聚对二氧环己酮与聚乙烯醇的接枝共聚物及共混物研究

论文摘要

聚对二氧环己酮（PPDO）是脂肪族聚酯的一种,具有优异的生物相容性和生物可降解性,被成功应用于制造外科缝合线、骨板和组织修复材料,如螺钉、钩、片和钳等外科器具。PPDO 的综合性能相对较好,由于其分子链上含有特有的醚键,使其分子链柔顺性好,聚合物具有优异的柔韧性,抗张强度、打结强度,降解过程中强度保留率大,可制成单丝缝合线。除了在生物体内具有优异的生物相容性和生物降解性以外,在自然界中还存在着多种能使PPDO 降解的微生物,这为PPDO 更广泛应用于各种环保产品奠定了基础。除了作为医用材料,PPDO 还可以用于制造一次性卫生用品如尿布、纸巾等。但是,昂贵的生产成本限制了PPDO 的进一步应用。本论文通过共混和共聚方法把聚乙烯醇加入到PPDO 中,降低了它的成本,进一步扩大了PPDO 的应用范围。本论文首先采用本体聚合方式合成了聚对二氧环己酮与聚乙烯醇的接枝共聚物（PGP）。利用聚乙烯醇分子上的羟基和辛酸亚锡一起原位引发PDO 的开环聚合,详细研究了聚对二氧环己酮与聚乙烯醇接枝共聚物的合成条件,确定了反应的最佳条件。并用红外光谱、一维及二维核磁共振谱对其微观结构进行了表征。采用TG、DSC等测试手段研究了接枝共聚物的热性能、结晶性能和热降解动力学。热分析结果表明,PGP的分解分为两个阶段:第一个阶段在220-234℃具有最大分解速率,此时主要是接枝链PPDO的分解;第二个阶段在285℃出现最大分解速率,此时主要是聚乙烯醇的分解。同时,随着分子量的增加,PGP的热稳定性也随之提高。由于PGP特殊的接枝结构,其接枝链短,而取代度大,导致它的结晶能力非常差,从我们的DSC测试实验中几乎观察不到它的结晶峰。对PPDO和PVA接枝共聚物的热降解动力学研究表明,接枝共聚物在空气气氛下

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 生物降解聚合物的定义及分类
• 1.2.1 生物降解聚合物的定义
• 1.2.2 生物降解聚合物的分类
• 1.3 聚乙烯醇基可完全生物降解聚合物
• 1.3.1 聚乙烯醇的结构与性能
• 1.3.2 物理改性
• 1.3.2.1 聚乙烯醇/淀粉共混体系
• 1.3.2.2 聚乙烯醇/壳聚糖共混体系
• 1.3.2.3 聚乙烯醇/聚乳酸共混体系
• 1.3.2.4 聚乙烯醇/聚羟基丁酸酯共混体系
• 1.3.3 化学改性
• 1.4 本论文选题依据及主要研究内容
• 1.4.1 本论文选题依据
• 1.4.2 本论文的主要研究内容
• 第二章 聚对二氧环己酮-g-聚乙烯醇共聚物的本体合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 接枝共聚物（PGP）的合成
• 2.2.2.1 PGP 的合成方程
• 2.2.2.2 PGP 的合成
• 2.2.3 结构表征及性能测试
• 2.3 PGP 的结构表征
• 2.3.1 PGP 的红外表征
• 2.3.2 PGP 的核磁表征
• 2.3.3 PGP 的精细结构分析
• 2.4 聚合条件的研究
• 2.4.1 聚合温度的影响
• 2.4.2 催化剂量的影响
• 2.4.3 反应时间的影响
• 2.4.4 反应物配比的影响
• 2.5 小结
• 第三章 聚对二氧环己酮-g-聚乙烯醇共聚物的热行为
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 热重分析
• 3.2.2 差示扫描量热分析（DSC）
• 3.2.3 热降解动力学分析
• 3.3 PGP 的热行为
• 3.3.1 PGP 的热稳定性
• 3.3.2 PGP 的热转变
• 3.4 PGP 的热降解动力学研究
• 3.4.1 热降解动力学研究方法简介
• 3.4.2 PGP 动力学分析
• 3.4.2.1 Kissinger 方法
• 3.4.2.2 Friedman 方法
• 3.4.2.3 Flynn-Wall-Ozawa 方法
• 3.4.2.4 采用Coats-Redfern 方法分析结果
• 3.5 小结
• 第四章 聚对二氧环己酮/聚乙烯醇共混体系的热性能和结晶性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 PPDO 的合成
• 4.2.2 共混样品的制备
• 4.2.3 差示扫描量热法（动态 DSC 分析）
• 4.2.4 广角 X 射线衍射（WAXD）
• 4.2.5 非等温结晶动力学
• 4.2.6 热重分析
• 4.3 PPDO/PVA 共混体系的热重分析
• 4.4 PPDO/PVA 共混体系的动态 DSC 分析
• 4.5 PPDO/PVA 共混体系的 WAXD 分析
• 4.6 共混物的结晶动力学
• 4.6.1 非等温结晶动力学理论
• 4.6.2 PPDO/PVA 共混体系的非等温结晶
• 4.6.3 PPDO/PVA 共混体系的非等温结晶动力学
• 4.7 小结
• 第五章 PPDO/PVA 共混体系形态结构与力学性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 PPDO 及增容剂（PGP）的合成
• 5.2.2 PPDO/PVA 共混体系的制备
• 5.2.3 力学性能测试样条制备
• 5.2.4 力学性能分析
• 5.2.5 相结构分析（SEM）
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 PPDO/PVA 共混体系的力学性能
• 5.3.2 增容剂（ PGP）对材料力学性能的影响
• 5.4 PPDO/PVA共混体系的形态结构
• 5.5 小结
• 第六章 聚对二氧环己酮-g-聚乙烯醇共聚物的生物降解性能研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 试样的制备
• 6.2.2 体外降解实验
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 试样重量随时间的变化情况
• 6.4 小结
• 结束语
• 参考文献
• 在读期间科研成果简介
• 声明
• 致谢