热处理对聚己二酸丁二醋多晶结构和降解行为的影响.pdfVIP

V01．32 高等学校化学学报 No．1 UNIVERSITIES 185～189 2011年1月 CHEMICALJOURNAL0FCHINESE 热处理对聚己二酸丁二酯多晶结构和 降解行为的影响 赵丽芬1”，蒋妮1，甘志华1 (1．中国科学院化学研究所工程塑料重点实验室，北京100190；2．山东科技大学材料学院，青岛266510) 摘要通过熔融结晶并结合退火处理方法得到多晶结构的聚己二酸丁二酯(PBA)及具有不同热历史的热力 学稳定的a晶型，采用广角X射线衍射仪(wAxD)、原子力显微镜(AFM)和差示扫描量热仪(Dsc)研究了 PBA的多晶结构、晶体尺寸和结晶形貌，跟踪了退火处理PBA的生物降解行为．结果表明，分子链在相同晶 格排列中围绕c轴空间取向的不同是决定多晶PBA降解速率差别的根本因素． 关键词聚己二酸丁二醇酯；多晶结构；退火处理；生物降解 中图分类号063l 文献标识码A 文章编号025l聊90(2011)01旬185—05 生物降解高分子材料具有良好的生物相容性和生物降解性，可以在人体内、土壤和海水中被体 液、酶和微生物分解成低聚物和小分子，直至二氧化碳和水，因而在生物医学和环境保护领域中具有 重要的应用前景．针对应用的多样性与复杂性，人们采用改性和共聚的化学方法及调控固体微观结构 的物理方法来调控生物降解高分子材料中最重要的性质，即降解速率，以满足实际应用的要求¨曲1． 研究结果表明，高分子材料的生物降解行为不仅依赖于化学结构，而且还与高分子材料的固体微观结 构密切相关．例如，结晶度增高和晶体尺寸的变大都会导致高分子材料降解速率的下降¨qo．与复杂 的化学方法相比，通过改变热处理和加工等物理手段来调控高分子材料的固体微观结构，可以提供一 种简便而有效的方法来调控高分子材料的生物降解速率． 脂肪族聚酯，如化学合成的聚乳酸和聚(占．己内酯)及微牛物合成的聚羟基丁酸酯等，是一类重要 的生物降解高分子材料．由于其链结构中含有酯键和醚键，导致大分子链具有很好的柔顺性，使许多 脂肪族聚酯具有多晶结构的特点．我们的前期工作¨驯表明，多晶结构也是影响高分子材料固体微观结 构及降解行为的重要因素之一． 聚己二酸丁二醇酯(PBA)是一种典型的具有多晶型结构的脂肪族聚酯¨1’12]，通过改变等温结晶的 温度，可以控制生成PBA的a晶型、口晶型或者a晶型与卢晶型的混合物¨引，其中a晶型是热力学稳 定晶型，亚稳的届晶型在高温退火时可以转变为a晶型¨1’坦’141．研究发现，虽然PBA的a．晶型在较高 结晶温度下生成，其晶体尺寸和热力学稳定性均大于低温生成的卢晶型，但a晶型却比卢晶型降解更 快¨5|．由于通过口晶型的高温退火处理也可以得到“晶型，则等温结晶生成的a晶型和通过退火处理 得到的a晶型，因其热历史不同，导致晶体形态、尺寸及最终降解行为发生相应的变化．因此，对这个 问题的研究将有助于更深入地阐明生物降解高分子的结构与降解行为的关系，为生物降解脂肪族聚酯 材料的性能调控提供一种简单而有效的物理手段． 本文基于PBA多晶结构的特点，采用熔融结晶和退火处理的方法得到具有不同热历史的a晶型， 构的PBA在退火处理过程中所导致的晶体结构、尺寸和结晶形态的变化，分析讨论了多晶结构的PBA 在退火处理后的生物降解行为． 收稿日期：2010m3∞． 基金项目：国家自然科学基金(批准号20634050)资助． 联系人简介：甘志华。男，博士，研究员，博士生导师，主要从事环境友好和生物相容高分子材料的研究 E·mail：zhg∞@icc∞．∽．∞ 万方数据 高等学校化学学报 V01．32 1 实验部分 1．1原 料 1所示． PBA在使用前采用溶解沉淀法提纯：先将PBA溶于氯仿，然后用过 口