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随着白色污染日益严重,环保材料越来越受到人们的重视,在未来不久生物降解材料将会取代更多石油基合成材料。在生物降解材料中,脂肪族聚酯由于具有良好的生物降解性及生物相容性成为研究热点,其中聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是熔点较高的典型半晶质热塑性材料,具有优越的降解性能、加工性能及热性能。但是由于PBS结构规整,结晶度高,降解速率缓慢,并且高度疏水缺乏生物相容性,因而难以满足各种需求。至今为止基于PBS理论及应用方面的研究报道很多,包括PBS及共聚酯的合成、热性能、降解性能、结晶性能的研究,但针对PBS与氨基酸研究却很少,聚α-氨基酸具有很好的生物相容性、无毒、低的环境冲击性及完全生物降解性,通过氨基酸改性PBS既可保持材料良好加工性能及热性能又可改善PBS生物相容性及降解性,是提高PBS性能的一个良好途径。
本文通过化学共聚及物理共混的方法结合了PBS和聚α-氨基酸两种材料的优势制备新型的生物降解材料。首先通过溶液聚合法合成低聚缬氨酸(OVL),再进行熔融共聚制备一系列聚丁二酸丁二醇酯-co-聚缬氨酸共聚酯(PBSVAL),并通过凝胶渗透色谱(GPC)测出共聚酯的分子量。研究得出,所有的共聚酯热稳定性能优于纯PBS,并且缬氨酸(VAL)的加入降低了共聚酯的结晶温度、熔融温度,但熔融焓、结晶焓却随着VAL含量增加而增加。共聚酯的晶体构型类似于纯PBS,说明缬氨酸的加入并没有改变PBS的晶体构型,但共聚酯的结晶度随着缬氨酸含量的增加而增大了。从降解实验中可得出,共聚酯的降解速率低于纯PBS,这是因为共聚酯的结晶度升高的原因,虽然VAL的加入没有降低PBS的结晶度但也证明了并不是所有PBS共聚材料都可以降低PBS的结晶度,提高PBS生物降解能力。
由于合成的PBSVAL共聚酯没有降低PBS的结晶度,在此又通过溶液共混的方法制备了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚(N-苄氧羰基赖氨酸)(PZlys)复合材料。从广角X-射线衍射(WXRD)的结果可以看出,PBS和PZlys组分在复合材料中是相互独立的,PZlys的加入并没有改变PBS组分的晶体构型,但随着PZlys含量的增加PBS的衍射峰逐渐降低,这是由于PZlys非晶部分限制了PBS的结晶,使得复合材料的结晶度随PZlys含量的增加而降低。降解实验研究得出PZlys的加入大大提高了PBS的降解性能,并且PBS/PZlys复合材料的降解速率随着PZlys含量的增加而提高。复合材料加入PZlys韧性增强了,可看出PZlys对PBS起了增塑作用,弥补了纯PBS脆性较大这一弱点,从研究结果可得出PBS/PZlys复合材料是一类性能优越的生物复合材料。