聚乳酸/环氧基笼型倍半硅氧烷纳米复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/环氧基笼型倍半硅氧烷(PLA/EVOS)纳米复合材料,利用动态热机械分析(DMA)、热失重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)等表征和分析了材料的性能与结构。结果表明:EVOS的加入显著提高了材料的拉伸性能和储能模量,但对玻璃化转变温度和热分解温度无明显影响;当EVOS质量含量为0.5%时,纳米复合材料的断裂伸长率和储能模量达到最大值,分别为2.23%和7 352 MPa。

环氧基POSS对PLA/PBAT共混材料发泡行为的影响

通过熔融共混法制备了聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二酯/聚倍半硅氧烷(PLA/PBAT/POSS)复合材料,并利用超临界二氧化碳(CO_2)固相发泡法对复合材料进行发泡,通过差示扫描量热仪、高级动态流变仪和扫描电子显微镜等对复合材料的结晶行为、流变行为和发泡行为进行了研究。结果表明,POSS粒子对基体树脂具有增塑效应,PLA的冷结晶温度降低,结晶度提高;复合体系的流变性能明显提高,其发泡材料的泡孔密度和发泡倍率均随着POSS粒子含量的增加而增大,当加入7份(质量份,下同)POSS时,发泡材料的泡孔密度提高至8.25×10~7个/cm^3,发泡倍率达到13倍;POSS粒子对PLA泡沫的泡孔形态具有显著的调控作用。

POSS为核的高臂数星型杂化聚乳酸的合成

首先合成了含有8个羟基、结构极为对称的八聚[2-(2-羟基乙氧基)二甲基硅氧基]倍半硅氧烷,再以其为核引发D,L-丙交酯发生开环聚合,制备了含有八臂聚乳酸的星型有机-无机杂化POSS-PDLLA材料,通过FTIR、1H-NMR、GPC、DSC和TGA等手段对八羟基倍半硅氧烷和POSS-PDLLA杂化材料的化学结构和性能等进行了表征。结果表明,成功合成了单分散性的八羟基倍半硅氧烷,而POSS-PDLLA杂化聚合物分子量分布极窄(小于1.1)、玻璃化转变温度为43.6℃、热稳定性良好,具有与线性聚乳酸截然不同的特性。

POSS接枝己内酯对聚乳酸立构复合结晶行为的影响

为了解决聚乳酸脆性大,不易结晶等问题,改性聚乳酸的研究备受关注。多面体聚倍半硅氧烷(POSS)引发ε己内酯(εCL)开环聚合制备POSS接枝PCL(POSS-g-PCL)。采用溶液共混法将POSS-g-PCL与左旋聚乳酸(PLLA_(48k))和右旋聚乳酸(PDLA 59k)以不同比例进行共混制备三元共混物。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)证明POSS成功接枝PCL。通过差示扫描量热仪(DSC)和热台偏光显微镜(POM)分别研究POSS-g-PCL对PLLA_(48k)/PDLA 59k立构复合体的结晶行为、结晶形貌和生长速率的影响。DSC结果表明,POSS-g-PCL含量比较高时PLLA_(48k)/PDLA 59k的均聚物结晶(HC)峰弱,立构复合晶体(SC)峰强,且降温过程中的冷结晶峰面积减小;POM观察表明,共混物加入POSS-g-PCL后,POSS-g-PCL/PLLA_(48k)/PDLA 59k复合材料的成核增多,当POSS-g-PCL含量(质量分数w)为20%时,促进共混物的球晶生长效果最好。由此说明POSS-g-PCL的加入提高了PLLA_(48k)/PDLA 59k共混物的结晶能力,有助于SC晶体的形成。

环氧大豆油酸-寡聚乳酸修饰纳米羟基磷灰石的制备及其聚乳酸复合材料性能研究

本文采用原位共沉淀法,用环氧化大豆油酸(ESBO)改性纳米羟基磷灰石(n-HA),得到ESBO-HA,将寡聚乳酸(OPLA)接枝在ESBO-HA表面,得到ESBO-OPLA-HA填料,并对其进行系统表征。表征结果表明,ESBO和OPLA成功接枝到n-HA表面。与n-HA相比,ESBO-OPLAHA在有机溶剂中具有更好的疏水性和分散性。通过将Wistar间充质干细胞(MSCs)与系列填料共培养,在较高质量浓度(1.0mg/mL)的填料存在下,培养72h后,ESBO-OPLA-HA对细胞的抑制率低于23.0%。将ESBO-OPLA-HA与PLLA复合,制备得到ESBO-OPLA-HA/PLLA复合材料,表征结果具有参考价值。

苯基-低聚倍半硅氧烷和氨基-低聚倍半硅氧烷对左旋聚乳酸结晶行为及热稳定性的影响

以二氯甲烷为溶剂,将不同相对分子质量的左旋聚乳酸(PLLA)与笼型多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)进行溶液共混制备POSS/PLLA复合材料。并通过热台偏光显微镜(POM)、DSC、XRD和TGA对POSS/PLLA复合材料和PLLA的结晶形貌、结晶性能和热稳定性进行了表征。结果表明:POSS/PLLA复合材料的结晶温度升高到110℃左右,结晶能力提高;初始热分解温度和终止热分解温度均增大,最大热分解速率对应的温度在373～379℃之间,热稳定性提高。另外,当POSS含量较低时,成核作用占主导地位;而POSS含量较高时,POSS对PLLA分子链运动的阻碍作用逐渐增强。且POSS的阻碍作用对相对分子质量高的PLLA更明显。观察POSS/PLLA复合材料和PLLA的等温结晶形貌,可以看出明显的十字消光现象和环带球晶形貌,另外,球晶在降温过程中会产生裂纹,这与PLLA的脆性有关。

接枝改性多面体齐聚倍半硅氧烷对左旋聚乳酸结晶行为的影响

以二氯甲烷为溶剂,利用溶液共混法将三种多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)分别与左旋聚乳酸(PLLA)进行共混,制备了不同POSS含量的单氨基POSS[(POSS-NH2)/PLLA]、POSS接枝聚乙二醇[(POSSPEG)/PLLA]和POSS接枝聚乳酸[(POSS-g-PLLA)/PLLA]复合材料。利用差示扫描量热仪和偏光显微镜(POM)分别对复合材料的本体结晶行为、结晶形貌和生长速率进行了观察。结果表明,当加入不同质量分数的POSS-PEG时,PLLA的结晶能力均得到改善,而POSS-NH2和POSS-g-PLLA仅在质量分数较低(1(wt)%)时提高了PLLA的结晶能力,具有较高质量分数时会阻碍PLLA分子链段的运动,从而限制其结晶。利用POM观察球晶生长过程发现,POSS-PEG的加入提高了PLLA的球晶生长速率。