壳聚糖膜及其共混膜的制备和性能研究

论文摘要

壳聚糖(chitosan,CS)、聚乳酸(PLA)以及聚乙烯醇(poly(vinylalcohol),PVA)由于具有许多独特的优点,如生物活性、无毒、生物相容性等,被广泛应用于生物医用领域。但CS分子属刚性分子,因而纯CS膜力学性能较差,脆性较大;PVA膜的降解性较差;PLA存在水溶性差、脆性大等缺点。为了改进单一聚合物的性能,形成各聚合物间优缺点互补,本文在CS性能研究的基础上,进一步研究了CS、PVA、PLA三者共混膜的性能,以寻求提高共混膜力学和生物学性能的方法和工艺。本文首先对CS的脱乙酰度、分子量、溶解度等性能进行系列的测试和分析,探讨了这些性能相互影响的关系。在不同条件下制备了CS膜,发现制成的CS膜表面光滑平整,空隙致密;制膜时添加甘油可改善CS的吸湿性、溶失性、透湿性;通过测试发现温度对成膜性的影响不是很明显。CS与PLA共混时,CS/PLA的比例会影响共混溶液的相容性。通过溶液共混时的相容性观察,CS50时溶液出现分层现象,随着CS含量的减少,分层更为明显。CS90时共混膜拉伸强度最好、伸长率适中,吸湿性、透湿性也是最好,溶失性适中,较适于组织工程中对膜的积液、透气方面的需求。SEM照片观察,共混膜的表面凹凸不平、表面有孔洞产生,伴有团聚效应,并且随着PLA含量的增加,表面的孔洞量也有所增加。IR、XRD以及DSC曲线表明共混膜中有新的价键产生,亦有新的结晶状态出现。对CS/PVA/PLA共混致密膜性能研究的结果表明:共混膜的吸湿和溶失性变化趋势相似,在CS60时溶失、吸湿性最佳;透湿性则随着CS含量的降低而降低。共混膜的断裂强度与断裂伸长率呈相反的变化趋势,断裂伸长率随CS含量降低而下降,断裂强度增加。SEM照片可见,随CS含量的降低,共混膜表面团聚效应增强,孔洞量增加。通过分析,三种聚合物共混后改变了他们各自的结晶结构以及分子基团,使膜的柔韧性增强。采用冷冻干燥法制备的CS/PVA/PLA共混多孔膜,由于干燥过程中的冰粒子的升华得到的是多孔海绵状物质。其吸湿性、溶失性随着CS含量的降低而降低,在CS60时膜的透湿性能较好。共混膜的断裂强度和断裂伸长有相似的变化趋势,都随着CS含量的减少先降低后升高,CS60时膜的断裂强度最低。而且由SEM照片可见,不同的混合比例的共混膜形成了不同形状的孔洞以及表面形态,其中也存在一定程度的相分离。由分析结果可知,冷冻干燥使其形成了不同于常温干燥的基团变化以及谱带的位移,形成了新的氢键结合。通过本研究发现,壳聚糖共混膜可以结合几种不同物质的优点,使共混膜的结构、力学性能和某些生物学性能得到了改善,有利于应用到生物医用领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚合物共混的基本概念
• 1.2 壳聚糖
• 1.3 聚乳酸
• 1.4 聚乙烯醇
• 1.5 本论文的立题背景、研究内容和创新点
• 第二章 壳聚糖膜的制备和性能研究
• 2.1 实验部分
• 2.2 结果与分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 CS/PLA共混致密膜的制备及其结构和性能的研究
• 3.1 实验部分
• 3.2 结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 CS/PVA/PLA共混致密膜的制备及其结构和性能的研究
• 4.1 实验部分
• 4.2 结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 CS/PVA/PLA共混多孔膜的制备及其结构和性能的研究
• 5.1 实验部分
• 5.2 结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表论文情况
• 致谢