牙科及骨科用聚乳酸的結晶與熱裂解之探討

本研究之目的在於探討具生物分解性的聚左乳酸(poly-L-lactide，簡稱PLLA)加工過程中，溫度及環境對分子量改變和結晶行為的影響，以期在製備新型生物可吸收性材料時，能控制其機械強度與降解速率，以應用於牙科或骨科硬組織之修復。實驗採熱熔熱壓成型法，製備聚乳酸試塊，探討：(1)PLLA複合材之基本性質，以MTS測試其彎曲強度，用DSC來檢測熔點，再以測定毛細管黏度分析分子量的變化；(2)量測PLLA在溶解、再沈、乾燥、熔融和熱壓等加工過程中，其分子量的降解程度。另外，利用濕式成膜的方式，製備聚乳酸薄膜對聚乳酸的結晶性進行探討。實驗發現220 ?C為所測試聚乳酸熱熔加工的適當溫度；在不同的加溫氣氛中，聚乳酸到達融熔所需的時間有所不同，空氣下熱熔較有效率，但過程之熱性質變化較為激烈，而真空下加溫所得聚乳酸彎曲強度明顯大於在空氣中加溫。不同降溫系統亦造成不同聚乳酸彎曲強度，在氮氣下降溫的彎曲強度較空氣中的值高。亦即，於真空中熱熔並在氮氣下冷卻的聚乳酸所得之彎曲強度(115.9 + 1.3 MPa)最高，而於空氣中加溫並冷卻的聚乳酸之彎曲強度(76.9 + 1.8 MPa)最低。結晶熱焓、熔點波峰和繞射角隨著時間而變化，其影響因素包含了再結晶效應與熱裂解效應。所得聚乳酸的成型物經由適當的熱處理，可以改變聚乳酸的結晶度和晶型，藉此進一步的掌握降解速率。但對於PLLA，以射出成型之試樣經過熱處理後，彎曲強度會下降(由113.5下降至87.6 MPa)，物性較脆；而藉由PDLLA的改質，經過熱處理後，彎曲強度增加(由116.8增加至146.5 MPa)和伸長率都會增加，且有適當的結晶度。本實驗對於寡乳酸聚合物的基本性質和加工條件已有初步瞭解，以射出成型所製備之聚乳酸試樣經由熱處理後的彎曲強度亦高達146 MPa，聚乳酸的機械強度和降解速率與其分子量、結晶度息息相關，因此對於升溫環境的保護，以及適當時間的再結晶處理，都是聚乳酸加工條件最佳化的重要因素。