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碳酸钙的研究进展论文

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碳酸钙的研究进展论文

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其实我觉得这种事情也算是一种巧合吧,因为很多的科学家他们在研究一些东西的时候,都是在不期而遇当中发现的。

科学家们发现了一种新型碳酸钙。碳酸钙是自然界中发现最广泛的矿物质之一。它存在于白垩、石灰石和大理石等岩石中,是动物骨骼或贝壳的主要成分。碳酸钙是许多工业过程中的重要原料,在全球碳循环中发挥着至关重要的作用。

一个多世纪以来,人们只知道CaCO3的三种结晶相——方解石、文石和球状文石,以及两种结晶相——一水碳酸钙(CaCO3·1H2O)和六水碳酸钙(CaCO3·6H2O)。除其晶体形式外,CaCO3还以各种结构和含水量不同的非晶态存在,称为非晶态碳酸钙。

武汉理工大学新材料与复合材料技术国家重点实验室副研究员邹超勇在研究镁离子在非晶态碳酸钙结晶过程中的作用时,1月25日发表在《科学》杂志上的一篇报道称,他偶然发现了一种新的水溶性碳酸钙结晶相——半水溶性碳酸钙(CaCO3·1⁄2H2O)。为碳酸钙家族迎来了第三个“家族成员”水合晶体阶段。

人们意外地发现了一种新的碳酸钙结晶相。近年来,在许多生物体内发现了热力学不稳定的无定形碳酸钙(ACC)。已有研究表明,ACC在碳酸钙生物矿物的形成中起着重要作用。例如,在海洋软体动物的外壳和珊瑚礁的形成中发现了ACC。

因此,ACC作为离子溶液晶体成核和生长机制领域的重要模型被广泛研究。然而,ACC的形成机制、稳定性及其在结晶转化中的前驱体作用尚不清楚。”邹超勇发表于《中国科学》杂志。然而,邹超勇等人在研究镁离子对ACC形成和结晶转化过程的影响时,偶然发现了一种新的碳酸钙结晶相——半水碳酸钙。

半水碳酸钙由直径约200nm、长度约5μm的针状晶体组成。其红外、拉曼和高分辨率x射线粉末衍射图与目前已知的所有碳酸钙相都不同。最显著的特征是CO3基团对称振动模式对应的拉曼峰为1102cm-1,明显高于其他碳酸钙相。

通过系统研究半水碳酸钙的形成和转化过程,研究人员发现半水碳酸钙的形成是在特定镁离子浓度条件下,由含有约1个水分子的ACC脱水结晶转化而成的。

研究人员使用自动电位滴定仪实时监测溶液中的化学变化,观察离子浓度和pH值,捕捉反应的中间状态。他们发现半水碳酸钙的形成条件具有一定的特殊性。在室温下,ACC作为反应的前驱体,溶液中镁离子与钙离子的摩尔比应达到4-6,pH值为11左右。

邹教授说,在这种条件下,会形成半水溶液碳酸钙。“有趣的是,反应条件下的Mg2+/Ca2+摩尔比与当前海水中的Mg2+/Ca2+摩尔比相似(在海水中约为)。这表明,自然界中可能存在半水碳酸钙。”

而半水碳酸钙处于亚稳态,其稳定存在取决于外界环境条件。在水溶液中,半水碳酸钙会重新吸收水分,转化为含有1个水分子的一水碳酸钙晶体;在潮湿环境下,半水碳酸钙可在两三天内转化;在干燥环境下,半水碳酸钙可稳定存在半年以上。

因此,本研究不仅拓宽了我们对碳酸钙家族的认识,而且揭示了不稳定无定形前体在新材料形成中的重要作用,对生物矿化、地质和工业生产具有重要意义。

郑水林

(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 100083)

摘要 本文综述了中国重质碳酸钙的生产、应用现状;重点总结了重质碳酸钙粉碎、分级和表面改性技术现状和进展;并对其市场、技术发展趋势进行了展望。

关键词 重质碳酸钙;生产;应用;加工技术。

作者简介:郑水林,男,(1956—),中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院教授,博士生导师;长期从事非金属矿物选矿和深加工的教学与研究。E-mail:。

中国重质碳酸钙的规模化生产始于20世纪80年代初期,最初的生产厂家大多集中于浙江的富阳和建德地区。经过20多年的发展,生产规模已从最初的年产几万吨增大到2006年的逾500×104t。主要生产地区已从浙江建德、富阳扩展到安徽、广东、广西、四川、湖南、江苏、山东、湖北、江西、辽宁、吉林、黑龙江等地;生产企业由最初的几家增加至目前的300余家;产品品种从最初的“双飞粉”(200目)、“三飞粉”(325目)发展到400目(<38μm)、600目(d97=20μm)、800目(d97=16μm)、1250目(d97=10μm)和2500目(d97=5μm),以及d80≤2μm、d90≤2μm、d97≤2μm等产品;产品已能基本满足国内塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、日化、饲料等应用领域的要求。其发展速度和发展规模已超过轻质碳酸钙。

一、生产与应用

2006年国内重质碳酸钙的总产量达到约510×104t,较上年增长10%以上,其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,约占总产量的40%。主要应用领域是塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂、日化等,其中推动重质碳酸钙产量持续快速增长的主要因素是造纸、塑料制品工业需求的显著增长。

塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;特别值得一提的是,2006年活性碳酸钙的产量显著增长,在塑料型材、各种管道、塑料薄膜、电缆等用途中广泛使用超细活性碳酸钙[1]。造纸行业是碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费非金属矿物填料和颜料约500×104t,其中重质碳酸钙约190×104t,比上年增长15%左右;其中约有90×104t左右的重质碳酸钙用作造纸填料,其余用作纸张的涂料[2]。2006年重质碳酸钙在涂料和油墨中的消费量约25×104t[3];橡胶消费量约15×104t;牙膏消费量约30×104t;其他约40×104t。2006年,国内碳酸钙出口量达到120878 t,比2005年(74281 t)增加46597 t,增长62%。

二、加工技术

(一)粉碎分级

国内重质碳酸钙的生产工艺主要有干法和湿法两种。

1.干法

干法工艺设备主要是球磨机、辊磨机(包括滚轮磨、环辊磨、雷蒙磨等)、振动磨等。其中球磨机与精细分级机组合不仅可以加工d975~10μm的超细粉体,而且可以根据用户要求在325~2500目之间进行调节。这种重质碳酸钙加工工艺的特点是连续闭路生产、多段分级、循环负荷大(300%~500%)、单机生产能力较大,是国内外大型超细重质碳酸钙生产厂的首选工艺设备。辊磨机主要用于加工200~1000目的细粉,配置精细分级机后可加工出1250目以上的超细粉产品[4]。

环辊磨是近两年在超细重质碳酸钙领域广泛应用的一种中小型超细粉碎设备。其特点是工艺简单,粉碎比大,单位产品能耗较低。给料粒度≤20mm;内设分级装置,产品细度可以在d978~20μm之间调节;单机产量600~1800 t/h;能耗(d97=10μm)≤100 kW·h/t。

滚轮磨的特点是单机生产能力大,用于方解石生产GCC产量可达5~10 t/h;而且内置分级机,产品细度可以在d978~30μm之间调节。

在重质碳酸钙的生产中,特别是在超细重质碳酸钙的生产,精细分级设备是必须的工艺设备之一。其目的是:①控制产品细度及其粒度分布。②将合格的细粒级产品及时分出,防止其过磨,提高粉碎作业的效率;后一点对于球磨机来说是至关重要的。正是因为有了精细分级机及时地将合格细粒级产品分出,显著提高了球磨机的研磨粉碎效率,才有球磨机在该领域的广泛应用。

目前我国主要的工业型分级机有QF-5A型微细分级机、FQZ型超细分级机、MSS型精细分级机、ATP单轮分级机、ATP型多轮分级机。这些分级机基本上都与粉磨机配套使用,其分级粒径可以在d973~20μm的范围内调节。依分级机规格或尺寸的不同,单机生产能力从数百千克/时到5000 kg/h。

自1985年以来,干法分级技术取得了显著进展。1985年最先进的精细分级机的产品细度d97<10μm;1992年,d97<6μm;2000年,d97<μm;2002年,d97<μm,生产能力(d97≤10μm,GCC)。1985年单机生产能力500 kg/h;1990年,1000 kg/h;1995年,2000 kg/h;2000年,4000 kg/h;2005年,7000 kg/h。国产的大型精细分级机有LHB型涡轮式精细分级机组、FJW500×6超细分级机。

2.湿法

中国重质碳酸钙湿法生产工艺1993年以后才陆续投入生产,主要用于生产d60≤2μm、d90≤2μm及d97≤2μm的造纸涂料级产品;研磨设备主要是搅拌磨、砂磨机和研磨剥片机等[5]。

在2000年之前,该领域主要使用国产80~500 L的BP型研磨剥片机及其他搅拌磨机。2002年前后随着国内造纸工业对超细碳酸钙浆料需求量的快速增长,开始在工业上应用1500 L搅拌磨;2003年采用3000 L立式搅拌磨;2005年采用3500~5000 L搅拌磨。单机生产能力(d90≤2μm折干量)由1995年的300 kg/h、2000年的500 kg/h、2003年大于等于1000 kg/h发展到2005年大于等于2000 kg/h;能耗在1995年为250 kW·h/t,2000年为180 kW·h/t,2003年为120 kW·h/t,2005年为90 kW·h/t。

目前国内超细碳酸钙浆料加工领域应用的3000 L以上大型立式搅拌磨有CYM型、LXJM型、MB-5000L。

超细碳酸钙浆料加工技术的重要进展还体现在产品细度和黏度方面:生产的高品质专用面涂级细磨碳酸钙GCC,浆料固含量75%~78%;黏度小于350MPa·s;最大粒度3~5μm,-2μm含量≥97%,1μm含量≥75%;平均粒径~μm。

(二)表面改性

重质碳酸钙是目前高聚物基复合材料中用量最大的无机填料。碳酸钙填料的主要优点是原料来源广泛、价格便宜、无毒性。据统计,塑料制品工业中约70%的无机填料是碳酸钙,包括轻质或沉淀碳酸钙(PCC)和重质或细磨碳酸钙(GCC)。由于碳酸钙填料为无机粉体,与有机高分子的相容性差,直接添加到高分子材料中难以均匀分散,还会影响材料的加工性能和力学性能,因此一般在填充高分子材料之前要对其进行表面改性处理。目前表面改性技术已成为碳酸钙(包括轻质碳酸钙和重质碳酸钙)最重要和必须的深加工技术之一,每年生产的各种不同细度的活性碳酸钙粉体达到150×104t以上[6]。

1.表面改性方法

目前碳酸钙的表面改性方法主要是化学包覆,辅之以机械力化学;使用的表面改性剂包括硬脂酸(盐),钛酸酯偶联剂,铝酸酯偶联剂等。表面改性工艺有干法和湿法两种。

硬脂酸(盐)是碳酸钙最常用的表面改性剂。其改性工艺可以采用干法或湿法。一般湿法工艺要使用硬脂酸盐,如硬脂酸钠。除了硬脂酸(盐)外、其他脂肪酸(酯)、如磷酸盐和磺酸盐等也可用于碳酸钙的表面改性。用一种特殊结构的多聚膦酸酯(ADDP)对碳酸钙进行表面改性后,碳酸钙粒子表面疏水亲油,在油中的平均团聚粒径减小;将改性的碳酸钙填充于PVC塑料体系可显著改善塑料的加工性能和力学性能。据报道,混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠对轻质碳酸钙进行表面处理,可以提高表面改性的效果。

用钛酸酯偶联剂处理后的重质碳酸钙,与聚合物分子有较好的相容性。同时,由于钛酸酯偶联剂能在碳酸钙分子和聚合物分子之间形成分子架桥,增强了有机高聚物或树脂与碳酸钙之间的相互作用,可提高热塑料填充复合材料的力学性能,如冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及伸长率等。

铝酸酯偶联剂也已广泛应用于重质碳酸钙的表面处理和填充塑料制品,如PVC、PP、PE及填充母粒等制品的加工中。经铝酸酯处理后的碳酸钙可使CaCO3、液体石蜡混合体系的黏度显著下降,改性后的碳酸钙在有机介质中的分散性良好。此外,表面改性活化后的重质碳酸钙可显著提高CaCO3、PP(聚丙烯)共混体系的力学性能,如冲击强度、韧性等。

采用聚合物对重质碳酸钙进行表面改性,可以改进重质碳酸钙在有机或无机相(体系)中的稳定性。这些聚合物包括低聚物、高聚物和水溶性高分子,如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚马来酸、聚丙烯酸、烷氧基苯乙烯-苯乙烯磺酸的共聚物、聚丙烯、聚乙烯等。

聚合物表面包覆改性碳酸钙的工艺可分为两种,一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面,然后引发其聚合,从而在其表面形成聚合物包覆层;二是将聚合物溶解在适当溶剂中,然后对碳酸钙进行表面改性,当聚合物逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上时排除溶剂形成包膜。这些聚合物定向吸附在碳酸钙颗粒表面,形成物理、化学吸附层,可阻止碳酸钙粒子团聚,改善分散性,使碳酸钙在应用中具有较好的分散稳定性。

利用超细粉碎过程的机械力化学作用也可对碳酸钙粉体进行表面改性。碳酸钙在超细粉碎过程中,由于机械力的作用,一方面粒度变细;与此同时,一部分机械能积聚在颗粒内部,引起表面结构和性质的变化,使碳酸钙表面与表面改性剂的作用增强。因此,在超细粉碎过程中添加表面改性剂和助剂可在超细粉碎过程中同时完成碳酸钙的表面化学包覆改性。

2.表面改性设备

重质碳酸钙的表面改性设备可分为干法和湿法两类。目前常用的干法表面改性设备有SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机、PSC型粉体表面改性机(图1)以及涡流磨等。其中SLG型连续粉体表面改性机、PSC型粉体表面改性机、涡流磨等是连续式粉体表面改性设备;高速加热混合机是间歇式的表面改性设备。常用的湿法表面改性设备为可控温反应罐和反应釜。

目前在超细碳酸钙干法连续表面改性中,SLG型连续粉体表面改性机占主导地位,它是国内具有自主知识产权的连续式表面改性设备。目前已有100 余台设备在超细碳酸钙粉体的表面改性中应用,年生产超细轻质和重质碳酸钙粉体约80×104t[6]。

三、发展趋势

重质碳酸钙的主要原料是方解石、大理石、白垩、优质石灰石等,原料较丰富、市场价格较低;产品是应用范围较广、用量较大的非金属矿物粉体材料。相对低廉的价格、广泛的适用性,决定其在无机填料和颜料市场具有良好的发展前景。随着国内造纸、塑料、涂料、油墨、橡胶工业的快速发展,预计在“十一五”期间国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。

在加工技术方面,提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。

图1 干法表面改性设备

1—给料装置;2—给药装置;3—SLG型连续粉体改性机;4—旋风集料器;5—除尘器

由于用户需求量的增加,为了供应质量稳定的产品,现有粉碎设备及其配套的精细分级设备大型化将是未来重质碳酸钙粉碎加工技术的主要发展趋势。为了降低能耗,除了设备需要大型化外,还将改进现有粉碎和分级设备,提高粉碎、分级设备的效率;为了降低磨耗,除了优化粉碎工艺,还将改进与物料接触的设备的材质。

优化表面改性效果将主要从表面改性方法、改性设备和改性剂配方三个方面着手:①根据粉体的制备工艺和表面改性剂的种类选择,改善碳酸钙粉体和表面改性剂在改性过程中的分散性及相互接触或作用机会的均等性的表面改性方法和工艺;②选择能使粉体和表面改性剂在改性过程中良好分散及相互接触或作用机会的均等的表面改性设备;③根据树脂基料种类和应用要求选择表面改性剂及改性助剂。

降低表面改性成本将主要从表面改性剂、表面改性能耗、表面改性工艺几个方面着手。表面改性剂是碳酸钙表面改性作业的主要成本构成因素之一,为了减少表面改性剂的用量,将提高表面改性剂的分散性,使其尽可能在碳酸钙颗粒表面单层包覆。表面改性大多是需要加热的作业,要消耗电能和热能。为了降低改性过程的能耗,除了简化工艺外,还将改进表面改性设备或装置。改性过程中粉体物料的损失不仅增加了改性产品的生产成本,而且污染车间环境。为此,将尽可能采用连续、密闭的表面改性设备,并尽量减少粉体物料的输送环节和缩短输送距离。

四、结语

2006年国内重质碳酸钙的产量约510×104t,较上年增长10%以上;其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,占总产量的40%左右。

塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;造纸行业是重质碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费量约190×104t;2006年涂料、油墨、橡胶、牙膏等领域消费重质碳酸钙约110×104t;国内碳酸钙2006年出口量120878 t。

2000年以来,国内重质碳酸钙粉碎分级技术取得了显著进步。大型重质碳酸钙生产厂主要采用球磨与分级组合工艺和滚轮磨生产工艺,中小型超细重质碳酸钙生产厂主要采用辊磨机;湿法超细碳酸钙浆料主要采用3000 L以上的大型搅拌磨机。

表面改性是重质碳酸钙最主要的加工技术之一。目前主要采用表面有机包覆改性方法,主要采用硬脂酸盐、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等表面改性剂,主要改性设备为SLG型连续粉体表面改性机、高速加热搅拌机、涡旋磨等。

在“十一五”期间,预计国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。

提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。

参考文献

[1]刘英俊.碳酸钙在塑料中应用的若干问题.中国非金属矿工业导刊,2007(3),3-7

[2]宋宝祥,王妍,宋光.造纸非金属矿物材料消费现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(1),10-14

[3]周铭,侯翠红.碳酸钙在涂料中的研究现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2006(2),3-6

[4]郑水林,祖占良.非金属矿物粉碎加工技术现状.中国非金属矿工业导刊,2006(增),3-8

[5]郑水林.非金属矿物材料.北京:化学工业出版社,2007,92-130

[6]郑水林.碳酸钙粉体表面改性技术现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(2),3-6

Production and Development of Ground Calcium Carbonate in China

Zheng Shuilin

(School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing Campus),Beijing 100083,China)

Abstract:The production and application of ground calcium carbonate,especially the grinding technology and equipments,classification technology and equipment,surface-modification technology used for production of ground calcium carbonate in China have been the development trends of market and processing technology of ground calcium carbonate have been prospected.

Key word:ground calcium carbonate,production,application,processing technology.

聚碳酸酯的研究进展论文

高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。下文是我为大家整理的有关高分子材料毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考! 有关高分子材料毕业论文篇1 浅析高分子材料成型加工技术. 【摘要】高分子材料成型加工技术在工业上取得的飞速发展,介绍高分子材料成型加工技术的发展情况,探讨其创新研究,并详细阐述高分子材料成型加工技术的发展趋势。 【关键词】高分子材料;成型加工;技术 近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。 在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为,2000年增加至亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。 目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。 例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参考文献: [1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999. [2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435. [3]瞿金平,聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J].中国专利,I990;美国专利5217302,1993. 有关高分子材料毕业论文篇2 浅论高分子材料的发展前景 摘要:随着生产和科技的发展,以及人们对知识的追求,对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词:高分子材料;发展;前景 一 高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。 鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向:工程塑料,复合材料,液晶高分子材料,高分子分离材料,生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 二 高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “ 以塑代钢” ,“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体,聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等, 已经得到研究工作者的关注。 3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展 高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂, 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒, 以改善种子外观和形状, 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展:种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料, 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 温敏材料, 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等, 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。 4 高分子材料在智能隐身技术中的应用 智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路,是隐身技术发展的必然趋势 ,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 三 高分子材料的发展前景 1高性能化 进一步提高耐高温,耐磨性,耐老化,耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向,这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物,通过改变催化剂和催化体系,合成工艺及共聚,共混及交联等对高分子进行改性,通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构,通过微观复合方法,对高分子材料进行改性。 2高功能化 功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域,目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料,如可以像金属一样导热导电的高聚物,能吸收自重几千倍的高吸水性树脂,可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展,高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。 3复合化 复合材料可克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优点,扩大高分子材料的应用范围,提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发,合成具有高强度,优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂,界面性能,粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。 4智能化 高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题,智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能,例如预知预告性,自我诊断,自我修复,自我识别能力等特性,对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态,控制和调节药剂释放的微胶囊材料,根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃,它是新材料,分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。 5绿色化 虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用,但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源,废弃物排放少,对环境污染小,又能循环利用的高分子材料备受关注,即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向,开发原子经济的聚合反应,选用无毒无害的原料,利用可再生资源合成高分子材料,高分子材料的再循环利用。 四 结束语 高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献,我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系,我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚,但目前来看也取得了不错的进步,我们应提高其整体技术水平,致力于创新的高分在聚合反应和方法,开发出多种绿色功能材料和智能材料,以提高人类的生活质量,并满足各项工业和新技术的需求。 参考文献: [1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》,中国石化出版社,1997 [2]李善君 纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》复旦大学出版社2003 6. [3]李克友, 张菊华, 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》,科学出版社,1999 猜你喜欢: 1. 全国高分子材料学术论文报告 2. 全国高分子材料学术论文 3. 全国高分子材料学术论文 4. 全国高分子材料学术论文报告 5. 关于材料学方面论文

the synthesis of novel polycarbonateAbstract: aliphatic polycarbonate is biodegradable, it has attracted more and more attention in medical fields owing to its surface corrosible degradative mechanism and good biological compatibility as biological material. The cyclic carbonate monomer 5,5- di-methoxy carbonyl -1,3-dioxane -2- ketone is synthetised by the reaction of 2,2- dihydroxy methyl malonic acid dimethyl ester with chloroformate ethyl ester,catalysted by stannous octoate .The new polycarbonate is achieved though bulk ring-opening polymerization at different temperatures. The structure of monomer and polymer is characterizd by IR, 1H NMR and 13C NMR Spectra. The results show that the yield of ring opening polymerization reaction and molecular weight increase with temperature, but the ring-openingdecarboxylation reaction will certainly occur when temperature is higher than 100℃. It is concluded that the suitableconditions for the polymerization reaction are: reaction temperature 90 ℃, reaction time 12h, thus decarboxylation reaction hardly occurs in the the polymerizating process .Keywords: hex-cyclic carbonate; ring-opening polymerization; polycarbonate

碳酸钙片的制备工艺研究论文

制取碳酸钙太容易了。在一些比较条件好一点的石灰窑,他们把石灰石烧成石灰,又用收集的二氧化碳气来和石灰水反应制造医用的碳酸钙。这个制造极其简单,关键是卫生条件的有效控制。生活中的建材大理石、汉白玉:医用碳酸钙片;建材中白灰转变成的碳酸钙,铺路的道渣;造水泥用的石灰石;高炉炼铁用的石灰石。

钙片包含很多种类,而碳酸钙只是钙片其中的一种,钙片的第一代无机钙,主要有碳酸钙,氯化钙,磷酸钙;第二代有机钙,乳酸钙,葡萄糖酸钙,柠檬酸钙;第三代钙原子钙,离子钙,纳米钙以及熬和钙;第四代钙就是乳钙;第五代钙就是络蛋白钙;因此碳酸钙,只是钙片中的一种,一个种类。

辨别乳酸菌。乳酸菌发酵糖产酸使菌落,周围碳酸钙溶解以辨别乳酸菌,也就是说在培养基中加入碳酸钙观察溶钙圈的大小,就可以知道产酸情况了。碳酸钙为补钙药和抗酸药碳酸钙片、胶囊、颗粒以及咀嚼片,主要用于预防和治疗钙缺乏症如骨质疏松、手足抽搐症、骨发育不全、佝偻病以及儿童、妊娠和哺乳期妇女、绝经期妇女、老年人钙的补充碳酸钙,口服液可用于缓解由胃酸过多引起的上腹痛、反酸、烧心感和上腹不适等。

一般情况下,钙离子并不是单纯存在的,是有一定的化学制品耦合存在的,而碳酸钙就是一种比较常用的制剂,同时碳酸钙也是一种比较常用的补钙产品。但是单纯的补钙,效果不是最有效的,我们每天都在补充,每天都会有钙流失,所以我们需要补充点镁元素来锁住钙。汤臣倍健钙镁咀嚼片就含有碳酸钙和碳酸镁,我们可以通过咀嚼汤臣倍健钙镁咀嚼片补充钙元素和镁元素,补钙就更高效了。

钙钛矿研究进展论文

历史性的突破。《Nature》杂志是国际上最具影响力的学术期刊之一,始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破,代表了各个科技领域内的最高研究水平,其最新影响因子是。此次论文的刊发标志着魏展画教授团队在钙钛矿电致发光领域取得了重大研究进展。论文中,他们提出了一种全新的薄膜制备策略并优化了LED器件结构,制备出了高亮度、高量子转换效率和较好稳定性的钙钛矿LED器件。其中,该钙钛矿LED器件的外量子效率高达,刷新了世界纪录。

对于待魏展画的nature的看法就是这个画展质量比较高,观看的人数多,但是画的价值不太高,都是现代的画。

系列作品魏展画的nature系列作品非常出色。他通过他准确自然主义的风格,去贴近大自然在景象上的本质,充分表达出自然中的美和深刻性。作品中有准确的场景再现,同时又引入他抽象表达的思路和神话、传说背景,使作品动态生动,可以看到他在尊重大自然的基础上,将自然与艺术相结合,将不同的形式融入一个思想里,最终创造出一幅象征大自然的有机的画。

魏展画的nature,包含了很多对人性的思考以及对自然环境态度的看待。是一个很好的作品。

氨基酸的研究进展论文

字数可能有点超,你自己截取吧~~ 分子生物学(molecular biology) 在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。 生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于:①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律;②在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围;③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。 发展简史 结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 .布喇格和.布喇格建立了X射线晶体学,成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生.阿斯特伯里和.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白质结构分析方面,1951年.波林等提出了 α-螺旋结构,描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年F.桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着 .肯德鲁和.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素,首先实现了蛋白质的人工合成。 另一方面,M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒,因此是研究生物体自我复制的理想材料。1940年.比德尔和.塔特姆提出了“一个基因,一个酶”的假设,即基因的功能在于决定酶的结构,且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年.埃弗里等研究细菌中的转化现象,证明了DNA是遗传物质。1953年.沃森和.克里克提出了DNA的双螺旋结构,开创了分子生物学的新纪元。在此基础上提出的中心法则,描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念,解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期,关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚,基因的奥秘也随之而开始解开了。 仅仅30年左右的时间,分子生物学经历了从大胆的科学假说,到经过大量的实验研究,从而建立了本学科的理论基础。进入70年代,由于重组DNA研究的突破,基因工程已经在实际应用中开花结果,根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。 基本内容 蛋白质体系 蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。 蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构,也叫化学结构,是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构,称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的,亚单位间的相互关系叫四级结构。 蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系,这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。 随着结构分析技术的发展,现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。 发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。 蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。 遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。 基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。 蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。 1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征:其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。 生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例,某些物质能以很高速度通过膜,另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定,保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度,保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。 生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式,或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应;或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同,但基本过程非常相似,最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制,P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右,而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20~40%,所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。 生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面,广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。 对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看,寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。 理论意义和应用 分子生物学的成就说明:生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如,不论在何种生物体中,都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质,除某些病毒外,都是DNA,并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码,除个别例外,在绝大多数情况下也都是通用的。 物理学的成就证明,一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成,说明了物质世界结构上的高度一致,揭示了物质世界的本质,从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致,揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样,分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域,带动了整个生物学的发展,使之提高到一个崭新的水平。 过去生物进化的研究,主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展,比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构,即可根据差异的程度,来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树,与用经典方法得到的是基本符合的。采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先,构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次,根据结构上的差异程度可以对亲缘关系给出一个定量的,因而也是更准确的概念。第三,对于形态结构非常简单的微生物的进化,则只有用这种方法才能得到可靠结果。 高等动物的高级神经活动是极其复杂的生命现象,过去多是在细胞乃至整体水平上研究,近年来深入到分子水平研究的结果充分说明高级神经活动也同样是以生物大分子的活动为基础的。例如,在高等动物学习与记忆的过程中,大脑中RNA和蛋白质的组成发生明显的变化,并且一些影响生物体合成蛋白质的药物也显著地影响学习与记忆的能力。又如,“生物钟”是一种熟知的生物现象。用鸡进行的实验发现,有一种重要的神经传递介质(5-羟色胺)和一种激素(褪黑激素)以及控制它们变化的一种酶,在鸡脑中的含量呈24小时的周期性变化。正是这种变化构成了鸡的“生物钟”的物质基础。 在应用方面,生物膜能量转换原理的阐明,将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟,设计出化学工业上广泛使用的新催化剂,从而给化学工业带来一场革命。 分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用,1973年重组DNA技术的成功,为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来,已经采用基因工程技术,把高等动物的一些基因引入单细胞生物,用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。 从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。 [编辑本段]分子生物学的应用 1,亲子鉴定 近几年来,人类基因组研究的进展日新月异,而分子生物学技术也不断完善,随着基因组研究向各学科的不断渗透,这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上,STR位点和单核苷酸(SNP)位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心,是继RFLPs(限制性片段长度多态性)VNTRs(可变数量串联重复序列多态性)研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术,DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段,使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平,DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用,DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的,也是国际上公认的最好的一种方法。参考资料:蛋白质质谱分析研究进展 摘 要: 随着科学的不断发展,运用质谱法进行蛋白质的分析日益增多,本文简要综述了肽和蛋白质等生物大分子质谱分析的特点、方法及蛋白质质谱分析的原理、方式和应用,并对其发展前景作出展望。 关键词: 蛋白质,质谱分析,应用 前言: 蛋白质是生物体中含量最高,功能最重要的生物大分子,存在于所有生物细胞,约占细胞干质量的50%以上, 作为生命的物质基础之一,蛋白质在催化生命体内各种反应进行、调节代谢、抵御外来物质入侵及控制遗传信息等方面都起着至关重要的作用,因此蛋白质也是生命科学中极为重要的研究对象。关于蛋白质的分析研究,一直是化学家及生物学家极为关注的问题,其研究的内容主要包括分子量测定,氨基酸鉴定,蛋白质序列分析及立体化学分析等。随着生命科学的发展,仪器分析手段的更新,尤其是质谱分析技术的不断成熟,使这一领域的研究发展迅速。 自约翰.芬恩()和田中耕一()发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法及发明了对生物大分子的质谱分析法以来,随着生命科学及生物技术的迅速发展,生物质谱目前已成为有机质谱中最活跃、最富生命力的前沿研究领域之一[1]。它的发展强有力地推动了人类基因组计划及其后基因组计划的提前完成和有力实施。质谱法已成为研究生物大分子特别是蛋白质研究的主要支撑技术之一,在对蛋白质结构分析的研究中占据了重要地位[2]。 1.质谱分析的特点 质谱分析用于蛋白质等生物活性分子的研究具有如下优点:很高的灵敏度能为亚微克级试样提供信息,能最有效地与色谱联用,适用于复杂体系中痕量物质的鉴定或结构测定,同时具有准确性、易操作性、快速性及很好的普适性。 2.质谱分析的方法 近年来涌现出较成功地用于生物大分子质谱分析的软电离技术主要有下列几种:1)电喷雾电离质谱;2)基质辅助激光解吸电离质谱;3)快原子轰击质谱;4)离子喷雾电离质谱;5)大气压电离质谱。在这些软电离技术中,以前面三种近年来研究得最多,应用得也最广泛[3]。 3.蛋白质的质谱分析 蛋自质是一条或多条肽链以特殊方式组合的生物大分子,复杂结构主要包括以肽链为基础的肽链线型序列[称为一级结构]及由肽链卷曲折叠而形成三维[称为二级,三级或四级]结构。目前质谱主要测定蛋自质一级结构包括分子量、肽链氨基酸排序及多肽或二硫键数目和位置。 蛋白质的质谱分析原理 以往质谱(MS)仅用于小分子挥发物质的分析,由于新的离子化技术的出现,如介质辅助的激光解析/离子化、电喷雾离子化,各种新的质谱技术开始用于生物大分子的分析。其原理是:通过电离源将蛋白质分子转化为气相离子,然后利用质谱分析仪的电场、磁场将具有特定质量与电荷比值(M/Z值)的蛋白质离子分离开来,经过离子检测器收集分离的离子,确定离子的M/Z值,分析鉴定未知蛋白质。 蛋白质和肽的序列分析 现代研究结果发现越来越多的小肽同蛋白质一样具有生物功能,建立具有特殊、高效的生物功能肽的肽库是现在的研究热点之一。因此需要高效率、高灵敏度的肽和蛋白质序列测定方法支持这些研究的进行。现有的肽和蛋白质测序方法包括N末端序列测定的化学方法Edman法、C末端酶解方法、C末端化学降解法等,这些方法都存在一些缺陷。例如作为肽和蛋白质序列测定标准方法的N末端氨基酸苯异硫氰酸酯(phenylisothiocyanate)PITC分析法(即Edman法,又称PTH法),测序速度较慢(50个氨基酸残基/天);样品用量较大(nmol级或几十pmol级);对样品纯度要求很高;对于修饰氨基酸残基往往会错误识别,而对N末端保护的肽链则无法测序[4]。C末端化学降解测序法则由于无法找到PITC这样理想的化学探针,其发展仍面临着很大的困难。在这种背景下,质谱由于很高的灵敏度、准确性、易操作性、快速性及很好的普适性而倍受科学家的广泛注意。在质谱测序中,灵敏度及准确性随分子量增大有明显降低,所以肽的序列分析比蛋白容易许多,许多研究也都是以肽作为分析对象进行的。近年来随着电喷雾电离质谱(electrospray ionisation,ESI)及基质辅助激光解吸质谱(matrix assisted laser desorption/ionization,MALDI)等质谱软电离技术的发展与完善,极性肽分子的分析成为可能,检测限下降到fmol级别,可测定分子量范围则高达100000Da,目前基质辅助的激光解吸电离飞行时间质谱法(MALDI TOF MS)已成为测定生物大分子尤其是蛋白质、多肽分子量和一级结构的有效工具,也是当今生命科学领域中重大课题——蛋白质组研究所必不可缺的关键技术之一 [5] 。目前在欧洲分子生物实验室(EMBL)及美国、瑞士等国的一些高校已建立了MALDI TOF MS蛋白质一级结构(序列)谱库,能为解析FAST谱图提供极大的帮助,并为确证分析结果提供可靠的依据[6]。 蛋白质质谱分析研究进展 来自: 免费论文网 蛋白质的质谱分析方式 质谱用于肽和蛋白质的序列测定主要可以分为三种方法:一种方法叫蛋白图谱(proteinmapping),即用特异性的酶解或化学水解的方法将蛋白切成小的片段,然后用质谱检测各产物肽分子量,将所得到的肽谱数据输入数据库,搜索与之相对应的已知蛋白,从而获取待测蛋白序列。将蛋白质绘制“肽图”是一重要测列方法。第二种方法是利用待测分子在电离及飞行过程中产生的亚稳离子,通过分析相邻同组类型峰的质量差,识别相应的氨基酸残基,其中亚稳离子碎裂包括“自身”碎裂及外界作用诱导碎裂.第三种方法与Edman法有相似之处,即用化学探针或酶解使蛋白或肽从N端或C端逐一降解下氨基酸残基,形成相互间差一个氨基酸残基的系列肽,名为梯状测序(laddersequencing),经质谱检测,由相邻峰的质量差知道相应氨基酸残基。 蛋白消化 蛋白的基团越大,质谱检测的准确率越低。因此,在质谱检测之前,须将蛋白消化成小分子的多肽,以提高质谱检测的准确率。一般而言,6-20个氨基酸的多肽最适合质谱仪的检测。现今最常用的酶为胰蛋白酶(trypsin),它于蛋白的赖氨酸(lysine)和精氨酸(arginine)处将其切断。因此,同一蛋白经胰蛋白酶消化后,会产生相同的多肽。 基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法(MALDI-TOF MS) [7] 简而言之,基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量仪是将多肽成分转换成离子信号,并依据质量/电荷之比(mass/charge,m/z)来对该多肽进行分析,以判断该多肽源自哪一个蛋白。待检样品与含有在特定波长下吸光的发光团的化学基质(matrix)混合,此样品混合物随即滴于一平板或载玻片上进行挥发,样品混合物残余水份和溶剂的挥发使样品整合于格状晶体中,样品然后置于激光离子发生器(lasersource)。激光作用于样品混合物,使化学基质吸收光子而被激活。此激活产生的能量作用于多肽,使之由固态样品混合物变成气态。由于多肽分子倾向于吸收单一光子,故多肽离子带单一电荷.这些形成的多肽离子直接进入飞行时间质量分析仪(TOFmassanalyzer)。飞行时间质量分析仪用于测量多肽离子由分析仪的一端飞抵另一端探测器所需要的时间。而此飞行时间同多肽离子的质量/电荷的比值成反比,即质量/电荷之比越高,飞行时间越短。最后,由电脑软件将探测器录得的多肽质量/电荷比值同数据库中不同蛋白经蛋白酶消化后所形成的特定多肽的质量/电荷比值进行比较,以鉴定该多肽源自何种蛋白.此法称为多肽质量指纹分析(peptidemassfin-gerprinting)。基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法操作简便,敏感度高,同许多蛋白分离方法相匹配,而且,现有数据库中有充足的关于多肽质量/电荷比值的数据,因此成为许多实验室的首选蛋白质谱鉴定方法。 电子喷雾电离质谱测量法(electrosprayion-izationmassspectrometry,ESI-MS)[8 ] 同基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱测量法在固态下完成不同,电子喷雾电离质谱测量法是在液态下完成,而且多肽离子带有多个电荷,由高效液相层析等方法分离的液体多肽混合物,在高压下经过一细针孔。当样本由针孔射出时,喷射成雾状的细小液滴,这些细小液滴包含多肽离子及水份等其他杂质成分。去除这些杂质成分后,多肽离子进入连续质量分析仪(tan- demmassanalyzer),连续质量分析仪选取某一特定质量/电荷比值的多肽离子,并以碰撞解离的方式将多肽离子碎裂成不同电离或非电离片段。随后,依质量/电荷比值对电离片段进行分析并汇集成离子谱(ionspectrum),通过数据库检索,由这些离子谱得到该多肽的氨基酸序列。依据氨基酸序列进行的蛋白鉴定较依据多肽质量指纹进行的蛋白鉴定更准确、可靠。而且,氨基酸序列信息即可通过蛋白氨基酸序列数据库检索,也可通过核糖核酸数据库检索来进行蛋白鉴定。 蛋白质质谱分析研究进展 来自: 免费论文网 4.蛋白质质谱分析的应用 1981年首先采用FAB双聚焦质谱测定肽分子量,分析十一肽(Mr=1318),质谱中出现准分子离子[M+1]+=1319强峰。分子量小于6kDa肽或小蛋白质合适用FAB质谱分析,更大分子量的多肽和蛋自质可用MALDI质谱或ESI质谱分析。用MALDI-TOF质谱分析蛋自质最早一例是Hillen Kramp等[9]于1988年提出用紫外激光以烟酸为基质在TOF谱仪上测出质量数高达60kDa蛋白质,精确度开始只有,后改进到。质谱技术主要用于检测双向凝胶电泳或“双向”高效柱层析分离所得的蛋白质及酶解所得的多肽的质量,也可用于蛋白质高级结构及蛋白质间相互作用等方面的研究[10,11],三条肽段的精确质量数便可鉴定蛋白质。近年来,串联质谱分析仪发展迅猛,其数据采集方面的自动化程度、检测的敏感性及效率都大大提高,大规模数据库和一些分析软件(如:SEQUEST)的应用使得串联质谱分析仪可以进行更大规模的测序工作。目前,利用2D电泳及MS技术对整个酵母细胞裂解产物进行分析,已经鉴定出1484种蛋白质,包括完整的膜蛋白和低丰度的蛋白质[12];分析肝细胞癌患者血清蛋白质组成分[13],并利用质谱进行鉴定磷酸化蛋白研究工作[14]及采用质谱技术研究许旺细胞源神经营养蛋白(SDNP)的分子结构[15]等。 结束语: 在蛋白质的质谱分析中,质谱的准确性(accuracy)对测定结果有很大影响,因此质谱测序现在仍很难被应用于未知蛋白的序列测定。肽和蛋白的质谱序列测定方法具有快速、用量少、易操作等优点,这些都非常适合于现在科学研究的需要。我们相信,随着各种衍生化方法和酶解方法的不断改进,蛋白双向电泳的应用[16]以及质谱技术的不断完善,质谱将会成为多肽和蛋白质分析最有威力的工具之一。

2014年6月,研究人员设计出一种“非天然手性氨基酸”的简易合成方法。 氨基酸是含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称,是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位。非天然手性氨基酸的分子为“对映异构体”,其在药物开发、化工合成、催化工业等领域具有重要作用。 天然氨基酸便宜易得,但种类不多,因此需要合成非天然手性氨基酸。 根据传统合成方法,制备每种不同的非天然手性氨基酸都要利用不同的起始原料合成,而他们的思路是利用最便宜的丙氨酸作为共同的起始原料,来合成成千上万种非天然手性氨基酸。

笨蛋,自己写嘛!!!!!!

吴小凤,李小勤,冷向军,关磊,郭婷。草鱼JAK2基因片段的克隆及其组织表达分析。上海海洋大学学报2012,21(1):21-27蒋春琴, 冷向军,李小勤, 季晓琳, 施登科。醋酸棉酚对异育银鲫生长性能、血清生化指标和棉酚残留的影响。动物营养学报。2012,24(1):168-175X. J. LENG, X. F. WU, J. TIAN, X. Q. LI, L. GUAN, D. C. WENG. Molecular cloning of fatty acid synthase from grass carp (Ctenopharyngodon idella) and the regulation of its expression by dietary fat level. Aquaculture Nutrition. 2012. Doi:. 吴小凤,李小勤,冷向军,关磊,郭婷。草鱼瘦素受体基因片段序列的克隆及其组织表达分析。生物技术通报,2011,26(11):118-124刘志伟,陈阿琴,魏华,冷向军。异育银鲫BMP15基因片段的克隆及序列分析。生物技术通报,2011,(1):130-133刘满仔,冷向军,李小勤,陈道仁。AZOMITE对草鱼生长、肠道消化酶活性和血清非特异性免疫的影响。浙江大学学报(农业与生命科学版),2011, 37( 3) : 312-318关磊,朱瑞俊,李小勤,冷向军。普通草鱼与脆化草鱼的肌肉特性比较。上海海洋大学学报,2011,20(5):748-753朱瑞俊,刘爱君,冷向军,李小勤。AZOMITE对奥尼罗非鱼幼鱼(Oreochromis niloticus×)生长性能的影响。饲料工业,2011,32(20):23-25蒋春琴 ,冷向军,李小勤,范英,史少奕,罗运仙。菜粕、棉粕的不同配比对异育银鲫生长性能、血清指标和棉酚残留的影响。水产学报,2010,34(12):1917-1925冷向军。水产饲料行业标准分析与建议-加工质量指标。饲料工业,2010,31(20):62-66冷向军,罗运仙,李小勤,吴小凤,程思。饲料中补充晶体或微囊氨基酸对鲤生长性能的影响。动物营养学报,2010,22(6)1599-1606谷金皇,杨 毅,冷向军,吴 江。添加外源脂肪酶对瓦氏黄颡鱼的生长、消化酶及血清生化指标的影响。上海海洋大学学报,2010,19(6):798-804李小勤,胡斌,冷向军,李家乐, 文华。VC对草鱼成鱼生长、肌肉品质及血清非特异性免疫的影响。上海海洋大学学报,2010,19(6):787-791李文倩,冷向军,李小勤,符贵红,罗运仙。鳜鱼肌肉品质评价的初步研究.食品工业科技。2010,(9):114-118杨新文,杨毅,冷向军,吴江。添加脂肪酶对南方鲇生长性能、消化酶活性及血液生化指标的影响。淡水渔业,2010,40(3):23-27,35冷向军。水产饲料中菜粕、棉粕的使用。饲料工业,2010(增刊),32-35罗运仙,谢骏,吕利群,冷向军,李小勤,吴小凤,李忠铭。饲料中补充晶体或微囊赖氨酸对草鱼生长和血清总游离氨基酸的影响。水产学报,2010,34(3):466-473冷向军,石英,李小勤,徐海华,华雪铭,杨志刚。饲料中添加叶黄素对金鱼体色的影响。浙江大学学报(农业与生命科学版),2010,36 (2) : 168~174 ,史少奕,李小勤,冷向军,朱瑞俊,吴世林。饲料中添加不同形式叶黄素对杂交鲶体色的影响。上海海洋大学学报,2010,19(2):196-200朱瑞俊,李小勤,谢骏,冷向军,田娟,史少奕。饲料中添加氯化胆碱对草鱼成鱼生长、脂肪沉积和脂肪代谢酶活性的影响。中国水产科学,2010,17(3):527-535陈道仁,冷向军,肖昌武。发酵棉粕对草鱼生长的影响。湖南饲料,2010,(6):40-42宋宏斌,冷向军,周玉岩,张宇吉吉,戈蕾。水产饲料中外源性氨基酸的应用。饲料工业,2010(增刊),119-121张家国,冷向军,罗艳萍。泥鳅幼鱼对饲料中脂肪的营养需求量研究。中国水产,2010,(7):66-68滕怀丽,黄旭雄,周洪琪,华雪铭,杨志刚,冷向军。充气方式对盐藻生长、细胞营养成分及氮磷营养盐利用的影响。水产学报,2010,34(6):942-948汪立平,马相杰,冷向军,赵勇。甘露寡糖对罗非鱼肠道菌群的影响。食品工业科技,2010,31(10):142-145马相杰,汪立平,赵勇,冷向军。甘露寡糖对罗非鱼幼鱼肠道微生物的影响。微生物学通报,2010,37(5):708-713豆粕替代鱼粉对奥尼罗非鱼幼鱼生长、营养物质消化率及血清非特异性免疫的影响。中国粮油学报,2009,24(12):95-100AZOMITE对奥尼罗非鱼生长、肠道结构功能和非特异性免疫的影响。动物营养学报,2009,21(6):1006-1011VE对草鱼成鱼肌肉品质和抗氧化性能的影响。水生生物学报,2009,33(6):1132-1139虾青素和角黄素对虹鳟肌肉着色和肝脏总抗氧化能力的影响。水产学报, 2009,33(6):987-995不同饲料生物对海月水母生长性能的影响。大连水产学院学报。2009,24(5):412-416饲料蛋白水平对血鹦鹉幼鱼生长、体组成和肠道蛋白消化酶活性的影响。水生生物学报,2009,33(5):874-880叶黄素添加和制粒方式对杂交鲶体色的研究。饲料研究,2009,(8):4-6浅谈我国的水产饲料行业标准。饲料工业,2009,30(10):55-58甘露寡聚糖对奥尼罗非鱼生长、肠道结构功能和血清非特异性免疫的影响。浙江大学学报(农业与生命科学版),2009,35(3):329-336发酵混合蛋白替代鱼粉对奥尼罗非鱼幼鱼生长、营养物质消化率及血清非特异性免疫的影响。上海海洋大学学报,2009,18(2):160-166饲料中添加肉碱对草鱼生长性能、体成分和脂肪代谢酶活性的影响。水产学报,2009, 33(2):295-302鱼类对晶体氨基酸利用的研究进展。水生生物学报,2009,33(1):119-123发酵蛋白在水产饲料中的研究应用。上海海洋大学学报,2009,18(1):101-106黄霉素、甘露寡糖对奥尼罗非鱼生长、营养物质消化率和血清非特异性免疫的影响。中国饲料,2009,(3):29-32

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