多壁碳纳米管聚乳酸纳米复合材料的形态、结晶与性能

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1、北京化工大学硕士学位论文多壁碳纳米管(M、硎Ts)／聚乳酸(PLLA)纳米复合材料的形态、结晶与性能摘要聚乳酸(PLLA)是一种具有良好生物相容性和生物降解性的热塑性聚合物。由于其可降解、环境友好、对人体无害等特性引起人们越来越广泛的关注，尤其是在生物医药领域。然而，PLLA较低的韧性、缓慢的结晶速率和降解速率限制了它的发展和广泛实际应用。本文采用溶液超声法，选用多壁碳纳米管(MWNTs)作为填充物，制备PLLA／MWNTs纳米复合材料，对其进行改性研究。本工作以MWNTs化学修饰及百分含量的变化对其在PLLA基体中的分散性、形态以及PLLA的结晶行为、力学性能和水解行

2、为的影响为主要研究内容，为改善PLLA的性能提供依据。采用溶液超声法，分别将两种MWNTs，未修饰的多壁碳纳米管(p—MWNTs)和羧化的多壁碳纳米管(f-MWNTs)，制备PLLA／p．MWNTs和PLLA／f-MWNTs纳米复合材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热台偏光显微镜(POM)、广角X射线衍射(嗽D)和水解实验分别研究MWNTs化学修饰对复合材料中MWNTs形态、PLLA的结晶行为和水解行为的影响。两种MWNTs在PLLA基体中都显示出了良好的分散，但f-MWNTs要比p-MWNTs分散的更为均匀；由于MWNTs起到

3、成核的剂作用，它的加入加速了PLLA的结晶速率，并且相较于PLL劬．MWNTs复合材料，PLLA在北京化工大学硕上学位论文PLLA／f-MWNTs复合材料中的结晶速率更快；而本论文最令人感兴趣的研究结果是制备成PLLA／f-MWNTs纳米复合材料后，PLLA的水解速率明显提高。溶液超声法制备f-MWNTs百分含量不同的PLLA／f-MWNTs纳米复合材料。通过不同的表征手段研究了f-MWNTs百分含量对PLLA／f-MWNTs纳米复合材料中f-MWNTs形态、PLLA的结晶行为、力学性能和水解行为的影响。研究结果表明，f-MWNTs在PLLA基体中具有良好分散性；相较于

4、纯PLLA，纳米复合材料中f-MWNTs的存在提高PLLA的结晶速率；f-MWNTs的加入提高了复合材料的储能模量，此结果在f-MWNTs含量较低的复合材料中更为显著；此外，研究结果显示复合材料中PLLA水解速率明显提高，这可能极大的拓宽它的实际应用。关键词：生物降解高分子，碳纳米管，聚乳酸，纳米复合材料II北京化工大学硕上学位论文MORPHOLOGY，CRYSTALLIZATIONKINETICSANDPERFoRMANCEoFBIODEGRADABLEPOLY(L--LACTIDE)／MULTI—-WALLEDCARBONNANoTUBESNANoCOMPoSITE

5、SABSTRACTAsabiodegradableandbiocompatiblethermoplasticpolymer，poly(L-lactide)(PLLA)canbemadefromrenewableresourcesandhasattractedincreasingattentioninrecentyears．Becauseofitsfavorablebiodegradability,goodmechanicalproperties，transparency，nontoxictothehumanbodyandtheenvironment，aswellasve

6、rsatilefabricationprocesses，PLLAhasexcellentpotentialforsubstitutionofpetroleum-basedpolymers．However，thelowtoughness，slowcrystallizationrateandslowdegradationrateofPLLAhavelimiteditsdevelopmentandwidepracticalapplication．Inthisstudy,Biodegradablepoly(L—lactide)(PLLA)／multi—walledcarbonn

7、anotubes(MWNTs)nanocompositeswerepreparedviasolutionblendinginmutualsolventchloroform．ItisinvestigatedthattheeffectoffunctionalizationandcontentofMWNTsonthemorphology，crystallizationkineticsandcrystalstructureofPLLAinthenanocomposites，dynamicalmechanicalpropertiesandhydro