论文部分内容阅读
生物降解高分子材料是一种具有优良的使用性能,废弃后可被环境微生物完全分解,最终被矿化而成为自然界中碳元素循环的一个组成部分的高分子材料。聚乙醇酸具有良好的生物降解性能,在医用缝合线、骨折内固定、组织修复、药物缓释材料方面具有广泛应用。本论文先对乙醇酸的熔融缩聚工艺条件进行探索,制备出低分子量的聚乙醇酸。为了进一步提高聚乙醇酸的分子量,接着进行了聚乙醇酸的固相缩聚反应并且研究了固相缩聚反应动力学。最后通过熔融共混聚乙醇酸和聚乳酸制备PGA共混纤维,通过对共混纤维在模拟体液中的降解过程研究了聚乙醇酸的降解性能。论文主要内容如下:(1)首先通过对起始除水温度、反应温度、催化剂种类和真空缩聚时间等工艺条件的探索确定了乙醇酸的最佳实验工艺条件。从红外谱图和核磁共振谱图分析确定了聚合产物是聚乙醇酸。经DSC测试表明产物熔点达到220℃,而其特性粘度也达到了0.505dL/g。(2)采用固相缩聚的方法进一步提高了聚乙醇酸的分子量。将低聚物粉碎后在真空条件下于190℃、195℃、200℃下处理20个小时,并每隔2.5小时取样。通过DSC测试发现产物熔点可提高到221℃,特性粘度可达到0.613dL/g。利用固相缩聚产物的特性粘度,结合动力学方程研究了固相缩聚的动力学。经计算得到聚乙醇酸固相缩聚在190-200℃温度范围内的聚合反应活化能Ea=18.489kJ·mol-1以及前指因子A=2.716*104;降解反应活化能Ea=25.548以及指前因子A=2.492*104。(3)最后将固相缩聚处理的聚乙醇酸与聚乳酸共混制备了纤维,通过共混纤维在模拟体液中的降解来探究聚乙醇酸的降解性能。结果发现:共混纤维单丝的拉伸强度为0.8cN/dtex左右,随着降解的进行,拉伸强度和伸长率下降十分明显。从共混纤维的DSC图中发现,共混纤维的熔点随着降解时间的增加而降低,降解两周后基本达到纯PLA熔点,降解四周后低于纯PLA熔点,说明了聚乙醇酸的降解周期为三周左右。从SEM照片中观察到共混纤维表面在降解过程中的形貌变化,XRD衍射图反映了共混纤维的结晶变化。