基于PCL的钢箱节段虚拟预拼装技术

针对目前工程应用中的虚拟预拼装技术存在主观性强、自动化程度低、数据处理过程较为复杂等缺点,首次提出将PCL应用于基于点云数据的钢箱节段虚拟预拼装技术。首先根据钢箱节段截面特征设计一套由面到线、由线到点的控制点提取方法;然后基于PCL中的高效点云处理算法对待拼装截面初始点云数据进行预处理、控制点提取及匹配,输出拼装误差结果;最后将虚拟预拼装技术中使用到的算法串联成群,形成一套完整的钢箱节段虚拟预拼装程序,实现从数据输入到结果输出。将提出的虚拟预拼装技术应用于某钢箱结构桥梁相邻节段,并将计算所得最大拼装误差1.22 mm与规范规定误差进行对比分析,说明基于PCL的虚拟预拼装技术可以有效完成钢箱节段的预拼装工作,具有结果准确、自动化程度高等优点;吊装有应力状态下的节段控制点竖向位移处于0.08~0.14 mm范围内,结果表明工厂扫描得到的控制点坐标可用于指导实际工程拼装。

PEG-PCL载姜黄素胶束的构建及其评价

姜黄素(Curcumin,CUR)来源于植物姜黄的干燥根茎,价格低廉易获得,颜色鲜亮且具有抗炎、抗氧化、抗癌等多种活性,已被广泛应用于食品、药品领域.但因水溶性差,生物利用度低,CUR的用途受到限制.为应对这些问题,选用了两亲性共聚物聚(乙二醇)-b-聚(ε-己内酯)(poly(ethylene glycol)-b-poly(ε-caprolactone),PEG-PCL)制备胶束,并对系列PEG-PCL胶束的形成机制、载药性能、稳定性、释放和细胞摄取进行系统的评价.基于不同分子量PEG-PCL(PEG 2K-PCL 3.5K、PEG 2K-PCL 5K、PEG 5K-PCL 3K、PEG 5K-PCL 5K、PEG 5K-PCL 13K)制备所得的系列胶束显示出很高的封装效率,其中PEG 2K-PCL 5K包封率可达98.38±3.06%.PEG-PCL的封装有效改善了CUR的溶出,并表现出一定的缓释能力,同时提升了CUR的抗氧化活性.胶束外观清澈透亮,冻干后可重新分散于水中,具有很好的稳定性.细胞实验表明PEG-PCL胶束生物相容性良好,且能够被细胞摄取.另外,研究发现胶束的粒径、包封率等载药性能、细胞摄取效率与PEG-PCL分子量有关.总之,PEG-PCL胶束提高了CUR的溶解度、稳定性及细胞摄取能力,可为疏水生物活性分子的有效递送提供思路.

CPO-PCL微粒在缺氧条件下对脂肪间充质干细胞体外增殖及成骨分化作用的影响

目的:探究聚己内酯(polycaprolactone,PCL)包载过氧化钙(calcium peroxide,CPO)的CPO-PCL微粒在缺氧条件下对脂肪间充质干细胞(adipose-derived mesenchymal stem cell,ADMSC)体外增殖及成骨分化作用的影响。方法:提取大鼠ADMSC,并加入制备的CPO-PCL微粒,在缺氧/常氧环境下,正常培养或成骨分化培养细胞,分别于培养第7天和第14天MTT实验检测ADMSC增殖,碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)试剂盒检测ALP水平;茜素红染色观察钙化结节情况,免疫荧光染色观察ADMSC核心转录因子-2(Runt-related transcription factor 2,RUNX2)、骨钙素(Osteocalcin)和骨桥蛋白(Osteopontin)的荧光表达量。结果:在缺氧成骨分化培养条件下,1.00%CPO-PCL微粒显著促进细胞增殖(P<0.05),0.50%和1.00%CPO-PCL微粒显著增加ADMSC ALP和钙结节生成量(P<0.001),促进RUNX2、Osteocalcin和Osteopontin蛋白表达(P<0.05)。在缺氧正常培养条件下,1.00%CPO-PCL微粒增加ADMSC ALP含量,促进RUNX2、Osteocalcin和Osteopontin蛋白表达(P<0.05)。在常氧成骨分化培养条件下,1.00%CPO-PCL微粒增加ALP和钙结节生成量,0.50%和1.00%CPO-PCL微粒促进RUNX2、Osteocalcin蛋白表达(P<0.001)。在常氧正常培养条件下,0.50%和1.00%CPO-PCL微粒促进RUNX2、Osteocalcin和Osteopontin蛋白表达(P<0.05),但对细胞成骨分化无显著影响。结论:1.00%CPO-PCL微粒在缺氧成骨分化培养条件下能够促进ADMSC体外增殖及成骨分化。

氢氧化钠碱蚀法改善3D打印PCL/β-TCP网状支架表面亲水性及其性能研究

目的为解决聚己内酯(polycaprolactone,PCL)/β-TCP骨组织工程支架表面亲水性不足的问题,通过NaOH蚀刻法改善3D打印PCL/β-TCP支架表面微形貌,进一步影响其亲水性和细胞反应。方法采用3D打印熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)技术制备PCL/β-TCP网状支架,通过NaOH蚀刻法进行支架表面粗糙化改性,观察NaOH浓度、时间2项反应参数对支架改性前、后在微观形貌、能谱元素、接触角、压缩强度、细胞黏附等性能方面的影响。结果经NaOH蚀刻后成功制备PCL/β-TCP网状支架表面微孔结构。随着NaOH浓度、时间任一种参数的增加均会导致支架表面微孔增大、材料表面接触角减小,但NaOH处理参数为1 mol/L(24 h)或10 mol/L(6 h)的蚀刻支架,其压缩强度与未处理组对比,差异没有统计学意义(P=0.071);蚀刻支架上细胞数目增多,单个细胞铺展面积大,在骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附增殖上更具优势。结论采用NaOH蚀刻法改善3D打印PCL/β-TCP骨组织工程支架亲水性的方法是一种低成本的有效策略,可有效改善支架湿润性和细胞黏附。

形状记忆PCL/CB复合材料的制备及其光致弯曲变形行为

为了制备具有远程可控变形且性能优越的形状记忆聚合物,采用巯基-烯点击化学法制备了PCL/CB复合材料,并用FTIR、DSC、1 H NMR和DMA对复合材料的结构、热性能以及形状记忆特性等进行表征。结果表明:交联复合材料薄膜的热转变温度为50℃,且当预拉伸的复合材料薄膜受到100 mW/cm^(2)强度的激光照射时,CB颗粒吸收激光光子而产生光热转换且由于各向异性链松弛和应变能释放,致使上层薄膜在受到激光照射时,结晶熔融发生形状记忆效应而收缩,与此同时下层薄膜仍然处于玻璃态,上层薄膜的收缩力使PCL/CB复合材料薄膜朝着激光照射方向发生弯曲变形。同时,弯曲角度可以通过薄膜预拉伸应变量、激光照射时间以及薄膜厚度3个参数进行调控;当预拉伸应变为300%、薄膜厚度为0.4 mm时,最大弯曲角为164°。这种具备局部可编程行为的PCL/CB复合薄膜可为光响应SMP的变形模式提供新思路。

复合纤维PCL/EVOH的激光熔体静电纺丝法制备及其性能研究

EVOH涂覆法制备PCL/EVOH复合纤维棒,采用激光熔体静电纺丝法将纤维棒制成微/纳米纤维毡,研究了EVOH涂覆对静电纺纤维形貌和性能的影响。利用SEM、DSC、TG-DTA及WCA对纤维形貌、熔点、热稳定性和亲水性进行了表征。SEM结果表明:EVOH涂覆后,PCL纤维直径可从7μm显著降低到2μm;WCA结果表明:EVOH涂覆PCL后纤维膜的亲水性得到明显改善;DSC测试表明:EVOH的涂覆对PCL的熔点的影响很小;TG-DTA分析证实:复合纤维PCL/EVOH仍具有较好的热稳定性。

PCL在实时数据采集中编程应用

PCL-818虽然具有多种功能,但是PCL-818所带的程序使一块板只能对一个参数进行实时采样。用C++语言对PCL进行了编程,使它能够满足对两种数据实时采集、A/D转换及中断方式数据传输要求。实验结果证明了该方法的实时性和正确性。

脱胶处理对单向蚕丝/PCL复合材料性能的影响

针对聚己内酯(PCL)力学强度不足的问题,以单向蚕丝片为增强体,PCL为树脂基体,通过热压成型工艺制备了单向蚕丝/PCL复合材料。为了获得界面结合良好的单向蚕丝/PCL复合材料,采用Na_(2)CO_(3)溶液对单向蚕丝片进行脱胶处理。利用扫描电镜、接触角测定仪、万能强力仪、摆锤冲击试验机、热重分析仪等研究了不同质量分数的Na_(2)CO_(3)溶液脱胶处理对单向蚕丝片表面性质及蚕丝/PCL复合材料力学性能和热稳定性能的影响。结果表明:经过脱胶处理后,单向蚕丝片浸润性改善;在质量分数为1.5%Na_(2)CO_(3)溶液中脱胶1 h后,蚕丝表面丝胶基本除尽,树脂基体对单向蚕丝片浸润效果良好,复合材料中单向蚕丝片与PCL基体结合紧密,单向蚕丝/PCL复合材料的力学性能最好;与未脱胶单向蚕丝/PCL复合材料相比,脱胶后的弯曲强度和冲击强度提高了87.06%和56.25%;单向蚕丝片脱胶处理后,单向蚕丝/PCL复合材料的热稳定性能变好。脱胶处理后的单向蚕丝片作为增强体应用于可降解复合材料中,获得的单向蚕丝/PCL复合材料界面结合良好、力学性能优良,表明其在可降解天然纤维增强复合材料领域中应用潜力巨大。

HTPE/PCL四组元推进剂药浆的流变性能

为研究聚ε-己内酯(PCL)加至推进剂配方后的流变特性,采用流变测试仪对比了HTPE和HTPE/PCL四组元推进剂药浆在不同温度及剪切速率下的流变性能,并优化工艺参数。结果表明,HTPE和HTPE/PCL推进剂药浆的剪切应力与剪切速率呈指数增长,表观黏度呈假塑性流体剪切变稀的流动特性;温度升高能降低药浆的剪切应力、表观黏度及黏度系数,增加剪切速率指数;HTPE/PCL推进剂药浆的流动活化能为3.90×104kJ/mol,略高于HTPE推进剂药浆(2.75×104kJ/mol)。引入PCL对推进剂药浆工艺性能无明显影响,HTPE/PCL推进剂药浆较佳的工艺温度为50~60℃,适用期为270~329min。

AFM研究PCL薄膜的结晶形态

利用原子力显微镜 (AFM)详细研究了聚己内酯 (PCL)超薄膜及其在特殊限制环境下的结晶形态 .AFM的观察表明 ,PCL在石英基板上的结晶形态呈现典型的球晶及比较少见的树枝状晶两种形态 .认为主要是超薄膜结晶过程中由于几何受限及基板吸附导致分子链扩散移动速度大大降低 ,由此形成的扩散控制结晶过程从而导致最终形成树枝状的分形结构 .将聚合物限制在间距为 10 μm的凹槽内 ,发现PCL的结晶有比较规整的排列 ,而且沿着凹槽的方向结晶排列取向优先 .当在凹槽两侧铝条上施加强电场后 ,发现在静电场作用下 ,PCL的结晶取向生长方向发生改变 。

PCL/HA静电纺丝纤维涂层对可降解Mg/HA复合材料的表面改性:力学性能、腐蚀和生物相容性

采用搅拌铸造和挤压法制备Mg/HA复合材料,并在其表面采用静电纺丝法涂覆聚己内酯/羟基磷灰石(PCL/HA)纤维(2.5%和5%HA,质量分数),以提高其耐腐蚀性。力学性能测试结果表明,复合材料的压缩屈服强度从73MPa(纯镁)提高到151MPa,提高了107%。SEM、EDS和XRD分析表明,HA颗粒分布在多孔涂层中。极化曲线结果表明,涂层试样的耐腐蚀性能均优于未涂覆试样。PCL涂层使样品的腐蚀电流密度降低了两个数量级。通过极化和体外腐蚀试验证明了HA在涂层中的有效性。涂层和随后形成的Ca-P层阻碍了模拟体液与基体的接触和渗透,从而起到保护表面的作用。PCL/2.5%HA涂层样品的腐蚀速率最低,其平均值为0.98mm/a,与未涂层样品相比,在14天内减少了81%。根据3天MTT结果,使用PCL/2.5%HA涂层可使细胞活性从43%提高到121%。综上,涂覆PCL/2.5%HA纤维的Mg/HA复合材料在生物可吸收植入物方面具有广阔的应用前景。

土壤中降解聚己内酯(PCL)微生物菌种的筛选及降解性能

为了获得土壤中能降解聚己内酯(PCL)的微生物并研究其降解效果,对陕西普通土壤中的细菌、真菌、霉菌和放线菌进行驯化、筛选,并分别对PCL进行生物降解,研究降解前后PCL质量损失、表面形态、结晶度三方面的变化,结果表明,在陕西普通土壤中存在能够降解PCL的细菌、真菌、放线菌,其中放线菌的降解能力最好,真菌中霉菌的降解能力相对较弱,部分细菌具有较好的降解能力.经生理生化实验鉴定:具有较强降解PCL的细菌为蜡状芽孢杆菌.经上述菌种侵蚀后的PCL球晶均受到一定程度的破坏,其结晶度都有所降低.

PCL改性途径的研究

综述了国内外改性聚己内酯(PCL)的发展状况,从六个方面介绍了对PCL改性研究工作的进展,认为PCL只有通过改性提高性能,降低成本,才有广阔的发展前景。

PLA/PBAT/PCL生物降解复合材料的制备及其性能分析

以聚乳酸(PLA)和己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)为基材,聚己内酯(PCL)为相容剂,采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/PCL复合材料,研究了所得复合材料的热性能、力学性能和流变性能。结果表明,当PCL含量为2%时,复合材料的冲击强度和拉伸强度达到最大值;随着PBAT含量的增加,复合材料的熔融结晶温度Tc逐渐降低,而其初始热分解温度To先上升后下降;当PBAT的含量为15%时,To最大,其值为334.18℃。当PBAT含量从0增加到20%时,复合材料的冲击强度从3.26kJ/m2增加到7.07kJ/m^2,其断裂伸长率则从2.46%增加到118.22%;另外,随着PBAT含量的增加,复合材料的熔体弹性增加。

溶剂浇铸-粒子沥滤法制备PBS/PCL组织工程支架

选用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚ε-己内酯(PCL)共混材料作为组织工程支架材料基质,氯化钠和葡萄糖颗粒作为致孔剂,在传统的溶剂浇铸-粒子沥滤法的基础上,通过调节PBS/PCL的质量分数制得了不同尺寸且孔径、孔隙率满足组织工程支架要求的PBS/PCL多孔支架.对多孔支架的微结构、孔径、孔形态和亲水性进行了表征,研究了PBS/PCL的质量分数、致孔剂粒径对支架成型及孔隙率的影响.结果表明,PBS/PCL的质量分数对支架成型影响较大,过低或过高的质量分数都会导致支架成型性差,质量分数在6%～10%时支架成型较好.利用质量分数为8%的PBS/PCL溶液可以制备形状复杂的多孔支架.所制支架内部孔洞分布均匀,贯通性好,孔径可由致孔剂的粒径来调控,支架孔隙率为86%～93%.支架亲水性良好,吸水率随孔隙率的增大而上升.

可降解聚合物PCL、PBS在低有机污染水中固相反硝化脱氮效果比较

为了解决低有机污染高氮素水中由于低碳氮比而造成的后续脱氮问题,通过设反应填充床,外加固相碳源,对比了2种可降解聚合物PBS和PCL的反硝化效果。结果表明,(1)在进水TN质量浓度维持在14.33～18.31 mg.L-1,HRT为15.6 min时,PBS填充床平均TN去除率为94.93%,高于PCL填充床。(2)PBS填充床平均反硝化速率为13.55 mg.L-1.h-1(以N计),高于PCL填充床的9.07 mg.L-1.h-(1以N计)。(3)PBS填充床NO3-N、NO2-N、NH3-N的出水质量浓度分别维持在0.37～0.87、0～0.20、0.01～0.07 mg.L-1,优于PCL填充床。(4)PBS和PCL颗粒表面附着的微生物以杆菌为主,伴有少量的弧菌。该研究为日后新型固相碳源的开发提供了科学依据。

可吸收性生物材料PCL在体外与动物体内降解机制的研究

检测了可吸收性生物高分子材料PCL在体外、动物体内的特性粘度[η]、数均分子量Mn及结晶度的变化；探讨该材料在体外与动物体内降解的机制。试验结果表明，降解速率与材料原始分子量无关，降解的临界数均分子量（Mn）。接近于5000；在该分子量以前材料以水解机制为主并伴有表面酶浸蚀机制，在该分子量以后则以浸蚀机制为主．失重明显，并用扫描电镜图片比较了材料浸蚀前后的表面形态．

PCL在PCL/PLLA复合材料中的结晶行为研究

研究了PCL(聚己内酯)在PCL/PLLA(聚左旋乳酸)共混物或共聚物中的结晶行为,结果表明:PCL与PLLA为不相容体系,共混物在80℃热熔结晶后仅出现轻微相分离,但在180℃熔融后则出现明显的相分层;共聚物由于存在化学键作用,相分离现象不明显,但PCL结晶受限比共混物更严重。基于PCL与PLLA不相容的特性,通过2种不同的方法分别制备了PCL/PLLA双层膜和叠加膜,研究发现:在双层膜中由于两膜界面处存在部分混溶,导致PCL膜形成规整的环带球晶;叠加膜由于不存在界面混溶,只能形成普通黑十字消光球晶。

两亲性PVP／PCL水凝胶中水的状态

在乙酸乙酯中制备了两亲性聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/聚己内酯(PCL)水凝胶,凝胶平衡溶胀率ESR随PVP用量增大而增大。凝胶ESR随引发剂用量增加先增大后降低,合适的引发剂用量为单体N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)质量的0.05%左右。TG-DTA分析表明,当PVP含量为70%时,DSC曲线在120℃内出现两个失水吸热峰,说明凝胶中有明显的结合水。低温DSC分析表明,自由水与结合水均随PVP含量升高而增大,结合水主要为可冻结结合水。

基于PCL语言的波浪压力自动加载方法

提出了一种基于PCL(Patran command language)语言的波浪压力自动加载方法。其基本思想是,将单元分为完全在水线以下以及横跨水线的两种类型,第一类单元在加载时直接施加单元压力,对于第二种类型的单元,考虑了部分受压的影响,将四边形单元转化为三角形单元,得到了单元节点力。并对加载的具体实施过程及相关的PCL函数进行了较为详细的说明。最后,利用该自动加载方法对滚装船进行了加载。结果表明,文中的自动加载方法将压力计算与压力施加有机地联系了起来,有效地解决了加载的效率的问题,不仅缩短了加载数据的时间,而且避免了数据录入错误的发生,为有关人员对结构物进行强度有限元分析时进行载荷施加提供了自动化的方法。