离子液体增塑生物基聚丁内酰胺的热分解机理

采用疏水性1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF_(6))和亲水性1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF_(4))两种咪唑类离子液体(IL)增塑聚丁内酰胺(PBL),探讨了IL对PBL结晶性能及热性能的影响.研究发现,两种IL都会削弱PBL分子间氢键,并抑制PBL晶体在(200)晶面的生长,降低PBL结晶度.当IL添加质量分数为5%时,增塑膜熔点下降7~8℃.与纯PBL膜相比,[BMIM]BF_(4)增塑PBL膜热稳定性下降,而[BMIM]PF_(6)增塑PBL膜的热稳定性提高.[BMIM]PF_(6)增塑PBL膜热分解过程的热动力学分析结果表明,其热分解反应活化能为46.68 kJ/mol,反应级数为1,热分解最概然机理函数模型符合Mampel单行法则(一级),即PBL受到热刺激后,在聚合物和分解产物界面无规律成核,反应核心具备反应活性,随后反应逐步扩大,直至结束.

聚丁内酰胺的生物降解性研究进展

目的介绍聚丁内酰胺(Polybutyrolactam,PA4)的生物降解性研究现状,综述聚丁内酰胺及其衍生物在海洋、土壤、堆肥等自然环境中的生物降解速率及降解机制,为聚丁内酰胺的改性和应用研究提供指导。方法采用分类总结的方法,对比聚丁内酰胺及其衍生物在不同环境下的降解行为,阐述目前关于其降解机制的研究进展。结论聚丁内酰胺可在自然环境中短期内降解,其优异的生物降解性与亲水性有关,同时自然环境中长期存在的某些菌群能够分泌胞外酶水解酰胺键,使得聚丁内酰胺可在自然环境中快速降解。结构改性对聚丁内酰胺的降解速率具有一定影响,探究聚丁内酰胺改性后生物降解性的变化,有助于开拓控制其降解速率的新思路。聚丁内酰胺具有极高的气体阻隔性和出色的力学性能,未来作为可降解材料在食品包装方面应用具有极高的应用前景,通过合适的改性手段实现PA4热塑加工,并保留PA4良好的生物降解性,明确环境微生物对PA4及其改性产物的代谢和降解途径,也是未来研究的难点和热点。

低共熔溶剂改性聚丁内酰胺的结晶性能

以氯化胆碱为氢键受体,尿素、草酸和甘油为氢键供体制备了氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-草酸和氯化胆碱-甘油三种低共熔溶剂(DES),并用DES改性聚丁内酰胺(PBL)使其熔点降低。通过差示扫描量热、热重分析、红外光谱和X射线衍射研究了DES对PBL的热稳定性、熔点和结晶的影响,并分析了内在作用机理。利用拉伸测试法及熔融指数测定验证了DES对PBL力学性能及加工性能的影响。研究结果表明,氯化胆碱-尿素通过形成新的氢键抑制PBL(200)晶面生长,使结晶度降低了16.2%,从而使熔点降低至253℃。氯化胆碱-草酸通过草酸羧基与PBL的游离羰基形成氢键,氯化胆碱-甘油则以增塑作用为主,两者对PBL氢键的破坏作用有限,改性效果略差,结晶度分别降低了4.4%和1.9%,熔点分别降低了8℃和6℃。

壳聚糖支架在周围神经修复中的应用研究进展

天然高分子材料壳聚糖具有生物相容性好、降解行为安全和免疫原性低等优点,被广泛应用于组织工程的多个领域。在神经组织工程中,利用壳聚糖构建不同形式神经工程支架,模拟周围神经天然结构、引导缺损神经再生已成为当前周围神经修复的主要研究方向。本文综述了不同形式壳聚糖支架(水凝胶、薄膜、微球、导管)在周围神经损伤修复中的应用及研究进展,并对存在的问题和未来研究方向进行了探讨,为促进壳聚糖神经组织工程支架的研究和临床应用提供了思路。

聚丁内酰胺/壳聚糖电纺纳米蛛网复合纤维膜的制备及性能

以生物基材料聚丁内酰胺(PBL)和壳聚糖(CS)为原料,考察了PBL/CS的混合液比例以及混合液浓度对纺丝混合液性质及电纺纤维膜的影响,并探讨了所制得电纺复合纤维膜的细胞相容性。结果表明:增加共混物中CS的含量及混合液浓度均会引起纺丝混合液电导率及黏度的增加;当混合液电导率的增加幅度较大时,有利于制得具有纳米蛛网结构的纤维膜;CS的加入抑制了PBL的结晶,制得的纤维结晶度低,甚至为无定形态。3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)实验表明:PBL/CS纤维膜无细胞毒性,可促进细胞增殖,且具有纳米蛛网结构的电纺复合纤维膜的细胞增殖效果更佳。

立构二嵌段聚乳酸微纳米纤维的制备与结晶性能

以羟基封端D型聚乳酸(HO-PDLA)作为大分子引发剂引发L-丙交酯(L-LA)本体开环聚合制备了不同数均分子量的线性立构二嵌段聚乳酸(di-sb-PLA),并应用静电纺丝技术制备了亚微米级纤维。结果表明:所合成的di-sb-PLA形成了完全的立构复合(sc)晶型,熔点均超过了215℃,热稳定性得到改善并表现出良好的韧性,浇注膜的断裂伸长率可达250%。电纺纤维膜中聚乳酸(PLA)分子链呈高度无定形状态,通过冷结晶生成大量的sc晶体,比熔融淬火样有更强的结晶能力。sc晶体的生成与甲基和羰基的相互作用有关。

LiCl对聚丁内酰胺的热塑改性研究

以LiCl作为增塑剂,采用熔融共混挤出法对聚丁内酰胺(PA4)进行热塑改性制得改性PA4(LiCl/PA4)。利用广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热(DSC)和拉伸测试等方法对LiCl/PA4的结晶性能、热力学性能和力学性能等进行了研究和分析。结果表明,将LiCl加入到PA4中,由于Li^(+)和C=O中的氧原子发生络合作用,破坏了PA4中分子间的氢键和结晶。随着LiCl含量的增加,LiCl/PA4的熔点和结晶度逐渐减小,断裂伸长率大幅提高,拉伸强度先升高后降低。当LiCl与PA4的质量比为5%时,熔点为223.9℃,结晶度降低至37.88%。当LiCl与PA4的质量比为1%时,拉伸强度最高可增至57.90 MPa。

CO2对酰基化合物引发2-吡咯烷酮聚合的影响

探讨了酰基化合物存在下催化剂和CO2用量对2-吡咯烷酮聚合制备生物基聚氨基丁酸(PGABA)的影响。利用核磁共振氢谱(1H-NMR)、傅里叶转变红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)表征了产物的化学结构、晶型以及热性能。结果表明:催化剂用量固定时,产率随CO2用量增加而降低;催化剂用量不大时,分子量随CO2的增加先提高后减小;催化剂用量较大时,CO2用量对分子量的影响不显著。不同CO2用量下增加催化剂用量,产物分子量出现极大值,而产率的变化较复杂。增加CO2用量对PGABA的晶型、熔点无影响,PGABA的热分解温度提高,热稳定性增加。

聚己内酯/聚丁内酰胺电纺纤维的制备及性能

通过溶液静电纺丝法制备了聚己内酯/聚丁内酰胺(PCL/PBL)电纺纤维膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、水相接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、电子万能拉力机对PCL/PBL电纺纤维的形貌、亲疏水性、结晶性能、热性能及力学性能进行了研究。结果表明,随着PBL含量的增加,纤维直径增大、分布变窄,且纤维膜的亲水性明显改善;PCL与PBL有一定相容性,PCL/PBL电纺纤维膜的结晶度高于PCL或PBL均聚物电纺纤维膜,并随PBL含量增加而提高;PCL/PBL电纺纤维膜中PCL熔点随PBL含量增加而略有增加,PBL组分的熔点则基本不变。两组分的结晶温度和纤维膜热稳定性均随PBL含量增加而降低。PBL的加入使电纺纤维膜的力学性能明显提高。

聚乳酸/聚丁内酰胺电纺核-壳结构纤维的制备及性能

通过溶液静电纺丝法制备了基于聚L-乳酸/聚丁内酰胺(PLLA/PBL)共混体系的全生物基可降解纤维。通过扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及全反射红外光谱(ATR)等方法,表征并分析了PLLA与PBL的共混比例对纤维形貌、直径、亲水性、热性能及结晶性能的影响,并研究了共混纤维的内部结构。结果表明:PLLA与PBL以不同比例共混电纺均可得到形貌均匀的纤维,PLLA/PBL共混纤维的直径低于纯PLLA纤维的直径,且PLLA/PBL共混纤维的平均直径随PBL含量的增加而减小;PBL的加入没有明显改善PLLA/PBL共混纤维的亲水性,但对纤维中PLLA组分的结晶以及晶体的完善有阻碍作用;电纺过程中溶剂挥发导致的相分离使PLLA/PBL共混纤维形成了以PLLA为壳、PBL为核的核-壳结构。

聚丁内酰胺的热性能改性

聚丁内酰胺的熔点与热分解温度较接近,不利于熔融加工。文中采用溶液共混法制备支化聚丁内酰胺(B-PA4)及线型聚丁内酰胺(L-PA4)共混物,并通过差示扫描量热分析、X射线衍射和热重分析表征共混物的结晶性能及热性能,通过拉伸测试研究了共混膜的力学性能。结果表明,B-PA4的加入使得共混物的结晶度、熔点、热稳定性均发生降低。当相对分子质量为2000的B-PA4与L-PA4质量比大于1∶1时,共混物熔点(T_(m))降至258℃,最大降解速率对应温度(T_(p))保持不变,两者间温度差与L-PA4相比提高了10℃。当相对分子质量为5000的B-PA4与L-PA4共混质量比为2∶1时,T_(m)与T_(p)的温度差提高了5℃。相对分子质量为8000的B-PA4与L-PA4共混后,T_(m)和T_(p)温度差无显著变化。共混物膜的拉伸强度均提高至40 MPa以上,但断裂伸长率明显下降,高分子量B-PA4有助于提高其强度,减小断裂伸长率的降低幅度。