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基于双连续相的乙烯—醋酸乙烯共聚物/聚已内酯共混物多孔材料的制备

作　者: 张洁
导　师: 吴德峰
学　校: 扬州大学
专　业: 材料学
关键词: 乙烯-醋酸乙烯共聚物聚己内酯共混双连续相形态流变学多孔材料
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

两种或多种聚合物的混合是实现彼此性能互补从而获得新型聚合物材料的重要途径之一。不过大部分聚合物之间是热力学不相容的,对应的共混体系大多呈两相结构。与分散-连续的相形态相比,具有双连续相形态的聚合物共混物由于其特殊的相互贯穿的亚微观/宏观网络的织态结构,因此能够较好地实现基体组分间性能的互补,并能够进一步拓展其应用领域。通过选择性蚀刻去除双连续共混物中某一组分,以此获得聚合物基多孔材料就是其应用领域的拓展途径之一。不过要控制多孔材料的孔径以满足不同领域的需求(如药物控制释放、组织工程支架等),就要明确影响聚合物不相容共混体系双连续相形态形成及演化的因素。因此本论文采用了两种不相容的具有生物相容性的高分子材料乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚己内酯(PCL),首先通过熔融共混的方法制备了一系列不同组分比和粘度比的EVA/PCL共混物,然后利用形态表征和流变学的方法剖析了共混材料的相行为,通过建立不相容相形态与材料粘弹行为之间的联系,明确了影响共混体系双连续形态的控制因素。在此基础上,通过研究共混物的相形态和加工条件之间的关系,最终实现了双连续形态可控的目标,并进一步通过选择性蚀刻得到了具有不同孔径大小的EVA多孔材料。(1)扫描电子显微镜(SEM)测试的结果表明,EVA/PCL共混物为典型的热力学不相容共混体系。EVA和PCL的组成比显著影响共混体系的相形态,随组分比的变化,共混物表现出分散-连续的形态和双连续的形态;流变学测试的结果表明,由于EVA和PCL具有较大的粘度差异(粘度比为0.02),且EVA具有较高的弹性效应和松弛时间,因此共混体系双连续组成范围较宽(PCL的浓度为40-60 wt%之间);而单纯基于粘度比和弹性比的粘弹模型都不能很好地预测该体系的相反转浓度;(2)基体组分的本体性质强烈影响双连续相形态的形成。随着体系两组分粘度比的降低,共混物形成双连续结构的组成范围越来越大,且形成的双连续形态结构越清晰。此外,较低的界面张力值有利于体系双连续结构的形成:EVA与PCL间界面张力越小,共混体系形成双连续结构的分散相浓度越偏向于低浓度,且形成的双连续结构范围越来越宽;(3)共混工艺同样显著影响双连续相形态的演化。剪切作用会使双连续相畴减小,这是因为EVA具有较大的粘度和弹性,对共混体系毛细管数的贡献远超剪切下PCL相的破碎趋势,因此两相只会发生高度的变形而不会破碎。此外,等温退火过程中共混物的双连续相畴会粗化,而凝聚速率则随着退火温度的升高而增加;在非等温退火过程中,相畴的凝聚速率同样随退火温度的升高而增加,共混体系粘度随温度升高而下降是影响凝聚效应的决定性因素;(4)传统的溶液浇铸-粒子滤沥法制备得到的EVA和PCL多孔材料孔径分布不均匀,开孔结构和闭孔结构共存,且孔间联通性较差。而基于双连续相共混物制得的多孔材料的连贯度和孔隙率都有明显提高。通过控制加工和退火条件来控制双连续形态,能够有目的地设计并控制EVA多孔材料的结构和形态,从而得到具有一系列特征孔径(1.5-120μm)的孔材料。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-46
  1.1 聚合物共混物的相容性  10-13
    1.1.1 聚合物共混物的基本概念  10
    1.1.2 聚合物对的相容性  10-13
    1.1.3 亚稳极限分解和相反转的区别  13
  1.2 不相容聚合物共混物的相形态  13-15
  1.3 不相容聚合物共混物的双连续结构  15-31
    1.3.1 双连续结构的定义  15-17
    1.3.2 双连续结构的形成机理  17-23
    1.3.3 双连续结构共混物的性能  23-26
    1.3.4 双连续形态的影响因素  26-31
  1.4 多孔材料的制备  31-36
    1.4.1 基于双连续结构的多孔材料的制备  31-32
    1.4.2 多孔材料制备的传统方法  32-36
  1.5 本论文的研究内容和目的  36-38
  1.6 参考文献  38-46
第二章 EVA/PCL 共混物的相形态及其流变行为  46-70
  2.1 前言  46
  2.2 实验原料和方法  46-48
    2.2.1 实验原料及试剂  46
    2.2.2 实验仪器  46-47
    2.2.3 EVA/PCL 共混物的制备  47
    2.2.4 EVA/PCL 共混物的测试与表征  47-48
  2.3 结果与讨论  48-65
    2.3.1 EVA/PCL 共混物的相行为  48-52
    2.3.2 EVA/PCL 共混物的流变性能  52-65
  2.4 小结  65-67
  2.5 参考文献  67-70
第三章组分本体性质对 EVA/PCL 共混物双连续形态的影响  70-92
  3.1 前言  70-71
  3.2 实验原料和方法  71-72
    3.2.1 实验原料及试剂  71-72
    3.2.2 实验仪器  72
    3.2.3 不同粘度比和不同VA 含量的EVA/PCL 共混物的制备  72
    3.2.4 不同粘度比EVA/PCL 共混物的测试与表征  72
  3.3 结果与讨论  72-88
    3.3.1 两相粘度比对EVA/PCL 共混体系相形态的影响  72-80
    3.3.2 界面张力对EVA/PCL 共混体系双连续相形态的影响  80-86
    3.3.3 EVA 中的VA 含量对双连续形态的影响  86-88
  3.4 小结  88-89
  3.5 参考文献  89-92
第四章加工条件对 EVA/PCL 共混物双连续相形态的影响  92-113
  4.1 前言  92
  4.2 实验原料和方法  92-94
    4.2.1 实验原料及试剂  92-93
    4.2.2 实验仪器  93
    4.2.3 不同温度下的EVA/PCL=50/50 共混物的制备  93
    4.2.4 EVA/PCL=50/50 共混物的测试与表征  93-94
  4.3 结果与讨论  94-110
    4.3.1 共混温度对EVA/PCL 共混物双连续相形态的影响  94-98
    4.3.2 剪切流动对EVA/PCL 共混物双连续相形态的影响  98-103
    4.3.3 退火过程对双连续形态的影响  103-110
  4.4 结论  110-111
  4.5 参考文献  111-113
第五章基于双连续相 EVA/PCL 共混物的多孔材料的制备  113-129
  5.1 前言  113-114
  5.2 实验原料和方法  114-116
    5.2.1 实验原料及试剂  114
    5.2.2 实验仪器  114-115
    5.2.3 粒子沥滤法制备EVA 和PCL 多孔材料  115
    5.2.4 基于双连续相共混物制备EVA 和PCL 多孔材料  115-116
    5.2.5 EVA 和PCL 多孔材料的SEM 表征  116
  5.3 结果与讨论  116-124
    5.3.1 溶液浇铸  116-117
    5.3.2 基于双连续共混物的EVA 和PCL 多孔材料的制备  117-119
    5.3.3 不同孔径的EVA 多孔材料的制备  119-124
  5.4 小结  124-125
  5.5 参考文献  125-129
攻读学位期间发表的学术论文  129-130
致谢  130

基于双连续相的乙烯—醋酸乙烯共聚物/聚已内酯共混物多孔材料的制备

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