乙交酯-L-丙交酯共聚物纖維拉伸過程的結(jié)構(gòu)與性能

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1、中文摘要乙交酯(GA)一L一丙交酯(LA)共聚物(PGLA)纖維具有良好的可生物降解性和生物相容性,是一種重要的醫(yī)用材料。本論文以GA/LA摩爾比為92/8的PGLA初生纖維作為起始材料,研究拉伸過程中溫度、形變速率和拉伸比與結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系和相應(yīng)的拉伸纖維的性能,歸納出拉伸過程中的結(jié)構(gòu)一性能一工藝關(guān)系,闡明了結(jié)構(gòu)形成以及結(jié)構(gòu)一性能關(guān)系的分子機理。在此基礎(chǔ)上,制備出具有良好力學(xué)性能的纖維。通過研究,得到如下結(jié)論:1)基于兩相模型,采用聲速法確定了晶區(qū)和非晶區(qū)的特征橫向模量,分別為硪=9.35GPa、E乙=3.21GPa,建立了非晶區(qū)取向函數(shù)的表征方法,并通過對不同樣品熱收縮

2、率的比較,證實了該方法的合理性。2)隨拉伸比增大,結(jié)晶度和非晶區(qū)取向函數(shù)增大,拉伸纖維斷裂伸長率從160%線性降低至40%,楊氏模量和強度線性增加;拉伸比大于7時,由于發(fā)生了明顯的形變誘導(dǎo)結(jié)晶,結(jié)晶度和非晶區(qū)取向函數(shù)的增加速率增大,線性關(guān)系發(fā)生轉(zhuǎn)折,楊氏模量發(fā)生同樣的變化規(guī)律?!?)拉伸溫度升高使得拉伸過程中的分子鏈解取向顯著發(fā)生,非晶區(qū)取向函數(shù)減小,難以發(fā)生形變誘導(dǎo)結(jié)晶,結(jié)晶度降低,楊氏模量減??;繼續(xù)升高溫度將發(fā)生明顯的流動拉伸現(xiàn)象,分子鏈大尺度解取向顯著發(fā)生,經(jīng)90。C拉伸后樣品的斷裂伸長率約為1.98%,強度為0.6eN/dtex,與初生纖維相近。4)在0.39—3

3、.02s。1的形變速率范圍內(nèi),隨形變速率的增大,楊氏模量增加18%,斷裂伸長率和強度分別降低37%和24%。這是由于隨形變速率的增大,結(jié)晶度增大。在形變速率高于1.52s以時出現(xiàn)結(jié)晶衍射峰,此后形變誘導(dǎo)結(jié)晶顯著增多,在一定程度上抑制了分子鏈的解取向,使非晶區(qū)取向函數(shù)相應(yīng)增大。5)PGLA分子鏈的柔性較高,為了提高楊氏模量,不僅需要有較高的取向,也需要完善的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。為了提高強度,不僅需要有完善的結(jié)晶結(jié)構(gòu),還需要較好的非晶態(tài)分子鏈大尺度取向,即較好的規(guī)整性。6)基于結(jié)構(gòu)一性能一工藝關(guān)系的研究,在實驗室制備出了強度為5.5cN/dtex、楊氏模量為83.3eN/dtex、斷裂

4、伸長率為15.3%的具有良好力學(xué)性能的纖維,具有較為完善的晶區(qū)結(jié)構(gòu)和較高的非晶區(qū)取向。本研究工作為有效控制PGLA纖維的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)積累了必要的基礎(chǔ)研究,同時從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度達到了控制并提高PGLA纖維力學(xué)性能的目的。關(guān)鍵詞:乙交酯-L一丙交酯共聚物纖維拉伸結(jié)晶度非晶區(qū)取向函數(shù)AbstractPoly(glycolide-·00··I_-laetide)(FGLA)isanimportantandvaluablematerialwithexcellentbiodegradabilityandbioadaptability.Inthispaper,as—spunPGLAfib

5、erswith92/8molarratioofglycolidetoL-lactideWasusedasthelaWmaterialsforsmdmgtherelationshipbetweendrawingconditions,includingdrawingtemperature,deformationrateanddrawingratioandthepropertiesofdrawingfibers.Themolecularmechanismofthestructuralformationandtherelationshipbetweenthestructurean

6、dpropertiesWasdescribed.AndthePGLAfiberwithexcellentmechanicalpropertiesWaSproduced.111econclusionsareasfollowing:.1)InordertOobtainthekeystructureparameterofamorphousorientationfunctionofpoly(glyeolide-co·L-lactide)fibers,theintrinsictransversemoduliintheamorphous..regionandthecrystallin

7、eregionweredeterminedinatechnologyofsonicpropagationspeedbasedontwo-phasemodel.Theywere或=9.35GPaand群。=3.21GParespectively.Theircorrectnesswasprovedbythermo-shrinkagesofdifferentdrawingPGLAfibers.2)Whendrawingratioswereenhanced,thecrystallinityandtheamorphousorientat

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