《全生物降解PLLA/PEA共混體系的製備、結晶行為與性能調控》是依託北京化工大學，由邱兆斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：全生物降解PLLA/PEA共混體系的製備、結晶行為與性能調控
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邱兆斌
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
來源於可再生資源、生物降解、生物相容、易加工的左旋聚乳酸(PLLA)是最重要的生物降解高分子材料之一,但是較弱的力學性能(斷裂伸長率低和韌性差)和較慢的結晶速率是影響其實際套用的兩個主要因素。本項目擬在前期工作基礎上，開展具有不同分子量的生物降解聚(己二酸乙二醇酯) (PEA)與PLLA共混體系的結構與性能調控的研究工作。明確PEA分子量的因素與PLLA/PEA共混體系的相容性、增塑效果之間的關係；解析共混組成、結晶條件、PEA的分子量等因素對共混體系中PLLA的結晶形態、結晶結構、結晶行為的影響規律；揭示上述因素對共混體系的力學性能、增韌機理、降解行為、降解機理的影響規律。通過本項目的開展，將更加深入地認識、理解和解決PLLA/PEA共混體系的相容性、結晶行為、性能及降解行為等研究過程中存在的關鍵科學問題，為製備出力學性能改善、結晶能力提高、完全生物降解的聚合物共混材料提供理論基礎。
結題摘要
本項目將一系列具有不同分子量的 PEA與PLLA共混，通過溶液揮發法製備了具有不同組成的PLLA/PEA共混物，並且對PLLA/PEA共混體系的相容性、結晶行為、力學性能、降解行為及降解機理等研究過程中所存在的科學問題開展了系統研究工作。主要研究結果表明：（1）增塑劑PEA的分子量是影響PLLA/PEA共混體系相容性的決定性因素。在所研究的組成範圍，當PEA的Mn ≤ 4000 g/mol時共混體系為相容體系，且其玻璃化轉變溫度隨PEA含量的提高和PEA分子量的降低而下降；當PEA的Mn = 8000 g/mol時，共混體系為不相容體系。（2）對於選定的PLLA/PEA體系，共混組成、結晶條件是影響共混體系中PLLA的結晶形態、結晶結構、結晶行為、力學性能的重要因素。發現提高PEA含量可明顯提高共混體系中PLLA的結晶能力和速率，加速熔體結晶過程，改善力學性能，尤其是大幅提高體系的斷裂伸長率和韌性。（3）對於選定組成的PLLA/PEA體系，PEA分子量是影響共混體系中PLLA的結晶形態、結晶結構、結晶行為和力學性能的決定性因素。以PLLA/PEA＝８０／２０為例，PEA-1000和PEA-4000提高了PLLA的等溫結晶速率，而PEA-8000則降低了PLLA的等溫熔體結晶速率，但不同分子量的PEA均沒有改變PLLA的結晶機理。共混體系的斷裂伸長率隨著PEA分子量的升高先增加後降低，即PLLA/PEA-4000共混物的斷裂伸長率最高，而PLLA/PEA-8000的最低。（4）與PEA共混對PLLA的降解行為無顯著影響。 在完成項目原定研究計畫的基礎上，進一步將低分子量生物降解的聚己二酸二甘醇酯（PDEGA）作為增塑劑製備了PLLA/PDEGA共混體系，發現PDEGA含量是影響共混體系相容性、結晶速率、力學性能的決定因素。當PDEGA含量≤20%，共混體系為完全相容體系；當PDEGA含量≥30%，共混體系為部分相容體系。隨著PDEGA含量的提高，PLLA的球晶生長速率、總結晶速率都明顯提高；韌性顯著提高，但模量、強度相應下降。 通過本項目的研究，對全生物降解PLLA/PEA共混體系的製備、結晶行為與性能調控有了更加深入的理解，明顯提高了PLLA材料的結晶速率和韌性，為其實際套用提供了重要理論指導，並可為通過與增塑劑共混改善高分子材料性能的相關研究工作提供借鑑。
