多壁碳纳米管(MWNTs)/聚乳酸(PLLA)纳米复合材料的形态、结晶与性能

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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(WAXD)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起到成核的剂作用,它的加入加速了PLLA的结晶速率,并且相较于PLLA/p-MWNTs复合材料,PLLA在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。
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