in the bilayer. The amalgamation of the relatively good mechanical properties with the two differentiated surfaces and the improvement of the permeability properties could indicate the potential of the material for being used in medicine."> 人工聚合物材料的制备及表征:双层Acetate-PVA纤维素 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果
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国际高分子科学杂志》上
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国际高分子科学杂志》上/2016年/文章

研究文章|开放获取

体积 2016年 |文章的ID 3172545 | https://doi.org/10.1155/2016/3172545

Andres Bernal-Ballen, Ivo Kuritka切赫萨哈, ”人工聚合物材料的制备及表征:双层Acetate-PVA纤维素”,国际高分子科学杂志》上, 卷。2016年, 文章的ID3172545, 12 页面, 2016年。 https://doi.org/10.1155/2016/3172545

人工聚合物材料的制备及表征:双层Acetate-PVA纤维素

Andres Bernal-Ballen,1 Ivo Kuritka,2 和 切赫萨哈2

1Grupo de基于Investigacion en Ingenieria Vicerrectoria de Investigaciones大学曼Beltran),加拉卡斯Circunvalar, 60-00,波哥大,哥伦比亚

2聚合物系统的中心,大学研究所的托马斯Zlin巴塔大学Třida Tomase Bati 5678、76001 Zlin,捷克共和国

学术编辑器:亚瑟j . Ragauskas
收到了 2016年3月3日
接受 2016年5月04
发表 2016年5月24日

文摘

一个新的人工聚合物材料组成的双分子层的醋酸纤维素和聚(乙烯醇)铸造获得的成功方法。材料是由傅里叶变换红外光谱学特征、接触角、扫描电子显微镜、差示扫描量热法,透气性,水蒸气渗透性和机械性能。表征表明,两种截然不同的和分化良好型的表面是实现在不损害大部分属性。天然和合成聚合物之间的相互作用实际上增强了透气性以及水蒸气渗透率原始组件相比,尽管力学性能没有显著受到两者的结合。此外,除了界面,没有检测到的聚合物之间的相互作用可以证明一个独特的存在 双分子层。相对良好的融合与两个有区别的表面和机械性能的改善渗透率属性可能表明被用于医学材料的潜力。

1。介绍

看到过去的证据,在过去的二十年里,分别合成和天然高分子作为潜在的生物材料(1]。在生物材料、人工高分子材料(BAPM)获得了一个重要的地方近年来在生物材料领域。他们代表了一类新的基于混合聚合物组分的合成和天然聚合物,设计与制造新材料的目的增强属性的各个组件。在这件事上,醋酸纤维素(CA)这是一个丰富的天然纤维资源与一个优秀的抗拉强度(2)是广泛应用于口服药品和被认为是无毒,无刺激性,可生物降解材料(3]。在其广泛的应用,香烟过滤器,高吸水尿布,半透膜分离过程和纤维,和电影为生物医学事业以及纺织和透皮给药的生物医学领域和垫可以包括(4]。此外,长期应用抗菌效应对伤口愈合是最近报道5]。合成聚合物,聚(乙烯醇)(PVA)是值得一提的,因为它是一个世界上最大的卷生产合成树脂由于其优良的耐化学性,物理性能,生物相容性,和完整的生物降解性6]。PVA此外用于行业由于其高吸水能力[7),其优良的成膜性能。作为一个有前途的生物材料,多样化的研究一直集中在PVA在生物医学和制药领域的应用。机械强度高,橡胶弹性,低蛋白吸附,高含水量、不粘附周围组织使PVA凝胶的潜在材料柔软的隐形眼镜,软组织替代品,关节软骨,intervertebrate盘原子核,动脉栓塞剂、人造皮肤、声带(8- - - - - -12]。PVA与天然聚合物用于混合和复合材料由于其亲水性和拍摄字符允许某种程度的兼容功能的天然高分子材料。的生物降解性和水溶性PVA确保其容易退化和消除使用后(13]。

为了克服这个可怜的生物合成聚合物的性能,提高生物聚合物的力学特性,介绍了BAPM。他们应该有效结合的生物相容性生物组件合成材料的物理和力学性能。BAPM的基本哲学是光滑的合成和生活之间的交互系统创建一个双组分材料。这样的材料应表现出宏观上比完全合成材料,对宿主的生物反应1]。

BAPM可以出演电影和各种潜在的应用目标包括透析膜,伤口敷料,人造皮肤,心血管设备,神经指南频道,和植入式设备释放生物活性物质以一种受控制的方式。进一步潜在的使用可能被发现在骨科的应用程序,例如,骨移植替代物(14,15]。最近,一位BAPM组成的双分子层的胶原蛋白和PVA合成和材料表现出粘弹性特性用于用于接触生物(16]。尽管如此,使用生物医学领域内的影响实际上是不存在的,只有一些科学文献的报道。

所有上述原因,影响可以因此列入BAPM类别和这些系统呈现不同的表面特性。尽管过多的出版物在纤维素、特别是CA和PVA在医疗领域的广泛使用,以聚合物的结合提供了一个缺点仍然缺乏在研究领域和研究可能有助于使他们的交互影响系统的全面研究。事实上,根据我们最好的知识,这是第一次,BAPM CA-PVA组成的报道特点考虑,材料可以是一个有趣的窗口用于生物医学领域,包括但不限制减少纤维粘连。

2。材料和方法

醋酸纤维素(CA)从奥尔德里奇有限公司购买了美国。分子量( )是30000克摩尔−1乙酰基含量为39.8 wt %,取代度(DS)是2.4。聚乙烯醇(PVA), 47000克摩尔−1)水解聚合度为1000和98%和50%的戊二醛水溶液(GA)提供的西格玛奥德里奇,捷克共和国。聚乙二醇400 (PEG)分析等级是由丙烯酰胺,德国,而乳酸(LA)(分析纯)是由Lachema,捷克共和国;盐酸(H+(分析纯)和丙酮是由五,捷克共和国。所有的试剂都作为他们收到了。

2.1。样品制备
2.1.1。单层

10 wt % CA为丙酮溶液在室温下的缓慢增加聚合物溶剂下温和磁性搅拌使用Heidolph Hei-Standard先生与加热磁力搅拌器(Heidolph仪器GmbH, 12月7,德国)。挂钩添加增塑剂为4.5 wt %,和解决方案是搅拌30分钟。使用超声波清洗解决方案然后进行脱气单元(S80 Elmasonic埃尔玛GmbH,脱气作用,德国)和0.5毫升/厘米2倒在玻璃培养皿,允许在一个没有空气循环干燥炉为24小时35°C (17]。

的PVA水溶液中5 wt %是由溶解聚合物在80°C 6 h连续磁搅拌下加热(Heidolph仪器GmbH, 12月7,德国)。一旦获得的解决方案是,GA为0.25 wt %和1.2%盐酸的总量增加了聚合物交联剂和溶液加热到80°C在20分钟作为交联机制至关重要的一步。此外,洛杉矶在15 wt %的总量相关聚合物用作增塑剂。的解决方案(0.5毫升/厘米2),在玻璃培养皿和允许干35°C的4天没有空气循环烤箱。表1总结,设计,并描述了每个样本。
数量 样本 描述
1 PVA PVA膜从5 wt %获得水的解决方案
2 PVA +添加 PVA膜从5 wt %获得水溶液+ GA (0.25 wt %) +拉(15 wt %) +盐酸(1.2 wt %)与聚合物的总量
3 CA CA膜从10 wt %获得丙酮溶液
4 CA +添加 CA膜从10 wt %获得丙酮溶液+挂钩(4.5 wt %)
5 双分子层 CA +添加和PVA +添加
表1
准备的电影。
2.1.2。影响(人工聚合物材料(BAPM))

一层CA +添加了和干,和PVA +添加解决方案是演员。系统被允许干在相同条件下单层膜。

2.2。测量
2.2.1。傅里叶变换红外(FTIR)

那些时光6700年实地进行光谱分析NICOLET FTIR光谱仪设备(热科学、美国)配备了衰减全反射(ATR)辅助利用Zn-Se水晶和软件包OMNIC波长从4000到600厘米的范围−1在室温下决议4厘米−1。每个光谱代表64 coadded扫描对一个空引用ATR光谱细胞。

2.2.2。接触角:表面润湿性能的评估

润湿性评价样品的接触角测量。悬滴法用于此目的在表面能评估(见)系统配备CCD相机(Advex仪器,捷克共和国)。去离子水、乙二醇和二碘甲烷被用作测试液体25°C和50%相对湿度。液滴体积被设置为5μL为所有实验和照片拍摄后立即每一滴的沉积。接触角值是平均10个独立测量。衬底表面自由能被使用acid-basic模型评估。

2.3。扫描电子显微镜(SEM)

表面形态的电影以及BAPM的横截面是由扫描电子显微镜研究了二维加LMU (Tescan,捷克共和国),涂层后溅射一层薄薄的金/钯的涂布机SC 7640(英国法定技术)。显微镜是在加速高真空下操作5千伏的电压。

2.4。差示扫描量热法(DSC)

量热测量进行了DSC 1量热计,梅特勒-托利多(Greifensee、苏黎世、瑞士),在氮流动的速度30毫升分钟−1。标本被压在密封铝锅。加热循环执行为了获得玻璃化转变温度( )和熔化温度( )。样品被氮冷却速度指数降低。的加热周期执行从25到250°C的速度20°C /分钟。 被标准确定中点温度外推的DSC曲线的线性部分使用梅特勒-托利多盯着软件和 的最大值峰融化。

2.5。透气性

聚合物的实验方法来确定渗透率是基于分子能渗透聚合物薄膜的原则。透气性测试使用压差是由气体渗透仪(VAC-V1 Labthink仪器有限公司,济南,中国)。试样安装在气体传输细胞形成一个密封的两院之间的屏障。低压室疏散在20 Pa而高压室的压力为0 kPa时4小时。气体引入的疏散高压室106 kPa和渗透进入低压室。圆直径10厘米的标本被削减虽然测试区域是38.48厘米2和75年和300年之间的厚度μm。执行的测试是在28°C和相对湿度为28%。氮气、氧气、空气和二氧化碳进行了测试。结束的测试来判断一个比例。如果连续变化的利率的三个数据点都比目前的比例小,系统自动终止测试,计算的斜率变化,并生成气体传输速率(GTR)和渗透系数(系数P)。

2.6。水蒸气渗透率(冻)

冻是由干燥剂法在25°C和70%的相对湿度。电影被牢牢地固定和密封在一个开放的胶囊直径5厘米含硅胶作为干燥剂。系统被放置在气候室(挑战工业的安杰兰托尼从250年开始,Cimacolle,意大利)和他们在一个分析平衡(丹佛仪器si - 64,哥廷根,德国)。透湿性(WVT)计算使用 在哪里 质量变化(公斤), 是时间(s), 是膜区(m2)。线性回归计算的价值点的体重和时间常数利率时期。从这个数据,冻了 在哪里 是膜平均厚度(m), 是饱和压力(3.159 kPa 25°C), RH吗1的相对湿度条件室,RH吗2是样本内的相对湿度(表示为一小部分)。针对单一层测试进行了一式三份和四个标本BAPM每每一方(两个)。厚度计算的平均的5种不同测量标本使用千分尺和0.01毫米的准确性。

2.6.1。机械测试

杨氏模量( )、压力( ),断裂伸长率( )被测试了每样5标本使用矩形试样中指定的ISO 527 - 3和100毫米的长度,宽度10毫米,厚度约0.200毫米(18]。实验进行了使用一个Instron-type拉力试验机(Testometric M350-5CT,林肯,洛奇代尔,英格兰),50毫米/分钟。测试条件中指定的ISO 291 (19]。样品的厚度由千分尺测量精度为0.01毫米。

3所示。结果和讨论

3.1。傅里叶变换红外(FTIR)

影响系统的主要特点之一是他们呈现不同的表面两侧这意味着巨大的好处是一种很有前途的材料在生物医学领域。因此,红外光谱可以被视为一种相关的识别判据提供了这些差异的信息。

PVA频谱已经阐明在不同的研究和目前的工作结果符合文献报道[16,20.- - - - - -23)(图1)。有一种强烈的在3325厘米宽吸收带−1这是哦组特征。乐队在2947年和2914厘米−1属于饱和碳氢键伸展,而乐队位于1415厘米−1与ch2 -弯曲(24]。光谱不表现出乐队在该地区的1700厘米−1醋酸,表明缺乏组织,高度水解PVA产生影响。小的在1650年达到顶峰,1560厘米−1可以归因于共轭迪翁或单羰基与C = C双键共轭在固态23,25- - - - - -27]。切断拉伸模式和强大的依赖强度的结晶度固体度PVA材料被观察到1137厘米−1(28,29日]。其他作者(30.,31日),然而,报道这个乐队的表现在醚C-O-C桥梁。乐队在1415年和1329厘米−1可以归因于组合频率的CH和哦32]。有一种强烈的峰值在该地区的1060 - 1030厘米−1可以分配给拉伸的切断C-O-H集团(31日尽管乐队转移到1070厘米−1由于不饱和键相互作用[24]。CH的2摇滚乐队在928厘米−1和一个高峰在848厘米−1与切断相关拉伸,证明在光谱(28]。


图1
红外光谱的准备电影:(一)PVA;(b) PVA +添加;(c) CA;(d) CA +添加;(e) BAPM PVA +添加边;,(f) BAPM CA +添加。

PVA和PVA +添加最明显的区别是地的强度的增长峰值频谱的交联材料。最初,它可以认为经历减少峰值强度作为表现存在的缩醛桥梁造成较低数量的羟基的物质(23]。尽管如此,除了GA,洛杉矶的塑化作用影响材料的形态和出现相反的效果。C = O乐队的出现约1720厘米−1可能表明GA的醛组并没有完全反应与地组织PVA链的醋酸或剩余的贡献PVA的组织结构。此外,切断伸展在1088厘米−1在纯PVA取代了一个更广泛的吸收带位于1000至1140厘米−1这可以归因于醚(切断)和环缩醛(C-O-C)乐队由PVA与GA的交联反应形成的。它可以假设GA中充当了化学交联PVA高分子链(33]。

CA的光谱显示了疲软和宽带3562厘米−1相对应的拉伸未被取代的s组(地34]其次是ch的伸缩振动模式的存在——位于2956和2891厘米−1(35- - - - - -37]。有一种强烈的吸附乐队在1750厘米−1有关对称拉伸C = O乙酰基组和中等强度的乐队在1374厘米−1碳氢键的连接角变形部分乙酰化的典型酯甲基纤维素(34,38]。乐队在1239年和1051厘米−1对应的非对称振动C-O-C醚桥和吡喃糖环,分别为(35]。挂钩的存在在光谱中只体现作为一个杰出的增加信号的哦组和CH伸展在3485,2947,2864厘米−1。

每个BAPM的证据的光谱高度单一层之间的通信可以视为指标后,表面保持其形态的形成影响。

3.2。表面接触角(能源)

去离子水的接触角值( )、乙二醇( )和二碘甲烷( )和相应的评估表面能量如表所示2。的Lifshitz-Van范德华/酸碱(LW / AB)理论是用来获得总表面能 及其组件:色散 和极地 。LW指总色散Lifshitz-Van范德华相互作用和AB与刘易斯酸碱(电子受体/捐赠者)交互,在哪里 和 是酸性和基本部分。该方法用于评估双方在每个电影显示表2作为单一的空气和衬底侧BAPM组件和空中接口和衬底。
样本 接触角(°) 表面能量(mJ / m2)
CA(空气) 63.75±2.14 38.14±4.78 39.27±4.47 42.14 39.97 2.17 0.06 18.48
CA(底物) 64.12±2.89 38.38±3.92 43.62±4.48 41.44 37.74 3.69 0.19 17.96
CA +添加(空气) 42.03±4.47 28.78±3.98 30.75±2.39 50.53 43.91 6.62 0.26 47.81
CA +添加(底物) 39.85±7.04 32.18±2.54 30.83±1.45 54.95 43.88 11.07 0.56 54.30
PVA(空气) 54.79±11.66 30.19±3.49 39.36±4.63 43.13 39.93 3.20 0.09 27.20
PVA(底物) 62.81±7.19 29.14±1.84 38.19±3.12 46.10 40.51 5.59 0.51 15.21
PVA +添加(空气) 75.55±5.58 42.49±5.28 44.15±3.59 41.48 37.46 4.01 0.64 6.58
PVA +添加(底物) 74.49±2.52 40.77±3.32 45.40±4.48 41.54 36.79 4.75 0.82 6.87
BAPM: PVA +添加(空气) 49.93±5.25 28.91±2.88 38.47±5.10 41.77 40.37 1.40 0.01 34.27
BAPM: PVA + ADD(接口) 40.75±4.27 24.31±5.90 35.54±5.45 43.70 41.78 1.92 0.02 46.69
BAPM: CA + ADD(接口) 49.21±3.37 32.91±2.41 34.79±5.42 45.59 42.13 3.47 0.08 38.39
BAPM: CA +添加(底物) 46.04±3.88 26.98±3.44 38.81±2.47 41.03 40.20 0.82 0.00 39.49
表2
接触角和表面能值准备的材料。

CA薄膜的表面能显示电子受体组件( 或路易斯酸)非常小,而给电子体组件( 或路易斯碱)是大型的,代表主要与电子受体的相互作用 接触液体的部件(39]。乙酰基的数量增加了形成氢键生成一个支持可与水混合的材料表面的接触角值以及总能量 。作为增塑剂,盯住中断序列氢键和分子间作用力的影响有关的基本性格和上升 。毫不奇怪,CA +添加材料表现出最低的接触角值和最高的基本组件,或者换句话说,最可与水混合的电影(40]。

PVA是一种亲水聚合物及其亲水性是由氢键发生在表面自由哦组和水分子之间的基本性质 。这自然是大幅减少PVA +添加,因为交联剂减少中可用的羟基聚合物矩阵生成的三个测试液体的接触角值(41]。此外,亲水性受到结晶度的影响,和DSC结果(见下文)表明PVA +添加价值高于PVA。尽管如此,略有下降 表明这种材料的润湿性是降低由于氢键的比例减少,因为液体液滴在固体表面的润湿性主要由化学成分和几何微观结构(42]。

测量值略有不同取决于聚合物的表面接触(空气、衬底或接口)。在PVA的情况下,变化可以归因于聚合物链的概率流动向邻近的分子。在空气中,亲水性组迁移到内大部分由于疏水部分字符的空气。相反,在衬底的一面,极地组从批量迁移到衬底的玻璃是亲水材料。因此,高接触角的值在空中一边可以预期。然而,玻璃之间的竞争(基质)和周围分子(水)提出和PVA展览为衬底方面更高的值。这些影响没有其他的电影和检测的值不存在显著的差异,因为疏水表面斥力是减毒的添加剂。

通过分析 BAPM,一块的数据值得更深入的景象。这部电影CA +添加(底物)在BAPM远高于其他组件在单个组件而表现出令人惊讶的值。一个合理的解释这些意想不到的结果是相关的表面形态。SEM表明这些差异(见下文)。尽管略有差异,但可以声称,BAPM的单个组件的表面保持其表面特征的一个重要象征的潜在用途材料在医学领域。

3.3。扫描电子显微镜(SEM)

SEM图像提供有价值的信息,可以通过表面能量分析确认结果。没有差异,在PVA和PVA +添加作为一个单独的组件或作为BAPM的双层结构。尽管如此,不同的分析可以为CA的变化做电影。就像解释说,在干燥过程中,极性基团倾向于迁移方式不同,根据材料的界面接触。疏水物质,有重要的CA分子排斥在空气中生成一个粗糙表面而衬底(玻璃)看起来平滑(数字2(一个)和2 (b))。

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图2
扫描电镜图像的表面准备材料。(一)CA空气侧;(b) CA衬底;(c) CA +添加空气侧;(d) CA +添加底物;(e)双层:CA +添加界面;(f)双层:CA +添加底物;和(g)的横截面BAPM(双层结构)。

然而,表面平滑度减少由于挂钩的存在可以看到数据2(一个)和2 (c)以及数据2 (b)和2 (d)。多孔形成这些差异的原因。联系汇率制度促进毛孔的形成的结构确实可以与透气性的结果CA +添加展览值高于CA(如下所示)。CA另一方面分子固定在玻璃态的结果的影响丙酮在铸造和这部电影的结晶度的结晶度明显低于CA +添加(见DSC结果)(43,44]。通过比较数据2 (c)和2 (d)粗糙的,细微的差别。它们的相互作用引起的材质与亲水和疏水的界面。尽管如此,数据分析2 (c)和2 (e)以及数据2 (d)和2 (f)表明,最显著的区别是出现针状结构界面的影响。界面看起来平滑的表面比单一组件接触相同的媒体,可能由于增塑剂与水的相互作用和PVA分子。此外,PVA水溶液的诱导晶体的形成从表面上看,这导致减少气孔的形成(图中的材料的表面2 (e)似乎比在图平滑2 (f))。

3.4。差示扫描量热法(DSC)

代表第二扫描的DSC热谱如图CA电影3(一个)。熔化温度( )集中在216°C,而玻璃化转变温度( )坐落在177°C,转换已报道的其他地方(45- - - - - -47]。然而,与不同程度的乙酰化显示CA 190和220°C之间的值(48,49)和更高的DS会导致较低的形成氢键,因此较低的可能性 是体现50]。此外,检测这些转变是困难的因为聚合物的热容变化 有关分子流动性的增加不是很大的刚性醋酸纤维素(51]。的距离 和 他们之间干扰发生的结晶过程。CA透露,只有混合酯,笨重的酰基集团DS 0.3 - -1.0的范围内,有一个 价值超过40°C (52]。CA的热行为也受到regiochemistry和制备方法53]。低分子量的增加塑化剂导致聚合物链之间的分子间作用力的减少由于屏蔽功能(极性)组沿着聚合物链。导致自由体积的增加和链的流动性。作为一个结果, CA +为CA添加应低于价值。此外,据报道, 与挂钩CA增塑的减少取决于塑化剂的浓度(54]。然而,它并不像前面解释的检测(55),因为在传统DSC,扭转事件像玻璃化转变可能隐藏的不可逆的事件,比如放松(向左反应50]。

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(一)
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(b)
图3
DSC热分析图CA系统(a)和(b) PVA系统。

在图3 (b)PVA的热转换第二扫描显示。两个主要事件出现: 这是位于221°C和 在73°C。尽管几个消息来源报道说 可以发现在85°C (56- - - - - -62年),众所周知,水可以作为增塑剂的存在导致降低这个值(63年]。增加造成的影响进行了分析在一项研究60]。尽管如此,它可以提到PVA +添加展品较低 比纯PVA。的洛杉矶成为主流的增加表明塑化效果的系统,因为它的浓度最高(15%相比0.25%的GA),因为洛杉矶部分羟基的PVA接枝,一般来说,导致不安或衰减平行PVA链之间的氢键链堆积的规律性以及令人不安的存在随机分布的丙交酯组吊坠聚合物链(19]。

第一个扫描BAPM呈现在图3 (b)。可以观察到,CA +添加由PVA +添加一个隐藏的转换。尽管如此,值得一提的是,两个人聚合物不超出界面交互,因为这种技术作为一个独特的聚合物相互作用是证明了这一点 。如果任何二进制聚合物系统的示例展示一个玻璃之间的过渡 这两个组件的值和一个composition-dependent转变 混合的显然是观察,系统可以被视为一个高度混相。在其中一个组件是晶体,观察聚合物熔点的萧条也支持混溶的聚合物对64年]。然而,这不是现在的情况,这证实了CA +添加和PVA +添加保持他们的结构、功能和形态完整性BAPM。

3.5。透气性

渗透系数与气体的体积,在稳定条件下,穿过单位面积和单位厚度的样品在单位时间单位压差和恒定温度下的。

表3显示栏的渗透系数(10−10厘米3(STP)厘米/厘米2(s cm Hg)测试样本。气体传输过程包括三个阶段。在第一个房间里的分子与高压冷凝表面的电影。接下来,气体溶解到影片最后离开使解除吸附聚合物和实验。
电影 空气 氮(N2) 氧气(O2) 二氧化碳(有限公司2)
CA 0.1142 0.3201 0.5321 0.5910
CA +添加 0.2205 0.5360 0.5619 0.5946
PVA 0.0067 0.0073 0.0106 0.0852
PVA +添加 0.0033 0.0040 0.0090 0.0528
双分子层(CA +添加 ) 0.4061 0.4445 0.7709 4.0960
双分子层(PVA +添加 ) 0.3947 0.4070 0.7196 2.3140
在接触众议院或与低压室。
表3
渗透系数在酒吧学习材料。

在更大程度上的四个气体渗透(CA +添加)不仅仅是CA和原因可以在较高的孔隙度,展品CA +添加结果的结构变化引起的挂钩是一种亲水性增塑剂和孔隙的前65年]。这些变化的表现证实了SEM(见上图),CA +添加电影似乎表现出更多的粗糙表面与CA相比。除了结构修改,盯住略有减少天然聚合物的结晶度(见DSC结果)。因此,渗透率增加,因为水晶区域作为排除卷的吸附过程和不渗透扩散的障碍。两个对气体扩散的影响是由于结晶区域。扩散的有效路径长度的增加和减少非晶相的流动(因为链结束被困在邻近的晶体薄片)导致更高的扩散活化能(66年]。

PVA是一个很好的气体屏障聚合物,这种行为是大型国际米兰的结果,分子内的内聚能,结果高度极性醇(-哦)功能的低极性气体(67年)结合矩阵水晶地区的存在。这是值得将关注这一事实PVA +添加甚至比PVA的渗透性降低。通过减少这些交互的添加,可用较小的大量羟基存在矩阵;因此减少交互点提出了实现和渗透率的减少,因为聚合物凝聚力削弱。此外,较高的结晶度PVA +添加与PVA (DSC证明)相比减少了气体溶解度和扩散物种发生的更曲折的路径(68年]。

空气渗透到电影显示最低的。相反,有限公司2藐视最高渗透率每一材料由于其动力学直径小,其可压缩性高,更互动的气体与极性基团的聚合物相比,O2和N2(69年- - - - - -71年];同时氧气值大于氮,无论类型的电影。这主要是由于不同大小的气体。

另一个问题出现的双分子层。作为第一步,两层的双层系统包括展览不同渗透率和厚度。然而,使用仪器认为物质是一个独特的电影因此渗透系数计算使用双分子层的厚度,引发了最终结果的变化。开发的理论以了解双层渗透仍在不断进化并在这个话题没有终点。然而,多层膜的稳态屏障属性部分解释这种现象的一个有价值的工具把个体层电阻串联如所示 在哪里 , , 渗透率、厚度、和复合结构的磁导,然后呢 和 渗透率和个别层的厚度(72年]。第二个考虑考虑。当膜的上游侧的压力增加,可能会出现两种截然相反的效果:静水压力增加导致聚合物密度的增加,通过聚合物压实,从而减少聚合物内部的自由体积;压力增加对应增加膜的渗透浓度。这些扩散分子塑化的大分子链。这两种机制的第一个会延迟扩散过程通过减少节段运动而第二增强[66年]。此外,扩散过程解释是否遵守了菲克扩散定律。在第一种情况下,渗透的流动性低于聚合物链流动和渗透大规模吸收的速度与时间的平方根成正比。在第二种情况下,大规模吸收的速度成正比。渗透扩散速度比链流动更快,从而导致聚合物的膨胀。异常吸附发生在类似的流动的渗透和聚合物链。由于复杂的吸附动力学性质,这种行为称为反常或non-Fickian [73年]。通过结合所有上述原因,影响是异常高的渗透与单层膜相比。

3.6。透水性

表4介绍了透湿性(WVT)和水蒸气渗透率(冻)结果准备的材料。可以注意到,PVA介绍了这两个参数的值最低可能由合成聚合物的亲水行为引起的。事实上,它吸收水蒸气和引发的WVT减少电影通过比较与其他电影(74年]。另一方面,PVA +添加电影显示值高于PVA。众所周知,增加聚合物膜的亲水性自然诱发水蒸气趋势和结果增加水蒸气渗透(75年,76年]。讨价还价,人们或许会认为,遗传算法可以减少WVT因为水汽传输过程在整个电影取决于交联的程度和共价交联PVA链块水的途径和限制水蒸气渗透整个电影(74年]。尽管如此,PVA +添加亲水性比PVA(看到接触角的结果)虽然更多孔(SEM)确认和塑化效应引起的LA生成一个自由体积的增加。这些因素的结合产生一个材料WVT更高。相比之下,CA和CA +添加电影最不渗透水。CA是第二个最疏水材料在这个研究可以被解释为一个信号的低WVT性格。尽管,挂钩作为亲水添加剂改变了膜形态形成影片中的微孔隙结构由于microphase分离过程。因此,纯水渗透增加(77年,78年约2.3倍。水的吸收能力是由表面自由能的改善提高了(75年),这些结果支持的接触角的结果,反之亦然。最后,尽管它可以预期最低的材料WVT主宰BAPM的渗透性,它必须提到层的厚度符合BAPM的是不一样的;因此获得的值是不同的,它们都位于冻的CA +添加和PVA +添加。
样本 WVT(公斤/ s·m2) 冻(公斤·m / s·m2·kPa)
CA 9.6694×10−07±3.7695×10−08年 9.5310×10−11±6.1328×10−12
CA +添加 2.2465×10−06±2.1142×10−07 1.9991×10−10±5.9032×10−11
PVA 4.9046×10−09年±8.4208×10−10 3.3116×10−13±1.1558×10−13
PVA +添加 4.8077×10−08年±4.2441×10−09年 4.7179×10−12±7.6930×10−13
双层CA一边涂蜡 7.5240×10−08年±1.1491×10−08年 2.6514×10−11±5.4760×10−12
双层PVA一边涂蜡 4.2572×10−07±2.8003×10−08年 8.0962×10−11±1.0785×10−11
表4
透湿性和水蒸气渗透性的准备材料。
3.7。机械性能

杨氏模量( )、压力( ),断裂伸长率( )为评估准备的材料选择以及添加在单个组件的影响。表5显示结果。CA是一个脆弱的聚合物,展品尤其是高杨氏模量和断裂伸长率。没有体现在屈服点测量,确认材料的脆性(50,64年]。增塑作用,相反,假定增加链的灵活性和导致刚度降低79年]。挂钩的存在产生polymer-plasticizer大分子之间的相互作用polymer-polymer交互和它引起的损害减少硬度和杨氏模量而断裂伸长率增加。PVA,应力-应变曲线影响分子量、结晶度、类型和比例的添加剂。断裂伸长率的PVA +添加与PVA相比明显高于由于塑化效应引起的拉(80年]。此外,低断裂伸长率的双分子层是贫穷的机械特性的CA +添加。作为显著点,BAPM的系统,在测试期间CA +添加失败总是首先,它表明BAPM的力学性能是由天然聚合物为最弱的双分子层的材料。
样本 杨氏模量(MPa) 抗拉强度(MPa) 断裂伸长率(%) 厚度(毫米)
CA 1832±71 38±4 7±3 0.253±0.01
CA +添加 660±87 13±2 10±2 0.311±0.03
PVA 1174±189 16±6 69±15 0.128±0.04
PVA +添加 49±6 18±3 217±25 0.094±0.01
双分子层 590±53 11±3 13±4 0.340±0.02
表5
准备的材料力学性能。

4所示。结论

本研究的主要目的是获取和描述一个新的人工聚合物材料准备从CA和PVA。铸造方法,作为一个简单的聚合物生产技术,被用于这个目的和一个双分子层和两个分离和分化良好型的表面成功。充分表征技术提供了相关的数据,允许声称取得了物质满足BAPM的基本要求之一:提高生物聚合物的力学特性。红外光谱、接触角和SEM表明BAPM展览两个独立的表面的聚合物组成的双分子层密切相关。另一方面,DSC的形成并没有发现任何证据表明混合或互穿结构界面的展览 。大量减少脆性的天然聚合物是通过增加挂钩同时杨氏模量较小,轻微但相关上升三倍伸长。PVA改性使用拉、GA和H+,从而实现减少材料以惊人的杨氏模量和断裂伸长率显著改善。BAPM的力学性能接近CA +添加比PVA +添加;因此,可以认为,天然聚合物优于人工聚合物材料的行为。

渗透率的改善至关重要考虑材料的潜在应用在医疗领域,由于气体或营养物质能渗透到电影中占相当大的比例,因此,在可能的生物支架包括分泌相关部分的愈合和再生。对所有的原因,BAPM可以被认为是一种很有前途的候选人,应该进行进一步的分析,以确定其在医学领域的适用性。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作由教育部支持,青年和体育部长的捷克Republic-Program转专业我(LO1504)。

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