CN101787113B - 应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置 - Google Patents

应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101787113B
CN101787113B CN2010100230768A CN201010023076A CN101787113B CN 101787113 B CN101787113 B CN 101787113B CN 2010100230768 A CN2010100230768 A CN 2010100230768A CN 201010023076 A CN201010023076 A CN 201010023076A CN 101787113 B CN101787113 B CN 101787113B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic field
crystallizing
polyactic acid
performances
pulse magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010100230768A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101787113A (zh
Inventor
刘丽
吴文潭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN2010100230768A priority Critical patent/CN101787113B/zh
Publication of CN101787113A publication Critical patent/CN101787113A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101787113B publication Critical patent/CN101787113B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

一种应用脉冲磁场改善聚乳酸(PLA)结晶性能的方法及装置。该方法的具体步骤如下：将聚乳酸至于脉冲磁场中，脉冲磁场强度为0.1～4特斯拉，频率为1～4次/分钟，并逐渐升高炉温至聚乳酸的熔点；在熔点恒温5～15分钟，以10℃/min~40℃/min的速率快速降温至结晶温度，保温60～120分钟，以30℃/min~50℃min的速率快速降温至室温。本发明成功地利用外场(脉冲磁场)改变了聚乳酸(PLA)等温结晶产品的结晶性能，如缩短诱导期，加快成核速率，改善结晶度等。优化了现有技术中存在的缺陷，改善了聚乳酸的性能。

Description

应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种改善聚乳酸(PLA)结晶性能的方法及装置。特别是一种应用脉冲磁场改善聚乳酸(PLA)结晶性能的方法及装置。
背景技术
诸多文献表明，磁场会对物质结晶过程产生影响。如1983年，J D Donaldson研究了磁场对海水结晶过程的影响，表明磁处理后海水结晶颗粒尺寸增大，沉淀物总量减少。1992年日本学者K Higashitani等，用光散射方法研究了磁场对晶体对晶粒的稳定性和粒度的影响，进一步肯定了磁场对结晶过程有显著影响。聚合物是一种软物质，易于对外场的变化做出响应，可以通过控制外场类型和强度以改变软物质的结构形态，通过改变外场类型和强度，可以改变和控制软物质的结构形态。1995年，Kimura首次发现PEN这种非液晶高聚物，在熔点附近发生了磁取向，这一发现打破了人们原先认为只有液晶聚合物才受磁场作用的概念。从1997年到2000年，Kimura陆续发现i-PS、i-PP等高聚物均可发生磁取向。近年来，Yanagiya等人研究了磁场对于蛋白质酶结晶性能的影响；G.Sazaki等人在磁场下研究了蛋白质结晶成核及其生长。
聚乳酸，英文名称Polylactic acid或者Polylactide，简称PLA，由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的热塑性聚合物。不像其他的树脂必须来源于石油，聚乳酸来源于可再生的像玉米、小麦、甘蔗等天然农作物，是一种完全绿色材料，近年来越来越受到全世界的关注。聚乳酸是一种可降解性的生物医用高分子材料，同时具有良好的力学性能，已广泛应用于骨科内固定器件、药物控释体系、组织工程支架材料领域。聚乳酸有四种光学异构体，其中只有PLLA和PDLLA用于生物医用材料，PDLLA是非晶态的高分子材料，PLLA是半结晶态的高分子材料，结晶度是影响PLA的物理性能和生物学反应(如细胞的生长和繁殖)的重要因素，同时对PLA在生物体内的降解能力和炎症反应有很大影响，特别是对降解速度影响较大。而不同的结晶条件可以有效的调节PLA的结晶度和微观形貌。
由于半晶性的PLA结晶速率很慢，通过注塑制得的产品常呈非晶态，大大降低了产品强度，限制了PLA的应用。因而，提高PLA结晶速率以及改善其结晶性能，成为国内外研究者的共同课题。据文献报道，对于聚乳酸(PLA)结晶性能优化的研究主要集中在辐照、添加多组分、应力场(对聚合物进行定向拉伸)和温度场等方面。这些研究给出了不同的控制聚乳酸结晶度或结晶速度的技术，但是都存在一些缺陷影响了这些技术的使用范围，如辐照处理不环保，应力场如果超出拉升比范围会改变样品晶型，添加多组分可以提高结晶速度和结晶度，但是可能影响最终产品特性。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种应用脉冲磁场改善聚乳酸(PLA)结晶性能的方法。
本发明的目的之二在于提供实现该方法的装置。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：将聚乳酸至于脉冲磁场中，脉冲磁场强度为0.1～4特斯拉，频率为1～4次/分钟，并逐渐升高炉温至聚乳酸的熔点；在熔点恒温5～15分钟，以10℃/min～40℃/min的速率快速降温至结晶温度，保温60～120分钟，以30℃/min～50℃min的速率快速降温至室温。
一种应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法的装置，用来实现上述的应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法，包括样品炉、加热炉、冷凝水管、保温绝热材料层、铜管、热电偶和脉冲磁场装置，其特征在于所述的加热炉置于脉冲磁场装置中，加热炉的周围设置有冷凝水管和保温绝热材料层，底部设置有热电偶；盛有聚合物样品的铜管置于可密封和进行惰性气体保护的样品炉中，所述样品炉放置在加热炉中。
本发明成功地利用外场(脉冲磁场)改变了聚乳酸(PLA)等温结晶产品的结晶性能，如缩短诱导期，加快成核速率，改善结晶度等。优化了现有技术中存在的缺陷，改善了聚乳酸的性能。
附图说明：
图1为本发明中所使用之控温充磁装置。
图2为分别通过0T、2T、4T强度的脉冲磁场(频率都为4times/min)作用过的PLA结晶刚成核时的POM图片。其中(a)为无磁场状态等温结晶10min；(b)为脉冲磁场(2T 4times/min)中等温结晶3min；(c)为脉冲磁场(4T 4times/min)中等温结晶2min。
图3为聚合物热处理过程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。由于高聚物本身分子结构中具有抗磁性与顺磁性结构，当有外场作用时，分子链段的磁偶极矩将会沿着磁场方向取向排列，更有利于结晶。
具体步骤如下：
实施例一：先将聚乳酸样品至于脉冲磁场控温炉中部。然后设置控温箱温变曲线，关闭脉冲磁场，在无脉冲磁场条件下，逐渐升高炉温至聚乳酸(PLA)熔点。在熔点恒温10min，这样可以消除样品的热历史。再快速降温至结晶温度(110℃)，保持这个温度60min进行等温结晶。最后关闭温控箱，快速降至室温。取出样品。
实施例二：本实例与实例一基本相同，所不同的是，在升高炉温前，按下磁场按钮与自动按钮，开启脉冲磁场，设置其的强度为2T，频率为2times/min。
实施例三：本实例与实例二基本相同，所不同的是，脉冲磁场频率为4times/min。
实施例四：本实例与实例二基本相同，所不同的是，脉冲磁场强度为4T。
实施例五：本实例与实例四基本相同，所不同的是，脉冲磁场频率为4times/min。
实施例六：本实例与实例一基本相同，所不同的是结晶温度设为120℃。
实施例七：本实例与实例六基本相同，所不同的是开启脉冲磁场，设置其的强度为2T，频率为2times/min。
实施例八：本实例与实例七基本相同，所不同的是，脉冲磁场频率为4times/min。
实施例九：本实例与实例七基本相同，所不同的是，脉冲磁场强度为4T。
实施例十：本实例与实例九基本相同，所不同的是，脉冲磁场频率为4times/min。
实施例十一：本实例与实例五基本相同，所不同的是结晶温度时间设为120min。
实施例十二：本实例与实例十一基本相同，所不同的是结晶温度设为120℃。
上述实施例的样品，通过表征，发现经过脉冲磁场作用，当固定磁场频率，增加磁场强度时，样品结晶度增加，结晶诱导期变短(如图2所示)，加快了结晶速度。由于施加了磁场力，得到晶体的取向程度增高。综上所述，脉冲磁场有利于聚乳酸(PLA)球晶的增长，在一定程度上改善了PLA样品的结晶行为，改善了PLA样品的性能。

Claims (1)

1.一种应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：将聚乳酸至于脉冲磁场中，脉冲磁场强度为0.1～4特斯拉，频率为1～4次/分钟，并逐渐升高炉温至聚乳酸的熔点；在熔点恒温5～15分钟，以10℃/min～40℃/min的速率快速降温至结晶温度，保温60～120分钟，以30℃/min～50℃min的速率快速降温至室温。 
CN2010100230768A 2010-01-21 2010-01-21 应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置 Expired - Fee Related CN101787113B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010100230768A CN101787113B (zh) 2010-01-21 2010-01-21 应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010100230768A CN101787113B (zh) 2010-01-21 2010-01-21 应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101787113A CN101787113A (zh) 2010-07-28
CN101787113B true CN101787113B (zh) 2011-11-23

Family

ID=42530500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010100230768A Expired - Fee Related CN101787113B (zh) 2010-01-21 2010-01-21 应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101787113B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104831384B (zh) * 2015-04-14 2017-06-23 上海大学 施加可调控脉冲磁场的熔体纺丝的方法及熔体纺丝装置
CN104790051B (zh) * 2015-04-14 2017-05-31 上海大学 外场条件下的尼龙6熔体纺丝方法及熔体纺丝装置
CN105727584B (zh) * 2016-03-16 2018-01-16 武汉艾力拓科技有限公司 一种结晶干扰仪
CN107325145B (zh) * 2017-07-24 2020-01-21 合肥工业大学 电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法
CN109810260A (zh) * 2018-08-17 2019-05-28 湖北工业大学 一种通过交变电磁场控制聚乳酸结晶的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002293943A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Mitsui Chemicals Inc ポリ乳酸系樹脂の配向方法及び光学素子
CN1865347A (zh) * 2006-04-30 2006-11-22 东华大学 改善聚乳酸及其多嵌段共聚物热性能和结晶行为的方法
CN1976786A (zh) * 2004-05-26 2007-06-06 特里奥凡德国有限公司及两合公司 无定形塑料粒料的结晶方法
CN1989171A (zh) * 2004-07-22 2007-06-27 帝人株式会社 聚乳酸及其制备方法
CN101054463A (zh) * 2007-04-24 2007-10-17 上海同杰良生物材料有限公司 一种快速结晶型聚乳酸复合材料的制备方法
CN101054438A (zh) * 2007-04-24 2007-10-17 上海同杰良生物材料有限公司 一种固态缩聚增粘聚乳酸的制备方法
CN101157125A (zh) * 2007-11-16 2008-04-09 中国科学院电工研究所 一种复合磁场下金属材料高温处理方法及装置
CN101230129A (zh) * 2007-12-28 2008-07-30 上海新上化高分子材料有限公司 聚乳酸的重结晶方法和该方法获得的聚乳酸
EP2116575A1 (en) * 2007-02-09 2009-11-11 Teijin Limited Method for producing polylactic acid

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002293943A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Mitsui Chemicals Inc ポリ乳酸系樹脂の配向方法及び光学素子
CN1976786A (zh) * 2004-05-26 2007-06-06 特里奥凡德国有限公司及两合公司 无定形塑料粒料的结晶方法
CN1989171A (zh) * 2004-07-22 2007-06-27 帝人株式会社 聚乳酸及其制备方法
CN1865347A (zh) * 2006-04-30 2006-11-22 东华大学 改善聚乳酸及其多嵌段共聚物热性能和结晶行为的方法
EP2116575A1 (en) * 2007-02-09 2009-11-11 Teijin Limited Method for producing polylactic acid
CN101054463A (zh) * 2007-04-24 2007-10-17 上海同杰良生物材料有限公司 一种快速结晶型聚乳酸复合材料的制备方法
CN101054438A (zh) * 2007-04-24 2007-10-17 上海同杰良生物材料有限公司 一种固态缩聚增粘聚乳酸的制备方法
CN101157125A (zh) * 2007-11-16 2008-04-09 中国科学院电工研究所 一种复合磁场下金属材料高温处理方法及装置
CN101230129A (zh) * 2007-12-28 2008-07-30 上海新上化高分子材料有限公司 聚乳酸的重结晶方法和该方法获得的聚乳酸

Also Published As

Publication number Publication date
CN101787113A (zh) 2010-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101787113B (zh) 应用脉冲磁场改善聚乳酸结晶性能的方法及装置
Zhang et al. Biodegradability and biocompatibility study of poly (chitosan-g-lactic acid) scaffolds
Wang et al. Influence of melting conditions on the thermal behaviour of poly (l-lactic acid)
Xue et al. Biodegradable shape-memory block co-polymers for fast self-expandable stents
Beslikas et al. Crystallization study and comparative in vitro–in vivo hydrolysis of PLA reinforcement ligament
KR101408582B1 (ko) 고분자 압전 재료 및 그의 제조 방법
KR101489115B1 (ko) 고분자 압전 재료 및 그 제조 방법
Mohseni et al. Independent evaluation of medical-grade bioresorbable filaments for fused deposition modelling/fused filament fabrication of tissue engineered constructs
Díaz et al. The influence of copolymer composition on PLGA/nHA scaffolds’ cytotoxicity and in vitro degradation
Andersson et al. Tuning the polylactide hydrolysis rate by plasticizer architecture and hydrophilicity without introducing new migrants
JP2005334625A5 (zh)
Pandey et al. Synthesis of polylactic acid–polyglycolic acid blends using microwave radiation
EP1795631A1 (en) High-strength fiber of biodegradable aliphatic polyester and process for producing the same
CN104689378A (zh) 一种人体可降解的耐蚀高强韧Zn‐Fe‐X系锌合金及其应用
Wang et al. Development of polyhydroxyalkanoate-based polyurethane with water-thermal response shape-memory behavior as new 3D elastomers scaffolds
CN104689369A (zh) 一种人体可降解的耐蚀高强韧Zn‐Fe系锌合金及其应用
KR101826402B1 (ko) 필름 및 고분자 압전 재료
Melčová et al. Fdm 3d printed composites for bone tissue engineering based on plasticized poly (3-hydroxybutyrate)/poly (d, l-lactide) blends
CN104651665A (zh) 一种人体可降解的耐蚀高强韧Zn‐Fe‐Li 系锌合金及其应用
Oyama et al. Biologically safe poly (L-lactic acid) blends with tunable degradation rate: microstructure, degradation mechanism, and mechanical properties
SG184102A1 (en) Biodegradable and biocompatible shape memory polymers
CN104651664A (zh) 一种人体可降解的耐蚀高强韧Zn‐Fe‐RE系锌合金及其应用
Aytemiz et al. Compatibility evaluation of non-woven sheet composite of silk fibroin and polyurethane in the wet state
Rychter et al. Influence of radiation sterilization on properties of biodegradable lactide/glycolide/trimethylene carbonate and lactide/glycolide/ε-caprolactone porous scaffolds with shape memory behavior
Wu et al. Preparation and In-vitro Degradation Behavior of Poly (L-lactide-co-glycolide-co-ε-caprolactone) Terpolymer

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111123

Termination date: 20140121