聚乳酸的直接合成及聚乳酸/聚乙烯醇复合材料的制备与性能研究

摘要

聚乳酸因其良好的生物相容性和降解性而在生物医学等领域得到了广泛的应用。相对于开环聚合法，直接法合成聚乳酸由于具备简单的制备工艺和较短的流程而显示出广阔的应用前景。但由于聚乳酸的降解周期长且不易调控、疏水性强、降解产物易引发炎症等缺点而使其受到一定的应用限制。因此聚乳酸的改性研究具有重要的理论意义及应用价值。本论文包含两大部分： 1.首先以乳酸为原料，采用熔融缩聚的方法制备了一定分子量的聚乳酸。详细讨论了催化剂种类、用量和反应条件，如反应时间、反应温度、氮气保护、余压等，对聚合产物分子量及产率的影响。采用粘度方法(选用乌氏粘度计)测定了聚合产物的粘均分子量。并采用IR测试手段对聚合物进行了表征。通过对催化剂的选择，选取了高效的辛酸亚锡加对甲苯环酸二元复合催化剂。结果表明，最佳的反应条件为：以0.5％的辛酸亚锡和0.2％的对甲苯磺酸作为催化剂，170℃、0～300Pa下反应12h。用熔融缩聚的方法制备聚乳酸的分子量高达12400。 2.采用材料设计的手段，从分子的角度出发，选用亲水性优良的聚乙烯醇作为共混单体，对聚乳酸共混改性，改善聚乳酸的亲水性，调节聚乳酸的降解速率，同时制备了PLA/PVA共混薄膜。详细讨论了共溶剂种类、用量、反应物配比和反应条件，如反应时间、反应温度等，对复合材料性能的影响。此外，还对共混薄膜在生理盐水等中的降解性能和热降解行为进行了研究。并采用IR、XRD、DSC、SEM等测试手段对共混产物的结构、结晶性能和降解性能进行了分析表征。结果表明，二甲基亚砜(DMSO)可作为PLA/PVA良好的共溶剂。聚乳酸的亲水性及降解速率得到了很好的改善，并可通过调整体系中各组分的相对比例，对PLA/PVA复合材料的降解速率及亲水性能进行一定范围内的调控。

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1可降解与吸收高分子材料

1.1.1非降解高分子材料面临的问题

1.1.2生物降解高分子材料的概念

1.1.3降解高分子材料的分类

1.1.4生物降解高分子材料的应用

1.1.5影响生物降解高分子材料降解的因素

1.2聚乳酸(PLA)的性质和应用

1.2.1 PLA的基本性质

1.2.2 PLA的降解性能

1.2.3 PLA的共混改性

1.2.4 PLA的开发应用

1.3 PLA的合成方法

1.3.1直接法

1.3.2开环聚合法

1.4聚乙烯醇(PVA)的性质和应用

1.4.1 PVA的基本性质

1.4.2 PVA的溶解性和可降解性

1.4.3 PVA的开发应用

1.5 PLA类可降解复合材料

1.5.1 PLA类复合材料的研究

1.5.2 PLA类复合材料的应用前景

1.6本课题的来源、目的和意义

第二章乳酸的本体熔融聚合——直接法合成聚乳酸

2.1实验部分

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.1.3 PLA的本体熔融聚合工艺

2.1.4 PLA分子量的测定

2.1.5 PLA的性能表征

2.2结果与讨论

2.2.1乳酸直接缩聚机理

2.2.2聚合条件对PLA产品的影响

2.2.3乳酸熔融聚合工艺改进的研究

2.2.4产物的红外光谱分析

2.3本章小结

第三章PLA/PVA复合材料及共混膜的制备与表征

3.1实验部分

3.1.1实验主要药品

3.1.2实验主要仪器

3.1.3 PLA/PVA复合材料及共混膜的制备

3.1.4 PLA/PVA共混膜溶胀率和溶解率实验

3.1.5 PLA/PVA共混膜的吸水性实验

3.1.6 PLA/PVA复合材料的结构与性能表征

3.2结果与讨论

3.2.1 PVA和PLA的溶解性

3.2.2反应条件对复合材料及共混膜性能的影响

3.2.3 PLA/PVA复合材料及共混膜的结构分析

3.2.4共混膜的溶胀率、溶解率和吸水性

3.2.5共混膜的透光率

3.3本章小结

第四章PLA/PVA复合材料及共混膜的降解性能研究

4.1实验部分

4.1.1实验主要药品

4.1.2实验主要仪器

4.1.3共混膜的水降解实验

4.1.4共混膜的热降解实验

4.1.5降解产物的性能表征

4.2结果与讨论

4.2.1共混膜水降解性能的研究

4.2.2水降解产物的DSC分析

4.2.3水降解产物的SEM分析

4.2.4共混膜热降解性能的研究

4.3本章小结

第五章结论与展望

参考文献