兔主动脉冻结过程中未冻水份额的研究

利用差示扫描量热仪(DSC)技术中的分步扫描(Stepwise scanning)法,研究了不同浓度的低温保护剂对主动脉血管冻结过程中未冻水份额的影响。研究结果表明:分步扫描量热技术可以用于血管材料冻结过程中未冻水份额的定量研究,而且具有较高楠度;随着低温保护剂二甲亚砜(DMSO)浓度的增大,血管的初始冻结点温度呈线性降低,但其冻结过程的未冻水份额显著增大,这是由于高浓度DMSO具有很强水合能力所致。     

冻干溶液的低温显微研究与热分析

利用低温显微系统研究了叔丁醇水溶液降温时的晶体形态,并利用差示扫描量热法(DSC)研究了溶液的反玻璃化结晶。低温显微实验表明:叔丁醇／水溶液结晶形状、大小与叔丁醇的浓度有关,浓度为10％时形成粗大的针状结晶, 有利于升华速率的提高。DSC实验表明:10％叔丁醇／10％蔗糖／水三元溶液的临界复温速率为250℃／min左右。     

食品玻璃化转变温度测量方法的比较

利用差示扫描量热仪用经过退火处理的连续扫描法、不经过退火处理的连续扫描法和分步扫描法,对20％和50％蔗糖水溶液的玻璃化转变温度进行了测量。结果显示,退火处理的连续扫描法测量结果最好,测得蔗糖水溶液的玻璃化转变温度大致为-34．6℃,Tg'不受退火温度和溶液浓度的影响。三种方法测得20％蔗糖水溶液的Tg'的差别不大。退火方法和不退火方法测得50％蔗糖水溶液的Tg'差别很大。用两种不同的连续扫描方法做了几组测新鲜西瓜汁玻璃化转变温度的实验,结果在-42--44℃之间。     

冻干保护剂溶液低温退火特性的研究

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了10%叔丁醇/10%蔗糖/水溶液的冻结特性, 退火温度及退火时间, 分析了溶液的退火行为. 实验结果表明, 溶液降温时, 蔗糖的存在阻碍了叔丁醇析出, 最大冻结浓缩溶液玻璃化转变温度Tg′由－32.5 ℃降低到－42.0 ℃, 升温时在－30 ℃叔丁醇发生反玻璃化. 在反玻璃化峰附近的温度进行退火可使叔丁醇充分析出, Tg′由－42.0 ℃上升到－34.9 ℃. 所需的退火时间与退火温度有关, 退火温度越接近Tg′, 所需的退火时间越长. 在－37 ℃时, 退火20 min可完全消除反玻璃化.     

用DSC研究1,2-丙二醇及其水溶液的协同松弛行为

为了验证基于位形熵的非线性Adam-Gibbs协同松弛模型(AGV)能否用于描述小分子氢键液体的协同松弛行为, 利用差示扫描量热法(DSC)测量了连续升降温条件下1,2-丙二醇及其四种水溶液在115～230 K之间的比热容, 利用曲线拟合技术获得AGV模型参数. 结果表明, AGV模型可以重现体系的实验比热容数据. 1,2-丙二醇表现出与其水溶液明显不同的松弛行为, 但水含量的变化对松弛行为的影响并不明显. 利用AGV方法和Johari方法分别对协同重排活化能(Δμ')和协同重排域(CRR)尺寸(z*)作了分析. 只有选择比聚合物大得多的某一协同重排位形数, 以AGV方法得到的z*才不至于没有物理意义. Johari方法的分析结果表明, T_g温度下1,2-丙二醇的CRR内有约3个分子, 但对应的协同重排位形数(W*)却较聚合物高出很多. Donth的基于热力学温度波动理论的分析表明, 1,2-丙二醇及其水溶液的CRR尺寸随组分的变化趋势可与Δμ'和非指数参数的分析结果相吻合, 但得到的1,2-丙二醇的CRR内有约350个分子, 从而和Johari的分析结果产生巨大差别.     

冻结状态下主动脉裂纹扩展及断裂模式的研究

采用动态力学分析仪(DMA)研究了温度、降温速率、低温保护剂对冻结状态下兔胸主动脉的裂纹扩展和断裂模式的影响.研究结果表明:随着温度的降低,主动脉轴向由典型的韧性断裂转变为典型的脆性断裂,并且其裂纹扩展也越困难;降温速率对冻结状态下主动脉的裂纹扩展和断裂模式影响不大;DMSO对主动脉的冻结过程有明显的"软化"作用,裂纹更容易扩展,而且呈现出典型的韧断;均以5℃/min降温到-50℃后,血管周向比轴向易于扩展,但其与轴向试样表现出截然相反的典型韧断,这充分说明冻结状态下主动脉仍然体现出各向异性的特点.     

三元溶液共晶DSC实验研究

抑制共晶产生对低温保存非常重要。本文利用差示扫描量热法研究了加低温保护剂(DMSO、乙二醇、 1,2丙二醇、甘油和1,3丁二醇)的NaCl水溶液的共晶行为。得到以5％、10％、15％NaCl水溶液为母液的五种保护剂溶液热流曲线图。研究发现,溶液共晶是过冷、随机过程。低温保护剂有抑制NaCl水溶液共晶的作用。低温保护剂浓度越高, 共晶焓越小,对共晶的抑制作用越大。不同种类保护剂的抑制共晶的能力从强到弱依次是甘油、乙二醇、 DMSO、 1,2 丙二醇和1,3丁二醇。升温过程中,溶液发生共晶反玻璃化现象和玻璃化现象。     

兔主动脉低温杨氏模量的实验研究

为进一步完善动脉低温保存过程中为解决低温断裂问题而建立的冻结过程的热应力分析物理模型,本文研究家兔主动脉血管从室温到-80℃温度范围内,杨氏模量随温度的变化情况和加抗冻剂CPA的影响。研究发现兔丰动脉低温冻结状态的杨氏模量随温度的降低而增大;加CPA对兔丰动脉血管冻结状态下的杨氏模量有影响,相同温度情况下加CPA试样的杨氏模量比不加CPA试样的要低。     

醇类低温保护剂对NaCl水溶液共晶的影响

为了研究低温保护剂对盐水溶液共晶的影响, 利用差示扫描量热法(DSC)对添加不同浓度的甘油、乙二醇、1, 2-丙二醇、1, 3-丙二醇和二甲基亚砜的NaCl 水溶液的共晶现象进行了研究. 发现NaCl 水溶液共晶是一个过冷随机过程,醇类和二甲基亚砜对之有抑制作用.保护剂浓度越高,共晶焓越小, 对共晶的抑制作用越大. 其中4种醇类保护剂的抑制能力从强到弱依次是甘油、乙二醇、1, 2-丙二醇和1, 3-丙二醇.其抑制能力的强弱主要由分子量/羟基数的比值决定, 其次受甲基影响. 二甲基亚砜抑制共晶的能力与乙二醇的接近. 研究发现升温过程中,三元溶液发生共晶体的玻璃化现象和反玻璃化现象.     

1,2-丙二醇水溶液玻璃化转变与结构松弛

为了考察水含量对1, 2-丙二醇水溶液玻璃化转变和结构松弛参数的影响, 用差示扫描量热法(DSC), 测量了5种高浓度1, 2-丙二醇水溶液(60%、70%、80%、90%、100%, w)玻璃化转变区域的表观比热容. 用5种降温速率(1、2、5、10、20 K·min-1)和10 K·min-1的升温速率获得玻璃化转变的相关参数. 玻璃化转变温度分析结果表明, 虽然水含量增加能从总体上降低体系的玻璃化转变温度, 但与纯羟基类多元醇相比, 水对1, 2-丙二醇的增塑作用并不显著. 结构松弛活化能计算结果表明, 体系水含量的增加能明显降低结构松弛活化能. 脆度分析结果表明, 随着体系水含量增加, 动力学脆度逐渐降低, 但热力学脆度是先升高后降低, 在80%左右达到最大值. 结构松弛协同重排域计算结果表明, 当浓度由60%增加至100%时, 玻璃化转变特征长度由2.79 nm增加至3.57 nm.