外消旋聚乳酸-多壁碳納米管復(fù)合材料的制備及表征.pdf

1、聚乳酸屬于脂肪族聚酯,它具有優(yōu)異的生物相容性、生物降解性、生物可吸收性和可加工性,因而可廣泛的用做醫(yī)用生物材料和通用塑料。聚乳酸存在多種異構(gòu)體,其中外消旋聚乳酸(PDLLA)因其極具醫(yī)用價(jià)值而較為常用,但是它也存在熱穩(wěn)定性較差、力學(xué)性能偏低以及完全絕緣等不足,而碳納米管在這些方面的性能都非常優(yōu)異,基于以上原因,本論文選用羧基化多壁碳納米管(MWNT-COOH)作為PDLLA的改性材料,制備了PDLLA/MWNT-COOH復(fù)合材料并研究了

2、其性能。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　(1)對(duì)PDLLA、MWNT-COOH進(jìn)行了基本表征,結(jié)果表明:PDLLA為無(wú)定形態(tài)結(jié)構(gòu);其分子結(jié)構(gòu)中含有甲基、次甲基和酯基。MWNT-COOH具有較大的長(zhǎng)徑比;其XRD衍射峰和石墨的非常相近;并且MWNT-COOH的分子結(jié)構(gòu)中含有羧基。
　　(2)采用溶液共混法制備了不同碳納米管含量的PDLLA/MWNT-COOH復(fù)合材料,并研究了其相關(guān)性能。分別采用差示掃描量熱儀(DSC

3、)、熱重分析儀(TGA)、掃描電鏡(SEM)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了表征;借助納米壓痕測(cè)試系統(tǒng)和高阻計(jì)分別對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了力學(xué)和電學(xué)性能測(cè)試。同時(shí),通過(guò)簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)觀察了復(fù)合材料的形狀記憶性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn):PDLLA及PDLLA/MWNT-COOH復(fù)合材料的玻璃化溫度都在53℃左右。復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性隨著碳納米管含量的增加不斷提高,當(dāng)碳納米管含量為7wt％時(shí),復(fù)合材料的分解溫度較純的PDLLA提高了25.6℃。當(dāng)碳納米管的含量不高于5 wt%時(shí)

4、,其團(tuán)聚現(xiàn)象比較輕微;當(dāng)碳納米管含量增加到7wt%時(shí),其分散性較差,并容易形成大量團(tuán)聚體。復(fù)合材料的彈性模量和硬度在碳納米管含量為5wt%時(shí)達(dá)到最大值,兩者分別為5.958 GPa和248.81MPa。復(fù)合材料的體積電導(dǎo)率隨碳納米管含量的增加不斷提高,當(dāng)碳納米管含量為7 wt%時(shí),復(fù)合材料的體積電導(dǎo)率較純的PDLLA增加了8個(gè)數(shù)量級(jí)。由復(fù)合材料刻制成的10個(gè)字母狀試樣的形狀記憶效應(yīng)顯著,它們恢復(fù)后的最終形狀和初始形狀非常相像。