聚（D，L-）乳酸等通道转角挤压增强与降解性能研究

论文摘要

聚乳酸具有良好的生物相容性、生物降解性能,是一种有广泛应用前景的生物医用高分子材料。通常,采用常规加工方法成型的聚（D,L-）乳酸,其机械性能不能满足临床上的使用要求。本研究采用等通道转角挤压技术对聚（D,L-）乳酸进行自增强研究,并测试其增强后的降解性能。在玻璃化转变温度Tg以上进行试验,对聚（D,L-）乳酸进行三次等通道转角挤压增强。采用电子万能试验机、DTA、TGA、SEM等仪器对聚（D,L-）乳酸进行性能测试和结构的表征。将挤压前后的聚（D,L-）乳酸进行体外降解和热降解试验,分析试样降解性能的变化。结果表明:在近Tg处（Tg以上）等通道转角挤压聚（D,L-）乳酸,其抗拉强度、弯曲强度显著提高。随着挤压温度的提高,强度逐渐增大,当温度为75℃时,强度达到最大值;随着挤压次数的增加,力学强度逐渐增大。75℃时试样挤压三次,其抗拉强度和弯曲强度分别达到61.25MPa和182MPa,比压制试样分别提高了193.37%和97.83%。对聚（D,L-）乳酸纵向分裂面进行SEM分析,发现沿纵向方向形成了纤维结构,表明聚（D,L-）乳酸毛坯在等通道转角挤压中形成了较大的取向形变。对聚（D,L-）乳酸进行DTA分析发现,材料热性能稳定性提高。随着挤压次数的增加,样品的Tg和分解温度提高。其中75℃时挤压三次的样品,其Tg由57℃提高到65℃,提高幅度最大。聚（D,L-）乳酸的热失重温度在200℃-370℃之间。随着转角挤压次数的增加,聚（D,L-）乳酸的热失重开始温度逐渐增高,具有更高的热稳定性。体外降解试验中,聚乳酸首先发生分子量的降解,降解形成的产物被包埋在聚乳酸试样中,还不能溶于外界的媒介,所以重量的损失滞后于分子量的降解。随着降解的进一步进行,低聚物继续降解,产生相对较大的重量损失。弯曲强度的衰减几乎与分子量的降解呈线性关系。对比等通道转角挤压前后的试样,挤压次数的增加可以延缓聚（D,L-）乳酸的降解时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 生物降解高分子材料
• 1.1.1 生物材料概述
• 1.1.2 生物降解高分子材料
• 1.1.3 医用生物降解材料的发展
• 1.2 聚乳酸的研究现状
• 1.2.1 聚乳酸的结构特点
• 1.2.2 聚乳酸的发展
• 1.2.3 聚乳酸在医学领域的应用及发展方向
• 1.3 聚乳酸的改性研究
• 1.3.1 聚乳酸的化学改性
• 1.3.2 聚乳酸的物理改性
• 1.3.3 聚乳酸的复合改性
• 1.3.4 聚乳酸的加工自增强改性
• 1.4 等通道转角挤压技术（ECAE）
• 1.4.1 ECAE 技术原理
• 1.4.2 ECAE 技术的发展
• 1.4.3 ECAE 技术的应用前景
• 1.5 课题的研究背景和试验内容
• 1.5.1 课题的研究背景
• 1.5.2 课题的试验内容
• 第二章 等通道转角挤压聚（D,L-）乳酸
• 2.1 原始试样的制备
• 2.1.1 原始试样的确定
• 2.1.2 原始试样压制成型模具
• 2.1.3 原始试样的制备
• 2.1.4 试样表面质量对比分析
• 2.2 ECAE 试验
• 2.2.1 ECAE 模具设计
• 2.2.2 ECAE 过程示意图
• 2.2.3 等通道转角挤压聚（D,L-）乳酸
• 2.3 本章小结
• 第三章 聚（D,L-）乳酸的性能测试及结构表征
• 3.1 拉伸性能试验
• 3.1.1 试验原理
• 3.1.2 试验试样
• 3.1.3 试验设备及条件
• 3.2 弯曲性能试验
• 3.2.1 试验原理
• 3.2.2 试验试样及装置
• 3.2.3 试验设备及条件
• 3.3 扫描电子显微镜观察（SEM）
• 3.4 差热分析方法（DTA）
• 3.5 试验结果与讨论
• 3.5.1 拉伸试验
• 3.5.1.1 温度对PDLLA 拉伸强度的影响
• 3.5.1.2 ECAE 次数对PDLLA 拉伸强度的影响
• 3.5.2 弯曲试验
• 3.5.2.1 温度对PDLLA 弯曲强度的影响
• 3.5.2.2 ECAE 次数对PDLLA 弯曲强度的影响
• 3.5.3 结构形貌表征分析（SEM）
• 3.5.3.1 PDLLA 表面形貌分析
• 3.5.3.2 PDLLA 纵向分裂面形貌分析
• 3.5.3.3 PDLLA 拉伸断面形貌分析
• 3.5.3.4 PDLLA 弯曲断面形貌分析
• 3.5.4 差热分析（DTA）
• 3.6 本章小结
• 第四章 聚（D,L-）乳酸的降解性能研究
• 4.1 聚乳酸的体外降解研究
• 4.1.1 聚乳酸的水解机理
• 4.1.2 体外降解试验
• 4.2 聚乳酸的热降解研究
• 4.2.1 热重分析法（TGA）
• 4.2.2 粘均分子量的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PDLLA 的体外降解讨论
• 4.3.1.1 外观及表面形貌变化
• 4.3.1.2 分子量随时间的变化
• 4.3.1.3 失重率随时间的变化
• 4.3.1.4 失重率随时间的变化
• 4.3.2 PDLLA 的热降解讨论
• 4.3.2.1 热失重（TGA）分析
• 4.3.2.2 热降解中分子量的变化
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢