论文部分内容阅读
聚己内酯(polycaprolactone,PCL)是一种生物可降解高分子材料,具有良好的生物相容性、低毒性、生物可降解性和良好的机械性能,但由于其玻璃化转移温度低(约-60℃),耐热变形性差,价格偏高(8万/吨)限制了它的应用。
目前,针对PCL的改性方法有很多,其中包括PCL与其他高分子材料的共混改性,PCL表面改性,PCL成纤改性和无机粒子填充改性。在聚合物中填充无机粒子,可以提高复合材料的强度、刚度、韧性以及耐热性。PCL是优良的生物降解材料和形状记忆材料,但其冲击性差、熔点较低,与无机粒子共混可以改善PCL的力学性能和耐热性。
本文的研究工作是在聚己内酯中添加钛酸钾晶须对其进行改性,研究改性后的聚己内酯热分解及力学性能,不但实验方法简单,价格低廉而且环保。钛酸钾晶须以溶剂分散的方式添加在聚己内酯三氯甲烷溶液中,待三氯甲烷溶剂完全挥发以后,即制得含不同质量分数钛酸钾晶须的聚己内酯溶剂膜,并以热重(TGA)、傅里叶变换红外耦合光谱(FTIR)、偏光显微镜、核磁共振(NMR)、动态机械力学分析仪(DMA)为表征手段进行研究。偏光显微镜测试结果发现,添加了钛酸钾晶须后,PCL的晶型并没有发生明显的变化,钛酸钾与PCL的相容性良好,可以比较均匀地分散在其中。用TGA研究混合膜的热稳定性时发现,在PCL中添加的钛酸钾晶须的粒径不同,添加的比例不同,对PCL热稳定性的改善程度有比较大的差异,当添加80-325目的钛酸钾晶须的含量为5%是,热稳定性最好,混合膜失重5%、10%和20%时的温度为315℃、333℃、344℃。通过调制式TGA技术,研究了PCL膜的热分解动力学参数,热降解的活化能为110±20KJ/mol、指前因子为8.0±2.0以及分解速率常数为0.35±0.20。用NMR和FTIR对PCL热降解产物进行分析,发现无论添加何种质量分数的钛酸钾晶须,聚己内酯的热降解机理和热降解产物都是相同的,除了有低分子量的聚己内酯生成外,还有小分子化合物呋喃、取代环丙烷和不饱和羧酸及羧酸酯生成。DMA结果发现,在PCL中添加了钛酸钾晶须后,在相同的温度下,与纯PCL相比,其储能模量增加,说明其力学强度增加,耐热性提高。