聚乳酸共混物超临界二氧化碳发泡研究

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以超临界二氧化碳发泡生物可降解聚合物的方法可以制备高孔率的三维多孔支架,同时避免使用对生物有毒的溶剂,使其成为国内外学者的研究热点,但其主要缺点为其制备的支架孔洞连通率较低,从而改善气体发泡方法的孔洞连通率是其主要的研究方向。本论文针对上述问题,提出了一种在生物可降解聚合物聚乳酸中混入水溶性聚合物(聚乙烯醇)共混发泡制备具有可互通性泡孔结构的聚乳酸发泡材料的方法。论文首先采用三螺杆挤出新技术及设备成功制备出聚乳酸与热敏性聚合物聚乙烯醇的共混材料,在熔融共混加工过程中,实验将加工温度(175℃)设定在聚乙烯醇熔点(192℃)以下,使聚乙烯醇以固态形式与聚乳酸熔融混合,避免了聚乙烯醇发生热降解,实现了水溶性聚乙烯醇以高含量(40wt%)、小尺寸(平均分散相尺寸2.7μm)、高均匀性的方式混入聚乳酸基体中,从而满足了发泡前驱材料的要求;文章同时研究了聚乳酸/聚乙烯醇共混材料结晶性能,熔体强度及力学性能,研究结果表明聚乙烯醇加入聚乳酸中主要起到类似“无机填料”的作用,高含量的聚乙烯醇(30wt%)使聚乳酸基体结晶度提高148.72%,熔体强度提高141.10%,但拉伸强度和断裂伸长率分别降低8.64%和24.83%。本文通过高压釜超临界二氧化碳间歇发泡的方法制备出高泡孔密度(泡孔密度1.5×10~9cell/cm~3),小孔径(平均泡孔直径:9μm),高聚乙烯醇含量(30wt%)的聚乳酸/聚乙烯醇共混物发泡材料,并研究了饱和压力、浸泡时间、发泡温度、冷却固化速度及聚乙烯醇含量等方面对共混物发泡性能的影响;研究发现由于聚乙烯醇在设定发泡温度区间以固体小颗粒形式存在,在气体成核过程中可以起到发泡成核剂的作用,提高聚乳酸/聚乙烯醇共混物发泡材料泡孔密度;实验采用甘油/水溶液浸泡与超声波振动技术相结合的方法对聚乳酸/聚乙烯醇共混物发泡材料进行后处理,将包埋于泡孔泡壁中的聚乙烯醇分散相成功洗去,制备出具有一定连通性的聚乳酸多孔材料,为后期制备聚乳酸多孔生物支架探索了一条有效路径。
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