热致相分离法制备聚乳酸/聚己内酯复合球晶及其性能表征

作     者：刘颖颖 

作者单位：福建师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘海清

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：复合球晶 聚乳酸 聚己内酯 热致相分离 油-水分离 多孔材料 

摘      要：随着具有高孔隙率的聚乳酸(PLLA)材料被广泛用于组织工程支架、生物医用和药物控释材料,人们对PLLA各种物理性质的要求也随之提高。为了克服聚乳酸韧性差、稳定性差的缺点,PLLA材料的复合改性有着重要意义。聚己内酯(PCL)优良的柔顺性使之成为一种良好的增韧材料。因而PLLA/PCL复合材料能改善PLLA材料的韧性。本文以聚乳酸(PLLA)、聚己内酯(PCL)为原料,以THF为溶剂,采用TIPS技术,将PLLA/PCL溶液淬冷至亚稳态使其发生液-液相分离(引起成核-生长),制备了PLLA/PCL复合球晶多孔材料。研究结果总结如下：(1)通过调节淬火时间、淬火温度、聚合物浓度及溶质配比等参数,发现PLLA/PCL复合球晶经历了以下过程：随着淬火时间延长,纳米纤维捆束从无到有弧度逐渐增大;降低淬火温度(即增大淬火深度),捆束先由花束成长为花簇状,再由花簇转变为花束;随着聚合物浓度增大,得到的球晶捆束的半长度和弧度均逐渐增大;增大PLLA/PCL的溶质配比,复合球晶逐渐由捆束状变为由大量捆束团聚包裹而成的微球,捆束半长度和弧度均先增加后减小。溶质配比为5：1时,体系中PLLA结晶度达到最大(64.44%),比纯PLLA体系结晶度(40.41%)增大24.03%。说明PCL起到了成核剂的作用,有利于PLLA的结晶。(2)研究了PLLA/PCL在THF溶液中的结晶动力学,主要方法是通过等温与非等温DSC模拟TIPS过程。等温结晶过程中,可根据Avrami方程作图后的线性关系,得到Avrami指数n和结晶速率常数K值,说明PLLA/PCL在THF溶液中为异相成核和三维生长。采用Jeziorny法和Mo法分析了非等温结晶过程,得到表观Avrami指数n值为4.48,通过Kissinger法得出溶液中PLLA/PCL非等温结晶活化能△E为-89.55 kJ/mol,负值说明PLLA在THF溶液中的结晶过程是无障碍、自发进行的且浓度越高结晶越容易,分子链的活动能力也会越强,放出的热也越多。(3)制得的PLLA/PCL复合球晶多孔膜孔隙率高达96.8%,其水接触角为142.84°,与流延膜相比水接触角增加了63.36°,由普通疏水材料转变为类超疏水材料。多孔膜的比表面积为10.60 m2/g,比纯PLLA球晶多孔膜(3.65 m2/g)增加了近两倍。复合球晶多孔膜对硅油等的吸附容量均为11.5g/g以上,吸油量比PLLA流延膜的提高了十几倍。由于超疏水性和亲油性及毛细效应,复合球晶多孔膜可以快速吸收漂浮在水中的油层,可用作油水分离材料。