含柔性链段聚右旋乳酸嵌段共聚物对聚左旋乳酸拉伸行为的影响

采用聚右旋乳酸(PDLA)与聚乙二醇(PEG)的三嵌段共聚物(PDLA-b-PEG-b-PDLA)对聚左旋乳酸(PLLA)进行改性,系统研究熔融共混法制备的PLLA/PDLA-b-PEG-b-PDLA共混物的热性能和不同温度下的拉伸行为,并通过原位X射线散射(WAXS)技术探索不同含量的PDLA-b-PEG-b-PDLA对PLLA在拉伸过程中结晶行为的影响.结果表明,加入PDLA-b-PEG-b-PDLA对PLLA的热稳定性影响较小;PLLA/PDLA-b-PEG-b-PDLA共混物中由于立构晶的存在,能有效提高PLLA的α晶的结晶速率;室温(30°C)拉伸时,样品均呈现脆性断裂;拉伸温度提高至50°C,纯PLLA和PLLA/PDLA-b-PEG-b-PDLA(95/5)的共混物仍然呈现脆性断裂,但是随着PDLA-b-PEG-b-PDLA含量的增加,PLLA发生屈服,断裂伸长率由纯PLLA的10%左右提高至200%以上;80°C拉伸时,PDLA-b-PEG-b-PDLA的加入显著提高了PLLA在拉伸过程中的结晶速率,出现α晶的应变从纯PLLA的400%降低至50%以下,立构晶含量在拉伸过程中基本保持不变.上述结果显示含柔性链段的PDLA的嵌段共聚物可有效提高PLLA的结晶速率和延展性,拓宽PLLA的应用范围.     

聚乳酸共混物立构复合物的形成及其结构性能研究进展

聚乳酸立构复合物(SC-PLA)由左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)以31螺旋构象并排堆砌而成,由于分子链间的紧密堆积,SC-PLA具有更高的晶体稳定性、熔点(约比PLLA高50℃)以及良好的热、力学、降解等性能。PLLA和PDLA共混是目前制备SC-PLA的一类常用方法,包括溶液共混、熔融共混、微波辐射共混等,SC-PLA在形成过程中会受到PLLA和PDLA的分子量、光学纯度、混合比例等因素影响。本文综述了PLLA和PDLA通过共混形成SC-PLA的条件和机理,以及SC-PLA的微观结构、性能和应用现状。     

非等温结晶对PLLA的热行为和形貌的影响

将聚L-乳酸(PLLA)熔化非等温熔融结晶, 采用DSC、POM、SEM等技术研究了降温速率对PLLA的热行为和形貌的影响. PLLA在低降温速率(2 ℃·min-1)下的结晶在118 ℃伴随有结晶机制的转变. 玻璃化温度和结晶度随着降温速率的降低而增大. 随着降温速率的降低, 球晶尺寸增大, 当降温速率为10 ℃·min-1 时, PLLA 为无定型材料. 采用模压成型的方法并控制降温速率制备了具有球晶结构的条状PLLA 生物材料, 与高降温速率下制备的PLLA相比,低降温速率下获得的具有球晶结构的PLLA材料的断面更光滑和致密, 但脆性增强.     

聚左旋乳酸/聚氧化乙烯共混物的拉伸行为及结构转变

采用熔融共混方法制备了聚左旋乳酸(PLLA)和超高分子量聚氧化乙烯(PEO)共混物, 通过差示扫描量热(DSC)、 扫描电子显微镜(SEM)和二维广角X射线散射(2D-WAXS)等方法系统研究了PEO的加入对不同温度下PLLA拉伸行为及拉伸过程中微观结构变化的影响. 结果表明, PLLA/PEO共混物为非均相体系, PEO粒子均匀分布在PLLA中形成两相结构. PEO的加入能够显著降低PLLA的玻璃化转变温度(T_g), 在25～60 ℃范围内显著提高PLLA的拉伸性能. 在60 ℃拉伸时, PEO的加入提高了PLLA在拉伸过程中的结晶和形变能力. 在80 ℃拉伸时, 共混物的拉伸断裂伸长率下降, 但共混物的结晶速度仍高于纯PLLA样品.     

聚左旋乳酸/聚消旋乳酸共混物的结晶行为

非晶态聚消旋乳酸(PDLLA)对PLLA的结晶行为有较大的影响。本文利用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)对不同分子量PLLA、PDLLA按不同比例制得的共混物结晶进行了系统研究。结果表明随PDLLA含量的增大PLLA冷结晶温度升高,且越接近熔融温度。PDLLA分子量较小时PLLA球晶特征被明显破坏,PDLLA分子量较大时PLLA更易形保持球晶特征且易形成环带球晶形貌,这与结晶速率与非晶组分的扩散速率匹配程度有关。低分子量的PDLLA使PLLA的最大生长速率对应的温度出现在较低温度。     

聚L-乳酸/聚(天冬氨酸-co-乳酸)共混物的制备及其相容性研究

采用氯仿/乙醇共沸溶液浇铸法制备了混合均匀的聚L-乳酸/聚(天冬氨酸-co-乳酸)共混物(PLLA/PAL)体系.研究了PLLA/PAL共混体系的热性能、结晶行为、形态结构和力学性能,评价了PLLA和PAL之间的相容性.结果表明,PAL对PLLA的结晶行为和热性能产生了较大的影响,共混物的结晶度较低,共混体系中部分PAL会进入PLLA球晶的片晶而导致PLLA球晶结构不完善,熔点降低.PAL的含量小于20%的PLLA/PAL共混物的拉伸强度和断裂延伸率均高于纯PLLA.PLLA和PAL分子链相互缠结,产生的氢键使分子链间存在较强的相互作用,具有较好的相容性.     

聚左旋乳酸/聚消旋乳酸共混物的结晶行为

非晶态聚消旋乳酸(PDLLA)对聚左旋乳酸(PLLA)的结晶行为有较大的影响。本文利用差示扫描量热仪和偏光显微镜对不同分子量PLLA、PDLLA按不同比例制得的共混物结晶进行了研究。结果表明,随PDLLA含量的增大PLLA冷结晶温度升高,且越接近熔融温度。PDLLA分子量较小时PLLA球晶特征被明显破坏,PDLLA分子量较大时PLLA更易保持球晶特征且易形成环带球晶形貌,这与结晶速率与非晶组分的扩散速率匹配程度有关。低分子量的PDLLA使PLLA的最大生长速率对应的温度出现在较低温度。     

聚左旋乳酸-聚乙二醇二嵌段共聚物的非等温结晶行为研究

通过变温广角X射线衍射(WAXD)、 差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了聚左旋乳酸-聚乙二醇(PLLA-PEG)二嵌段共聚物的非等温结晶行为, 并用Ozawa方程分析了PLLA-PEG的非等温结晶动力学. 实验结果表明, 高熔点的硬段PLLA结晶符合Ozawa理论, 而低熔点的软段PEG对PLLA的结晶起到了稀释剂的作用; 当软段PEG开始结晶时, 已经结晶完全的硬段PLLA限制了PEG的结晶, 使得软段PEG的结晶不符合Ozawa理论. 此外, 不同降温速率下的结晶形貌研究结果表明, 随着降温速率的增加, 晶体经历了从环带球晶、 环带和十字消光的混合球晶到典型的十字消光球晶的转变, 并且球晶的尺寸也明显变小.     

立构复合PL(D) LA-TMC无规共聚物的制备、结构与性能

以辛酸亚锡为催化剂,通过开环聚合法制备了聚左旋乳酸-三亚甲基碳酸酯(PLLA-TMC)和聚右旋乳酸-三亚甲基碳酸酯(PDLA-TMC)无规共聚物.利用共聚物中PLLA/PDLA链段形成立构复合体,通过溶液浇注法制备了PLLA-TMC/PDLA-TMC立构复合聚乳酸材料(sc-PLA-TMC).研究结果表明,聚合物链中的柔性TMC单元可以增强L(D)LA链段的运动能力,有助于不同旋光性的LA链段形成立构复合晶体,但也使得L(D)LA链段的规整度和序列长度降低.即随着共聚物链段中柔性TMC单元摩尔含量的增加,sc-PLA-TMC中同质结晶能力降低.当TMC含量≥5%时,仅生成熔点200℃的PLLA/PDLA立构复合结晶,表明sc-PLA-TMC的耐热性有所提高.蛋白酶K降解实验表明,PL(D)LA-TMC共聚物的降解速率不但比PLLA高,而且可通过共聚物中TMC含量进行调控.     

不同后处理条件下聚萘二甲酸乙二酯纤维的结构变化

对不同纺速下制得的聚萘二甲酸乙二酯 (PEN)初生纤维进行了冷拉伸、定长热处理和热拉伸等后处理 .通过WAXS、DSC等测试研究了纤维中结构变化与后处理条件之间的关系 .结果表明 ,较低纺速下所制得的无定形初生纤维在低于Tg 温度下的冷拉伸时发生了应力诱导结晶 ,纤维中生成了α晶体 .同样的初生纤维在定长热处理过程中直至 2 0 0℃仍保持无定形结构 .这些结果说明施加应力相对于升高温度对于α晶体的生成更为重要 .而热拉伸样品中结晶结构的形成与初生纤维的结构有很大关系 ,低纺速下无定形初生纤维在热拉伸后形成α晶体 ,而高纺速下主要含有 β晶体的初生纤维经热拉伸后 β晶体会部分转变为α晶体 ,且 β晶转变为α晶的难易程度取决于初生纤维中 β晶的完善程度 ,初生纤维中 β晶越完善 ,热拉伸时 β晶体越不易转变为α晶体     

制备聚(L-乳酸-co-乙醇酸）/聚D-乳酸共混物立构复合物的新方法

首次以高分子量的聚(L-乳酸-co-乙醇酸）(PLLGA）和D-聚乳酸（PDLA)［m(PLLGA) : m(PDLA)=3:1, c 50 mL·g^-1］为原料,氯仿为溶剂,等体积的甲醇为沉淀剂,于50 ℃蒸发4 h形成了PLLGA和PDLA的立构复合物（sc-PLA）,其结构和性能经XRD, DSC和TGA表征。结果表明：sc-PLA的结晶度达96.2%,热失重5%温度为342 ℃（PLLGA为304 ℃）。     

聚苯乙烯-b-聚右旋乳酸二嵌段共聚物的热性能和结晶行为研究

合成了系列聚右旋乳酸(PDLA)嵌段重量分率(fw=0～0.61)的窄分子量分布聚苯乙烯-b-聚右旋乳酸二嵌段共聚物(PS-b-PDLA).运用温度调制示差扫描热分析仪(TMDSC)和热台偏振光显微镜(POM)等研究手段,对制备所得的结晶性二嵌段共聚物的热性能、结晶速率与结晶形貌等进行了研究.研究结果表明,与聚右旋乳酸均聚物相比,随着PS-b-PDLA中结晶性PDLA嵌段重量分率fw减少,无定形聚苯乙烯嵌段(PS)对PDLA嵌段链段的结晶抑制作用增强,PS-b-PDLA的热结晶性能与结晶形貌发生显著变化;相对于PDLA均聚物,PS-b-PDLA的冷结晶温度(Tcc)和结晶平衡熔点(Tm0)分别下降14℃和38℃,球晶生长速率明显降低.在无定形PS嵌段链段的玻璃化温度(Tg)附近,二嵌段PS-b-PDLA的结晶行为出现拐点,揭示PS嵌段由于相分离所形成纳米微相空间对PS-b-PDLA中PDLA链段的结晶产生影响,并且该影响作用程度与PDLA嵌段的重量分率fw和结晶温度(Tc)相关。     

聚(L-乳酸)的成纤模压增强

用成纤模压法制备了弯曲强度和剪切强度分别为 2 50～ 2 80MPa和 1 70～ 1 85MPa的聚 (L 乳酸 )(PLLA)园棒 .由于PLLA对热的不稳定性 ,在模坯制备过程中 ,PLLA的分子量下降 65%～ 70 % ,但模压过程对分子量影响较小 .扫描电子显微镜 (SEM)显示PLLA模坯在模压过程中发生了取向形变并形成纤维结构 ,这是PLLA棒材的力学性能得以增强的主要原因 .差示扫描量热 (DSC)分析和X 射线衍射 (XRD)分析表明PLLA模压成棒后 ,PLLA的结晶熔点下降 ,微晶尺寸变小 ,而结晶度增大 .     

高耐热PLLA/PDLA共混物的热性能和结晶结构研究

通过熔融共混法制备了一系列等比例聚左旋乳酸(PLLA)/聚右旋乳酸(PDLA)共混试样,采用差示扫描量热法(DSC)、核磁共振(13C-NMR)及广角X射线衍射(WAXD)等方法对共混产物进行了表征和研究分析.结果表明,等比例PLLA和PDLA熔融共混生成了立构复合物(stereocomplex,sc),同时部分均聚物发生酯交换反应,生成了立体嵌段物(stereoblock,sb),从而在DSC升温曲线上sc晶体处出现特殊的熔融双峰现象;随着熔融共混温度升高,sc晶体的生成率和结晶度逐渐下降;聚乳酸立构复合物的加工稳定性较好,二次加工后,sc晶体熔点基本不变,生成率和结晶度提高;由于sc晶体的存在,PLLA/PDLA共混物的耐热性能提高,退火热处理后耐热性能得到进一步提高.这对于开发高耐热聚乳酸及其加工应用具有重要的应用价值.     

聚苯乙烯嵌段对左旋聚乳酸/聚苯乙烯-b-右旋聚乳酸立构复合晶结晶行为的调控

聚乳酸较差的耐热性和较慢的结晶速率限制了其应用范围的扩展,左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)共混后形成的立构复合晶(SC)能够促进PLA均质晶(HC)的成核并提高其热稳定性,在改性PLA方面有着巨大应用前景.本研究通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)和开环聚合(ROP)法,制备了一系列不同聚苯乙烯(PS)分子量的PS-b-PDLA嵌段共聚物,并将其与PLLA共混,探究了嵌段共聚物及共混物的组成与结晶性能之间的关系.研究结果表明,分子运动性较差的PS嵌段的引入使共混物的结晶更加困难,而低分子量的PS嵌段由于抑制了均质晶(HC)的形成,反而有利于大量立构复合晶(SC)的形成,进而提高了共混物的结晶速率.     

静电纺聚丙烯腈纳米纤维晶态结构及取向的形成

采用新型流动水浴收集方式制备出连续单向排列的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米初生纤维,收集静电纺丝不同阶段的静电纺PAN纳米纤维,并在热水中进行后牵伸,使其伸长至原长的2倍、3倍.通过扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)等方法对静电纺丝过程不同阶段的PAN纳米纤维的形貌、直径、致密性、晶态结构及取向进行了表征.研究表明,(1)在静电纺丝过程中PAN纺丝液射流受到牵伸作用,静电纺PAN纳米纤维的晶态结构形成并逐渐完善.纳米纤维的直径随着静电纺丝过程逐渐减小(从664 nm减小至353 nm),结晶度从42.55％增加至47.76％,晶区取向由37.48％提高至43.93％.纳米纤维致密性也逐渐提高(密度由1.1917 g/cm3增加至1.1943 g/cm3).(2)静电纺丝过程进入PAN射流溶剂含量较低的阶段后,继续通过静电纺丝过程提高纳米初生纤维晶态结构及取向的效果很有限,而通过热水后牵伸过程可进一步使晶态结构及取向得到有效果的完善.研究同时发现,静电纺初生纤维的晶态结构及取向与其在热水牵伸过程中的进一步完善具有相关性.     

高耐热聚乳酸立体复合材料的制备

以等比例的聚L乳酸(PLLA)和聚D乳酸(PDLA)树脂为原料,先通过低温共混制备聚乳酸全立构粉末,然后将立构粉末与成核剂、玻璃纤维等混合,直接在注塑机中成型,注塑样品经热处理后,得到高耐热性能聚乳酸(PLA)样品,经测试,其维卡软化温度高达165 ℃以上,差示扫描量热分析(DSC)结果表明,处理后的样品富含立构物结晶,立构物结晶熔融焓高达27.6 J/g。 拉伸强度较纯PLA也有大幅提升,达到129 MPa。     

光学纯度对聚左旋乳酸结晶与熔融行为的影响

通过示差扫描量热仪(DSC)和广角X射线衍射仪(WAXD)研究了聚左旋乳酸(PLLA)的光学纯度(91.6%、93.3%、94.0%、97.0%、98.4%)对聚乳酸结晶和熔融行为的影响。 在非等温结晶过程中,随着光学纯度的提高,聚乳酸的结晶峰值温度、熔点、熔融焓均提高。 在等温结晶过程中,PLLA的半结晶时间(t_1/2)随着光学纯度的增加而减少,在结晶温度100~110 ℃区间内半结晶时间均达到最小值;含有不同光学纯度PLLA的Avrami指数n≈3,表明光学纯度的变化不能改变聚乳酸以三维球晶生长的异相成核机理。 随着光学纯度的增加,聚乳酸δ-晶型转变为α-晶型的临界温度升高。 聚乳酸的结晶和熔融行为对光学纯度具有依赖性。     

聚丙烯腈纳米纤维的高效制备及结晶取向性能

分别采用传统静电纺丝装置和自行搭建的离心-静电纺丝装置制备出聚丙烯腈(PAN)纳米初生纤维,并在热空气浴中和一定外力作用下进行牵伸,牵伸后使其伸长至原长的1倍到3倍.通过广角X射线衍射(WAXD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对2种纺丝方法制备的PAN纳米初生纤维及经过热空气浴牵伸后的PAN纳米纤维的晶态结构、取向及形貌等进行了表征.研究表明:(1)离心-静电纺丝效率远高于静电纺丝,可达静电纺丝的120倍(离心-静电纺丝纺丝液流速为2 m L/min,静电纺丝纺丝液流速1 m L/h);(2)无论是离心纺丝还是静电纺丝制得的纳米初生纤维结晶度均很低(离心纺丝为25%,静电纺丝为10.1%),但离心纺丝制得的纳米初生纤维有一定的取向(60.5%),而静电纺丝基本没有;(3)经过热空气浴牵伸后,2种纺丝方式制得的纳米纤维结晶度均有所提高(分别为45.8%和36.2%),取向度也有所提高(分别为72.5%和59.8%),随着牵伸温度的提高和牵伸应力的增大,纤维的平均直径不断减小(离心纺丝由675 nm降至510 nm,静电纺丝由460 nm降至355 nm).纳米纤维在制备过程晶态结构及取向的效果有限,但通过热空气浴牵伸可以使晶态结构及取向得到进一步完善.     

聚(L-丙交酯)/聚(DL-丙交酯)的结晶性能及相溶性

用共溶液沉淀法制备了聚 (L 丙交酯 ) 聚 (DL 丙交酯 )共混物 (PLLA PDLLA) ,然后用成纤模压法压制成3 2mm的棒材 .用差示扫描量热法研究了共混物的结晶性能和相溶性 .结果表明 ,PLLA组分在共溶液沉淀过程中可生成结晶 ,共混物中PDLLA含量直到 30 %时 ,PLLA组分的结晶熔融温度和结晶度与纯PLLA相同 ,但PDLLA含量为 5 0 %时 ,PLLA组分的结晶熔融温度和结晶度明显下降 .由于加工成型条件的不一致性 ,共混物棒材中的PLLA组分的结晶熔融温度和结晶度呈较大的分散性 .共混物从熔体降温 ,在其后的升温DSC扫描中出现分别相应于PDLLA和PLLA的玻璃化转变 ,表明PDLLA与未结晶的PLLA形成的非晶相是不相溶的