冷热台在聚合物的多晶型晶体结构、热诱导相变及其对机械性能和降解行为的影响中的应用

       多晶型结构已经成为决定生物可降解聚合物力学性能和降解行为的关键因素。在本文中，浙江大学化工学院潘鹏举教授团队报道了聚合物对二氧环己酮(PPDO)的多晶型晶体结构、相变及其对机械性能和降解行为的影响，这是一种典型的可生物降解和可生物吸收的半结晶聚合物，用于生物医学应用。PPDO的多晶型结构和结晶动力学都强烈依赖于结晶温度(Tc)。随着Tc的增加，PPDO的熔融焓和结晶度先减小后增大。PPDO在低Tc(≤10°C)结晶过程中形成一种新的介晶多晶型物(称为α′型),这与在高Tc(≥60°C)生成的普通α晶体不同。α′晶体比普通α晶体具有更弱的链间相互作用和更短的长周期，表明α′晶体的链堆积更松散。α′晶体是亚稳态的，它们在加热过程中转变成热力学稳定的α晶体。α′型PPDO比其α对应物具有较慢的降解速率、较高的柔韧性，但强度和模量较低。这将提供一种可行的方法，通过改变晶体修饰来调节PPDO的降解和机械性能。

       Figure 8. Alkali catalyzed hydrolysis results of PPDO melt-crystallized at 10, 50, and 90 °C in NaOH solution (0.02 mol/L) for different periods:(a) degradation ratio (%); (b) SEM images of degraded sample. The numeral in panel a indicates the degradation rate (h−1).

       FTIR光谱在NICOLET iS50 FTIR光谱仪(Thermo Scientific，USA)上测量，该光谱仪配备有透射模式的MCT检测器。PPDO夹在两个ZnSe载玻片之间，在冷却到等温结晶所需的Tc之前，在140℃熔化2分钟。为了研究依赖于Tc的晶体结构，在25°C下测量在不同Tc下结晶的样品，以消除温度对FTIR光谱的影响。对于变温FTIR分析，在Instec HCS402热台(Instec Inc .，Colorado，USA)中以5 ℃/ min的加热速率将在5℃或90℃结晶的PPDO从25℃加热到120℃。在加热过程中以2.5℃的间隔记录光谱。光谱通过32次扫描和2cm-1的分辨率收集。

       美国INSTEC HCS402XY冷热台专为显微镜/光谱仪设计。其可在 -60℃ ~ 400℃ 范围内控温，同时允许光学观察和样品气体环境控制。此款冷热台在样品上下都有加热片，上下同时加热，能较小垂直方向上的样品温度梯度。冷热台还设计有侧边快速送样器，可夹持25 mm x 75 mm标准载玻片快速地送样退样，HCS402XY还可进行显微镜下样品精密移动。