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聚合物基纳米离子复合材料由于设计灵活以及生产成本低而引起广泛的关注。刚性纳米粒子与聚合物复合,通过调整刚性网络结构或聚合物的组成,并赋予材料形状记忆性能,将极大地扩展聚合物的应用范围。聚乳酸(PLA)是一种具有良好生物生物相容性及可降解性的生物医用高分子材料。聚乳酸脆性较大和力学性能不足等缺点限制了其实际应用。论文选用商业聚乳酸(例如PLA4032D)与咪唑鎓封端的PLA基共聚物以及表面磺酸改性的二氧化硅纳米粒子进行离子共混,制备了聚乳酸基纳米离子复合材料。对制备的聚乳酸基纳米离子复合材料的结构和性能进行了研究。采用熔融开环聚合的方法,以辛酸亚锡为催化剂催化合成了聚乳酸PLLA以及不同配比的丙交酯与己内酯的共聚物PLCL、丙交酯与聚乙二醇的共聚物PLEG以及丙交酯与碳酸酯的共聚物PLT。PLLA为结晶性聚合物,熔融温度160℃以上。PLCL为无规共聚物,由于共聚单体丙交酯LLA的含量较低,结晶主要是有PCL聚合物链引起的。随着LLA含量的增加,共聚物的熔融温度随之逐渐降低,聚合物由结晶态逐步转变成无定形结构。PLEG为嵌段共聚物,单体中LLA的含量较低,出现了明显的PEG的熔融峰,LLA的含量超过65%出现了 PLLA的熔融峰。PLT共聚物为非晶态结构,玻璃化转变温度在-10-25℃之间,随着共聚物中TMC含量的增加,共聚物的玻璃化转变温度逐渐降低,聚合物由玻璃态转变成弹性体。采用1-甲基-3-丙酸咪唑鎓(im)对合成的聚乳酸及其共聚物进行改性,合成了咪唑鎓端基改性的聚乳酸及其共聚物。采用含有磺酸基的两性离子对硅溶胶进行了改性,制备了含有磺酸基的两性离子改性的纳米二氧化硅sb-SiO2。将端基改性的聚乳酸或其共聚物分别与商业聚乳酸(PLA4032D)和两性离子改性的纳米SiO2进行离子共混,分别制备了聚乳酸二氧化硅纳米离子复合材料PLA/im-PLLA/sb-SiO2以及不同单体比例的聚乳酸共聚物的二氧化硅纳米离子复合材料PLA/im-PLCL/sb-SiO2、PLA/im-PLEG/sb-SiO2和PLA/im-PLT/sb-SiO2。对制备的聚乳酸及其共聚物的纳米二氧化硅复合材料的结构通过FTIR和1H NMR进行了表征,并采用DSC、TG和XRD研究了复合材料的热力学及结晶性能。商业聚乳酸的加入,改变了共聚物的结晶结构。商业聚乳酸的熔融温度在160℃以下,而共聚物复合材料PLA/im-PLLA/sb-SiO2的熔融温度为167℃,熔点比商业聚乳酸高,说明改性SiO2的加入诱发了 PLA分子链的规整排列,也提高了聚乳酸的使用温度。PLCL共聚物的结晶主要是由PCL链段引起的,共聚物的熔点40℃,加入改性SiO2和商业聚乳酸制备的PLA/im-PLCL/sb-SiO2材料中出现了明显的聚乳酸的熔融峰,PCL的结晶度反而下降。嵌段共聚物PLEG中只有出现了 PEG在52℃的熔融峰,PLA/im-PLEG/sb-SiO2中出现了两个熔融温度,对应PEG和PLA的熔点,但是商业聚乳酸的加入,破坏了 PEG链段的规整性,导致了 PEG熔点下降。PLT是无规共聚物,PLA/im-PLT/sb-SiO2中出现的结晶是由于PLA的加入引起的,聚碳酸酯链段的柔性好,使得PLA链段活动能力加强,更加能规整排列起来。研究了聚乳酸及其共聚物的纳米二氧化硅复合材料的动态力学行为及其形状记忆性能。复合材料的形状记忆性能研究的温度范围在玻璃化转变温度附近,最高不能超过粘性温度。在适宜的拉伸比下,材料的形变固定率及回复率都很高。形状回复时间随着温度的升高而下降。在合适的温度下,形变的回复主要由聚合物的微观结构决定。聚合物链的柔性越好,形变回复越快;分子链排列越规整,形变回复时间越长。例如,PLA/im-PLT7525/sb-SiO2在44℃形变回复时间仅为32s。研究合成的聚乳酸基纳米粒子复合材料都具有优异的形状记忆能力。这种通过离子共混制备的可降解性聚乳酸基纳米粒子复合材料,提高了聚乳酸的力学性能,也解决了聚合物复合制备中纳米粒子难以分散均匀的难题。另外,通过刚性粒子的选择或者共聚物组成的调整,可以获得不同条件下具有形状记忆性能的智能聚乳酸基复合材料,有望在生物医药,如靶向药物、智能医疗器械、智能手术缝合线和医疗植入体,如3D脚手架印刷等方面显示极大的潜力。