基于丙烯酸-N-琥珀酰亚胺酯共聚物交联剂的壳聚糖水凝胶的生物相容性研究

壳聚糖作为一种天然的氨基多糖,拥有良好的生物相容性和资源可再生性,但是较差的力学性能限制了其更广泛的应用。本研究以丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸-N-琥珀酰亚胺酯为单体聚合得到三元共聚物大分子交联剂,然后将其与壳聚糖溶液混合后制备壳聚糖水凝胶。采用红外、热重、SEM等对合成的聚合物及壳聚糖凝胶的组成、形貌和热稳定性进行了表征。结果表明,丙烯酸-N-琥珀酰亚胺酯共聚物的数均分子量为111900,具有一定的水溶性,与壳聚糖形成的水凝胶有良好的力学性能、溶胀性能和水蒸气渗透速率。在PBS(pH=7.4)中交联的凝胶膜与酸性条件下制备的凝胶膜相比,热分解温度提高,水接触角变大,力学性能得到较大提升。细胞毒性实验表明壳聚糖凝胶有良好的生物相容性,人脂肪干细胞在壳聚糖凝胶膜上会形成细胞簇并分泌外泌体。将壳聚糖凝胶膜覆盖在脂肪干细胞上,细胞能正常生长并分泌外泌体。因此,壳聚糖凝胶具有负载外泌体后应用于皮肤敷料的潜力。

聚乙交酯纤维膜体外降解结构与性能研究

将熔喷法制备的聚乙交酯(PGA)纤维膜置于生理盐水中进行体外降解试验。采用pH计、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、万能材料试验机等研究PGA纤维膜降解前后的结构和性能。结果表明:在整个降解过程中,降解液的pH值逐渐降低,纤维膜的质量损失率逐渐增大;纤维表面逐渐出现纵向裂纹直至断裂;熔点逐渐降低,晶体结构基本不变,但结晶度呈先升高后降低的趋势;纤维膜的平均拉伸强度呈现先缓后快的下降趋势,14 d平均拉伸强度保持率为21.3%,因此,该纤维膜在降解14 d后仍然保持一定的力学性能。

Kevlar 49纤维与芳纶Ⅲ的结构与性能研究

借助傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和强力拉伸仪分析研究了Kevlar 49和芳纶Ⅲ的化学结构、表面特征及力学性能。结果表明:芳纶Ⅲ的红外谱图上多出了苯并咪唑环的吸收峰;芳纶Ⅲ的表面较粗糙,Kevlar 49表面较光滑,芳纶Ⅲ和Kevlar 49纤维表面的碳、氧元素均比化学式计算值有所增加,但氮元素含量下降;芳纶Ⅲ表面的极性基团种类比Kevlar 49多。芳纶Ⅲ的单纤维拉伸强度是Kevlar 49的1.5倍,断裂伸长率比Kevlar49提高了45%～65%;2种纤维的断裂方式均为劈裂断裂,具有皮芯结构,但芳纶Ⅲ分子间的作用力比Kevlar49纤维强。

芳纶Ⅱ与芳纶Ⅲ的热分解行为比较

利用热重分析研究了芳纶Ⅱ(Kevlar49)和芳纶Ⅲ(FanglunⅢ)在不同升温速率和氮气气氛下的热分解过程,用Kissinger方法、Flynn-Wall-Ozawa方法和Coats-Redfern方法研究了芳纶Ⅱ和芳纶Ⅲ的热分解动力学及热降解机理。结果表明:聚酰胺苯并咪唑嵌段使芳纶Ⅲ的热分解温度较芳纶Ⅱ稍有降低,但残炭率升高;芳纶Ⅱ和芳纶Ⅲ的起始热分解温度随升温速率加快而升高;芳纶II的热分解活化能(E)比芳纶Ⅲ稍高,用Kissinger方法、Flynn-Wall-Ozawa方法求得芳纶Ⅱ的E值分别为210.93,200.96 kJ/mol,芳纶Ⅲ的E值分别为208.35,196.98 kJ/mol,两种芳纶的固态热分解机理都为相边界反应,一维收缩,反应级数为1。

成型过程中的芳纶Ⅲ纤维聚集态结构衍变

通过电子强伸仪、广角X射线衍射仪(WAXD)、声速取向仪及扫描电镜(SEM)等测试仪器,分析探讨了芳纶Ⅲ树脂、原丝、成品丝的力学性能与聚集态结构的差异,并与生产工艺相联系。讨论了芳纶Ⅲ纤维成型过程中聚集态结构衍变过程,探讨了芳纶Ⅲ具有优异力学性能的根本原因。通过X射线衍射分析,发现芳纶Ⅲ树脂本身是非晶态,在原丝纺制阶段结晶也进行得不完善且结晶度低,但经过热处理后成品丝具有较高的结晶度且晶粒变大,但晶面间距保持不变;取向度测试表明,芳纶Ⅲ纤维在原丝阶段就有较高的取向度,经热处理后取向度有所提高;SEM测试表明,芳纶Ⅲ成品丝比原丝的结构均一致密,从而反映了热处理工艺在芳纶Ⅲ纤维生产过程中的重要性。

基于K近邻法的WiFi定位研究与改进

在分析位置指纹识别算法的基础上,研究K近邻(KNN)法在室内定位中的应用。为提高定位精度,设计新的相似度计算公式。针对K近邻法计算量大问题,将聚类算法与KNN相结合,提出一种新的WiFi定位算法。实验结果表明,该算法在WiFi定位上与KNN精度基本一致,但定位时间相应缩短,可以满足室内和室外的定位要求。

热氧老化对芳纶Ⅲ纤维结构与性能的影响

采用高温干燥箱在230、250、275、300℃下制备了不同老化状态的芳纶Ⅲ样品,并对老化试样进行了单丝拉伸测试及相应的结构分析。结果表明,在实验温度范围内,芳纶Ⅲ的强度保留率随热氧老化时间的延长和温度的升高而降低;TG和IR分析表明,芳纶Ⅲ的化学结构未随热氧老化处理而发生明显改变;通过X射线衍射分析,发现纤维聚集态结构随温度升高发生重排;SEM测试表明,经过热氧老化纤维的断裂方式从劈裂断裂变成了脆性断裂;最后,结合纤维聚集态结构模型,解释了老化前后纤维力学性能下降的原因及原纤劈裂到脆性断裂的机理。