聚l乳酸的制备工艺及结晶行为的研究

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1、硕士学位论文摘要摘要聚．L．乳酸(PLLA)因其良好的生物相容性和可生物降解性，已应用于骨科替代材料等领域。PLLA的性能取决于其分子量及晶体结构，而制备工艺及后续热处理直接决定了PLLA材料的分子量、结晶度及晶体形态，因此对于PLLA的制备工艺及结晶性能的研究十分必要。本文对以L一乳酸为原料，采用水洗．重结晶法纯化L．丙交酯，并以辛酸亚锡为催化剂，使L．丙交酯开环聚合得到聚．L．乳酸PLLA材料。通过对聚合条件的调控，研究了催化剂添加量、反应温度、反应时间对所得PLLA分子量的影响，实现了高分子量聚L．乳酸的可控聚合。纯化后的PLLA2

2、10℃熔融后于90．140℃范围内进行等温结晶，利用Avrami聚合物结晶动力学模型及Lauritizen-Hoffmann理论对PLLA结晶机理进行讨论。将PLLA熔融，保温一定时间后，以不同的冷却速率冷却，研究了冷却速率对结晶度、玻璃化转变温度、晶体形貌的影响。结果表明：催化剂用量、聚合时间、聚合温度对聚L．乳酸的分子量有着较为显著的影响，开环聚合制备PLLA的最佳工艺条件为：反应时间为24小时、催化剂摩尔比为1／12000、反应温度为140℃。等温结晶温度在90—140℃范围时，Avrami指数为3．0-a=0．14，PLLA结晶以

3、球晶形式生长，结晶速率最大值出现在108℃左右，利用Lauritizen．Hoffmann理论对PLLA的等温结晶机理进行了分析，研究表明结晶RegimeII和RegimeIII的转变温度为118℃左右，成核常数Kg(II)和Kg(III)分别为6．025x105K2和1．307x106Kz，且Kg(III)／Kg(II)为2．17，接近2，与Lauritizen．Hoffmann理论一致。非等温结晶的冷却速率决定了PLLA的结晶度及玻璃化转变温度，玻璃化温度和结晶度随着降温速率的降低而增大，PLLA在低的降温速率(2℃·minl)下的结

4、晶在l18"0伴随有结晶区域的转变。关键词：L．丙交酯，聚．L．乳酸，聚合，等温结晶，非等温结晶，球晶硕+学位论文ABSTRACTPoly—L—lactide(PLLA)withthemeritsofgoodbiocompatibilityandbiodegradabilityhasbeenappliedtobonereplacementmaterial．TheperformanceofPLLArestwithitsmolecularmassandcrystalpropertywhichiScontrolledbysynthesizete

5、chniquesandheattreatment．SOitiSveryimportanttoresearchthesynthesizetechniquesandcrystalpropertyofPLLA．Inthispaper,hi曲purityandhighyieldL-lactidewaspreparedbyusingthenewpurifiedmethod，andpoly(L—lactide)wassynthesizedbyring—openingpolymerizationwiththecatalystSn(Oct)2．Theef

6、fectsofpreparedmethodofL．1actide。catalyst，timeandtemperatureonreactionwereresearched．PLLAwasbeenmeltat210℃andthenisothermalcrystallizationwasbeenmadeintemperature90．140℃．CrystallizationkineticsofPLLAwasinvestigatedbyAvramiequationandLauritzen．Hoffmanntheory．Differentcooli

7、ngratewasusedforinvestigatetheeffectofnon．isothermalcrystallizationconditiontocrystallinity,glasstransitiontemperatureandcrystalshapeofPLLA．Resultshowsthat：theamountofcatalyst，reactiontimeandreactiontemperaturehaveinfluenceonthemolarmassofPLLA．ThebestreactionconditioniSth

8、atamountingcatalyst1／12000andreactingatthetemperatureof140for24hours．PLLAexhibitsanAvramicrystal