Ojutu adalu ti poly-L-lactic acid ati ethyl cellulose ni chloroform ati ojutu adalu ti PLLA ati methyl cellulose ni trifluoroacetic acid ni a pese sile, ati PLLA / cellulose ether parapo ti pese sile nipasẹ simẹnti; Awọn idapọmọra ti o gba ni a ṣe afihan nipasẹ iyipada infurarẹẹdi spectroscopy ti ewe (FT-IR), calorimetry ọlọjẹ iyatọ (DSC) ati diffraction X-ray (XRD). Isopọ hydrogen kan wa laarin PLLA ati ether cellulose, ati pe awọn paati meji naa ni ibamu ni apakan. Pẹlu ilosoke ti akoonu ether cellulose ninu idapọmọra, aaye yo, crystallinity ati kristali otitọ ti idapọmọra yoo dinku gbogbo. Nigbati akoonu MC ba ga ju 30% lọ, o le gba awọn idapọpọ amorphous. Nitorinaa, ether cellulose le ṣee lo lati yipada poly-L-lactic acid lati mura awọn ohun elo polima ti o bajẹ pẹlu awọn ohun-ini oriṣiriṣi.
Awọn ọrọ-ọrọ: poly-L-lactic acid, ethyl cellulose,methyl cellulose, idapọmọra, cellulose ether
Idagbasoke ati ohun elo ti awọn polima adayeba ati awọn ohun elo polima sintetiki ibajẹ yoo ṣe iranlọwọ lati yanju aawọ ayika ati aawọ awọn orisun ti o dojukọ eniyan. Ni awọn ọdun aipẹ, iwadii lori iṣelọpọ ti awọn ohun elo polima biodegradable nipa lilo awọn orisun isọdọtun bi awọn ohun elo aise polima ti fa akiyesi ibigbogbo. Polylactic acid jẹ ọkan ninu awọn polyesters aliphatic ibajẹ pataki. Lactic acid le jẹ iṣelọpọ nipasẹ bakteria ti awọn irugbin (bii oka, poteto, sucrose, bbl), ati pe o tun le jẹ ibajẹ nipasẹ awọn microorganisms. O ti wa ni sọdọtun awọn oluşewadi. Polylactic acid ti pese sile lati lactic acid nipasẹ polycondensation taara tabi polymerization ṣiṣi oruka. Ọja ikẹhin ti ibajẹ rẹ jẹ lactic acid, eyiti kii yoo ba agbegbe jẹ. PIA ni awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ, ṣiṣe ilana, biodegradability ati biocompatibility. Nitorinaa, PLA kii ṣe ni ọpọlọpọ awọn ohun elo ni aaye imọ-ẹrọ biomedical, ṣugbọn tun ni awọn ọja ti o ni agbara nla ni awọn aaye ti awọn aṣọ, awọn pilasitik, ati awọn aṣọ.
Awọn idiyele giga ti poly-L-lactic acid ati awọn abawọn iṣẹ rẹ gẹgẹbi hydrophobicity ati brittleness ṣe opin iwọn ohun elo rẹ. Lati le dinku idiyele rẹ ati ilọsiwaju iṣẹ ti PLLA, igbaradi, ibamu, morphology, biodegradability, awọn ohun-ini ẹrọ, iwọntunwọnsi hydrophilic / hydrophobic ati awọn aaye ohun elo ti polylactic acid copolymers ati awọn idapọmọra ti ni ikẹkọ jinna. Lara wọn, PLLA ṣe idapọpọ ibaramu pẹlu poly DL-lactic acid, polyethylene oxide, polyvinyl acetate, polyethylene glycol, bbl Cellulose jẹ apopọ polymer adayeba ti a ṣẹda nipasẹ ifunmọ ti β-glucose, ati pe o jẹ ọkan ninu awọn orisun isọdọtun lọpọlọpọ julọ. ninu iseda. Awọn itọsẹ Cellulose jẹ awọn ohun elo polymer adayeba akọkọ ti o ni idagbasoke nipasẹ eniyan, eyiti o ṣe pataki julọ jẹ ethers cellulose ati awọn esters cellulose. M. Nagata et al. ṣe iwadi eto idapọmọra PLLA/cellulose ati rii pe awọn paati meji ko ni ibamu, ṣugbọn awọn ohun-ini crystallization ati ibajẹ ti PLLA ni ipa pupọ nipasẹ paati cellulose. N. Ogata et al ṣe iwadi iṣẹ ati eto ti PLLA ati eto idapọmọra acetate cellulose. Itọsi ara ilu Japanese tun ṣe iwadi biodegradability ti PLLA ati awọn idapọpọ nitrocellulose. Y. Teramoto et al ṣe iwadi ni igbaradi, gbona ati awọn ohun-ini ẹrọ ti PLLA ati cellulose diacetate graft copolymers. Titi di isisiyi, awọn iwadii diẹ pupọ wa lori eto idapọpọ ti polylactic acid ati ether cellulose.
Ni awọn ọdun aipẹ, ẹgbẹ wa ti ṣiṣẹ ni iwadii ti copolymerization taara ati iyipada idapọpọ ti polylactic acid ati awọn polima miiran. Lati le darapọ awọn ohun-ini to dara julọ ti polylactic acid pẹlu idiyele kekere ti cellulose ati awọn itọsẹ rẹ lati mura awọn ohun elo polima biodegradable ni kikun, a yan cellulose (ether) gẹgẹ bi paati iyipada fun iyipada idapọmọra. Ethyl cellulose ati methyl cellulose jẹ awọn ethers cellulose pataki meji. Ethyl cellulose jẹ omi-inoluble ti kii-ionic cellulose alkyl ether, eyi ti o le ṣee lo bi awọn ohun elo iwosan, awọn pilasitik, awọn adhesives ati awọn aṣoju ipari asọ. Methyl cellulose jẹ omi-tiotuka, ti o ni itọlẹ ti o dara julọ, iṣọkan, idaduro omi ati awọn ohun-ini ti o ṣẹda fiimu, ati pe o jẹ lilo pupọ ni awọn aaye ti awọn ohun elo ile, awọn aṣọ, awọn ohun ikunra, awọn oogun ati awọn iwe-iwe. Nibi, awọn idapọpọ PLLA/EC ati PLLA/MC ti pese sile nipasẹ ọna simẹnti ojutu, ati ibamu, awọn ohun-ini gbona ati awọn ohun-ini crystallization ti PLLA/cellulose ether idapọmọra ni a jiroro.
1. Apakan idanwo
1.1 Aise ohun elo
Ethyl cellulose (AR, Tianjin Huazhen Special Chemical Reagent Factory); methyl cellulose (MC450), sodium dihydrogen fosifeti, disodium hydrogen phosphate, ethyl acetate, stannous isooctanoate, chloroform (awọn loke ni gbogbo awọn ọja ti Shanghai Chemical Reagent Co., Ltd., ati awọn ti nw jẹ AR grade); L-lactic acid (ite elegbogi, ile-iṣẹ PURAC).
1.2 Igbaradi ti awọn idapọmọra
1.2.1 Igbaradi ti polylactic acid
Poly-L-lactic acid ti pese sile nipasẹ ọna polycondensation taara. Ṣe iwọn ojutu olomi L-lactic acid pẹlu ida ti o pọju ti 90% ki o si fi sii si ọpọn ọrùn mẹta, gbẹ ni 150 ° C fun wakati 2 labẹ titẹ deede, lẹhinna fesi fun wakati 2 labẹ titẹ igbale ti 13300Pa, ati nikẹhin. fesi fun awọn wakati 4 labẹ igbale ti 3900Pa lati gba awọn nkan prepolymer ti o gbẹ. Lapapọ iye ojutu olomi lactic acid iyokuro abajade omi ni iye lapapọ ti prepolymer. Ṣafikun kiloraidi stannous (ida pupọ jẹ 0.4%) ati p-toluenesulfonic acid (ipin ti stannous kiloraidi ati p-toluenesulfonic acid jẹ ipin 1/1 molar) eto ayase ninu prepolymer ti o gba, ati ni condensation ti fi sori ẹrọ sieves molikula sinu tube. lati fa kekere iye ti omi, ati ẹrọ saropo ti a muduro. Gbogbo eto naa ni a ṣe atunṣe ni igbale ti 1300 Pa ati iwọn otutu ti 150 ° C. fun awọn wakati 16 lati gba polima kan. Tu polima ti o gba ni chloroform lati mura ojutu 5% kan, ṣe àlẹmọ ati ṣaju pẹlu ether anhydrous fun awọn wakati 24, ṣe àlẹmọ precipitate, ki o gbe sinu adiro igbale -0.1MPa ni 60°C fun wakati 10 si 20 lati gba Pure gbẹ. PLLA polima. Iwọn molikula ojulumo ti PLLA ti o gba ni ipinnu lati jẹ 45000-58000 Daltons nipasẹ chromatography olomi-giga (GPC). Awọn ayẹwo ni a tọju sinu ẹrọ mimu ti o ni awọn irawọ owurọ pentoxide ninu.
1.2.2 Igbaradi ti polylactic acid-ethyl cellulose parapo (PLLA-EC)
Ṣe iwọn iye ti a beere fun poly-L-lactic acid ati ethyl cellulose lati ṣe ojutu 1% chloroform ni atele, ati lẹhinna mura ojutu adalu PLLA-EC. Ipin PLLA-EC ojutu idapọmọra jẹ: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/l00, nọmba akọkọ duro fun ida pupọ ti PLLA, ati nọmba igbehin duro fun ọpọ EC Ida. Awọn ojutu ti a pese silẹ ni a ru pẹlu aruwo oofa fun awọn wakati 1-2, ati lẹhinna dà sinu satelaiti gilasi kan lati gba chloroform laaye lati yọkuro nipa ti ara lati ṣe fiimu kan. Lẹhin ti a ti ṣẹda fiimu naa, a gbe e sinu adiro igbale lati gbẹ ni iwọn otutu kekere fun wakati 10 lati yọ chloroform kuro patapata ninu fiimu naa. . Ojutu idapọmọra ko ni awọ ati sihin, ati fiimu idapọmọra tun jẹ alaini awọ ati sihin. A ti gbẹ idapọmọra ati ti o fipamọ sinu ẹrọ agbẹ fun lilo nigbamii.
1.2.3 Igbaradi ti polylactic acid-methylcellulose parapo (PLLA-MC)
Ṣe iwọn iye ti a beere fun poly-L-lactic acid ati methyl cellulose lati ṣe 1% trifluoroacetic acid ojutu lẹsẹsẹ. Fiimu idapọpọ PLLA-MC ti pese sile nipasẹ ọna kanna gẹgẹbi fiimu idapọmọra PLLA-EC. A ti gbẹ idapọmọra ati ti o fipamọ sinu ẹrọ agbẹ fun lilo nigbamii.
1.3 igbeyewo išẹ
MANMNA IR-550 infurarẹẹdi spectrometer (Nicolet.Corp) wọn spectrum infurarẹẹdi ti polima (KBr tabulẹti). DSC2901 calorimeter ti o ni iyatọ ti o yatọ (ile-iṣẹ TA) ni a lo lati wiwọn iṣipopada DSC ti ayẹwo, oṣuwọn alapapo jẹ 5 ° C / min, ati iwọn otutu iyipada gilasi, aaye yo ati crystallinity ti polima ni a wọn. Lo Rigaku. D-MAX/Rb diffractometer ni a lo lati ṣe idanwo ilana ifasilẹ X-ray ti polima lati ṣe iwadi awọn ohun-ini crystallization ti apẹẹrẹ.
2. Awọn esi ati ijiroro
2.1 Infurarẹẹdi spectroscopy iwadi
Fourier transform infurarẹẹdi spectroscopy (FT-IR) le ṣe iwadi ibaraenisepo laarin awọn paati ti parapo lati irisi ipele molikula. Ti awọn homopolymers meji ba ni ibamu, awọn iṣipopada ni igbohunsafẹfẹ, awọn iyipada ni kikankikan, ati paapaa hihan tabi piparẹ awọn abuda awọn oke ti awọn paati le ṣe akiyesi. Ti awọn homopolymers meji ko ba ni ibaramu, irisi idapọmọra jẹ ipo ti o rọrun ti awọn homopolymers meji. Ninu iwoye PLLA, tente gbigbọn gbigbọn ti C = 0 wa ni 1755cm-1, tente alailagbara ni 2880cm-1 ti o fa nipasẹ gbigbọn C —H ti ẹgbẹ methine, ati ẹgbẹ gbooro ni 3500 cm-1 jẹ ṣẹlẹ nipasẹ awọn ẹgbẹ hydroxyl ebute. Ni EC julọ.Oniranran, awọn ti iwa tente ni 3483 cm-1 ni awọn OH nínàá gbigbọn tente oke, o nfihan pe o wa O-H awọn ẹgbẹ ti o ku lori molikula pq, nigba ti 2876-2978 cm-1 ni C2H5 nínàá gbigbọn tente, ati 1637 cm-1 jẹ HOH Bending tente gbigbọn (ti o fa nipasẹ omi mimu ayẹwo). Nigbati PLLA ba dapọ pẹlu EC, ni irisi IR ti agbegbe hydroxyl ti idapọpọ PLLA-EC, O-H tente n yipada si nọmba igbi kekere pẹlu ilosoke akoonu EC, o si de ibi ti o kere julọ nigbati PLLA/Ec jẹ 40/60 nọmba igbi, ati lẹhinna yi lọ si awọn nọmba igbi ti o ga, ti o nfihan pe ibaraenisepo laarin PUA ati 0-H ti EC jẹ eka. Ni agbegbe gbigbọn C = O ti 1758cm-1, C = 0 tente oke ti PLLA-EC die-die yipada si nọmba igbi kekere pẹlu ilosoke EC, eyiti o tọka pe ibaraenisepo laarin C = O ati OH ti EC ko lagbara.
Ninu iwoye ti methylcellulose, tente abuda ti o wa ni 3480cm-1 ni oke gbigbọn gbigbọn O-H, iyẹn ni, awọn ẹgbẹ O-H ti o ku wa lori ẹwọn molikula MC, ati pe HOH atunse gbigbọn tente oke wa ni 1637cm-1, ati ipin MC EC jẹ hygroscopic diẹ sii. Iru si eto idapọmọra PLLA-EC, ni iwoye infurarẹẹdi ti agbegbe hydroxyl ti idapọpọ PLLA-EC, oke O-H yipada pẹlu ilosoke akoonu MC, ati pe o ni nọmba igbi ti o kere ju nigbati PLLA/MC jẹ 70/30. Ni agbegbe gbigbọn C = O (1758 cm-1), oke C = O yipada diẹ si awọn nọmba igbi kekere pẹlu afikun MC. Gẹgẹbi a ti sọ tẹlẹ, ọpọlọpọ awọn ẹgbẹ ni PLLA ti o le ṣe awọn ibaraẹnisọrọ pataki pẹlu awọn polima miiran, ati awọn abajade ti spectrum infurarẹẹdi le jẹ ipa apapọ ti ọpọlọpọ awọn ibaraẹnisọrọ pataki ti o ṣeeṣe. Ninu eto idapọmọra ti PLLA ati ether cellulose, ọpọlọpọ awọn fọọmu ifunmọ hydrogen le wa laarin ẹgbẹ ester ti PLLA, ẹgbẹ hydroxyl ebute ati ẹgbẹ ether ti cellulose ether (EC tabi MG), ati awọn ẹgbẹ hydroxyl to ku. PLLA ati EC tabi MC le jẹ ibaramu ni apakan. O le jẹ nitori awọn aye ati agbara ti ọpọ hydrogen ìde, ki awọn ayipada ninu awọn O-H ekun jẹ diẹ pataki. Sibẹsibẹ, nitori idiwọ steric ti ẹgbẹ cellulose, asopọ hydrogen laarin ẹgbẹ C = O ti PLLA ati ẹgbẹ O-H ti ether cellulose jẹ alailagbara.
2.2 DSC iwadi
DSC ekoro ti PLLA, EC ati PLLA-EC parapo. Iwọn otutu iyipada gilasi Tg ti PLLA jẹ 56.2 ° C, iwọn otutu yo gara Tm jẹ 174.3 ° C, ati crystallinity jẹ 55.7%. EC jẹ polima amorphous pẹlu Tg ti 43°C ko si si iwọn otutu ti o yo. Tg ti awọn paati meji ti PLLA ati EC wa ni isunmọ pupọ, ati pe awọn agbegbe iyipada meji ni lqkan ati pe ko le ṣe iyatọ, nitorinaa o nira lati lo bi ami-ami fun ibamu eto. Pẹlu ilosoke ti EC, Tm ti awọn idapọmọra PLLA-EC dinku diẹ, ati crystallinity dinku (kristal ti ayẹwo pẹlu PLLA/EC 20/80 jẹ 21.3%). Tm ti awọn idapọmọra dinku pẹlu ilosoke ti akoonu MC. Nigbati PLLA/MC ba kere ju 70/30, Tm ti idapọmọra jẹra lati wiwọn, iyẹn ni, o le gba idapọpọ amorphous. Isalẹ aaye yo ti awọn idapọ ti awọn polymers crystalline pẹlu awọn polima amorphous jẹ igbagbogbo nitori idi meji, ọkan jẹ ipa dilution ti paati amorphous; ekeji le jẹ awọn ipa igbekalẹ gẹgẹbi idinku ninu pipe pipe tabi iwọn gara ti polima kirisita. Awọn abajade ti DSC fihan pe ninu eto idapọmọra ti PLLA ati ether cellulose, awọn paati meji naa ni ibamu ni apakan, ati ilana crystallization ti PLLA ninu adalu ti ni idinamọ, ti o fa idinku ti Tm, crystallinity ati iwọn gara ti PLLA. Eyi fihan pe ibaramu ẹya-meji ti eto PLLA-MC le dara ju ti eto PLLA-EC lọ.
2.3 X-ray diffraction
Iwọn XRD ti PLLA ni agbara ti o lagbara julọ ni 2θ ti 16.64 °, eyiti o ni ibamu si ọkọ ofurufu 020 gara, lakoko ti awọn oke ni 2θ ti 14.90 °, 19.21 ° ati 22.45 ° ni ibamu si 101, 023, ati awọn kirisita 121. Ilẹ, iyẹn ni, PLLA jẹ ẹya α-crystalline. Bibẹẹkọ, ko si tente oke igbekalẹ kirisita ni ọna ipaya ti EC, eyiti o tọka pe o jẹ ẹya amorphous. Nigbati PLLA ti dapọ pẹlu EC, tente oke ni 16.64° diėdiẹ gbooro, kikankikan rẹ dinku, o si gbe diẹ si igun isalẹ. Nigbati akoonu EC jẹ 60%, tente oke crystallization ti tuka. Dín x-ray diffraction to ga ju tọkasi ga crystallinity ati ki o tobi ọkà iwọn. Awọn anfani ni tente oke diffraction, awọn kere awọn ọkà iwọn. Iyipada ti tente oke diffraction si igun kekere kan tọkasi pe aye aaye ọkà n pọ si, iyẹn ni, iduroṣinṣin ti kirisita dinku. Isopọ hydrogen kan wa laarin PLLA ati ec, ati iwọn ọkà ati crystallinity ti PLLA dinku, eyiti o le jẹ nitori EC ni ibamu ni apakan pẹlu PLLA lati ṣe agbekalẹ amorphous kan, nitorinaa idinku ijẹ otitọ ti ilana gara ti idapọmọra. Awọn abajade iyatọ X-ray ti PLLA-MC tun ṣe afihan awọn abajade kanna. Iyipada-iṣiro X-ray ṣe afihan ipa ti ipin ti PLLA / cellulose ether lori ilana ti idapọpọ, ati awọn esi ti o wa ni ibamu patapata pẹlu awọn esi ti FT-IR ati DSC.
3. Ipari
Eto idapọmọra ti poly-L-lactic acid ati ether cellulose (ethyl cellulose ati methyl cellulose) ni a ṣe iwadi nibi. Ibamu ti awọn paati meji ninu eto idapọmọra ni a ṣe iwadi nipasẹ FT-IR, XRD ati DSC. Awọn abajade fihan pe isunmọ hydrogen wa laarin PLLA ati ether cellulose, ati awọn paati meji ninu eto naa jẹ ibaramu ni apakan. Idinku ninu PLLA/cellulose ether ratio àbábọrẹ ni idinku ninu awọn yo ojuami, crystallinity, ati gara ti PLLA ni parapo, Abajade ni igbaradi ti awọn idapọmọra ti o yatọ si crystallinity. Nitorina, ether cellulose le ṣee lo lati ṣe atunṣe poly-L-lactic acid, eyi ti yoo darapo iṣẹ-ṣiṣe ti o dara julọ ti polylactic acid ati iye owo kekere ti ether cellulose, eyiti o ṣe iranlọwọ fun igbaradi awọn ohun elo polymer biodegradable ni kikun.
Akoko ifiweranṣẹ: Jan-13-2023