聚乳酸/蒙脱土插层复合材料及聚乳酸超细电纺纤维制备

摘要

聚乳酸具有良好的生物相容性，生物降解性，并且降解产物无毒，无污染，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸作为通用塑料存在性脆，强度不高；耐热性较差，加工时分子量大幅下降等缺陷。本文采用插层复合法制备了聚乳酸/蒙脱土插层复合材料有望改善这一现象。聚乳酸是组织工程支架的理想材料，静电纺丝法在制备支架材料是具有孔隙率高、孔径可调等优点。本文对聚乳酸超细电纺纤维工艺参数进行了研究。具体研究内容如下：
　　 1.对钙基蒙脱土进行钠化改型，有效的提高了蒙脱土的膨胀容和阳离子交换容量，并增大了蒙脱土的层间距。利用有机季铵盐CTAB对Na-MMT进行了有机改性，结果表明CTAB已经有效的吸附在蒙脱土片层间并扩大层间距。
　　 2.用硅烷偶联剂(KH-550)，分别采用(a)直接交换法，(b)水解接枝法，(c)离子交换法对Na-MMT进行了改性研究，采用了XRD，FTIR，TG-DTG检测方法对产物进行了表征，结果表明，在三种改性方法中，离子交换法获得的产物层间距最大，硅烷分子在其中有着最大接枝率。
　　 3.采用熔融插层方法分别制备了MMT含量不同的PLA/C-MMT，PLA/K-MMT复合材料。XRD和TEM检测表明聚乳酸分子有效的进入MMT层间，在MMT含量较低时，MMT剥离程度较高；而MMT含量较高时，MMT以剥离-插层混合方式分散在基体中。MMT对聚乳酸分子链的自由运动进行限制提升了复合材料的Tg温度，MMT在聚乳酸基体内有异相成核作用使聚乳酸的熔融热焓升高。另外。MMT的片层较宽，起到了阻碍低聚物逸出和O2进入复合材料内部的作用，从而提高了复合材料在空气中的热稳定性。MMT大的长径比使其增强，增韧作用效果明显，随着MMT含量升高，复合材料的拉伸强度，弯曲强度，及模量均提升，断裂伸长率随MMT含量增加，先增大后减小。由于与聚乳酸的结合强度较好，K-MMT对比C-MMT，所制备的复合材料显示出了更好的热稳定性和力学性能。
　　 4.采用静电纺丝技术制备了聚乳酸超细纤维，实验发现采用不同溶剂所获纤维形貌有明显区别。研究了不同溶剂比例，纺丝液质量分数，纺丝电压，纺丝距离，针孔尺寸及MMT引入等参数对纤维形貌的影响，确定了本次试验的最佳纺丝参数为：选用二氯甲烷：DMF=2:1混合溶剂，溶液质量分数是8％，针孔尺寸Φ=0.5mm，纺丝液流速V=1.5ml/h，接收距离为16cm，纺丝电压为16.5KV。对所获纤维膜进行了力学性能和生物诱导性能研究。