生物降解聚酯PLA_PBSA共混体系的制备与结构性能.docx

POL YM ER MA T ER IAL S SC I EN C E AND EN GIN EER IN G2009 年 7 月J ul . 2009生物降解聚酯 PL A/ PBSA 共混体系的制备与结构性能宋存江1 , 陶剑1 , 胡丹1 , 郭天瑛2 , 张育英2 , 张邦华2 , 王淑芳1 ,2( 1 . 南开大学生命科学学院生物活性材料教育部重点实验室 ;2 . 南开大学化学学院功能高分子材料教育部重点实验室 , 天津 300071)摘要 :采用熔融共混法制备了 PL A/ PBSA 共混材料 ;采用 DSC , T G ,DMA 和拉伸力学试验研究了该共混体系的热性能和力学行为 ;采用土壤悬浊拟环境降解实验法研究了共混材料的生物降解性 ;同时对该体系的生物降解机理及影响因素进 行了初步探讨 。结果表明 , PL A/ PBSA 为非均相结晶/ 结晶高分子共混体系 ; PL A 含量增加 ,有利于提高材料的模量和拉伸强度 ;增加 PBSA 的含量 ,可以提高 PL A/ PBSA 共混体系的环境生物降解性 。PL A/ PBSA 是力学性能和降解性能互补的生物降解材料 。关键词 :聚乳酸 ;丁二酸丁二醇酯2己二酸丁二醇酯共聚物 ;共混 ;结构与性能中图分类号 : TQ316 . 6 + 7文章编号 :100027555 (2009) 0720137204文献标识码 :A聚乳酸 ( PL A) 是一种热塑性脂肪族聚酯 ,具有强度高 ,透明性好和化学稳定性强等特点 ,但柔韧性不是 很高 ,生物降解速率较低1 ,2 。丁二酸丁二醇酯2己二酸丁二醇酯共聚物 ( PB SA) 也是一种热塑性脂肪族聚 酯 ,具有可生物降解性 ,可熔融加工性 ,耐热性和耐化 学腐蚀性 。但是 ,由于 PB SA 的力学强度不高 ,因而 , 其应用受到一定限制3 。将 PL A 与 PB SA 两种聚酯 共混 ,预期可以得到综合性能优异的生物降解高分子材料 。本文采用熔融共混法制备了 PL A/ PB SA 共混材 料 ,并用 DSC 、DMA 和拉伸力学试验对该共混体系的 热性能和力学行为进行了研究 ,采用土壤悬浊培养法 测定了共混材料的生物降解性 ,同时对生物降解机理及影响因素进行了初步探讨 。1 . 2材料制备方法采用台式二辊混炼机 (φ25 , L / D= 1012) ,将共混比 例 分 别 为 100/ 0 , 80/ 20 , 60/ 40 , 40/ 60 , 20/ 80 和0/ 100 的 PL A/ PB SA 于 170 ℃～190 ℃下熔融混炼 ,热压成片状 ,然后将压片用 180 ℃～190 ℃的热辊压 延成型为 50 μm 左右的薄膜 。1 . 3材料分析方法1实验部分1 . 1实验原料PL A : M` w = 20 万 , 购 于 日 本 岛 津 公 司 ; PB SA :M` w = 14 万～15 万 ,日本昭和高分子公司提供 。结构分别为 :1 . 3 . 1差示扫描热分析 ( DSC) : 用 N E TZSCH DSC204 差示扫描热分析仪 , 在液氮保护下以 10 ℃/ min的速度经二次扫描得 DSC 曲线 。1 . 3 . 2热失重分析 ( T GA) : 在 N E TZSCH T G 209 热 重分析仪上 ,高纯氮气吹扫 , 自室温 ( 22 ℃) 开始 , 以10 ℃/ min 的速率升温至 600 ℃, 得到热失重曲线 。收稿日期 : 2008205226基金项目 : 天津市科技攻关项目 ( 05 YFSZSF02200 , 06 YF GZSH06800)通讯联系人 : 王淑芳 , 主要从事生物材料的结构性能及应用研究 , E2mail : wangshufang @nankai . edu. cn高分子材料科学与工程2009 年1381 . 3 . 3动 态 力 学 热 分 析 ( DMA ) : 采 用 N E TZSCHPL A 的结晶 ; 但当 PB SA 含量较高时 , PL A 熔融焓显著下降 。这可能是因为大量 PB SA 高分子链的存在对PL A 的结晶起到了稀释作用 ,使其结晶度显著下降 。Ta b. 1 Δ Hm of PL A/ PBSA BlendsDMA 242 分析仪 ,试验参数为 :频率 3 . 0 Hz ;扫描速度3 ℃/ min ; 温度范围 - 80 ℃至 100 ℃。共混膜在拉 伸模式下试验 。测量得到动态储存模量 ( E′) 和动态 力学损耗 ( tanδ) 。Sample co deabcdef1 . 3 . 4力 学 试 验 : 采 用 Testo met ric 万 能 材 料 试 验