乙交酯-L-丙交酯共聚物纤维拉伸过程的结构与性能

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1、中文摘要乙交酯(GA)一L一丙交酯(LA)共聚物(PGLA)纤维具有良好的可生物降解性和生物相容性，是一种重要的医用材料。本论文以GA／LA摩尔比为92／8的PGLA初生纤维作为起始材料，研究拉伸过程中温度、形变速率和拉伸比与结构变化的关系和相应的拉伸纤维的性能，归纳出拉伸过程中的结构一性能一工艺关系，阐明了结构形成以及结构一性能关系的分子机理。在此基础上，制备出具有良好力学性能的纤维。通过研究，得到如下结论：1)基于两相模型，采用声速法确定了晶区和非晶区的特征横向模量，分别为硪=9．35GPa、E乙=3．21GPa，建立了非晶区取向函数的表征方法，并通过对不同样品热收缩

2、率的比较，证实了该方法的合理性。2)随拉伸比增大，结晶度和非晶区取向函数增大，拉伸纤维断裂伸长率从160％线性降低至40％，杨氏模量和强度线性增加；拉伸比大于7时，由于发生了明显的形变诱导结晶，结晶度和非晶区取向函数的增加速率增大，线性关系发生转折，杨氏模量发生同样的变化规律。‘3)拉伸温度升高使得拉伸过程中的分子链解取向显著发生，非晶区取向函数减小，难以发生形变诱导结晶，结晶度降低，杨氏模量减小；继续升高温度将发生明显的流动拉伸现象，分子链大尺度解取向显著发生，经90。C拉伸后样品的断裂伸长率约为1．98％，强度为0．6eN／dtex，与初生纤维相近。4)在0．39—3

3、．02s。1的形变速率范围内，随形变速率的增大，杨氏模量增加18％，断裂伸长率和强度分别降低37％和24％。这是由于随形变速率的增大，结晶度增大。在形变速率高于1．52s以时出现结晶衍射峰，此后形变诱导结晶显著增多，在一定程度上抑制了分子链的解取向，使非晶区取向函数相应增大。5)PGLA分子链的柔性较高，为了提高杨氏模量，不仅需要有较高的取向，也需要完善的结晶结构。为了提高强度，不仅需要有完善的结晶结构，还需要较好的非晶态分子链大尺度取向，即较好的规整性。6)基于结构一性能一工艺关系的研究，在实验室制备出了强度为5．5cN／dtex、杨氏模量为83．3eN／dtex、断裂

4、伸长率为15．3％的具有良好力学性能的纤维，具有较为完善的晶区结构和较高的非晶区取向。本研究工作为有效控制PGLA纤维的凝聚态结构积累了必要的基础研究，同时从结构设计的角度达到了控制并提高PGLA纤维力学性能的目的。关键词：乙交酯-L一丙交酯共聚物纤维拉伸结晶度非晶区取向函数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