球形聚電解質(zhì)刷助留助濾劑的構(gòu)象及界面作用模型

發(fā)展具有強大抵御湍流狀態(tài)的助留助濾劑，是造紙領(lǐng)域中提高生產(chǎn)效率、降低干燥能耗及減少環(huán)境污染的有效途徑，而明確該助劑應具備的結(jié)構(gòu)特征及其界面作用規(guī)律，則是造紙濕部化學的核心問題。 本項目通過“grafting from”的合成方式制備出一系列不同分子量、不同電荷密度的具有高度支化結(jié)構(gòu)和超強抗剪切能力的球型聚電解質(zhì)刷（CSPB），研究了CSPB的水溶液性質(zhì)及分子構(gòu)象，考察了CSPB與各種底物間的相互作用及其助留助濾性能，探究了CSPB的抗剪切能力，分析了其作為助留助濾劑的留著機理。同時，探究了CSPB在纖維素膜表面的界面作用行為，構(gòu)建高抗剪切助留助濾劑的普適結(jié)構(gòu)形式及界面作用模型。 動態(tài)光散射研究表明：CSPB在水溶液中具有鹽刺激響應特性，其流體力學半徑Rh隨離子強度增大而減小。透光度研究發(fā)現(xiàn)，CSPB與葦漿細小纖維、桉木漿纖維、沉淀碳酸鈣以及滑石粉等不同底物相互作用后，體系透光度均有不同程度地下降，其中SiO2/PMETAC、SiO2/P(AM-co-METAC)以及C/PMETAC陽離子刷表現(xiàn)出顯著的絮凝效果。動態(tài)留著實驗表明：CSPB可顯著提高漿料的留著率和濾水速率，其中，SiO2/PMETAC刷對桉木纖維底物的留著率由72.6%提升至89%，濾水時間最多降低了13.6%。在SiO2/P(AM-co-METAC)/APAM二元體系與陽離子淀粉/APAM二元體系對桉木漿和沉淀碳酸鈣助留助濾性能的對比研究中發(fā)現(xiàn)：達到最佳助留效果時，CSPB的助劑用量（18 mg/g）較陽離子淀粉用量（35 mg/g）低，可使?jié){料總留著率提升至92.6%；在不同的湍流條件下CSPB/APAM二元體系較陽離子淀粉/APAM二元體系對纖維和填料均表現(xiàn)出更好的留著效果。濾水性能方面，SiO2/ P(AM-co-METAC)/APAM二元體系也體現(xiàn)出更明顯的提升效果。聚焦光束反射研究表明CSPB/APAM雙元系統(tǒng)通過補丁和架橋機理與纖維和填料相互作用，同時CSPB使得纖維素膜呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征，且CSPB的電荷密度越高，纖維素膜呈現(xiàn)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更致密。 本研究成果豐富了造紙濕部化學基礎(chǔ)知識，為CSPB作為濕部助劑的應用、工業(yè)廢水的凈化與防治等問題提供依據(jù)，具有明顯的學術(shù)意義、經(jīng)濟價值和社會價值。 2100433B

高速造紙中助留助濾劑最合適的分子結(jié)構(gòu)及其在濕部系統(tǒng)中的構(gòu)象，一直是人們希望解決的科學問題。本項目擬通過grafting from合成方式，以化學鍵錨固聚電解質(zhì)于納米內(nèi)核表面之上，制備出一系列具備特高支化結(jié)構(gòu)、超強抗剪切能力、高密度捕獲陰離子等特性的所謂球形聚陽電解質(zhì)刷(CSPB)。在此基礎(chǔ)上，利用動態(tài)光散射技術(shù)研究CSPB在與濕部環(huán)境相近的水相中的溶液性質(zhì)，構(gòu)建其Mark-Houwink方程。并采用橢圓光度法原位獲取CSPB吸附鏈圈、鏈尾等構(gòu)型信息,以此探究其與表面理化性質(zhì)不一的底物間的界面行為，揭示分子結(jié)構(gòu)參數(shù)與助留助濾性能間的構(gòu)效關(guān)系，建立高抗剪切助留助濾劑的普適結(jié)構(gòu)及界面作用模型。此外，將CSPB引入到先進的二元微粒子復式體系中，探討其助留助濾性能。本研究成果既能豐富高分子溶液及造紙濕部化學基礎(chǔ)知識，也能為CSPB作為濕部助劑的應用、工業(yè)廢水的凈化與防治等問題提供科學依據(jù)。

《界面應力及內(nèi)聚力模型在界面力學的應用》是青年科技創(chuàng)新人才學術(shù)文庫中的其中一本。全書共分7章，內(nèi)容包括：梁理論的界面受力分析，Bogy模型的界面應力分析，多項式內(nèi)聚力模型及損傷演化，指數(shù)內(nèi)聚力模型的分析，內(nèi)聚力模型在ABAQUS中的VUMAT子程序開發(fā)，內(nèi)聚力模型子程序及其驗證等。

第1章 緒論

1.1 界面應力分析

1.2 基本斷裂力學方法與內(nèi)聚力模型概念

1.3 內(nèi)聚力模型研究進展及應用

第2章 梁理論的界面受力分析

2.1 理論模型的建立

2.2 系數(shù)的確定

2.3 結(jié)果分析

第3章 Bogy模型的界面應力分析

3.1 Bogy界面應力分析

3.2 影響應力的因素

3.3 (γ，θ）的值確定

3.4 σ(γ，θ）式計算過程

3.5 參數(shù)驗證

第4章 多項式內(nèi)聚力模型及損傷演化

4.1 粘接界面模型

4.2 剝離開裂階段的理論計算

4.3 結(jié)果分析

第5章 指數(shù)內(nèi)聚力模型的分析

5.1 指數(shù)內(nèi)聚力模型的分析及其研究進展

5.2 復合開裂時應力耦合關(guān)系分析

5.3 復合開裂時的各向斷裂能與總斷裂能分析

5.4 開裂界面損傷的指數(shù)內(nèi)聚力模型

第6章 內(nèi)聚力模型在ABAQUS中的VUMAT子程序開發(fā)

6.1 內(nèi)聚力模型在ABAQUS中的子程序開發(fā)方法分析

6.2 ABAQUS內(nèi)聚力單元與自定義材料子程序VUMAT

6.3 基于內(nèi)聚力單元的VUMAT子程序編譯張力位移關(guān)系

6.4 內(nèi)聚力模型應用于VUMAT中的單元損傷與破壞控制

6.5 內(nèi)聚力模型的VUMAT程序流程與結(jié)構(gòu)設計

第7章 內(nèi)聚力模型子程序及其驗證

7.1 內(nèi)聚力模型VUMAT子程序的材料常數(shù)

7.2 開裂時指數(shù)內(nèi)聚力模型子程序

7.3 開裂條件下的子程序

7.4 子程序模擬復合材料層板脫層的計算模型

7.5 模擬結(jié)果及與實驗測試比較

參考文獻

主要符號說明

附錄2100433B

疏水作用朊病毒

目前，和瘋牛病有關(guān)的蛋白質(zhì)PrP被一些學者稱為“朊病毒”。瘋牛病的發(fā)生，從分子水平看，是蛋白質(zhì)分子形態(tài)的改變，由原來的單個球狀分子變成了纖維狀的聚集態(tài)。此外有2個和早老性癡呆有關(guān)的蛋白質(zhì)，在病變時也發(fā)生聚集，它們是β淀粉樣蛋白(Aβ)和Tau蛋白。這些蛋白質(zhì)在病變時的一個共同特點是，分子中β折疊增加，進而導致分子聚集，對蛋白水解酶的抗性增大。瘋牛病的發(fā)生，既沒有也不需要有DNA復制，也沒有作為病原體的蛋白質(zhì)增加，因此，將PrP稱為“朊病毒”并不確切。將瘋牛病等有關(guān)的疾病稱為蛋白質(zhì)“構(gòu)象病”更合適。發(fā)生瘋牛病時，PrP中一些α螺旋如何轉(zhuǎn)變?yōu)棣抡郫B"_blank" href="/item/氨基酸殘基">氨基酸殘基構(gòu)成的肽段，經(jīng)酶解斷裂后很容易聚集?？赡茉谇绑w分子中，這段肽和分子內(nèi)的其它肽段存在著相互作用，故不發(fā)生該肽段間的相互作用，一旦從完整分子中游離出來，就可能和同樣的碎片肽段聚集。

疏水作用“構(gòu)象病”

在正常情況下，Tau蛋白分子中有很多絲氨酸和蘇氨酸被單個N-乙酰氨基葡萄糖基化(O-GlcNAc化)，但是病變時，同樣的位點不再O-GlcNAc化，而是被磷酸化。表面看來，這2類基團都是親水的，但O-GlcNAc是中性的，而被磷酸修飾后則變?yōu)樗嵝浴Ｏ噜彽某纱氐牧姿峄鶊F間的排斥力，可能會導致Tau蛋白的構(gòu)象改變，致使分子內(nèi)的相互作用變成分子間的相互作用，最終同樣會形成長的纖維。

因此，蛋白質(zhì)“構(gòu)象病”在蛋白質(zhì)的研究中，絕對不是孤立的現(xiàn)象，完全應該也可能，從疏水作用、親水/疏水平衡的角度，與蛋白質(zhì)的折疊、蛋白質(zhì)的裝配、蛋白質(zhì)的別構(gòu)現(xiàn)象聯(lián)系起來進行研究。