一種左旋聚乳酸橫穿柱晶及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種左旋聚乳酸橫穿柱晶及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乳酸(PLA)是一種可降解線性脂肪族聚酯，其來(lái)源于可再生生物資源(如馬鈴薯、玉米等)，因此具有優(yōu)異的可生物降解性，在自然條件下分解成二氧化碳和水，對(duì)生物體及環(huán)境無(wú)害。作為其旋光異構(gòu)體，聚L-乳酸(PLLA)除具有上述優(yōu)點(diǎn)外還具有聚乳酸其他旋光異構(gòu)體所不具有的優(yōu)異性能，只有聚L-乳酸(PLLA)對(duì)人體具有生理活性，可將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域，作為結(jié)晶性聚合物，它還具有良好的力學(xué)性能，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。但聚L-乳酸質(zhì)硬且脆，韌性及熱穩(wěn)定差等缺點(diǎn)限制了其良好的應(yīng)用前景，使其難于在工業(yè)化中應(yīng)用，而現(xiàn)有的共混改性、共聚改性等方法對(duì)聚L-乳酸的降解性能、生理活性等優(yōu)異性能產(chǎn)生了不利影響，阻礙了其作為生物活性材料在醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003]已有報(bào)道指出，聚合物熔體在力學(xué)剪切或應(yīng)變條件下結(jié)晶可形成柱狀結(jié)構(gòu)。在剪切后熔體或在熔體中抽拉纖維，或應(yīng)變應(yīng)力作用下，形成伸直分子鏈并成帶狀取向。這些先取向的成為其結(jié)晶的晶核，這種特殊的、線型的自晶核被稱(chēng)做排核。排核誘導(dǎo)的結(jié)晶溫度高于異相核和均相核。由于折疊鏈片晶在排核上附生生長(zhǎng)，形成了柱狀對(duì)稱(chēng)性的超分子結(jié)構(gòu)，稱(chēng)做柱狀晶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種左旋聚乳酸橫穿柱晶及其制備方法，制備方法簡(jiǎn)單，通過(guò)該方法可得到結(jié)晶快、熱穩(wěn)定性高、韌性好的一種具有橫穿柱晶的左旋聚乳酸材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和生理活性，制備方法簡(jiǎn)單易行，所用工業(yè)級(jí)原料廉價(jià)易得的特點(diǎn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種制備左旋聚乳酸橫穿柱晶的方法，包括以下組分:
左旋聚乳酸85- 95%，聚偏氟乙烯纖維5-15%。
[0006]所述的左旋聚乳酸纖維的直徑為20.7 jwm ,長(zhǎng)度為48?50mm。
[0007]所述的左旋聚乳酸為白色或淡黃色柱狀顆粒，顆粒直徑為2?4_，玻璃化溫度為58?60°C，熔點(diǎn)160°C，斷裂拉升強(qiáng)度最高為50MPa。
[0008]—種制備左旋聚乳酸橫穿柱晶的方法，包括以下步驟:
1)將左旋聚乳酸纖維5-15%在真空干燥機(jī)中于130?150°C真空下干燥5?8小時(shí)，將左旋聚乳酸85- 95%在真空干燥機(jī)中于130?150°C真空下干燥3?7小時(shí)；
2)將步驟1)處理后的聚乳酸放至至180?200°C的等溫加熱臺(tái)中，保持lOmin;
3)將步驟1)處理后的聚乳酸纖維在130°C?150°C的等溫加熱臺(tái)中引入到步驟2)處理后初始濃度為0.01?0.02g/ml的聚乳酸本體中； 4)迅速將步驟3)中的產(chǎn)物分別退火至110?130°C，在相應(yīng)的等溫加熱臺(tái)中保持30?180min，使產(chǎn)物充分結(jié)晶；
5)將步驟4)充分結(jié)晶后的產(chǎn)物從等溫加熱臺(tái)中取出，冷卻至室溫，通過(guò)在偏光顯微鏡下觀察，得到左旋聚乳酸橫穿柱晶。
[0009]使用偏光顯微鏡與掃描電子顯微鏡觀察樣品的橫穿柱晶形態(tài)結(jié)構(gòu)。使用拉力機(jī)測(cè)試樣品的拉伸強(qiáng)度，
本發(fā)明的有益效果是:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所用聚L-乳酸纖維為生物質(zhì)纖維，來(lái)源于玉米等天然產(chǎn)物，具有優(yōu)異的可生物降解性能，同樣也對(duì)人體具有生理活性，同聚L-乳酸化學(xué)品相比，聚L-乳酸纖維具有高取向度和在一定方向上的強(qiáng)度與韌性，將聚L-乳酸纖維引入聚L-乳酸熔融結(jié)晶的本體中，能夠在不影響其生理活性與降解性能的同時(shí)提高其強(qiáng)度與韌性，對(duì)其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)有重要的意義，特別對(duì)于其在醫(yī)學(xué)與食品領(lǐng)域的應(yīng)用有重要的意義。
[0010]將聚L-乳酸纖維引入聚L-乳酸熔融結(jié)晶的本體中，聚L-乳酸纖維作為成核劑，不僅提高了聚L-乳酸本體的結(jié)晶速率與結(jié)晶度，而且生成的柱晶結(jié)構(gòu)具有高的取向度與更加優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，利于其工業(yè)化生產(chǎn)的同時(shí)縮短了其生產(chǎn)周期，并在不影響其生理活性的條件下賦予了聚L-乳酸更優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性，纖維的引入提高了其韌性，改善了聚L-乳酸質(zhì)硬而脆的缺陷，其橫晶長(zhǎng)度隨著結(jié)晶溫度的升高不斷增長(zhǎng)，在130°C時(shí)達(dá)到162 um,其拉伸強(qiáng)度從原有的64.9MPa提高到了 74.1MPa，同時(shí)其耐折牢度也有顯著提高，并且生成的柱晶結(jié)構(gòu)有效的避免了使用其他方法引起的界面粘結(jié)強(qiáng)度不夠而使聚L-乳酸材料性能下降的問(wèn)題。因此，將聚L-乳酸纖維引入到聚L-乳酸本體中，在不影響其生理活性及降解性能的條件下改善了聚L-乳酸質(zhì)硬且脆的缺陷，提高了其韌性、力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的還在于提供一種制備方法簡(jiǎn)單，成本低，效果顯著且得到的聚L-乳酸橫穿柱晶厚度大，與纖維粘結(jié)力強(qiáng)的自增強(qiáng)復(fù)合材料。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例3的左旋聚乳酸與其本體復(fù)合得到的具有橫穿柱晶結(jié)構(gòu)的左旋聚乳酸的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡效果圖(等溫結(jié)晶時(shí)間為60min)。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例4的左旋聚乳酸與其本體復(fù)合得到的具有橫穿柱晶結(jié)構(gòu)的左旋聚乳酸的偏光顯微效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]實(shí)施例1
一種左旋聚乳酸橫穿柱晶，其特征在于，包括以下組分:
左旋聚乳酸90%，左旋聚乳酸纖維10%。
[0015]實(shí)施例2
一種左旋聚乳酸橫穿柱晶，其特征在于，包括以下組分:
左旋聚乳酸85%，左旋聚乳酸纖維15%。
[0016]實(shí)施例3 一種左旋聚乳酸橫穿柱晶，其特征在于，包括以下組分:
左旋聚乳酸85%，左旋聚乳酸纖維5%。
[0017]實(shí)施例4
一種制備左旋聚乳酸橫穿柱晶的方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)將左旋聚乳酸纖維10%在真空干燥機(jī)中于150°C真空下干燥5小時(shí)，將左旋聚乳酸90%在真空干燥機(jī)中于150°C真空下干燥3小時(shí)；
2)將步驟1)處理后的聚乳酸放至180°C的等溫加熱臺(tái)中，保持lOmin;
3)將步驟1)處理后的聚乳酸纖維在150°C的等溫加熱臺(tái)中引入到步驟2)處理后的初始濃度為0.01g/ml的聚乳酸本體中；
4)迅速將步驟3)中的產(chǎn)物退火至130°C，使其在等溫加熱臺(tái)中保持180min，使產(chǎn)物充分結(jié)晶；
5)將步驟4)充分結(jié)晶后的產(chǎn)物從等溫加熱臺(tái)中取出，冷卻至室溫，通過(guò)偏光顯微鏡觀察