发展具有强大抵御湍流状态的助留助滤剂，是造纸领域中提高生产效率、降低干燥能耗及减少环境污染的有效途径，而明确该助剂应具备的结构特征及其界面作用规律，则是造纸湿部化学的核心问题。 本项目通过“grafting from”的合成方式制备出一系列不同分子量、不同电荷密度的具有高度支化结构和超强抗剪切能力的球型聚电解质刷（CSPB），研究了CSPB的水溶液性质及分子构象，考察了CSPB与各种底物间的相互作用及其助留助滤性能，探究了CSPB的抗剪切能力，分析了其作为助留助滤剂的留着机理。同时，探究了CSPB在纤维素膜表面的界面作用行为，构建高抗剪切助留助滤剂的普适结构形式及界面作用模型。 动态光散射研究表明：CSPB在水溶液中具有盐刺激响应特性，其流体力学半径Rh随离子强度增大而减小。透光度研究发现，CSPB与苇浆细小纤维、桉木浆纤维、沉淀碳酸钙以及滑石粉等不同底物相互作用后，体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阳离子刷表现出显著的絮凝效果。动态留着实验表明：CSPB可显著提高浆料的留着率和滤水速率，其中，SiO2/PMETAC刷对桉木纤维底物的留着率由72.6%提升至89%，滤水时间最多降低了13.6%。在SiO2/P(AM-co-METAC)/APAM二元体系与阳离子淀粉/APAM二元体系对桉木浆和沉淀碳酸钙助留助滤性能的对比研究中发现：达到最佳助留效果时，CSPB的助剂用量（18 mg/g）较阳离子淀粉用量（35 mg/g）低，可使浆料总留着率提升至92.6%；在不同的湍流条件下CSPB/APAM二元体系较阳离子淀粉/APAM二元体系对纤维和填料均表现出更好的留着效果。滤水性能方面，SiO2/ P(AM-co-METAC)/APAM二元体系也体现出更明显的提升效果。聚焦光束反射研究表明CSPB/APAM双元系统通过补丁和架桥机理与纤维和填料相互作用，同时CSPB使得纤维素膜呈现网状结构特征，且CSPB的电荷密度越高，纤维素膜呈现的网络结构更致密。 本研究成果丰富了造纸湿部化学基础知识，为CSPB作为湿部助剂的应用、工业废水的净化与防治等问题提供依据，具有明显的学术意义、经济价值和社会价值。 2100433B

高速造纸中助留助滤剂最合适的分子结构及其在湿部系统中的构象，一直是人们希望解决的科学问题。本项目拟通过grafting from合成方式，以化学键锚固聚电解质于纳米内核表面之上，制备出一系列具备特高支化结构、超强抗剪切能力、高密度捕获阴离子等特性的所谓球形聚阳电解质刷(CSPB)。在此基础上，利用动态光散射技术研究CSPB在与湿部环境相近的水相中的溶液性质，构建其Mark-Houwink方程。并采用椭圆光度法原位获取CSPB吸附链圈、链尾等构型信息,以此探究其与表面理化性质不一的底物间的界面行为，揭示分子结构参数与助留助滤性能间的构效关系，建立高抗剪切助留助滤剂的普适结构及界面作用模型。此外，将CSPB引入到先进的二元微粒子复式体系中，探讨其助留助滤性能。本研究成果既能丰富高分子溶液及造纸湿部化学基础知识，也能为CSPB作为湿部助剂的应用、工业废水的净化与防治等问题提供科学依据。

《界面应力及内聚力模型在界面力学的应用》是青年科技创新人才学术文库中的其中一本。全书共分7章，内容包括：梁理论的界面受力分析，Bogy模型的界面应力分析，多项式内聚力模型及损伤演化，指数内聚力模型的分析，内聚力模型在ABAQUS中的VUMAT子程序开发，内聚力模型子程序及其验证等。

第1章 绪论

1.1 界面应力分析

1.2 基本断裂力学方法与内聚力模型概念

1.3 内聚力模型研究进展及应用

第2章 梁理论的界面受力分析

2.1 理论模型的建立

2.2 系数的确定

2.3 结果分析

第3章 Bogy模型的界面应力分析

3.1 Bogy界面应力分析

3.2 影响应力的因素

3.3 (γ，θ）的值确定

3.4 σ(γ，θ）式计算过程

3.5 参数验证

第4章 多项式内聚力模型及损伤演化

4.1 粘接界面模型

4.2 剥离开裂阶段的理论计算

4.3 结果分析

第5章 指数内聚力模型的分析

5.1 指数内聚力模型的分析及其研究进展

5.2 复合开裂时应力耦合关系分析

5.3 复合开裂时的各向断裂能与总断裂能分析

5.4 开裂界面损伤的指数内聚力模型

第6章 内聚力模型在ABAQUS中的VUMAT子程序开发

6.1 内聚力模型在ABAQUS中的子程序开发方法分析

6.2 ABAQUS内聚力单元与自定义材料子程序VUMAT

6.3 基于内聚力单元的VUMAT子程序编译张力位移关系

6.4 内聚力模型应用于VUMAT中的单元损伤与破坏控制

6.5 内聚力模型的VUMAT程序流程与结构设计

第7章 内聚力模型子程序及其验证

7.1 内聚力模型VUMAT子程序的材料常数

7.2 开裂时指数内聚力模型子程序

7.3 开裂条件下的子程序

7.4 子程序模拟复合材料层板脱层的计算模型

7.5 模拟结果及与实验测试比较

参考文献

主要符号说明

附录2100433B

疏水作用朊病毒

目前，和疯牛病有关的蛋白质PrP被一些学者称为“朊病毒”。疯牛病的发生，从分子水平看，是蛋白质分子形态的改变，由原来的单个球状分子变成了纤维状的聚集态。此外有2个和早老性痴呆有关的蛋白质，在病变时也发生聚集，它们是β淀粉样蛋白(Aβ)和Tau蛋白。这些蛋白质在病变时的一个共同特点是，分子中β折叠增加，进而导致分子聚集，对蛋白水解酶的抗性增大。疯牛病的发生，既没有也不需要有DNA复制，也没有作为病原体的蛋白质增加，因此，将PrP称为“朊病毒”并不确切。将疯牛病等有关的疾病称为蛋白质“构象病”更合适。发生疯牛病时，PrP中一些α螺旋如何转变为β折叠"_blank" href="/item/氨基酸残基">氨基酸残基构成的肽段，经酶解断裂后很容易聚集。可能在前体分子中，这段肽和分子内的其它肽段存在着相互作用，故不发生该肽段间的相互作用，一旦从完整分子中游离出来，就可能和同样的碎片肽段聚集。

疏水作用“构象病”

在正常情况下，Tau蛋白分子中有很多丝氨酸和苏氨酸被单个N-乙酰氨基葡萄糖基化(O-GlcNAc化)，但是病变时，同样的位点不再O-GlcNAc化，而是被磷酸化。表面看来，这2类基团都是亲水的，但O-GlcNAc是中性的，而被磷酸修饰后则变为酸性。相邻的成簇的磷酸基团间的排斥力，可能会导致Tau蛋白的构象改变，致使分子内的相互作用变成分子间的相互作用，最终同样会形成长的纤维。

因此，蛋白质“构象病”在蛋白质的研究中，绝对不是孤立的现象，完全应该也可能，从疏水作用、亲水/疏水平衡的角度，与蛋白质的折叠、蛋白质的装配、蛋白质的别构现象联系起来进行研究。