聚合产物在105℃预热处理2小时,140℃在真空密闭有脱水剂条件下反应72小时,产物分子量可达5万。 由于高聚物的结晶过程直接影响材料的物理性能和加工性能,而PLLA的机械性能和降解速度与其结晶度和结晶形态密切相关。因此,研究PLLA及其在共混复合体系中的结晶行为,对深入了解它及其复合体系的性能和结构的关系有重要意义。利用结晶速度测量仪研究了PLLA及PLLA/PEG的等温结晶行为,并在偏光显微镜下观察了结晶形貌。结果表明:PLLA结晶速度随结晶温度的升高先增大后减小,其等温结晶速度在100℃左右达到最大值,结晶生长过程为均相和异相成核并存的球晶三维生长,结晶为放射状球晶,随温度的升高,结晶成核密度降低,晶体生长趋于完善;PEG能够提高共混样品的结晶速度,使最大结晶速度温度向低温区移动,表明PEG对PLLA的等温结晶起了结晶促进剂和稀释剂的作用,但使PLLA的成核和生长方式更加复杂,偏光显微镜下观察发现PEG使样品结晶成核密度减小,晶体生长更加完善,呈十字消光的环带图样。
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