生命材料低温保护剂溶液二维降温结晶过程中的分形特征

在低温显微镜下,观察了低温保护剂溶液在降温过程中冰晶的成核与生长过程,并对异相成核结晶过程的图像做了数字处理.观察了冰晶在降温过程中的边界变化规律,发现异相成核后溶液的冰晶最终呈树枝状结构生长,而且随着降温速率加快,冰晶快速生长.对其进一步的分析表明,该过程具有分形的特征.鉴于这种结构形态变化的时间尺度易于观测,同时也反映了随着溶液黏度升高,水分子扩散难度越来越大,而水分子数目则随结冰量增加又减少等内在规律,则可以通过观察该过程结构形态变化,来研究溶液黏度、水分子扩散和结晶能力随降温速率、保护剂类型及浓度的变化规律.其结构的分形特征,恰好提供了理论工具,即可以在分形理论的框架内分析和了解这些规律.在目前还没有找到合适物理模型的情况下,研究低温保护剂溶液降温结晶和升温再结晶/反玻璃化的预防措施具有非常重要的意义.     

HDPE微注射成型条件下非等温静态结晶

利用差示扫描量热仪(DSC),物理模拟HDPE微注射成型模腔中心层的静态非等温结晶过程,将样品从80℃以10℃/min升温速率升至180℃,并保温2 min。然后在液氮冷却作用下分别以5,10,15,20℃/min的恒降温速率,将温度降至80℃,得到静态非等温结晶DSC热流曲线,并利用Eopoxobeku方法对HDPE非等温结晶动力学参数进行解析。研究结果表明:当降温速率从5℃/min增大到20℃/min时,HDPE结晶起始温度从121.81℃下降到118.93℃,结晶度由86.19%增大到90.34%,非等温结晶动力学曲线在结晶初期基本上呈线性关系,而在后期不呈线性关系;结晶初期降温速率对晶体成核和生长机理的影响比较大,而结晶后期晶体成核和生长机理受降温速率的影响较小。     

脂质体悬浮液结晶对其冻干品质影响的研究

利用低温显微镜系统对含有不同浓度海藻糖的脂质体悬浮液,在不同的降温速率下的结晶现象进行显微研究,得出不同条件下的冰晶生长图像,并研究脂质体在不同的降温速率下的冻干过程,比较了不同降温速率下的冻干脂质体的外观和冻干脂质体复水后的囊泡粒径变化,结果表明,对于液体药品快速冻结后得到的冻干品质量优于慢速冻结。     

角膜内皮体外模型玻璃化法保存研究

以牛角膜内皮细胞在培养至融合时的单层细胞作为角膜内皮的体外模型,采用两种玻璃化溶液,考察玻璃化过程对细胞活性的影响.首先以光学显微镜和扫描电镜考察了体外模型的细胞形态和胞间连接情况,发现培养的角膜内皮细胞融合后无论是细胞形态和胞间连接都与天然的角膜内皮相近.然后用低温显微镜考察了两种玻璃化溶液在升降温过程的结冰情况,发现两玻璃化溶液在100 ℃/min的降温和升温速率下都能玻璃化且反玻璃化较弱.设计了一套保护剂的导入和洗脱方案,使得内皮细胞的体积变化维持在-50%～40%.最后以CCK-8试剂盒考察了玻璃化溶液的毒性和细胞经冷冻后的活性,发现VS2的毒性比VS1强;经VS1和 VS2冷冻后的细胞活率分别为61.3%和51.7%,这说明VS1的保存效果比VS2好.     

聚四氟乙烯非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热法(DSC)研究了一系列低分子量聚四(?)乙烯(PTFE)的非等温结晶过程,并以A.Jeziorny方法为基础,对其DSC降温结晶曲线进行处理.结果表明,PTFE的开始结晶温度T_0、结晶结束温度T_e.结晶峰温T_D和外推起始结晶温度T_c均随分子量的减小而降低,结晶热△H则随之增大。Avrami指数接近于2,非等温结晶速率常数Z。随分子量减小而减小,动力学结晶能力G_c和最大结晶速率常数K则随分子量的减小而增大。本文以高聚物分子链段运动理论和结晶速率理论为根据,结合PTFE的结构特征以及非等温结晶动力学各参数的表征的物理意义分析解释了上述实验结果。     

利用DSC测定复合材料的非等温结晶动力学特征参数

测试了MRP A66,MRPET和MRPP三种复合材料在六种降温速率下的非等温结晶DSC曲线.在A.Jeziorny的基础上提出了测定高聚物非等温结晶动力学特征参数的新的数据处理方法。首次报导了这三种复合材料的非等温结晶动力学特征参数。结果表明,非等温动力学结晶能力G_c与高聚物的降温速率无关。当降温速率大等于8k/分时,非等温结晶速率常数Z_c与降温速率无关,但当降温速率小等于5k/分时,Z_c值随降温速率变小而迅速减小,此时Jeziorny理论已不适用.结果还表明,随着降温速率变大,MRPET的Avrami指数增大,而MRPA66和MRPP的Avrami指数却变小。     

纳米CaCO3/聚丙烯的结晶熔融多峰行为研究

用差示扫描量热法(DSC)研究了纳米CaCO3/PP和改性纳米CaCO3/PP的非等温和等温结晶的多熔融行为。结果表明纳米CaCO3明显提高PP的结晶温度,诱导PP形成β晶。反应性单体改性纳米CaCO3/PP的结晶温度进一步提高,但对β晶熔融峰强影响不大。而在引发剂存在下反应性单体改性的纳米CaCO3/PP,促进β晶的熔融峰强明显增强。PP出现双熔融峰与PP形成β晶或者在等温结晶时形成两种不同形态有关。结晶温度提高,双峰移向高温;纳米CaCO3/PP的高温熔融峰高比低温熔融峰的高,但改性纳米CaCO3/PP在较高结晶温度时,高温熔融峰高反而比低温熔融峰的低。延长等温结晶时间对熔融峰温影响不大。     

苊的结晶动力学研究

以纯度分别为99.48%,和97.83%,的苊为样品1和样品2,运用差示扫描量热法(DSC)研究了苊的非等温结晶动力学的行为,并采用Avrami法、Ozawa法以及Kissinger法对数据进行动力学分析.在Avrami模型分析中,ln[-ln(1-X_c)]与lnt线性度良好,且结晶速率常数K_c随着降温速率β的增大而呈下降趋势,这说明降温速率变快后结晶不完善,晶核形成不完全.在Ozawa模型分析中,m及K_T对温度有一定的依赖性,且在一定范围内ln[-ln(1-X_c)]与lnβ的线性度较好,随温度的降低,m值逐渐上升,这说明在低温情况下结晶速率提高,有利于结晶.研究表明,此2种模型均能较好地描述苊的结晶动力学过程.Kissinger方程求得苊的非等温结晶活化能为-121.6,kJ/mol.     

再结晶对沉淀粒子尺寸及其分布的影响

本文通过碳萃取复型样品的电镜观察,研究了再结晶对沉淀粒子尺寸及其分布的影响。当10MnNb钢在1073—1373K温度范围内热压缩后等温停留时,NbC沉淀粒子随等温时间延长而粗化。在未再结晶期间,粒子尺寸分布曲线呈单峰;在再结晶期间,粒子粗化速率加快,改变了原来的粒子尺寸分布,使尺寸分布曲线呈双峰。再结晶时形变基体、再结晶前沿界面和再结晶晶粒三个区域中的粒子粗化机制不同,其平均尺寸和尺寸分布也不同,它们的叠加使尺寸分布曲线呈双峰。     

分提棕榈油的相容性及非等温结晶行为

分提棕榈油的相容性及非等温结晶性质对以其为基料油的塑性油脂品质有重要影响.为更好地应用分提棕榈油,文中通过脉冲核磁共振仪及等温结晶曲线研究了棕榈硬脂(44℃)与棕榈软脂(24℃)的相容性,并采用差式扫描量热仪对二者按一定比例混合得到的复配体系的非等温结晶行为进行研究.实验表明:二者整体上相容性较好,当棕榈硬脂比例高于50%及温度高于33.3℃时存在轻微共晶现象;非等温结晶过程中,在同一降温速率下,随着棕榈硬脂比例的增加,结晶峰变宽,峰值温度逐渐升高,在棕榈硬脂含量相同时,随降温速率的升高结晶峰焓变增大.     

磁性Fe_3O_4纳米微球与H_2O_2类芬顿体系催化氧化罗丹明B

采用溶剂热法成功制备出磁性Fe_3O_4纳米微球,与H_2O_2构建类芬顿(类Fenton)体系,去除印染废水中一种典型的阳离子染料——罗丹明B(RhB).借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行表征,并探讨了H_2O_2用量、纳米粒子投加量、温度、pH值和RhB初始质量浓度等因素对RhB去除效果的影响。实验结果表明:当H_2O_2用量为140mmol/L,磁性Fe_3O_4纳米粒子投加量为1.2g/L,温度为30℃,pH值为3,RhB初始质量浓度为20mg/L时,反应30min即可去除90%,反应60min后已基本完全去除。     

聚亚胺芳醚酮结晶性能及非等温结晶动力学的研究

研究聚合物的结晶行为有利于提高聚合物的加工成型质量。通过亲核取代法制备了聚亚胺芳醚酮(PIEK)聚合物,利用差示扫描量热仪、X射线衍射仪表征了PIEK聚合物的热性能和结晶性能,通过Jeziorny法、Ozawa法与莫志深法研究了PIEK聚合物的非等温结晶动力学。结果表明：PIEK聚合物是一种半结晶型聚合物,存在玻璃化转变、结晶及熔融的相转变行为;PIEK聚合物属于正交晶系,亚胺基团的引入并没有对PIEK晶体结构造成较大的改变;与Jeziorny法和Ozawa法相比,莫志深法更适用于描述PIEK的非等温结晶行为;不同的降温速率会导致PIEK的结晶行为存在较大的差异,PIEK的结晶度随降温速率的增加而降低。研究结果可为PIEK的加工成型及应用提供参考。     

脉冲激光沉积纳米Si晶粒气相生长的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟方法,引入粘连成核模型,模拟了脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒的气相成核与长大过程,并研究了初始烧蚀Si粒子总数对纳米晶粒尺寸和密度分布的影响.研究结果表明:随着初始烧蚀Si粒子总数增大,纳米晶粒数目增多,尺寸分布变宽,Si晶粒尺寸分布近似满足幂函数衰减规律.给出了烧蚀粒子和环境气体密度随时间演化图,所得结论可为进一步研究纳米晶粒生长动力学提供理论依据.     

鲤鱼胚胎冷却至-196℃的试验

鱼类胚胎的低温保存是世界范围内尚未解决的课题,在对鲤鱼胚胎低温保存的初步试验中,我们发现在溶液冰点至-60℃范围内,降温速率对胚胎存活率来说是个决定性因素。如降温速率大于0.5℃/min,胚胎很难存活,而最佳降温速率应小于0.07℃/min,对于鱼类胚胎保存而言,慢复温是比较合适的。在我们的试验研究中,若以2.0mol/LDMSO为抗冻剂,降温速率为0.07℃/min,复温速率为8℃/min时,兴国紅鲤尾芽期胚胎经降温至液氮温度(-196℃),并保存一段时间后复温,仍能存活并孵化为幼鱼。试验达到的最大存活率为25%,出苗率为18%。     

电沉积过程中纳米粒子温度变化规律研究

建立了考虑到热交换和质量交换情况下,电沉积过程中纳米粒子热力学函数满足的方程.探讨了电镀生长、动力学生长和扩散生长这3种生长机制情况下,粒子温度随粒子线度的变化规律.结果表明小岛生长开始时, 小岛温度随粒径增大而急剧升高;当小岛半径增大到开初的1.05倍时,温度缓慢降低;其中动力学生长降温最慢,而电镀生长降温最快.增大电流密度和电解液浓度不会改变小岛温度随粒径的变化情况,但会使温度有所升高.     

壳聚糖和乙二胺改性Fe_3O_4磁性纳米粒子的制备及其对酸性品红的吸附特性

采用SiO_2包覆Fe_3O_4磁性纳米粒子,然后以戊二醛为交联剂使其与壳聚糖交联固化,得到了磁性壳聚糖复合纳米粒子(CMS),再经乙二胺改性制得乙二胺改性的磁性壳聚糖复合纳米粒子吸附剂(EDCMS),并将其用于对酸性品红溶液的吸附研究.考察了pH、吸附剂用量、吸附时间、初始浓度对吸附行为的影响.结果表明,吸附剂对酸性品红脱色率达98.04%以上,最大吸附量为284mg·g~(-1),吸附过程符合准二级速率方程和Freundlich等温模型.     

热喷涂聚酰胺12/纳米SiO2复合涂层的非等温结晶动力学

采用火焰喷涂法制备了聚酰胺12（PA12）及PA12/纳米SiO₂复合涂层,利用差示扫描量热法（DSC）对PA12及其复合涂层的非等温结晶性能进行了分析,对所得的数据分别用Jeziorny法和Mo法进行处理。结果表明：用Jeziorny法和Mo法处理PA12及其复合涂层的非等温结晶过程比较理想;用Jeziorny法求出的Z_c（结晶速率常数）和n（Avrami指数）均随冷却速率的增加而增加;而纳米SiO₂的加入使复合涂层的Z_c和n均大于纯PA12涂层,且使结晶半衰期缩短、结晶速率及结晶度增大。表明纳米SiO₂具有明显的成核剂作用。     

聚左旋乳酸及其复合体系的非等温结晶动力学

用差示扫描量热法研究了聚左旋乳酸（ＰＬＬＡ）及其与羟基磷灰石、甲壳素和甲壳胺复合后的非等温结晶行为,分别用Ｍａｎｄｅｌｋｅｒｎ和Ｚｉａｂｉｃｋｉ两种处理方法获得了ＰＬＬＡ及其在复合体系中的非等温结晶动力学参数．结果表明：随冷却速率的增大,ＰＬＬＡ及其在复合体系中的结晶度迅速下降,Ａｖｒａｍｉ结晶指数ｎ值减小．复合组分可使ＰＬＬＡ的ｎ值增大,有利于ＰＬＬＡ结晶按三维方式发育生长．ＰＬＬＡ及其在复合体系中的非等温结晶速率常数Ｚｃ值（Ｍａｎ－ｄｅｌｋｅｒｎ方法）和动力学结晶能力参数Ｇ值（Ｚｉａｂｉｃｋｉ方法）均随冷却速率增大而增大,而比动力学结晶能力参数Ｇｃ值则与冷却速率无关,但受复合组分影响,其中羟基磷灰石使Ｇｃ值减小,而甲壳素和甲壳胺使Ｇｃ值增大．     

保护剂溶液水合和玻璃化性质的DSC研究

利用差示扫描量热仪研究了乙二醇、丙三醇、1,2丙二醇、l,3丁二醇和2,3丁二醇水溶液的水合性质、玻璃化转变温度和反玻璃化转变温度,得出了这些性质与溶液浓度的关系．未冻水含量在低浓度时没有明显的规律性,而在中高浓度则随着溶液浓度的增大而增大．各低温保护剂在水合性质上所表现出的差异性,体现了保护剂的官能团（羟基、甲基）所起的重要作用．保护剂在玻璃化转变温度和反玻璃化转变温度的明显差异,则反映了它们在玻璃化能力方面的强与弱．     

降膜结晶分离提纯对二甲苯

降膜结晶是一种重要的对二甲苯提纯方式。以含有75%(质量分数)对二甲苯的混二甲苯为原料,研究降膜结晶分离提纯对二甲苯过程,考察挂膜、进料速率、预冷温度、结晶温度、降温速率等工艺条件对结晶过程的影响,以及发汗终温、升温速率对发汗过程的影响。研究结果表明:当结晶条件为挂膜、进料线性喷淋密度360.53 mL/(m·min)、预冷温度25℃、结晶温度15℃、降温速率0.15℃/min时,以及发汗条件为升温速率1℃/min、发汗终温10℃时,可获得纯度高于99.50%的对二甲苯产品。