基于聚乳酸的可降解形状记忆高分子的研究进展.pdf

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1、第1O期高分子通报基于聚乳酸的可降解形状记忆高分子的研究进展武元鹏，丁强，李晶。，刘拓。，林元华，郑朝晖。，丁小斌。(1．油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学)，成都610500；2．西南石油大学材料科学与工程学院，成都610500；3．中国科学院成都有机化学研究所，成都610041)摘要：综述了基于聚乳酸的可生物降解的形状记忆高分子材料的研究情况。首先介绍了形状记忆高分子材料的记忆效应、记忆机理，然后讨论了基于聚乳酸的三种类型的形状记忆高分子材料：单组份的聚乳酸类、聚乳酸共聚物类以及聚乳酸与无机物的复合材料，分别介绍了各种类型

2、的形状记忆高分子材料的形状记忆性能和生物降解性能。最后，讨论了聚乳酸类记忆材料的应用情况，并对其研究前景和发展趋势进行了展望。关键词l形状记忆高分子；聚乳酸；生物降解材料是人类社会发展和进步的基础，从古代社会的石器材料、铁器材料，发展到现代的复合材料、功能材料，材料的每次进步都推动着社会的发展和人类生活方式的改善。特别是近年来，形状记忆材料的出现给科学研究和人们的实际生活都产生了重要的影响。形状记忆材料包括形状记忆合金、形状记忆高分子和形状记忆陶瓷材料等。与其它形状记忆材料相比，形状记忆高分子具有可回复形变量大、赋形容易、记忆效应显著、加：

3、【成型容易、耐腐蚀、可印刷、易染色、使用面广、价格便宜等诸多优点，使得其在最近十年得到了迅速的发展。其中，可生物降解的形状记忆高分子由于具有良好的生物相容性和可降解性，在医用支架材料、骨组织的固定、药物的控制释放、手术缝合线、生物医用器官和组织的替代材料等生物医学领域有非常重要的应用前景，所以受到国内外研究者的广泛关注。这类材料在医学上的应用不仅可以降低许多复杂手术的难度，还可避免二次手术带来的伤害，既方便了手术的实施又减轻了病人们的痛苦。聚乳酸作为一种典型的生物医用材料，具有良好的生物相容性和降解性能，能够用于体内并可分解成小分子而被排出

4、体外口]。近年来，研究者开始用聚乳酸作为基体材料来制备形状记忆高分子材料，并对其适当的改性，以期获得生物相容性好，降解性能可调控，力学性能和记忆性能优异的高分子材料，以满足生物医学领域的应用。本文对聚乳酸类可降解的形状记忆高分子材料进行了综述，分类讨论了各种类型聚乳酸类形状记忆材料的性能、特点，介绍了其应用情况，并对其发展前景进行了展望。1形状记忆高分子材料的记忆效应及其机理1．1形状记忆高分子的记忆效应形状记忆高分子材料是一类能够感知外界刺激并作出响应的材料，它在一定的外界刺激下，通过改变自身的参数(位置、大小、应变等)，能够回复到预先设

5、计的形状。热致形状记忆高分子是目前研究最为广泛和深入的记忆高分子材料。它是在热的刺激下，随着温度的变化从而回复到一定形状的记忆材料。加热方式可以直接用热源进行加热，也可通过其它非接触的方式，如通过红外光照射、施加电场或者变化的磁场等多种方式进行刺激]。在这里，以聚乳酸的热致变形过程为例，来说明形状记忆高分子材料记忆和回复的基本过程。聚收稿：2012—05—31；修回：2012—07—04；基金项目：油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学)开放基金项目(No．PLNlll2)、四川I省教育厅项目(No．12ZB159)和国家自然科学

6、基金项目(No．50973111)；作者简介：武元鹏(1981一)，男，博士，从事智能高分子材料及功能纳米材料领域的研究；通讯联系人，Tel：028—85233426；E-mail：xbding@cioc．ac．cn；yhlin28@163．com．高分子通报2O12年10月乳酸的玻璃化转变温度为60~C左右，赋形时，将其加热到T以上10~C，即70~C左右，然后在外界应力作用下将材料从初始形状变形为临时形状，固定形变，将温度降低至室温，一定时间后，撤去外力即得到l临时形状。回复时，将赋形后的材料加热到60~C以上，在30s左右时间内即可快

7、速回复到初始形状，而且，温度越高，回复速率越快。为了获得更好的记忆性能，研究者对聚乳酸进行改性，在其分子链中引入其它高分子组分，进而调节材料的转变温度，回复速率和回复应力，获得了性能优异的形状记忆材料。1．2形状记忆高分子的记忆机理形状记忆性能是高分子材料的普遍性能_8]，目前被多数研究者接受的机理是，认为形状记忆聚合物内部存在两相结构，即决定材料初始形状的固定相和随着温度的变化而发生软化和硬化可逆变化的可逆相。固定相的主要作用是初始形状的记忆和回复，第二次变形和固定则通过可逆相来完成。一般来说，固定相是高分子中物理或化学交联结构、部分结晶

8、结构或分子间的缠绕等。可逆相则为产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶相，或发生玻璃态与橡胶态可逆转变的相结构。当温度在以下时，聚合物处于玻璃态，链段被冻结。当温度升高到以上时，链