PLA/NaCl体系超临界二氧化碳发泡研究

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具有良好生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性的聚乳酸(PLA),是目前用于组织工程支架的最重要材料之一。本文采用超临界二氧化碳发泡技术和盐粒子去除法相结合的方法,制备获得了连通性较好的PLA多孔材料支架。文中采用不同加工工艺制备PLA/NaCl体系的复合材料,研究了体系的力学性能、热性能、熔体强度和结构形态等。采用三螺杆挤出新技术及设备制备获得了综合性能优良的PLA/NaCl复合材料。采用传统双螺杆挤出机和新型三螺杆挤出机制备PLA/NaCl复合材料的对比实验表明:与双螺杆挤出相比,三螺杆挤出制备的PLA/NaCl复合材料(质量比为60/40),NaCl粒子在PLA中分散更均匀,拉伸强度和拉伸模量可分别提高20%和54%;另外三螺杆挤出还可制备获得更高NaCl加入量的PLA/NaCl复合材料(50/50),从而有利于制备泡孔结构形态更优的组织工程多孔支架。在此研究的基础上,对PLA/NaCl体系进行高压釜间歇发泡,研究NaCl粒子含量、粒径大小、发泡工艺参数等对泡孔结构形态的影响。系统研究了饱和时间、发泡温度、饱和温度、饱和压力等工艺参数对体系材料超临界二氧化碳间歇发泡性能及其泡孔结构形态的影响,制备获得了泡孔平均直径为13.72μm、泡孔密度为2.5×108cell/cm3的微孔塑料(PLA/NaCl质量比为60/40)。研究发现,饱和时间和发泡温度对PLA/NaCl体系的发泡性能影响较为明显,而饱和温度和饱和压力则对泡孔形态结构影响较为明显。针对NaCl粒子致孔作用,采用自制循环水槽以及超声波清洗器,研究了NaCl粒子的沥滤过程以及其形成的孔洞结构,获得了大孔上分布有很多小孔的互通多孔结构。研究结果表明,质量比60/40的PLA/NaCl体系,经沥滤处理,绝大部分的NaCl粒子可被洗去,NaCl粒子滤去之后形成大孔(泡孔平均直径90μm),而间歇发泡PLA生成的微孔(泡孔平均直径6.28μm)可实现良好的孔间互通。文中对三螺杆挤出制备获得的质量比为50/50的PLA/NaCl体系进行了初步的超临界二氧化碳间歇发泡和NaCl粒子沥滤实验尝试,并获得了互通泡孔结构形态更优的多孔支架材料,为后续高NaCl含量的PLA/NaCl复合材料发泡的深入研究提供了可行性。
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