C/PLA复合材料的体外降解特性研究

对C／PLA复合材料的体外降解特性进行了研究。考察了该复合材料在降解过程中吸水率,质量损失和宏观力学性能的变化,并与PLA进行了对比。结果表明,与PLA相比,C／PLA复合材料的吸水率增加,质量损失下降,弯曲强度和剪切强度的下降速度减小。在体外降解过程中,C／PLA复合材料的界面发生降解,界面弱化是造成复合材料力学性能下降的主要因素。     

脉冲电磁场参数对碳纤维增强聚乳酸复合材料体外降解性能的影响

碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)复合材料是较为理想的可降解骨折内固定材料。文中研究了不同脉冲电磁场(PEF)参数作用下C/PLA的体外降解特性。结果表明,改变脉冲电磁场的电压和频率,对C/PLA降解过程中的吸水率、质量保持率以及力学性能具有较大影响,并主要影响界面降解;模型分析指出,PEF电压和频率改变了C/PLA降解过程的H+、OH-等离子的运动轨迹,进而影响界面处高浓度离子聚集区的分布。在PEF设备固定情况下,调整电压和频率可有效控制C/PLA的体外降解过程。     

界面状态对C/PLA复合材料降解特性的影响

研究了具有不同界面结合特性的两种复合材料在体外降解过程中吸水率，质量损失，宏观力学性能与降解时间的关系。结果表明，提高复合材料的界面结合强度可减小C／PLA复合材料的吸水率和质量损失，降低复合材料力学性能（弯曲强度，弯曲模量和剪切强度）和界面结合强度下降的速度，界面结合强度的提高对C／PLA复合材料的降解有明显的抑制作用。     

脉冲电磁场作用下碳纤维增强聚乳酸复合材料的体外降解特性

碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)复合材料是较为理想的可降解骨折内固定材料,但由于其降解特性与人体骨骼愈合速度的不匹配,很难达到最佳治疗效果。文中将脉冲电磁场(PEF)引入C/PLA的体外降解过程,并研究了该条件下复合材料的降解特性。结果表明,PEF处理对C/PLA试样的吸水率、质量保持率、弯曲强度和剪切强度均有不同程度的影响;扫描电镜观察发现,PEF处理使界面处的PLA基体出现降解洞穴;差示扫描量热分析说明经不同降解时间的PLA基体的玻璃化转变温度没有明显变化。模型分析表明PEF处理影响降解溶液中正负离子的扩散行为,使得界面处的PLA基体出现局域降解加速区,进而影响C/PLA复合材料的体外降解行为。这一研究将为研究可降解骨折内固定装置的外部辅助治疗器械提供途径。     

镁-羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的制备及表征

为改善羟基磷灰石(HA)/聚乳酸(PLA)复合材料降解后产生的局部酸性环境,提出Mg-HA/PLA复合材料的新体系,采用溶液共混法结合注塑工艺获得Mg-HA/PLA复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析复合材料的显微相貌及物相组成,电子拉伸试验机测试复合材料的力学性能,模拟体液浸泡分析其降解特性。结果表明,采用溶液共混结合注塑工艺可以制备该复合材料;HA与Mg在PLA基体中未出现明显的团聚;HA、Mg与PLA三者保持各自物相;与5%(质量分数)HA/PLA复合材料相比,1.5%(质量分数)Mg添加对5%(质量分数)HA/PLA复合材料的力学性能影响不明显;Mg-HA/PLA复合材料浸泡4周后的pH值为7.41,而HA/PLA复合材料则为6.95。     

PLA纳米复合材料在食品包装的应用研究进展

本文综述了PLA纳米复合材料在食品包装领域的研究进展,具体包括PLA/纳米木质纤维复合材料、PLA/纳米黏土复合材料、PLA/金属或金属氧化物纳米复合材料以及PLA共混聚合物纳米复合材料。并从制备方法、力学性能、热稳定性、降解性能、紫外光/气体阻隔性能、抗菌性能、迁移性能等方面分析了各类纳米复合材料的优势,最后对PLA/纳米复合材料在食品包装的应用前景进行了展望。     

竹纤维和海藻酸钠提升聚乳酸的降解性能

为提高聚乳酸(PLA)的降解性，将竹纤维(BF)和海藻酸钠(SA)与PLA共混制备复合材料，并进行土壤降解试验以探究其降解性能，检测降解后复合材料的质量损失率、表面微观结构、官能团变化、热性能和结晶度等指标。结果表明：SA和BF均可提升PLA复合材料降解的质量损失率。降解21天后，BF/PLA和SA-BF/PLA复合材料的质量损失率分别为0.83%和2.54%，相较于纯PLA的0.11%分别提高了7.55和23.09倍。降解后，SA-BF/PLA复合材料的表面出现大量的裂痕与凹陷，这增大了复合材料与土壤中的接触面积，进而加速了复合材料的降解。纯PLA在降解过程中质量损失率很低，但降解后其羰基含量明显上升，表明土壤降解会导致部分PLA长链高分子断裂为小分子。相比于纯PLA,BF/PLA和SA-BF/PLA复合材料的结晶度大幅度降低，表明SA和BF可降低PLA复合材料的结晶度，提高其降解性。由此可见，SA和BF可提升PLA复合材料的降解性能。此研究结果将为高降解性PLA复合材料的制备提供理论参考。     

苎麻纤维/聚乳酸复合材料在不同pH环境下的水解行为

以生物基树脂聚乳酸为基体,以植物纤维苎麻为补强剂,利用熔融共混法制备了苎麻纤维/聚乳酸(RF/PLA)复合材料,考查了RF/PLA复合材料在不同pH环境下的水解行为,并以力学性能测试、SEM、DSC和维卡软化温度检测为手段对其降解行为进行了评估。结果表明:RF/PLA复合材料在碱性(pH=12.0)环境中的降解比在酸性(pH=2.0)和中性(pH=7.0)环境中的更快,界面侵蚀空化是其性能劣化的主要原因。RF的加入提高了PLA的结晶度和维卡软化温度,同时也加快了PLA的降解速度,降解导致材料的力学强度下降。随着降解过程的加剧,RF/PLA复合材料的结晶度和维卡软化温度因材料内部产生缺陷而有所降低;而纯PLA树脂的结晶度却随碱液处理时间的延长而增加,但其维卡软化温度没有发生明显的变化。     

竹纤维/聚乳酸可生物降解复合材料自然降解性能

通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸（BF/PLA）可生物降解复合材料。利用X射线衍射（XRD）、凝胶渗透色谱（GPC）、三维视频显微镜及扫描电镜（SEM）等分析手段研究了BF/PLA复合材料自然降解性能。研究结果表明：BF/PLA复合材料自然降解过程中BF首先降解,PLA逐步分层缓慢降解,复合材料质量逐渐减少;PLA分子链上酯基与水反应,分子链不断断裂,结晶度减小,平均分子量降低,分子量分布变窄;复合材料颜色变深,表面变得粗糙不平,部分裸露的BF清晰可见,其拉伸强度和冲击强度逐渐下降。12个月后,BF/PLA复合材料质量损失率达到8.87%,PLA重均分子量降低了25.9%,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别降低了44.0%和43.8%。BF/PLA可生物降解复合材料在土壤中的自然降解效率较低。     

增容纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

采用接枝共聚法制备了马来酸酐和丙烯酸丁酯双单体接枝聚乳酸（PLA）共聚物（mPLA）,然后以mPLA为增容剂,通过溶液浇铸法制备纳米纤维素（NCC）/PLA复合材料。采用SEM、DSC、TG、广角X射线衍射（WXRD）、力学和降解性能测试研究了mPLA对NCC/PLA复合材料的结构和性能的影响。结果表明:mPLA在PLA与NCC之间起到了良好的界面增容作用,促进了NCC在PLA基体中的分散。更精细分散的NCC促进了PLA的结晶成核,复合材料的结晶温度降低,结晶度提高;NCC/mPLA/PLA复合材料的力学性能随着mPLA含量增加呈先上升后下降的趋势,当mPLA含量为8%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量与未添加mPLA的复合材料相比,分别提高了30.2%和41.4%;亲水性的NCC加速了NCC/PLA复合材料的降解,加入mPLA后,复合材料的降解速率有所减慢,但仍然快于纯PLA的降解。      

炭纤维增强羟基磷灰石/聚乳酸复合生物材料的力学性能和体外降解性能

采用溶液共混法制备了炭纤维(CF)增强羟基磷灰石(HA)/聚乳酸(PLA)三元复合生物材料。研究了该复合材料的力学性能和体外降解性能。CF/HA/PLA复合材料具有优异的力学性能, 弯曲强度和弯曲模量均随着HA含量的增加先升高后降低, 存在一个峰值, 可分别达到430MPa和26GPa。在PBS模拟体液中降解3个月, 弯曲强度和弯曲模量分别下降到初始值的30%和36%。SEM照片显示, 降解是从复合材料的界面开始的, 降解3个月后, 界面结合处出现缝隙, 吸水率增加到5%, 质量损失只有1.6%。PBS模拟体液的pH值下降在0.1之内, 有利于骨折部位的愈合。实验结果表明, 该复合材料的机械性能满足骨折内固定材料技术指标的要求。      

纳米纤维素/聚乳酸复合材料的降解性能

目的研究纳米纤维素/聚乳酸(NCC/PLA)复合薄膜在不同降解条件下的降解情况。方法在p H值为3,7,11的溶液及紫外光照射条件下,降解自制的复合薄膜,通过测失重率、扫描电子显微镜观察、X射线光电子能谱分析等手段,分析p H值、光照和NCC的添加与复合材料降解能力间的关系,研究其降解机理,并与纯PLA薄膜对比。结果 NCC/PLA复合薄膜在碱性条件下质量损失最快,酸性稍慢,中性更慢,紫外光照射下最慢,复合薄膜质量损失均比纯PLA薄膜多。在p H值为3和7的溶液及紫外光照射降解后,NCC/PLA复合薄膜氧碳原子数量的比值均比未降解时增大,分别提高了35.16%,36.66%,38.65%。结论 NCC的添加提高了NCC/PLA复合薄膜的降解性能,在不同降解过程中,薄膜表面C原子所占比例减少,相对地O原子所占比例增加,氧碳原子数量的比值增大。     

亚磷酸三苯酯调控聚乳酸/氯化铁共混体系的降解行为和性能

用熔融共混法制备了氯化铁(FeCl₃)催化聚乳酸(PLA)快速降解材料。PLA材料降解的速率提高了10倍,但是PLA/FeCl₃在加工过程中分子量大幅度减小,使力学性能和可加工性能降低。为了减小PLA/FeCl₃在熔融加工中的过度降解,将有优良扩链和增塑效果的亚磷酸三苯酯(TPPi)引入PLA/FeCl₃体系中,用熔融共混制备TPPi改性PLA/FeCl₃材料,使其具有一定的综合力学性能。通过碱溶液降解实验和多种测试研究了样品的降解速率和综合性能。结果表明,TPPi和FeCl₃ 的添加量之比为3∶1的P3-1样品性能最优,拉伸强度和弯曲强度分别达到43.78 MPa和99.04 MPa,在碱液中降解8d其质量损失率为65.76%,远大于纯聚乳酸的4.67%。含2.95 phr FeCl₃的样品能在碱液中产生高降解速率,加工时不发生过度降解,由此制备出一种可快速降解并保持良好力学性能的聚乳酸改性材料。     

Thermo-mechanical characterization of Manicaria Saccifera natural fabric reinforced poly-lactic acid composite lamina

The development and thermo-mechanical characterization of a novel green composite lamina, made of PolyLactic Acid (PLA) reinforced with a natural fabric extracted from Manicaria Saccifera palm, are presented. The composite was characterized by thermal-analysis (TGA), tensile, flexural, and izod impact tests, and scanning electronic microscopy (SEM). TGA analysis showed that the degradation process of the composite started earlier than that of neat PLA due to the lower thermal stability of the fabric. The mechanical tests showed that PLA properties were improved. The tensile strength, elastic modulus and impact resistance were improved by 26%, 51% and 56% respectively. Good dispersion and mechanical interlocking of PLA into the fabric were seen by SEM explaining the improvements of the mechanical properties of the composite. In summary, the good tensile properties and the excellent energy absorption capabilities of the MF/PLA composite lamina show great potential of Manicaria fabric as reinforcement in green composites.     

Preparation and mechanical properties of carbon fiber reinforced hydroxyapatite/polylactide biocomposites

A novel biocomposite of carbon fiber (CF) reinforced hydroxyapatite (HA)/polylactide (PLA) was prepared by hot pressing a prepreg which consisting of PLA, HA and CF. The prepreg was manufactured by solvent impregnation process. Polymer resin PLA dissolved with chloroform was mixed with HA. After reinforcement CF bundle was impregnated in the mixture, the solvent was dried completely and subsequently hot-pressed uniaxially under a pressure of 40 MPa at 170°C for 20 min. A study was carried out to investigate change in mechanical properties of CF/HA/PLA composites before and after degradation in vitro. The composites have excellent mechanical properties. A peak showed in flexural strength, flexural modulus and shear strength aspects, reaching up 430 MPa, 22 GPa, 212 MPa, respectively, as the HA content increased. Degraded in vitro for 3 months, the flexural strength and flexural modulus of the CF/HA/PLA fell 13.2% and 5.4%, respectively, while the shear strength of the CF/HA/PLA composites remains at the 190 MPa level. The SEM photos showed that there were gaps between the PLA matrix and CF after degradation. Water uptake increased to 5%, but the mass loss rate was only 1.6%. The pH values of the PBS dropped less than 0.1. That’s because the alkaline of HA neutralize the acid degrades from PLA, which can prevent the body from the acidity harm.     

Effects of hydroxyapatite dosage on mechanical and biological behaviors of polylactic acid composite materials

Due to the widespread use of bioresorbable polylactic acid (PLA) based materials in biomedical applications, there is an increasing need to obtain independent control of key properties such as mechanical strength, degradation rate and bioactivity in order to further enhance the performance of the PLA based medical implants. Because PLA composites containing hydroxyapatite (HAp) particles can augment cell growth and mechanical properties, in this present study, the effects of HAp dosages on various mechanical strengths and cell proliferation of PLA composites were further investigated. The information resulting from this study can assist in the optimizing of PLA composite formulas for specific medical applications.