plla—pcl无规共聚物的冷变形形状记忆效应

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1、PLLA—PCL无规共聚物的冷变形形状记忆效应唐文瑁等:PLLA—PCL无规共聚物的冷变形形状记忆效应PLLA—PCL无规共聚物的冷变形形状记忆效应唐文琚,蔡伟(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院材料物理与化学系,黑龙江哈尔滨150001)摘要:以辛酸亚锡为引发剂,采用开环聚合法合成了一系列聚乳酸(PLLA)一聚￡一己内酯(PCL)无规共聚物,并通过红外光谱和差示扫描量热分析(DSC)对共聚物的结构与热性能进行了表征.共聚物在玻璃态拉伸时的力学行为表明,材料在屈服后出现的大应变,本质上是一种高弹形变.采用拉伸试验对共聚物的冷变形形状记忆效应进行了研究,研究结果表明,共聚物

2、的组成,变形量以及定型温度对冷变形形状记忆效应都有较大的影响,随着变形量的增加,形状恢复率呈下降趋势,低的定型温度可获得较好的冷变形形状记忆效应.关键词:L一丙交酯;￡一己内酯;无规共聚物;冷变形形研究了不同变形温度下聚氨酯的形状保持率与形状恢复率,发现当变形温度为一2O℃时,聚氨酯同样具有形状记忆效应,但形状保持率与恢复率都低于变形温度为+2O℃的材料.胡金莲[8等也研究了聚氨酯纤维在不同变形温度时的形状记忆效应,结果发现当变形温度在一2O℃时可以得到具有良好形状记忆效应的材料.迄今为止,对于可降解聚酯类形状记忆聚合物的冷变形形状记忆效应的研究尚未见报道.本文采用开环

3、聚合的方法合成了PLLA—PCL无规共聚物,并对其冷变形形状记忆效应进行了研究,同时考察了组成,变形条件对形状恢复率的影响.状记忆效应2试验内容中图分类号:O631.22文献标识码:A文章编号:1OO1—9731(2007)12—2O11一O41引言脂肪族聚酯因其本身的可降解性和生物相容性而在生物医学工程领域得到了广泛应用,许多学者对其合成,力学性能以及降解性能进行了大量的研究[1].最近几年,研究者又在一些可降解的聚酯体系中发现了宝贵的形状记忆效应.例如,LendleinE妇等人发现PCL和PDC的多嵌段共聚物具有形状记忆效应,并用其制成了手术缝合线.Yasuo[5对

4、由聚乳酸形成的形状记忆材料进行了研究,得到了同时具有形状记忆特性,生物降解性的聚乳酸.我国的王身国等人[6]研究了PLLA—P(GA—CL)嵌段共聚物的形状记忆效应,结果表明共聚物呈现良好的形状记忆效应,其形状恢复率超过9O.但是上述这些研究都是将高聚物加热到相转变温度以上,并施加外力使其变形,在变形状态下迅速冷却,冻结应力,当再加热到相转变温度以上时,材料的应力释放,就会自动恢复到原来的赋型状态.但是,如果聚合物的相转变温度比室温高,而相应的变形温度就要高于室温,对于实际应用来说更希望在转变温度以下变形,尤其是在室温时,这样可以简化形状记忆效应的处理工艺,将具有更可观

5、的经济效应.另外,由于目前所研究的形状记忆聚合物恢复力都较低,而在低温环境变形下则可提高其恢复力.近期有学者研究了形状记忆聚合物在处于相转变温度以下被拉伸后的形状记忆效应.HashimotoL7等2.1主要原料试验主要原料有L-乳酸,医药级,荷兰PURAC公司;￡一己内酯,纯度99.59/6,进口,Aldrich公司;引发剂为辛酸亚锡(Sn(Oct).),分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司.2.2PLLA-PCL无规共聚物的合成将质量比为1oo/o,9O/lO,80/20,70/30的L—LA与￡一CL单体和一定比例的催化剂辛酸亚锡(Sn(Oct).)装入聚合管中,抽

6、真空后封管,放入130℃烘箱中聚合反应48h.所得粗产物用氯仿溶解后,甲醇沉淀,除去未发应的单体和催化剂,再在4O℃真空干燥,得到纯化的共聚物.试样编号与成分如表1所示.表1PLLA-PCL无规共聚物的编号与成分Table1ThecodeandcompositionofPLLA—PCLran—domcopolymers试样成分(质量比l90:10l80:20l70:30l:1l:l::Ill2.3聚合物的表征共聚物的化学结构在美国PerkinElmer公司生产的SpectrumOne型红外光谱仪上,采用衰减全反射附件(ATR)测定.共聚物的热性能分析在PerkinE1一

7、mar公司DiamondIDSC型差热扫描量热分析仪上进行,氮气保护(40ml/min),试样从一3O℃以10"C/rain升温速率升温至200℃,从DSC曲线上得出共聚物的*基金项目:黑龙江省自然科学基金重点资助项目(ZJG0502)收到初稿日期:2007—03—22收到修改稿日期:2007—09—07通讯作者:蔡伟作者简介:唐文瑁(1984一),女,四川遂宁人,在读硕士,师承蔡伟教授,从事生物可降解形状记忆聚合物研究.2012助财斟2007年第12期(38)卷玻璃化转变温度(),熔点(T)和熔融吸热峰值.2.4冷变形形状记忆效应的测试