聚乳酸及其共聚物的制备和降解性能

以D,L-丙交酯和聚乙二醇为原料,在催化剂辛酸亚锡作用下常压氮气保护制备了聚乳酸及其聚乙二醇改性聚乳酸.考察了聚合温度、辛酸亚锡用量对聚乳酸相对分子质量的影响及聚合物在不同降解介质中和不同相对分子质量聚合物的降解规律,并用IR,¹H-NMR,GPC对聚乳酸及其共聚物进行了表征.结果表明,当单体和辛酸亚锡的摩尔比为5 000、聚合温度在160 ℃时,常压聚合5 h即可得到适合作药物控释载体且黏均相对分子质量为6.3×10⁴的聚乳酸;聚乳酸在去离子水、0.01 mol/L盐酸溶液、pH=7.4磷酸盐缓冲液、0.01 mol/L氢氧化钠溶液4种降解介质中,在碱液中的降解速率最快;相对分子质量较小的聚乳酸降解较快,且聚乙二醇改性的聚乳酸比聚乳酸降解快.     

聚乳酸微球制备的初步研究

聚乳酸PLA(polylactide)是一种无毒、可生物降解的聚合物,它具有良好的生物相容性,在医药上有广泛的应用.通过实验研究了聚乳酸浓度,表面活性剂浓度以及两者的配料比对溶媒挥发法制备聚乳酸微球及微球粒经的影响.实验为进一步制备医用聚乳酸微球和类似的医用药剂做了有益的探索.     

双官能团聚乳酸大分子引发剂的合成

以D,L-乳酸和1,4-丁二醇为原料,采用缩合聚合法合成了双端羟基聚乳酸(HO-PDLLA-OH),然后与α-溴代丙酰溴反应,得到适于ATRP的含溴端基的聚乳酸大分子引发剂Br-PDLLA-Br。考察了反应时间、1,4-丁二醇用量对HO-PDLLA-OH酸值和相对分子质量的影响,用IR、¹H-NMR对聚合物结构进行了表征;并采用邻苯二甲酸酐法测得1mol HO-PDLLA-OH中含2mol OH,1mol Br-PDLLA-Br中含1.91mol Br。     

聚乳酸和乳酸-乙醇酸共聚物的溶液热力学

为了准确地预测溶液热力学数据,分别使用了36和38种溶剂对聚乳酸和乳酸-乙醇酸共聚物进行实验研究。采用正交优化计算方法确定了聚乳酸和乳酸-乙醇酸共聚物的三维溶度参数,分别为:δ_d=17. 969 (MPa)~(1/2),δ_p=6. 707 (MPa)~(1/2),δ_h=7. 324(MPa)~(1/2);δ_d=17. 083 (MPa)~(1/2),δ_p=6. 939 (MPa)~(1/2),δ_h=8. 650 (MPa)~(1/2)。单体中乳酸和乙醇酸浓度的升高会引起高分子聚合物溶度参数的增大。依据溶度参数,计算了聚乳酸和乳酸-乙醇酸共聚物与溶剂间的相互作用参数和相互作用半径。同时,计算了聚乳酸和乳酸-乙醇酸共聚物溶剂的体积修正系数,聚乳酸—溶剂体系和乳酸乙醇酸共聚物—溶剂体系的体积修正系数分别在0. 80～0. 90和0. 85～1. 10范围内。获得的相互作用参数、相互作用半径及体积校正系数完全符合Flory-Huggins高分子溶液理论。     

改性聚磷酸铵/改性淀粉阻燃聚乳酸

以改性聚磷酸铵(MAPP)和改性淀粉(MST)分别作为酸源和碳源,以聚合物Jonctyl?ADR-4368(简称ADR)作为体系增容剂,通过共混及热压成型制备了阻燃聚乳酸(PLA)材料。采用极限氧指数(LOI)来表征共混物的阻燃性能,采用热重分析(TGA)表征共混物的热稳定性能,差示扫描量热仪(DSC)表征共混物的热学性能,扫描电镜(SEM)表征各样品以及刻蚀淀粉后样品的表面形貌,拉伸试验表征各样品的韧性以及强度。PLA复合材料的阻燃性能以及韧性相对聚乳酸有较大程度的提升,加入MAPP后复合材料热稳定性增加,加入聚合物ADR后体系相容性提高。     

氯化亚锡/萘二磺酸对D,L乳酸聚合物微结构的影响

以D,L乳酸为原料,氯化亚锡(SnCl2)与萘二磺酸(NDA)为催化剂体系,熔融缩聚制备聚乳酸,并采用旋光度法、1HNMR和13CNMR核磁共振法、X射线衍射和黏度法等研究萘二磺酸对聚乳酸微结构的影响。SnCl2和NDA分别催化D,L乳酸聚合可制备消旋的非晶态聚乳酸,而SnCl2/NDA催化体系所得的聚乳酸是高光学活性的L构型的结晶聚合物。SnCl2/NDA催化体系具有高度的立构选择性,且SnCl2与NDA配比及其用量对聚乳酸的光学活性、分子链的构型、链段序列分布和晶体结构等微结构均有明显的影响。当SnCl2质量分数为0.5%、n(SnCl2)/n(NDA)为1∶1时,D,L乳酸熔融缩聚可制备光学纯度97.4%的高光学活性的L型聚乳酸。     

D,L-乳酸的立构选择性聚合

为了制备高光学活性的聚乳酸,以D,L-乳酸为原料,熔融缩聚合成聚乳酸.采用旋光度法、红外光谱、差示扫描量热法、凝胶渗透色谱和核磁共振等方法研究了聚乳酸的结构和性能.结果表明:锡粉催化与自催化的D,L-乳酸聚合均可以得到较低分子质量、消旋的聚D,L-乳酸.SnCl2对甲苯磺酸与SnCl2/邻甲苯磺酸两个催化体系都具有立构选择性,可以催化D,L-乳酸聚合制备L-构型的聚乳酸.立构选择性聚合所得的聚乳酸具有较高相对分子质量(Mr>20000)、窄分布(分布指数1.1)、较高光学活性(比旋光度-109,光学纯度70.5%)和熔点(112℃).     

聚席夫碱的合成与表征

对苯二甲醛与对苯二胺聚合得到共轭聚席夫碱化合物,并采用红外光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱进行表征.根据能隙(Eg)与入射光子能量hγ的关系,计算了聚合物光学禁带宽度,分别为1.18和1.29,表明该聚合物具有窄能隙特性.     

纳米蒙脱土/PAE/PLA复合材料的制备及性能

聚乳酸(PLA)材料极易脆性断裂,为了提高其韧性,采用片状纳米级蒙脱土颗粒与医用级聚酰胺弹性体(PAE)对PLA进行共混改性.测试并分析了不同混合比例条件下复合材料的力学性能,并通过SEM、DSC对材料的性能进行表征.结果表明:所得到的三元复合材料具有优良的力学性能,其中当纳米蒙脱土含量为2.5%、PAE含量为10%、PLA含量为87.5%时,材料的韧性更好,综合力学性能最佳.纳米蒙脱土及PAE的含量对体系的分散形态均有影响:当纳米蒙脱土含量为2.5%时,其在聚合物中能够均匀分散,含量继续增加时易出现团聚现象;当纳米蒙脱土含量为2.5%、PAE含量为20%时,相与相之间界面较为模糊,形成了一定厚度的界面过渡层.纳米蒙脱土被引入聚合物体系后起到成核作用,提高了PLA的结晶度,从而有利于复合材料力学性能的提高.     

两亲性多臂星形聚合物的合成及其对聚乳酸纤维改性的应用研究

聚乳酸(PLA)是一种来源于可再生资源的热塑性脂肪族聚酯,具有诸多优异的性能,如生物可降解性、生物相容性及良好的机械性能,在生物医疗领域中得到了广泛应用.但是,PLA的高度疏水性不利于细胞在其表面的黏附,而且在体内降解的周期较长,这些缺点在一定程度上限制了聚乳酸在生物医疗领域中的应用.为了解决这一问题,该文采用开环聚合(ROP)与原子转移自由基聚合(ATRP)相结合的方法合成了两亲性多臂星形聚合物CD-(PCL-b-PAA)₂₁,并通过静电纺丝技术电纺CD-(PCL-b-PAA)₂₁和PLA的混合溶液制备了系列复合纤维膜.通过扫描电镜(SEM)和接触角仪对膜的形貌和表面润湿性能进行了表征.测试结果显示:电纺纤维表面光滑、无液滴或断裂等缺陷,这表明CD-(PCL-b-PAA)₂₁同PLA基体间的相容性良好,且随着CD-(PCL-b-PAA)₂₁含量的增加,纤维膜水的接触角逐渐减小,这意味着其表面的润湿性能逐渐提高,这为拓展PLA在生物领域中的应用提供了新途径.     

天然橡胶对聚乳酸的改性研究

为了更好地将聚乳酸(PLA)这种可以完全降解的环境友好型高分子材料应用在环保塑料这个领域中，并克服其固有的脆性.选用具有良好的韧性、生物相容性以及低成本可再生的天然橡胶(NR)来对PLA进行改性.采用动态硫化熔融加工的方法制备不同NR质量分数(5%～15%)的NR-PLA复合材料.通过机械性能测试发现，加入10%NR后，断裂伸长率由7.3%(PLA)升高到41.1%，表明NR对PLA具有显著增韧的效果；并且通过SEM发现两者之间相容性较好.本研究对进一步更好地应用PLA具有推进作用.     

绿色塑料聚乳酸的关键技术研发与产业化应用

聚乳酸(PLA)作为一种新型生物基绿色塑料,能够广泛应用于多种领域,为解决环境污染和石油依赖等问题提供有力的材料支撑。中国科学院长春应用化学研究所针对当前聚乳酸产业化存在的关键科学和技术性难题,开展了生物基聚乳酸绿色塑料产业化关键技术的创新性研发及应用推广项目,从L-乳酸出发,突破了乳酸低聚、裂解、丙交酯精制和开环聚合等一系列关键技术问题,取得了一系列创新性成果,在世界上继美国Nature Works后第二个实现了PLA规模化生产和应用,加速推动了以聚乳酸为龙头的生物可降解塑料行业的发展。本文综述了聚乳酸关键技术研发与产业化项目的重要意义,已取得的阶段性成果,并针对聚乳酸产业化在我国的发展提出了许多对策建议。     

聚乳酸聚氨酯嵌段预聚体增韧聚乳酸/热塑性聚氨酯共混物的研究

本研究合成了聚乳酸聚氨酯嵌段共聚物预聚体(PLA-b-PUP),以其作为聚乳酸(PLA)和热塑性聚氨酯(TPU)的活性相容剂,通过原位反应增容制备了PLA/TPU/PLA-b-PUP超韧共混物。通过拉伸试验、冲击试验、SEM、FT-IR、DSC和TGA研究了共混物的力学性能、热性能和增韧机理。结果表明,PLA-b-PUP中的异氰酸酯基团与PLA和TPU上的活性基团发生了反应,显著改善了PLA/TPU共混物两相界面的相容性。随着PLA-b-PUP的加入,共混物中PLA的玻璃化转变温度和相对结晶度逐渐降低,当PLA-b-PUP的质量分数为PLA/TPU共混物的4%时,共混材料的断裂伸长率和缺口冲击强度分别达到无相容剂时的8.12倍和2.73倍,表现出良好的增容增韧效果。添加PLA-b-PUP后,共混物的初始分解温度有所降低,但最快分解温度有所提高。     

低分子量聚乳酸对聚乳酸膜结构及性能的影响

在不引入除溶剂和溶质以外的第三组分情况下,用溶液浇铸法制备表面呈孔聚乳酸膜。通过在高分子量的聚乳酸中混入低分子量的聚乳酸,借助电子扫描电镜、差热分析、力学试验机考察低分子量聚乳酸对聚乳酸膜结构和性能的影响。通过在高分子聚乳酸中混入低分子量的聚乳酸可以制备出表面呈孔膜,该膜可满足力学性能和生物相容性好的临床要求,该方法减少了影响膜性能的因素。     

可降解聚合物抗菌纤维膜的原位制备及性能表征

以二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,以聚乳酸(PLA)为纺丝纤维基体,添加纳米氧化锌(Zn O)和表面活性剂吐温60,利用高压静电纺丝法,原位制备纳米Zn O/PLA复合纤维膜。所得纤维膜中,Zn O分散均匀,纤维平均直径约300 nm,且表面光滑。纺丝纤维的亲水性随着纳米Zn O的增加而大幅提高,断裂强度和延伸率随纳米Zn O含量的增加呈现先上升后下降的趋势。抗菌能力也呈现一定的Zn O含量依赖性。细胞毒性和细胞黏附实验表明,该抗菌纤维膜具有较好的细胞相容性。     

A Biodegradable Knitted Cardiac Patch for Myocardium Regeneration Using Cardiosphere-Derived Cells(CDCs)

In order to regenerate myocardium and provide appropriate mechanical support after a heart attack,jersey,tuck and rib stitch structures were knitted from polylactic acid(PLA)yarns to fabricate a cardiac patch,which mimicked the mechanical properties of myocardium in both directions.Cardiosphere-derived cells(CDCs) were seeded on these PLA patch fabrics,and using scanning electron microscopy(SEM) characterization and an MTT assay the cells proliferated and attached successfully to the PLA fabrics.Based on the results,the rib stitch structure is the most promising candidate for fabricating cardiac patches due to its high elasticity and its ability to promote cell proliferation.     

Preparation and cytocompatibility of polylactic acid/hydroxyapatite/graphene oxide nanocomposite fibrous membrane

A series of polylactic acid (PLA) based nanocomposite fibrous membranes,including neat PLA,PLA/hydroxyapatite (HA) and PLA/HA/graphene oxide (GO),were fabricated via electrospinning method.The morphology and composition were investigated by scanning electron microscopy (SEM),X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) respectively.The thermal stability was determined by thermogravimetric analysis (TGA).To estimate the cytocompatibility of asprepared PLA/HA/GO fibrous membrane,MC3T3-E1 cells were cultured,and the corresponding cell adhesion and differentiation capability were investigated by fluorescence microscopy,SEM and MTT test.The electrospun ternary PLA/HA/GO membrane exhibited three-dimensional fibrous structure with relatively rough surface morphology,which made itself ideal for cell attachment and proliferation in bone tissue regeneration.The fluorescence microscopy,SEM and MTT test confirmed that the PLA/HA/GO nanocomposite fibrous membrane created a proper environment for the seeding and proliferation of MC3T3-E1 cells.     

MBS对PLA/GMS吹塑薄膜性能的影响

用熔融共混方法制备聚乳酸/甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物/单硬脂酸甘油酯三元共混物及吹塑薄膜， 并研究聚乳酸/甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物/单硬脂酸甘油酯三元薄膜的力学性能、 光学性能、 流变性能、 热性能和结晶 性能. 其中, 甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物为增韧剂, 单硬脂酸甘油酯为增塑剂. 结果表明： 加入甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物可改善聚乳酸/甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物/单硬脂酸甘油酯薄膜的力学性能, 并提高聚乳酸的结晶性能.     

环糊精接枝聚乳酸的初步研究

以偶联法合成了环湖精(CD)接枝聚乳酸(PLA)共聚物CD＿g＿PLA,即先合成PLA支链,再将PLA末端羧基转变为高反应活性的酰氯,然后通过PLA末端的酰氯与CD上羟基反应,将PLA支链偶联到CD上,得到CD＿g＿PLA共聚物,对共聚物进行了红外等初步表征。与PLA均聚物相比,接枝共聚物的亲水性有明显的改善。CD＿g＿PLA的合成提供了一种新型完全可生物降解的缓释药物载体。     

MBS对PLA/GMS吹塑薄膜性能的影响

用熔融共混方法制备聚乳酸/甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物/单硬脂酸甘油酯三元共混物及吹塑薄膜, 并研究聚乳酸/甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物/单硬脂酸甘油酯三元薄膜的力学性能、 光学性能、 流变性能、 热性能和结晶 性能. 其中, 甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物为增韧剂, 单硬脂酸甘油酯为增塑剂. 结果表明： 加入甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物可改善聚乳酸/甲基丙烯酸甲酯 丁二烯 苯乙烯三元共聚物/单硬脂酸甘油酯薄膜的力学性能, 并提高聚乳酸的结晶性能.