纳米铜/低密度聚乙烯复合材料的溶液混合法制备及其性能研究

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宫内节育器(IUD)由于其具有安全、有效、经济、方便、可逆、持久等特点,已经成为全球使用最广泛的避孕工具。纳米铜/低密度聚乙烯复合材料又由于其生物相容性好,副作用小,性能稳定等优点被选作为新一代IUD的制备材料。在以往对纳米铜/低密度聚乙烯复合材料的研究中,复合材料的制备均采用机械混合和熔融挤出制得。利用此法存在不可避免的缺点:纳米铜颗粒在LDPE基体中分散不均,且形成团聚。为了提高纳米铜颗粒在LDPE基体中的分散性,本文首次采用溶液混合法进行制备纳米铜/低密度聚乙烯复合材料,并将溶液混合法制得的复合材料和利用单螺杆挤出机熔融挤出制得的复合材料做了对比性研究。主要研究了纳米铜颗粒在LDPE基体中尺寸、形态、分布;复合材料的非等温结晶行为;复合材料在模拟宫腔液中长期浸泡过程中的铜离子释放情况;复合材料的热稳定性;复合材料在模拟宫腔液中浸泡一年后的变化等。研究结果表明,采用溶液混合法制得的复合材料中纳米铜颗粒可以均匀一致的在LDPE基体中进行分散,未出现团聚现象。而利用传统熔融挤出法制得的复合材料中出现了纳米铜颗粒的团聚现象,团聚尺寸可达5μm以上。对采用两种制备方法所得试样的铜离子释放的长期监测过程来看,溶液混合法制得试样的铜离子释放速率更稳定连续,释放速率跟纳米铜在复合材料中的含量成正相关关系,不同铜含量复合材料的释放曲线未出现交叉现象。通过利用DSC法研究复合材料的非等温结晶行为,结果表明采用溶液混合法混合法可促进LDPE结晶,纳米铜在基体中的分散状况可以影响LDPE的结晶能力。通过对复合材料的活化能的研究得知相对结晶度低于0.5时,溶液混合法所得复合材料的活化能Ea相对较小,结晶能力更强。当相对结晶度大于0.5时,对于熔融挤出法所得的复合材料中纳米铜颗粒的团聚现象促进了LDPE结晶能力的提升。利用TG对复合材料的热稳定性研究表明在纳米铜含量一致时,溶液混合法制得复合材料的热分解起始温度相对较低,且两种方法所得材料热分解起始温度之间的差值随着纳米铜含量的增加出现拉大趋势。试样浸泡一年后纳米铜在LDPE基体中的分布未出现从内层向表面逐级递减的趋势,溶液混合法所得试样中纳米铜的分布依然均匀一致。
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