生物可降解材料—聚乳酸及其共聚物的制备与性质研究

发布时间：2017-03-30 23:22

  本文关键词：生物可降解材料—聚乳酸及其共聚物的制备与性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚乳酸（PLA）是一种以可再生资源淀粉等为起始原料来生产的可生物降解高分子材料，使用后可降解为乳酸，最终分解为二氧化碳和水，是一种典型的绿色环保化合物。聚乳酸由于具有良好的生物可降解性、力学性能和生物相容性，已在生物医用材料领域得到较广泛的应用。但是，聚乳酸的表面疏水性强，降低了其生物相容性，在人体内的降解周期难以控制，，降解中会导致局部酸性积累而使植入部分出现非感染性炎症，局部严重积水，以上性能缺陷限制了聚乳酸在生物医学领域中的应用。为克服上述缺陷，人们对PLA作了大量的改性研究工作，以提高亲水性，改善降解性能。 本文利用聚乙二醇、乙交酯、己内酯等对聚乳酸进行了改性，并对改性后的材料进行了多种性能的测定。研究的主要内容及结果如下： (1)以2-乙基己酸亚锡（Sn(Oct)2）为催化剂、1,4-丁二醇为引发剂，在高温、高真空条件下本体熔融开环聚合制备了聚乙交酯(PGA)、聚L-丙交酯（PLLA）及其不同比例的共聚物(PLGA)。通过红外光谱（IR）、核磁共振（1H NMR）对聚合物的结构进行了表征，用乌氏黏度计、凝胶渗透色谱仪（GPC）、示差扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、X-射线粉末衍射仪（XRD）、流变仪等对聚合物的特性黏数、分子量与分子量分布、热性能、结晶性、流变性能进行了研究。结果表明，PLGA与PLLA具有较高的分子量与窄的分子量分布；PGA、PLLA、PLGA均是剪切变稀流体，但PGA、PLLA具有较高的储能模量，PLGA具有较高的损耗模量；相对于PGA和PLLA，无规共聚的PLGA易纯化，并且柔性较好，更易加工，因此PLGA是更适宜的生物可降解材料。 (2)以Sn(Oct)2为催化剂，混旋丙交酯（D,L-LA）、乙交酯（GA）、聚乙二醇（PEG）为反应物，在高温、高真空条件下熔融开环共聚,制备了具有温度敏感性、可生物降解的聚乙丙交酯—聚乙二醇—聚乙丙交酯（PLGA-PEG-PLGA）两亲嵌段共聚物。通过IR、1HNMR、DSC、TGA等对聚合物的结构进行了表征，通过流变仪对其流变性进行了研究。结果表明PLGA-PEG-PLGA的熔融流体为剪切变稀流体，有较高的储能模量。对共聚物水凝胶温敏性能的研究表明随着聚合物水凝胶浓度的降低和PEG分子量的升高，相变温度逐渐升高，固相区域变小；随着DL-LA与GA的质量比例增加，相变温度降低，固相区域变小。对其水凝胶对头孢布烯缓释性能的研究表明药物的缓释速率随时间延长而递减。 (3)制备了不同比例的PEG、L-LA、己内酯(CL)的嵌段预聚物，然后用三嵌段扩链剂HDI-BDO-HDI（六亚甲基二异氰酸酯—1,4-丁二醇—六亚甲基二异氰酸酯）对预聚物与一定量PEG的混合物进行了扩链反应，得到可降解的聚氨酯材料，并经溶剂挥发法制备了聚氨酯膜材料。通过1H NMR、IR、DSC、TGA、GPC等对膜及其扩链剂的结构进行了表征，并通过万能拉力机对聚氨酯膜的机械性能进行了测定。研究了软段（预聚物）、硬段（扩链剂）以及亲水链段（PEG）的比值对膜材料机械性能的影响。结果表明，当亲水链段含量为29.6wt%、硬段含量为21wt%时，膜的断裂伸长率、断裂强度分别可达到1237%、10.9MPa。同时对聚氨酯膜在生理食盐水、酸性缓冲溶液以及碱性缓冲溶液中的降解性能进行了体外模拟，研究结果表明随着亲水链段含量的增加，膜的降解速度变快。
【关键词】：生物可降解 聚乳酸 开环聚合 共聚物 共聚改性
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 绪论10-34
• 1.1 生物可降解高分子材料10-11
• 1.2 聚乳酸的介绍11-14
• 1.3 聚乳酸的合成方法14-17
• 1.3.1 直接缩聚法14-15
• 1.3.2 丙交酯开环聚合法15-16
• 1.3.3 反应挤出聚合法16
• 1.3.4 直接－固相聚合法16
• 1.3.5 溶液缩聚法16-17
• 1.4 开环聚合机理17-22
• 1.4.1 阳离子型开环聚合17-18
• 1.4.2 阴离子型开环聚合18
• 1.4.3 配位-插入型开环聚合18-21
• 1.4.4 酶催化开环聚合21-22
• 1.5 聚乳酸的优势及其局限性22-23
• 1.5.1 聚乳酸的优点22
• 1.5.2 聚乳酸的局限性22-23
• 1.6 聚乳酸改性的研究现状23-26
• 1.6.1 化学改性23-24
• 1.6.2 物理改性24-25
• 1.6.3 复合改性25-26
• 1.7 本课题的研究内容及意义26-28
• 参考文献28-34
• 第二章 乙交酯、L-丙交酯均聚物及其共聚物的制备和性能研究34-50
• 2.1 前言34-35
• 2.2 实验部分35-37
• 2.2.1 实验仪器及测试方法35-36
• 2.2.2 实验原料及试剂36
• 2.2.3 PLGA 的制备36-37
• 2.2.4 PGA 的制备37
• 2.2.5 PLLA 的制备37
• 2.3 结果与讨论37-47
• 2.3.1 实验反应条件探究37-38
• 2.3.2 核磁共振38-39
• 2.3.3 红外表征39-40
• 2.3.4 XRD 分析40-41
• 2.3.5 特性黏数与分子量41-42
• 2.3.6 DSC分析42-44
• 2.3.7 TGA分析44-45
• 2.3.8 熔体流变性能45-47
• 2.4 结论47-48
• 参考文献48-50
• 第三章 两亲嵌段共聚物 PLGA-PEG-PLGA 的制备和性能研究50-66
• 3.1 前言50-52
• 3.2 实验部分52-54
• 3.2.1 实验仪器及设备52
• 3.2.2 实验原料及试剂52-53
• 3.2.3 PLGA-PEG-PLGA 的制备与纯化53-54
• 3.3 结果与讨论54-63
• 3.3.1 核磁共振54-55
• 3.3.2 红外表征55-56
• 3.3.3 特性黏度56
• 3.3.4 热稳定性56-58
• 3.3.5 熔体流变性能58-60
• 3.3.6 共聚物的温敏性能60-61
• 3.3.7 药物缓释性能61-63
• 3.4 结论63-65
• 参考文献65-66
• 第四章 可降解聚乳酸类聚氨酯的制备与性能研究66-82
• 4.1 前言66-67
• 4.2 实验部分67-70
• 4.2.1 实验仪器及测试方法67-68
• 4.2.2 实验原料及试剂68
• 4.2.3 HDI-BDO-HDI 扩链剂的制备68-69
• 4.2.4 聚氨酯的合成69-70
• 4.2.5 聚氨酯薄膜的制备70
• 4.3 结果与讨论70-80
• 4.3.1 核磁共振70-74
• 4.3.2 IR 分析74-75
• 4.3.3 DSC分析75-76
• 4.3.4 TGA分析76-77
• 4.3.5 熔体流变性能77-78
• 4.3.6 降解性能78
• 4.3.7 机械性能78-80
• 4.4 结论80-81
• 参考文献81-82
• 第五章 总结82-84
• 论文发表情况84-86
• 致谢86

【参考文献】

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1 杨飞,杨亚明,刘建红,李晓萌,冯增国;聚乙交酯公斤级生产途径探索[J];北京理工大学学报;2001年04期

2 李浩莹,陈运法,谢裕生;可生物降解的医用高分子矫形材料[J];材料科学与工程;2000年02期

3 汪朝阳,赵耀明,麦杭珍,王俊,严冰;熔融-固相缩聚法中固相聚合对聚乳酸合成的影响[J];材料科学与工程;2002年03期

4 秦冬雨,王文祖;医用缝合线的结构与性能[J];产业用纺织品;2001年10期

5 钟伟,戈进杰,马敬红,顾震宇,陈新,沈弘,李文俊;聚乳酸的直接缩聚制备及其异氰酸酯扩链探索[J];复旦学报(自然科学版);1999年06期

6 刘兆民;常亮;秦莉;;可降解温敏型共聚物PLGA-PEG-PLGA的合成及辐照法分子量调整[J];辐射研究与辐射工艺学报;2006年06期

7 宋存先,陈惠英,冯新德;ε-己内酯与D,L-丙交酯嵌段共聚物的合成及其作为生物降解性恒定释放药物的高分子载体的评价[J];高分子通讯;1983年03期

8 陈红丽,贝建中,王身国;生物降解高分子——聚己内酯/聚氧乙烯/聚丙交酯三元共聚物水解行为的研究[J];高分子学报;2000年05期

9 杨立新;赵淑珍;陈学思;景遐斌;王俊;李雨农;李春浩;;聚乳酸熔体纺丝、粘接和吸附性能的初步研究[J];高分子学报;2007年10期

10 吴之中,张政朴,鲁格,何炳林;聚乳酸的合成降解及在骨折内固定材料的应用[J];高分子通报;2000年01期

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本文编号：278347