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聚L一乳酸(PLLA)是合成的可生物降解树脂的代表,具有良好的生物相容性和降解性,在体内及自然环境中能逐渐降解,最终成为二氧化碳和水,是一种理想的环境友好材料。聚L-乳酸的单体为L-乳酸,它是由可再生资源淀粉经发酵而成,原料来源十分丰富。聚L-乳酸不仅是优良的医用高分子材料,同时由于它具有与聚苯乙烯(PS)、聚酯(PET)等通用塑料相似的物理机械性能,故还可以代替不可降解的通用塑料,其应用前景十分广阔,可以作为大品种通用塑料用于农业、包装材料、日常生活、服装等领域,是近二十年来国内外可生物降解高分子材料研究开发的热点。从聚乳酸在纺织领域的应用,合成高分子量、高熔点,生产聚乳酸纤维的角度来说,采用熔融一固相聚合一步法合成聚乳酸更以其流程短、无污染、成本低等优点受到纺织界研究人员重视。
本文采用减压法直接合成纺丝用聚L-乳酸。工作内容包括乳酸的浓缩、乳酸的预聚合、聚乳酸固相聚合、聚乳酸热降解研究、聚乳酸可纺性研究及其性能检测等。
一、首先对乳酸进行浓缩,在一定温度、压强范围内,将原料中的水分尽量除去,接着采用高温减压法对乳酸进行预聚合。同时研究了在减压法预聚过程中,反应温度、反应时间、反应压力、催化剂种类以及催化剂用量等因素对反应的影响。结果表明,浓盐酸和锡粉复合效果最好,反应温度180℃、时间7.5h、压强750pa条件下,并且要求在反应完后必须在低温高真空下保温2h才可以得到符合要求的产品。
二、对乳酸预聚物进行固相聚合,研究了单一温度聚合、分段控温、反应温度、反应时间对聚合结果的影响。结果表明,分段控温可以明显提高聚乳酸的分子量。固相聚合在熔点下5℃反应30h,加入一定的抗氧剂1076可以得到重均分子量最高19万的产品。
三、聚乳酸一般耐高温性能不是太好,本文研究了聚乳酸在不同条件下的分子量降低情况,并研究了阻止其热降解的方式。结果表明,抗氧剂、水分、温度、时间等都会对聚乳酸分子量有不同程度的影响;
四、对聚乳酸的可纺丝性能进行了研究,结果表明,合成的聚乳酸可纺性非常好。
五、对合成的聚乳酸进行检测,所测数据与文献值相差不大。