PHBV/火山岩/黄铁矿协同强化处理养殖尾水效果分析

针对水产养殖尾水低碳氮比导致脱氮除磷效率不高的问题,研制了基于3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)/火山岩/黄铁矿协同耦合的生物过滤装置,并对其处理养殖尾水的效果进行了分析。设计了2组不同滤料填充量的过滤装置,柱1装置从上至下依次填充黄铁矿15 cm、混合滤料15 cm和火山岩5 cm,柱2装置填充黄铁矿10 cm、混合滤料15 cm和火山岩10 cm,分析了不同填料质量比对脱氮除磷效率的影响。结果表明,柱2装置对硝酸盐氮的平均去除率达到了97.8%,显著高于柱1装置(p<0.05),而柱2对磷酸盐的平均去除率低于柱1,平均去除率仅为35.0%。增加火山岩质量比有助于提升装置对硝酸盐的去除效率,而增加黄铁矿质量比有助于提高装置对磷酸盐的去除效率。当溶解氧浓度在1.2~1.5 mg/L之间时,装置可以同时进行脱氮除磷。综上所述,采用PHBV/火山岩/黄铁矿协同强化处理工艺可以实现养殖尾水中氮磷等营养盐的同步去除,为解决养殖尾水深度净化问题提供了新方法。

PHBV改性涤纶染色棉喷气涡流混纺纱的开发

为实现低碳环保功能性色纺涡流纱的制备,将PHBV改性涤纶、冷轧堆染色棉纤维和普通涤纶混纺,通过两次纤维包混提高纤维的混和均匀度;开清棉工序遵循“勤抓少抓,多松少打,轻梳少落,充分混和,少伤纤维”的工艺原则,梳棉工序遵循“适中定量,加强分梳,柔性梳理,中等隔距,快速转移”的工艺原则,以改善生条质量;选用三道并条工序,采用“轻定量,多并合,中隔距,慢速度,合理牵伸分配”的工艺原则,以提升熟条质量;喷气涡流纺工序根据原料特性,合理设置纺纱速度、喷嘴气压等工艺参数;同时严格控制生产各环节车间的温湿度,减少生产质量波动。最终成功纺出涤纶/棉/PHBV改性涤纶50/35/1519.7 tex喷气涡流纺色纺纱,色纺纱表现出优异的力学性能和良好的抗菌抑菌功能,断裂强度达到18.55 cN/tex,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到97.29%,对大肠杆菌的抑菌率达到98.42%。

棉/APP/PHBV阻燃复合材料的制备及性能分析

探讨精梳落棉/聚磷酸铵(APP)/3⁃羟基丁酸酯和3⁃羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)阻燃复合材料替代黄麻阻燃复合材料的可行性。将精梳落棉制备成纤维粉末,注塑成型为9种配比的棉纤维粉/APP/PHBV阻燃复合材料,以阻燃和燃烧性能为指标进行了配比优选。测试了优选配比的棉纤维粉/APP/PHBV的阻燃和燃烧性能、热稳定性、拉伸性能、红外光谱、断面形貌结构,并与2种典型的黄麻阻燃复合材料产品进行对比。结果表明:棉纤维粉/APP/PHBV质量配比为35/10.5/54.5时,阻燃性能较优,LOI值可达27.9%,UL94等级V⁃0级,点燃时间20 s,平均有效燃烧热26.6 MJ/kg,平均热释放速率184 kW/m^(2),总释放烟量4.5 m^(2);与黄麻纤维毡/APP/PP和黄麻纤维毡/APP/PHBV阻燃复合材料相比,除拉伸强度稍低外,其他各项性能均达到黄麻阻燃复合材料水平。认为:棉纤维粉/APP/PHBV 35/10.5/54.5的阻燃复合材料性能较好,可部分替代黄麻阻燃复合材料。

PHBV结晶行为调控与相变机理的研究进展

聚羟基丁酸戊酸酯共聚酯(PHBV)材料是一种可生物降解聚合物,但存在脆性大、韧性差、热稳定性差等诸多问题,在纺织材料加工和应用方面受到了局限。针对性进行结晶调控是改善PHBV材料的脆性问题的有效途径,据此对国内外相关研究进展进行了综述。阐述了PHBV的晶体结构特点以及聚合单体含量对材料结构和性能的影响;具体分析了PHBV结晶行为调控的几种方法,包括化学改性、物理共混改性、外力场诱导结晶,热处理和热应力拉伸;围绕PHBV存在的晶相转变行为,对β晶形成条件和现有的相变机理研究进行了梳理和分析。最后指出未来可综合考虑多种结晶调控方法间的协同效应,以期进一步扩大PHBV材料在纺织领域的应用。

可降解型PHBV/PBAT/TiO_(2)抗菌纳米纤维膜制备

为制备一种可生物降解型抗菌纳米纤维膜,对PHBV与PBAT混纺纺丝液的质量分数和质量比以及加入抗菌剂纳米TiO_(2)的质量分数进行探究。通过扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、差示扫描量热分析、力学性能测试和亲水性能测试,结果表明,PHBV/PBAT质量比为50∶50、质量分数为13.0%时纳米纤维膜具有良好纤维形态并具备一定的力学性能和疏水性。其中添加1.0%的TiO_(2)的PHBV/PBAT/TiO_(2)纳米纤维膜的断裂伸长率由137.5%增加到203.1%,并且疏水性显著提高。抗菌结果表明,其具有优异的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率高达98.0%以上。

PLA/PHBV/天丝交织物分散/活性染料一浴法染色工艺研究

针对PLA/PHBV纤维不耐高温和碱剂的特性,选用了低温型分散染料和中性固色活性染料,通过加入环保载体实现了PLA/PHBV/天丝交织物的分散/中性固色活性染料一浴法染色。论文探讨了载体浓度、pH值、硫酸钠浓度、固色温度、固色时间等因素对织物K/S值的影响,采用正交实验确定了最佳染色工艺为:当分散红ACE用量为0.2%、雅格素红NF-3B用量0.3%,pH=6、硫酸钠浓度35g/L、环保载体浓度2.4g/L、固色温度90℃、固色时间40min。织物的耐洗和耐摩擦色牢度可以达3~4级以上。

β-羟基丁酸-羟基戌酸共聚物(PHBV)纤维成形

对β-羟基丁酸-羟基戊酸共聚物(PHBV)的结晶性能、热降解性能、流变性能及可纺性进行了系统研究.结果表明:PHBV的球晶径向生长速率非常慢,但球晶尺寸很大;当加工温度超过170℃时,PHBV开始发生热降解;PHBV熔体流动曲线受温度和停留时间影响较大;在对现有熔融纺丝成形设备适当改造后,通过严格控制纺丝成形工艺条件,可纺制出力学性能满足美国药典要求的PHBV长丝.

以PHBV为碳源和生物膜载体的生物反硝化研究

采用了一种可生物降解聚合物(BDP)聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)作为碳源和生物膜载体去除水体中的硝酸盐.结果表明:以PHBV为碳源和载体的反硝化系统启动时间短,硝酸盐氮(NO3--N)去除率高于93%;水力停留时间(HRT)对反硝化效果影响显著,但反硝化系统对进水硝酸盐氮负荷具有较好的抗冲击能力;出水DOC(溶解性有机碳)浓度低于27.5mg/L,表明PHBV具有一定的控释碳源的能力;反应器不同高度脱氮效果差异显著,反应器中层(10-15cm)处获得最大NO3--N去除率.

成核剂对PHBV等温结晶行为的影响

用DSC方法测定了氮化硼及滑石粉成核剂对 (β 羟基丁酸酯 与 β 羟基戊酸酯 )共聚物 (简称PHBV)等温结晶行为的影响 .结果表明 ,Avrami方程指数n、成核机理、晶体生长方式基本上不受成核剂的影响 .少量的成核剂可使结晶成核自由能降低 ,结晶速率加大 。

SGBG/PHBV构建牙周组织工程支架的初步研究

目的研究溶胶-凝胶生物活性玻璃(SGBG)/聚羟基烷酸酯(PHBV)与人牙周韧带细胞(PDLCs)的生物相容性,为牙周组织工程支架的选择提供依据。方法通过体外细胞培养实验,包括采用MTT比色分析法的浸提液实验,测定材料对人牙周韧带细胞有无毒性;及人牙周韧带细胞与SGBG/PHBV体外三维培养的直接接触法,通过扫描电镜,上清液羟脯氨酸含量的测定,检测材料对细胞生长形态及分泌功能的影响。结果SGBG/PHBV对人牙周韧带细胞无毒性,细胞在SGBG/PHBV三维支架上贴附及生长良好,实验组上清液羟脯氨酸含量测定值与对照组差异有显著性,材料不影响细胞的分泌功能,同时支架材料的三维结构更能促进细胞的分泌功能。结论SGBG/PHBV作为支架材料,有良好的生物相容性,有望应用于牙周组织缺损的组织工程修复。

以PHBV为支架构建组织工程化软骨

[目的]探讨聚(羟基丁酸酯羟基戊酸酯)(PHBV)多孔材料作为软骨组织工程支架的可行性以及体内外培养方式对软骨形成的影响。[方法]采用“压片-热处理-粒子析出”技术制备PHBV多孔支架。体外分离培养软骨细胞后接种到PHBV支架体外培养2周,期间扫描电镜观察细胞在支架上的生长情况,然后与单纯PHBV支架同植入裸鼠皮下继续培养4、8周后取材,与体外培养至6、10周的细胞-支架复合物同行组织学观察。[结果]电镜观察示软骨细胞在支架上黏附、增殖良好并能分泌细胞外基质;组织学观察示PHBV浅层有新生软骨组织形成,且皮下培养的软骨组织比体外培养的更为成熟。单纯PHBV支架皮下培养没有软骨组织形成。[结论]PHBV可以作为软骨组织工程支架材料,体内培养较体外更有利于组织工程化软骨的形成。

聚乙二醇对稻秸纤维/PHBV复合材料性能的影响

以稻秸原料制备的纳米纤维素(NCC)为增强相,聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)为基体材料,聚乙二醇为界面相容剂,采用溶剂浇筑法制备了稻秸NCC/PHBV复合材料。利用FTIR、XPS和DSC探讨了聚乙二醇的添加量(质量分数5%、10%、15%、20%、30%)对纳米复合材料界面结合性能和结晶性能的影响。结果表明,聚乙二醇可以与稻秸NCC、PHBV之间形成较强的氢键、C—O、O—C—O和CO,改善两者之间的界面相容性。聚乙二醇的加入可以降低纳米复合材料的结晶温度和结晶度,当聚乙二醇的添加量达到30%时,纳米复合材料的结晶温度降低了20.4℃,结晶度降低了53%。

微生物合成的β-羟基丁酸与β-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)/有机化蒙脱土(OMMT)纳米复合材料生物降解性的研究

采用土壤悬浊培养降解实验法对溶液插层法制备的β-羟基戊酸酯共聚物／有机化蒙脱土(PHBV／ OMMT)的纳米复合材料进行了降解性能的研究;采用膜基稀释频度法(film-MPN method)研究了土壤悬浊液 中PHBV降解菌变化以及对纳米复合材料降解性能的影响;利用紫外分光光度法通过观察Bacillus Subtillus生 长规律研究了OMMT的抗菌性,影响降解性能变化的原因除了PHBV与OMMT间存在相互作用制约了 PHBV的链运动,降低了材料的透水性之外,还与材料的结晶度、OMMT的抗菌性,环境的降解菌数以及复合材 料的插层结构等因素有关.

BG/PHBV复合多孔组织工程支架材料的动物植入实验观察

本文研究了溶胶-凝胶生物玻璃 聚羟基烷酸脂(BG PHBV)复合多孔支架材料与成骨细胞的生物相容性,并对植入动物体内的BG PHBV和羟基磷灰石 聚羟基烷酸脂(HA PHBV)两种材料的成骨情况进行了SEM跟踪测试。结果表明:在动物实验中,与HA PHBV复合多孔支架材料相对照,BG PHBV植入后,新生骨形成时间早,骨修复完成时间早,降解速度快。

完全生物降解高分子薄膜PHBV在土壤和水介质中的降解过程研究

采用土壤掩埋试验,研究了生物降解高分子PHBV(生物代谢合成的3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的无规共聚物)薄膜在环境中的降解行为及其影响因素。研究表明,PHBV薄膜在土壤中的降解率要高于在水体中的降解率。PHBV薄膜在江西红壤中降解最快,60d时其失重率达80%,其次为吉林黑土、北京菜园土和垃圾土。PHBV薄膜在垃圾渗滤液中的失重率要大于农田水和自来水。影响PHBV薄膜在环境介质中降解的主要因素为微生物的数量和土壤特性。PHBV薄膜在水相中的降解行为包括微生物降解和水解反应,好氧菌和厌氧菌均能促进薄膜的降解。

PHBV/葡聚糖纳米药物载体的制备及表征

两亲性聚合物纳米颗粒作为疏水性抗肿瘤药物载体因其能够增强化疗效率并降低毒副作用而受到广泛关注.采用双乳液溶剂挥发法制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)/葡聚糖纳米颗粒,测得平均粒径为205.0±6.9nm,Zeta电势为-1.59±0.12mV,纳米颗粒具有明显的壳核结构,粒径均一,分散性良好.将疏水性化疗药物顺铂包载后,其粒径及电势均无明显变化,载药量达19.3±2.9%.顺铂在模拟肿瘤细胞环境pH=5.5的磷酸盐缓冲液(PBS)中比正常细胞环境pH=7.4时释放更快,且累计释放周期均长达7d以上,表明该药物载体具有一定的pH响应性以及优异的缓释性能.细胞集落形成实验表明PHBV/葡聚糖纳米药物载体具有良好的生物相容性,而载药纳米颗粒对肿瘤细胞的毒性明显高于正常细胞,表明该纳米颗粒对肿瘤细胞具有更强的杀伤作用.综上所述,PHBV/葡聚糖纳米颗粒具有两亲性分子结构,合适的粒径及Zeta电势,显著的缓释效果,对肿瘤细胞具有pH响应性及更强的杀伤作用等优势,有望成为一种新型纳米药物载体,在癌症化疗中显著提高药物利用率并降低毒副作用.

透明质酸改性PHBV组织工程纳米纤维支架的研究

组织工程支架材料表面性质对细胞的黏附起着重要作用,进而影响细胞的增殖、分化等一系列生长过程.本研究采用天然生物大分子透明质酸(hyaluronic acid,HA)对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate),PHBV)进行表面修饰以提高材料的表面生物活性.首先通过静电纺丝法制备PHBV纳米纤维支架,利用1,6-己二胺胺解在PHBV表面引入自由胺基,并以此为反应活性位点在水溶性的碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺缩合剂体系中将透明质酸固定接枝在PHBV表面.SEM结果表明,静电纺丝制备的PHBV纳米纤维支架表面平滑程度高,纤维直径分布较均匀,且没有串珠;FTIR证明1,6-己二胺改性及透明质酸接枝改性PHBV纳米纤维支架材料均成功实现;茚三酮法表明PHBV表面胺基密度随胺解时间增加而增大,在胺解约50min时达到最大值;水接触角法表明固定接枝透明质酸后,表面亲水性明显改善;细胞实验表明透明质酸改性的PHBV纳米纤维支架可显著促进软骨细胞的体外增殖.综上所述,透明质酸改性的PHBV纳米纤维支架可望应用于软骨组织工程领域.

PHBV/PBS共混物的性能研究

通过熔融共混的方法制备了聚β-羟基丁酸戊酸酯/聚丁二酸丁二醇酯(PHBV/PBS)共混材料。研究了PHBV/PBS共混物的力学性能、相形态、结晶性能、热性能及晶胞结构。结果表明,将PHBV和PBS共混后,PHBV的韧性会有明显改善。当PHBV/PBS/TEC质量比为20/80/5时,PHBV的断裂伸长率由原来的5.7%增至124%、冲击强度由1.7 kJ/m2增加到4.3 kJ/m2,分别为PHBV的21.7倍和2.5倍。DSC研究表明,PBS的加入抑制了PHBV的结晶,但当PHBV/PBS/TEC质量比为20/80/5时,共混物出现了共晶现象。XRD显示PBS的加入在一定程度上影响了PHBV的晶型,复合材料的晶面特征峰发生了明显偏移。

PHBV膜与PHBV/SGBG复合材料联合促进骨再生

【目的】探讨聚羟基丁酸/羟基戊酸共聚酯(PHBV)膜与3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物/溶胶-凝胶生物活性玻璃(PHBV/SGBG)多孔复合材料促进骨再生的能力。【方法】实验共采用8只健康杂种犬,每只犬分别于左、右胫骨各制作2个直径为5mm的穿通骨髓腔的圆洞形骨缺损区,间隔2cm。双侧胫骨共建立4个骨缺损模型,将其随机分为四组:A组,骨缺损内填充柱状PHBV/SGBG材料,并在其上方覆盖PHBV膜;B组,骨缺损上方覆盖PHBV膜;C组,骨缺损内填充柱状PHBV/SGBG材料;D组,不放置任何东西。分别于术后2、4、8、12周各处死2只动物,组织学观察不同实验条件下骨缺损区新骨组织生长情况。【结果】所有植入材料组(A组、B组、C组)均未出现植入物排异反应。其中A组术后2周时,已有明显的新生骨岛形成;术后12周骨缺损区新生成熟骨组织再生。与其它实验组相比,A组的骨缺损修复最早,新生骨的质量最好,骨结构与周围正常骨基本一致。而空白对照组中,骨痂修复中可见纤维组织形成,骨缺损区修复不全。【结论】PHBV膜覆盖技术和PHBV/SGBG复合材料植入技术结合,具有促进骨缺损区的骨组织修复的协同作用;PHBV膜和PHBV/SGBG复合材料有望成为应用于引导骨组织再生的新一代材料。

PLA/PHBV纤维的热学性能

对聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV)纤维进行了热失重分析、差示扫描量热分析、热收缩测试及燃烧性能测试。结果表明:PLA/PHBV纤维的起始分解温度为232℃左右,体现出较好的热稳定性;PLA/PHBV纤维的DSC曲线有两个熔融峰,PLA组分的熔融峰温度为149℃,PHBV组分的熔融峰温度为161.8℃;PLA/PHBV纤维的沸水收缩率为7.5%,表现出了良好的热收缩性能;PLA/PHBV纤维表现出优异的阻燃性能。