摘要

这篇短文试图从全球公认的科学家和专家的团队中收集信息和事实，并提供的观点原位钢筋microfibrillar复合材料。众所周知，聚合物的熔融纺丝甚至是固体拉伸(拉伸)可以产生高模量、高强度的聚合物纤维。原位微纤维增强复合材料(mfc)或纳米纤维增强复合材料(NFCs)是令人印象深刻的系统，它们是由熔融混合冷/热拉拔，然后压缩或注射成型的非混溶塑料共混物。例如,聚(丙烯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯乙烯),聚(丙烯)/尼龙6,聚(丙烯)/尼龙- 66、聚(丙烯)/聚碳酸酯、聚(乙烯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯乙烯),聚(乙烯)/尼龙- 66,聚乙烯/聚碳酸酯、聚(ɛ己内酯)(PCL) /聚(乳酸)(PLA)被广泛使用MFC的混合系统。本文着重介绍了利用该方法改善上述共混体系性能的方法原位增强微/纳米纤维复合材料原理。

关键词

塑料混合;塑料;原位增强的Microfibrill复合材料;生物医学;应用;材料

介绍

原位基于两个热塑性塑料的微纤维素增强复合材料（MFC）或纳米纤维增强复合材料（NFC）已经获得了很多兴趣，因为这种类型的材料提供了定制不混溶的塑料共混物的性质的方法，用于所需的应用。一个现场微纤维增强复合材料(mfc)或纳米纤维增强复合材料(NFCs)由一对热塑性聚合物组成，它们在熔点温度上具有独立且不同的特性。这种类型的现场微纤维增强复合材料(mfc)或纳米纤维增强复合材料(NFCs)通常由三种主要的加工协议[1]生产:(2)高熔点聚合物(TmA)在玻璃化转变温度(Tg)下的冷拉伸(拉伸)共混物，称为微纤维共混物(MFB)或纳米纤维共混物(NFB)。(3)微纤维共混物(MFB)或纳米纤维共混物(NFB)在固定温度(T) (TmB原位微/ nanofibrillar混合(地铁消防队/负反馈)。将微/纳米纤维混合(MFB/NFB)转化为原位通过在温度（T）的压缩或注射成型中加强微/纳米纤维结合材料（MFC / NFC），由此产生的较高熔点聚合物作为纤维和较低熔点聚合物的增强作为基质[2]，如如图1所示。

图1：编制方案原位微/纳米纤维增强聚合物复合材料(MFC/NFC)-TmA:聚合物A熔点;TmB:聚合物B的熔点;TmA >三甲;TgA:聚合物A的玻璃化转变温度。

微纤维共混(MFB)或纳米纤维共混(NFB)概念的进一步改进，导致从各种塑料共混物中生产出许多种MFC或NFC。例如，利用特定的溶剂提取基质已经很好地解释了，结果，微/纳米纤维可用于生产织物[3]。经证实原位促进微/纳米纤维是单独的单独材料分离原位增强的微/纳米纤维复合材料，也可用于各种应用。的原位增强的微/纳米毛虫复合材料概念允许将多种原始或废塑料转化为纤维状纳米材料，可以根据技术以及特定要求使用额外的处理[4]。大大，更棘手的申请似乎是他们的生物医学应用，例如，在再生药物和医学科学领域。用于组织结构和工程的支架材料的要求增加[5]。看着脚手架的整体性能取决于脚手架材料的表面，纳米纤维是做这项任务的杰出选择。除此之外原位增强的微/纳米蓟体复合材料策略可用于可生物降解和生物相容性聚合物。这些复合材料也可以用于载体的作用，用于调节药物递送。对于这种特定目的，原纤维必须具有粗糙的表面（以及多孔多孔），以能够改善药物载荷能力。更明智地，尺寸和显着的表面积相对于体积，可在纳米纤维上可接近用于药物装载，并使其成为合理的选择[6]。为了改善粗糙度，也可以与不混溶的塑料混合物一起使用各种类型的纳米颗粒。

技术水平原位增强微/纳米纤维复合材料

具有MFC或甚至NFC构型的聚合物 - 聚合物复合材料的优点是已经生产的，并且它包括以下优点：通过聚合物加强聚合物，绝对没有矿物成分，简单的处理，轻质，机械特性的协同影响，整个可重复使用以及可回收的，NFC（几乎含有聚集体）的纳米纤维的优异分布，用于分离微型或纳米纤维的机会，而无需额外的相容剂（用于缩合聚合物，提供自相容效应）[6]。这意味着，每当混合物由一对缩合聚合物组成时，也可以作为互换化学反应的结果分析自组织效应，导致相界处的共聚物产生共聚物。MFC / NFC的机械特性靠近商业生产的短玻璃纤维增​​强热塑性塑料的那些，具有相同的基质。MFC / NFC包括聚烯烃，例如聚丙烯（PP）或甚至以基质形式的聚乙烯，以及增强作用的聚（对苯二甲酸乙二醇酯）表现出相同的形态学。此外，已经研究了基于包括PET和聚酰胺的缩合聚合物的结构特征MFC / NFC。与原始PP和PE矩阵相比，它们的机械性能（例如，除了杨氏模量之外的抗拉强度）是较大的五倍。与具有类似基质（LDPE）的短玻璃纤维增​​强复合材料（30wt％玻璃纤维）相比，MFC / NFC提供大致相当于等效的杨氏模量和拉伸强度以及显着更好（约10次）变形电位。原位强化二元和三元聚合物/聚合物复合材料是由熔体混合的聚(对苯二甲酸乙二醇酯乙烯)(PET), polyamide-6 (PA-6)和聚酰胺- 66 (pa - 66)在一个挤出机外观的催化剂,然后伸展(图)的挤出物以及退火混合。单体之间通过共聚形成化学键，PA-66与PA-6共结晶，PET、PA-6、PA-66支持结晶，促进了共混组分[7]的相容性。

从废聚（乙烯邻苯二甲酸乙二醇酯）容器中重复使用（乙烯对苯二甲酸乙二醇酯）和瓶子已经采用了强化材料对全同立构聚丙烯的作用有关的思想原位钢筋microfibrillar复合材料。在熔融挤压和随后的拉伸过程中有效地制备出了PET的微纤维，并在最后的注射模试样中保持了微纤维的存在。研究了拉伸比、磨碎PET片的初步尺寸和PET比例对挤出物的形貌、PET纤维的形态和MFC的力学性能的影响。PET微纤维的存在提高了MFC的弯曲模量、拉伸模量和拉伸强度，此外，马来酸酐接枝的等规聚丙烯作为相容剂[8]也提高了MFC的抗拉强度。

它已经被用于创建替代导电炭黑(CB)填充聚(对苯二甲酸乙酯)(PET)/聚乙烯(PE)原位低渗阈的微纤维复合材料通过选择性地在PET微纤维表面定位CB粒子。先将CB颗粒与PE基体混合，再将PET加入到CB/PE混合物中。因此，CB/PET/PE复合材料暴露于狭缝模具挤压，热拉伸和淬火技术生产原位其中CB粒子同时迁移到PET微纤维的表面。形态学观点表明，PET相产生了明确的微纤维，而CB粒子压倒性地定位在PET微纤维的表面，这导致了极低的渗流阈值(3.8%)和可靠的电导率。通过炭黑粒子与PET微纤维的相互作用和重叠形成导电网络。此外，在PE基体中残留的炭黑颗粒对导电路径也起着主要作用，特别是在高炭黑负载的微纤维复合材料[7]中。

微/纳米微纤维提高了溶剂和气体阻隔性能。的原位生成原纤维作为热结晶的成核剂，而反式晶只发生在原位增强微/纳米纤维复合材料[4,9-13]。因此，MFC对工业尺寸产品的加工和作用得到了有效的关注。MFC在汽车结构中具有高质量的实际应用可能性，因为它不含矿物增强。通过对第二混合成分(基质)的特殊提取，分离纳米和微纤维，为它们的生物医学用途提供了机会，如再生药物的支架，甚至是与纳米过滤材料一起作为调节药物传递的载体[4,10-13]。

基于可降解聚合物的原位微/纳米纤维增强聚合物复合材料

在过去的几十年里，生物可降解聚合物满足了人们对生物医学应用日益增长的兴趣。这些聚合物中的一种无疑是聚(ε-己内酯)(PCL)，它是一种聚酯，以其易获得性、相对便宜的价格水平和易于改性而被广泛应用于组织工程领域。其化学特性、生物特性、物理化学条件、降解性以及机械耐久性一般都得到了改善，从而;它通常应用于严酷的机械、物理和化学环境中，其特性没有重大的腐蚀。PCL的降解时间相当长;因此，它主要用于替代体内的硬组织，在这些组织中，恢复可能需要较长时间。此外，它还通过提高机体的刚度[14]来应用于机体的承重组织。然而，由于PCL的可定制性，它的应用不仅限于一种组织，而且通过降低其分子量和降解时间，广泛应用于软组织工程中。这部分综述描述了PCL的基本特征，它的原位增强微/纳米纤维复合材料用于医疗保健应用，例如组织工程和药物输送系统。聚己内酯是一种生物可降解材料，在生物医学、产品和食品包装方面具有许多有益的特性。 Nevertheless, its application is restricted by lower yield stress, stiffness. Consequently, it has remarkably ductile deformation under the ambient situation. The main factor is the low glass transition temperature as well as limited stable crystalline configuration. Mechanical performance is modified by mixing, the inclusion of an appropriate biodegradable polymer to protect biodegradability. Usually, the possibility of enhancing mechanical characteristics of PCL by means of blending is comparatively low [6,15]. An additional procedure for improving PCL mechanical performance is the production of composites having PLAbased fibers, mostly produced by using electrospinning. The best-suited strategy is being investigated the influence of原位开发了聚乳酸(PLA)在PCL基体中的熔融拉伸纤维结构。考虑到微纤维共混物的注射成型是在温度(T)下进行的，该温度低于PLA原纤维的熔化温度原位得到PLA微/纳米纤维的增强复合材料，得到PCL基质。根据原位微生物复合材料的处理方法，两个可生物降解的塑料PLA（PA）和PCL（PB）（PB和PB具有不同的熔点温度，熔点温度和PA>熔点和玻璃化转变温度的熔点温度和玻璃化转变温度Pb）在真空烘箱中蒸发。PLA（PA）和PCL（PB）的混合在反向旋转单螺杆或双螺杆挤出机中进行。通过利用拉伸单元将挤出的混合物转化为微/纳米纤维混合物来挤出挤出/冷却挤出熔融/冷。Microfibrillar混合物改变为原位通过压缩/注塑的微/纳米纤维增强复合材料。各向同性基质已知MFC / NFC结构，其在压缩成型的情况下，在注射成型后的各向同性取向或甚至各向异性取向的各向同性基质中已知的[16,17]。聚合物（PA）和聚合物（PB）的重量比和注射/压缩成型深刻地改变了形态以及性质原位微/纳米纤维结合复合材料。预期的形态原位微/纳米纤维增强复合材料如图2所示。

图2：形态学发展原位微/纳米纤维增强复合材料:步骤1)聚合物Pa和Pb熔融共混后的球形形貌;步骤2)聚合物Pa和Pb挤压后呈椭圆形;步骤3)冷/热拔后(Pa)和(Pb)原纤维形态;步骤4)a)压缩成型后聚合物(Pb)各向同性基体中聚合物(Pa)的各向同性纤维;b)注射成型后聚合物(Pb)各向同性基体中聚合物(Pa)的各向同性纤维。

结论与未来展望

提出了用聚合物共混物制备微/纳米纤维增强复合材料(MFC/NFC)的新思路。聚合物/聚合物mfc的生产基本上包括三个步骤，ZIZ.：（a）共混组分聚合物，通常在挤出机中，（b）拉伸或取向和（c）退火或各等调化步骤。在主要步骤中，在具有或不存在增容剂的情况下表现出的两个或更多个不混溶的热塑性聚合物的熔融混合。在随后的步骤中，挤出的共混物是一种冷拉伸或热量，以实现聚合物的原纤维形态。在下一步骤中，绘制的混合物是退火的或各向同性化，其消除了具有较小熔点温度（Tm）的聚合物的纤维状形态。保持熔点温度（Tm）较高的聚合物的原纤维，因为它们在各向同性或各向异性地分布在下TM的聚合物的各向同性基质中。因为基质和增强件是热塑性聚合物以及产生增强件（具有较大TM的聚合物的原纤维）原位在整个过程中，这些定义为原位增强聚合物/聚合物复合材料。当考虑微纤维复合材料的大规模制造时，必须充分优化工艺标准，以解决拉伸线的切割问题以及压缩/注射成型过程中的加载问题。热膨胀系数的显著差异，以及各种塑料对的泊松数的显著差异，也可能是造成界面附着力不足的原因。因此，建立一种能进一步增强MFC/NFC力学特性的界面附着力的方法至关重要。通过改变挤压和拉伸的标准来获得微纤维/纳米纤维是可以实现和吸引人的。纳米微纤维增强复合材料范围的建立为改善材料性能开辟了广阔的前景。我们需要考虑各种其他生物可降解聚合物共混物以及增容剂，以生成新型的MFC/ NFC。更有益的是使用这些特定的纳米填料，如碳纳米管和碳纳米纤维，它们在拉伸过程中独立排列。

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条信息

文章类型:迷你回顾

引用:高效原位增强微/纳米纤维聚合物-聚合物复合材料:一类新的生物医学应用材料。J Med Chem Drug Des 1(1): dx.doi.org/10.16966/2578-9589.106

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出版历史：

收到的日期：2017年11月16日,

接受日期:2018年2月19日(

发表日期:2018年2月23日(