第一篇：竹炭研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（模版）

竹炭研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

俞 佳 燕

（浙江臨安 311300）

摘要：本文主要講述了竹炭的起源，竹炭在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，竹炭炭化工藝和物理化學性質(zhì)，竹炭的用途，同時結(jié)合竹炭產(chǎn)品開發(fā)的多樣性所涉及到食品行業(yè)，提出要人們慎食竹炭食品，根據(jù)竹炭的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了竹炭的發(fā)展趨勢和幾點建議。

關(guān)鍵詞：竹炭、炭化工藝、竹炭用途、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢

竹炭（BC）是竹材高溫熱解的固體產(chǎn)物，空隙發(fā)達，比表面積大，具有很強的吸附能力，以及良好的導電性能。作為機能性的環(huán)境保護材料，竹炭由于其獨特的性質(zhì)和產(chǎn)品的高附加值，越來越受到人們的重視，成為竹材研究領域的一個新熱點［1-2］。在大氣污染和水污染的治理方面具有廣闊的應用前景。它的出現(xiàn)不僅為竹材產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了一個新的研究和應用領域，同時也為環(huán)境保護提供了一種新型材料[3]，同時人們也逐漸意識到了竹炭在環(huán)境、保健、醫(yī)藥、高技術(shù)等領域有著潛在和廣泛的應用前景[4]。1.竹炭起源

在中國，炭有著悠久的歷史。而使用炭，那更是與生俱來的。大概從雷電點燃原始森林使自然形成的木炭橫空出世那一刻起，我們的先民們便開始想用炭帶給人們的種種環(huán)保和健康的生活。

在兩千多年前，中國在炭材料的使用上創(chuàng)造了世界奇跡。馬王堆木炭的應用就是中國古代使用木炭杰作之一。中國的先民們就已經(jīng)知道炭的防腐作用。在1972年3月，湖南長沙東郊，中國考古學家發(fā)掘了馬王堆一號漢古墓時，墓葬兩千多年的軟侯夫人的肌膚狀態(tài)仍如同剛剛死去?？脊艑W家究其原因，是因為墓葬當時人們在棺木中安放了萬斤木炭。正是用于這些木炭，軟侯夫人的尸體外形完整，全身柔軟光滑，皮膚呈淡黃色狀，肌肉和皮膚有彈性，各關(guān)節(jié)可自由彎曲。

無獨有偶，在日本的古墓中也發(fā)現(xiàn)了使用炭保存遺體的辦法，那些遺骨和木乃伊的狀態(tài)十分理想。雖然津輕承公的完整的木乃伊狀態(tài)只有死后一千年的歷史，但也證實了酷愛研究科技的日本人在墓中放置了大量木炭的成效。2.竹炭發(fā)展研究現(xiàn)狀

竹炭這種新型環(huán)保產(chǎn)品幾年前首先在東南亞地區(qū)興起，逐步風靡日本、韓國、臺灣、新加坡。竹炭產(chǎn)品在國內(nèi)是在2003年“非典”以后逐步進入市場的。

目前，國際市場對環(huán)保產(chǎn)品需求量較大。中國是竹的故鄉(xiāng)。以竹炭為原料制作的產(chǎn)品有100多種。由于竹炭產(chǎn)品的價格較高，其銷售處于“墻內(nèi)開花墻外紅”階段，但隨著人們環(huán)保意識的普遍提高，竹炭這一新型環(huán)保產(chǎn)品進入尋常百姓家是指日可待。

我們對竹炭的功效還有些陌生，但在日本、韓國等地城市居民將竹炭用于日常生活已經(jīng)有十來年的歷史了。目前世界上竹炭的消費主要在日本、韓國、新加坡、臺灣等國家和地區(qū)，這些市場對竹炭的需求基本穩(wěn)定。在那里，人們已經(jīng)很習慣將竹炭列為生活日用品之一，他們特別認可竹炭的環(huán)保和保健功能，所以，竹炭店到處都是，頗受大家的歡迎。

我國竹炭的生產(chǎn)主要集中在浙江、福建和江西等地，目前的生產(chǎn)廠家有幾十家，但大都是近2-3年發(fā)展起來的，一般是采用采購原炭，自己生產(chǎn)各種制品。只有20-30%的廠家是10多年前生產(chǎn)木炭的企業(yè)改變產(chǎn)品而來，他們大都具有自己的炭窯，其中一小部分廠家具有竹炭纖維的技術(shù)。2.1竹炭在日韓國家

竹炭制品的研究在國外主要是日本和韓國，主要研究關(guān)于竹材炭化過程、竹炭、竹醋液和竹活性炭的制造和利用。

日本竹炭和竹醋協(xié)會名譽會長、京都大學木質(zhì)科學研究所科學家野村隆哉是這方面的專家。他認為，由于工業(yè)文明對生態(tài)系統(tǒng)的破壞等全球性環(huán)境問題日益突出，天然素材在炭化后所產(chǎn)生的碳結(jié)構(gòu)的物理和化學功能正在受到高度重視。如竹炭的固體表面的物理性質(zhì)、竹炭的固有振動產(chǎn)生的微弱電磁波與人體的共鳴現(xiàn)象、竹炭的半導體功能和屏蔽電磁波功能及負離子效應等，竹醋對過敏性皮炎和糖尿病等疾病的療效、促進毛發(fā)生長作用、對植物的生理活性功能等。野村隆哉主張對這些物理和化學機理進行研究，并且積極地為它們開拓用途。

日本中村和善提出可用低溫干餾炭作脫臭、調(diào)濕的功能材料以及用竹炭粉作電磁波屏蔽的材料。浦銀治認為竹炭對CO:的吸附性能高，不腐爛、保水、透水、保肥性好，可作土壤改良劑使用。佐久間對竹炭的熱水冷卻試驗，發(fā)現(xiàn)加了竹炭的熱水不容易變涼，認為如果把竹炭加在洗澡水中，即使是自來水，也可獲得類似溫泉那樣的滿足感。

千葉大學的研究成果表明，竹醋的主要成分是醋酸，從中可分離出10種酚衍生物，對于如白粉病等某些植物病害也有抵抗作用。由日本農(nóng)山漁村文化協(xié)會出版的《竹炭和竹醋液的制造方法與用途》一書全面地論述了日本目前關(guān)于竹炭和竹醋的研究和應用情況。作者池島庸元說，竹炭和竹醋今后在環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面可望發(fā)揮新的作用[6]。

在韓國國內(nèi)，有人在做飯時，將竹炭包在紗布內(nèi)放入飯中，煮出的飯味兒更[5]香；泡澡的水里放上一點竹炭，全身倍感融融暖意。韓國許多工廠生產(chǎn)的健康枕頭，用的就是竹炭。多孔性竹炭不僅可以蓄留植物根部所需水分，還可以改善土壤的透氣性和排水性，為植物的微生物提供良好的生存空間。因此在園林綠化中，盆栽土里摻進豆粒大小的竹炭，能為植物提供健康的生長環(huán)境。對庭院樹木，則增強了抗病蟲害的能力。一些裝飾性竹炭，猶如吸水石，放于相宜的盆里，本色、自然，且有著雷劈刀削的天然痕跡.竹炭則營造出更為特殊的情趣，春秋筆法赫然在焉。這樣的裝飾可去臭去濕，放在電視機或其它家電用品周圍，還可起到防電磁波作用。2.2竹炭在其他國家

竹炭作為一種全新的健康環(huán)保時尚產(chǎn)品，不僅在新加坡的軍工、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛應用，更多的是在生活消費領域的應用，它以其獨特的健康保健作用被大多數(shù)消費者所接受，成為一種健康消費時尚。目前在新加坡市場上有 12 大系列 100 多個品種。如床上用品系列、汽車坐墊系列、鞋墊系列、美膚品系列、廚用品系列、工藝品系列、炭布系列、竹醋液等。

哥倫比亞對于竹炭速干布料的研制，已成功生產(chǎn)出竹碳內(nèi)衣。它的保暖，是因為使用的材料是納米級的遠紅外線纖維，能吸收外界與人體的體溫，達到蓄熱保溫的功能，工研院檢測發(fā)現(xiàn)，竹炭紗的調(diào)節(jié)溫度效果為一般棉制品的一倍。竹炭內(nèi)衣中竹炭紗還能有促進血液循環(huán)，塑身保健減肥，紡織研究所研究發(fā)現(xiàn)，竹炭服飾可以提高人體淺層微血管內(nèi)的血液流量約30%，有效降低疾病的風險。而血液循環(huán)好，又有助于皮下多于脂肪的代謝，避免脂肪囤積或血管阻塞[7]。2.3竹炭在中國

關(guān)于竹炭和竹醋液的研究是近幾年剛剛興起的新的研究領域，由于竹子的分布特性所決定，使對竹炭的研究具有很強的區(qū)域性。國內(nèi)對竹炭的生產(chǎn)和研究主要集中在浙江、江西、福建一帶。

在竹炭的機能性機理的研究方面，張齊生院士領導的研究小組對竹炭的構(gòu)造、機能以及對飲用水的凈化做了比較詳細的研究[8-9]。另外，許多科研單位的研究人員對竹炭的生產(chǎn)和應用方面做了大量的研究。葉良明教授等主要針對竹炭的燒制進行研究 [10-11]；還有其它學者對竹炭的含水率、揮發(fā)成分、竹醋液的成分等指標進行了檢測[12]。

此外，還可利用竹炭開發(fā)醫(yī)藥保健品。如將竹炭粉與助劑混合裝入衣服、織物、枕頭、帽子、墊子和寵物用具等物品制成保健品，它具有清凈空氣作用、按摩作用、除臭作用、紅外線作用、調(diào)溫調(diào)濕作用、抗菌和殺蟲的作用。在醫(yī)藥上利用竹醋液作防菌殺菌劑和治療皮膚病等醫(yī)藥原料，提取甲醇和醋酸等作化工原料，其他還有染料媒染劑、動物除臭劑、農(nóng)藥添加劑、發(fā)根促進劑、土壤改良劑、動物營養(yǎng)劑等。2.3.1竹炭在浙江

中國的竹炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景寬闊。生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)主要集中在江浙沿海一帶，僅浙江省為例。在五、六年時間內(nèi)，浙江的竹炭生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，比較有名的企業(yè)主要集中在遂昌、衢江、安吉、寧波和慶元等地，年產(chǎn)量達3000t以上，產(chǎn)值達3000-4000萬元，竹炭品種開發(fā)也不斷深入，目前已開發(fā)出建筑、環(huán)保、保健、工藝、化妝等6大類100多個品種的竹炭產(chǎn)品，浙江省已成為竹炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要生產(chǎn)與貿(mào)易基地，并且成為山區(qū)林業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的新亮點[13]。3.竹炭的炭化工藝 3.1備料

炭用材一般選用4年以上竹齡和竹材加工剩余物。因竹材從基部到梢部，其密度、腔壁結(jié)構(gòu)、組成物質(zhì)都有一定的差異，同時竹材的材性又受竹齡、立地條件、氣候環(huán)境的影響。竹材中含大量糖類等營養(yǎng)物質(zhì)，易發(fā)生霉蛀。因此，要選擇竹齡、大小、立地條件相近的竹材一起裝窯，注意竹材的保管、窯中竹材的松緊度等問題。3.2熱解

熱解工藝條件決定了竹炭的品質(zhì)，可結(jié)合窯體的實際情況，準確控制窯溫，尤其是精煉溫度，它是竹炭品質(zhì)的重要指標，不同的用途采用不同的燒制工藝曲線。

竹材的熱分解是在溫度稍高于100℃時開始的，在150℃以下，竹材受熱分解速度很慢，隨著溫度的升高，竹材受熱分解速度顯著加快；溫度上升到約270℃以上時，分解反應劇烈進行。溫度達500℃時，分解反應基本結(jié)束。與木材一樣，竹材的熱分解過程，包括四個階段：

1.水分蒸發(fā)或干燥階段

加熱溫度為100--150℃之間，竹材分解的速度緩慢，主要是竹材組織中的吸著水受熱蒸發(fā)逸散，但竹材的化學組成，沒有明顯變化；但隨著加熱時間的延長，竹材中的戊聚糖含量是可能降低，竹材的物理力學性質(zhì)有所改變。

2.預炭化階段

加熱溫度為150--270℃，竹材受熱分解速度加快，其中的化學組成發(fā)生明顯的分解反應，比較不穩(wěn)定的組份如半纖維素受熱分解生成CO2、CO、H2O和少量的乙酸等物質(zhì)。上述兩個熱分解階段，需要外界供給熱量，亦即竹材的吸熱分解階段。

3.炭化階段

加熱溫度升高至270-450℃，竹材熱分解反應劇烈，伴隨產(chǎn)生大量的熱分解產(chǎn)物，生成的氣體中，CO2和CO的量逐漸減少，而碳氫化合物如甲烷、乙烯、烯烴類及各種活性高能的氫自由基和羥基，則逐漸增多；生成的液體主要有乙酸、甲醇、丙酮和木焦油。

這一階段放出大量的反應熱，稱為放熱反應階段；而放熱反應溫度隨加熱速度而異。

4.煅燒階段

溫度繼續(xù)升高到450℃以上時，生成的液體產(chǎn)物已經(jīng)很少，這個階段借助外部的熱量，除去殘留在木炭中的揮發(fā)物質(zhì)，及木炭的煅燒。

以上四個階段，沒有明顯的界限，甚至同一試件的外表和內(nèi)部，都可能同時處于不同的熱分解階段。3.3存放

經(jīng)冷卻出窯的竹炭，因竹炭的吸水性強，如果儲存環(huán)境潮濕，空氣混濁，竹炭大量吸水、吸味，這無疑會影響產(chǎn)品的功效。所以應選擇空氣干燥清潔的倉庫，并根據(jù)出窯日期、精煉度的不同分類堆放。3.4加工

根據(jù)質(zhì)量要求依次分批進行加工，在加工前應先抽檢其精煉度，然后根據(jù)精煉度的不同分類加工成片炭、筒炭。規(guī)格尺寸應嚴格按照客戶的要求加工，片炭、筒炭不應有裂縫、缺角等，并把粉塵擦干凈。作為顆粒炭和粉炭除按客戶規(guī)定的規(guī)格加工外，應特別注意雜質(zhì)（泥沙等）問題，否則將嚴重影響產(chǎn)品信譽[14]。4.竹炭的理化性質(zhì)

竹炭同竹材外觀上相比，纖維素束外鞘變得致密，纖維素細胞腔中一些揮發(fā)物質(zhì)減少。竹炭主要是由碳、氫、氧等元素組成，呈六角形，質(zhì)地堅硬，細密多孔。炭化后的竹材仍然基本上保持密實狀態(tài)[15]，外表面仍然保留著竹材表皮粗糙不平的顆粒狀態(tài)，繼承了竹材的多孔狀和各向異性構(gòu)造特征，但是竹材基本組織細胞的細胞壁間隙消失，細胞壁變薄[16]。竹炭組織中的礦物是木炭的5倍[17]，1cm3竹炭的表面積可達350m2，是木炭的2.5～3倍，若進一步活化成竹活性炭，則其比表面積可達1000m2以上[18]。竹炭的吸附能力是木炭的10倍以上。木炭的PH值隨著炭化溫度的增加從酸到堿性變化，但是竹炭的PH值不管炭化溫度怎么變化都能保持堿性，并且竹炭的灰份和鉀含量好象和PH值有關(guān)。在吸濕解析的高溫區(qū)域，竹炭的調(diào)濕能力比木炭強。

竹炭片炭含水率5%～8%，顆粒炭含水率14%～18%；固定碳含量85%～88%；灰分含量（鉀、鈣）2%～4%；比表面積300～600m-1；揮發(fā)分6%～8%；干碳熱值30000～33000kJ/kg；PH值8～9；氣干密度0.800～1.320g/cm3[19]。5.竹炭用途

(1)燃料:由于竹炭系各種竹材炭化而成，安全性受到信賴，作為燒烤，野炊的燃料，清潔而有情趣，加上目前對其他薪炭材的砍伐限制，作為燃料的竹炭前景看好。

(2)竹活性炭:竹炭經(jīng)水蒸氣法活化處理后具有均勻的細孔狀結(jié)構(gòu)，比表面積從50om2/g增加到90om2/g，其竹活性炭的得率為68%，具有和椰子殼活性炭同等以上的比表面積和吸附率。

(3)住宅環(huán)境材料:大理石，花崗巖，磁磚類建材，表面容易結(jié)露，而三夾板類又容易霉爛蟲蛀。用竹炭裝填地面和墻壁，由于竹炭對空氣中水分的吸濕和解吸調(diào)節(jié)，加上竹炭的負離子作用，能保持住宅內(nèi)部環(huán)境舒適宜人，心神安定。也茶館以此來吸引顧客。

(4)水質(zhì)處理:不僅用來處理自來水，還用來處理污水，河道，漁場，是竹炭浴和摻有用自然物治理環(huán)境的極好例子[20]。

(5)健康和美容上的應用:用竹炭制作枕頭，有利于睡眠竹炭的美容霜具有特殊的皮膚護理功效[21]。6.慎食竹炭食品

在一些超市、賣場中，一系列用竹炭加工出來的食品進入了人們的視線，有竹炭花生、竹炭金納豆、竹炭面條、竹炭面包、竹炭酒等，由于商家標榜該類食品具有吸附人體內(nèi)有害物質(zhì)，凈化血液中毒素的功效，引起了不少消費者的興趣。

有關(guān)專家認為，炭可以吸附微小顆粒，在中醫(yī)上從古至今有很多的應用，但是竹炭在中醫(yī)領域卻鮮用于臨床。根據(jù)竹炭食品的宣傳，竹炭可以吸附人體內(nèi)有害物質(zhì)，凈化血液中的毒素，還有助于人體消化排泄，清潔腸道，具有排毒養(yǎng)顏之功效。其在理論上是成立的，但在實踐中將竹炭粉添加進食品中就具備種種保健功效，并沒有相關(guān)的科學實驗作為依據(jù)。有關(guān)資料顯示：目前尚沒有任何關(guān)于食用竹炭粉對人體有益的報告（包括動物實驗的報告），活性炭多用于空氣和水的凈化，其食用功能尚未明確。

竹子雖然是天然的植物，竹筍也是中國料理的重要佳肴，但竹材在高溫炭化過程中會發(fā)生復雜的化學反應，產(chǎn)生許多復雜化合物，其中焦油就是一種致癌物，必須再精制后才能將焦油除去，若將不當加工后的竹炭或竹醋液直接拿來食用是非常危險的行為。另外，竹炭在加熱分解時所產(chǎn)生的甲醇亦有毒性。食用竹炭后，細微顆粒很可能吸入肺里，吸附在肺葉上，而且它吸附性極強，吃下去后很難排出體外，容易形成“塵肺”。有鑒于此，專家認為不要輕信所謂竹炭食品的神奇療效，選用食品，要看其本質(zhì)，不要被表象迷惑，對于食用竹炭食品應采用謹慎的態(tài)度[22]。

7.竹炭的發(fā)展趨勢及建議

日本京都大學的野村隆哉進行過竹炭燒制的前處理研究。他對炭材進行煙熏前處理后發(fā)現(xiàn) ,經(jīng)過煙熏前處理的炭材燒制的竹炭質(zhì)量好；根據(jù)竹炭的不同功用，可以通過控制炭化溫度來實現(xiàn)目的；對炭化的工藝和設備的研究方面，主要集中于土窯、簡易爐和連續(xù)式干餾爐；研究竹炭的機能性及利用竹炭機能性開發(fā)新型材料，比如開發(fā)凈水和空氣凈化炭以及制作內(nèi)含竹炭粉的枕頭、帽子、墊子等生活用品和農(nóng)林業(yè)的應用研究；目前，竹炭研究還存在不少薄弱方面，比如：竹炭屏蔽電磁波的能力；燒制溫度與竹炭的比表面積及電阻率之間的變化規(guī)律；竹炭產(chǎn)生遠紅外線的能力及其遠紅外線的波長；竹炭凈化空氣和調(diào)節(jié)空氣濕度的機理和規(guī)律等。為了使竹炭及其制品能走進千家萬戶，建議：

(1）引進先進技術(shù)，完善我國竹炭生產(chǎn)工藝

竹炭燒制和產(chǎn)品開發(fā)是一個新興產(chǎn)業(yè)，目前已具一定規(guī)模，實現(xiàn)了初步產(chǎn)業(yè)化，但是我國現(xiàn)行的竹炭生產(chǎn)工藝和技術(shù)存在較多的問題，如原料的確定，不同培育方式、不同竹齡的竹材對熱解工藝的影響，窯溫的控制，竹材熱解產(chǎn)品得率等。建議引進國外的先進技術(shù)，可大大增強市場的競爭力。

(2）重視深加工，開發(fā)新產(chǎn)品提高制品附加值

對竹炭進行化學深加工，并開發(fā)竹炭、竹醋系列新產(chǎn)品。據(jù)報道，日本已生產(chǎn)出500目的竹炭纖維，并將這種竹纖維拉長與化纖、棉線等交織在一起，熱量可增加10%，并具有吸附性能，透氣性好等優(yōu)點。中國臺灣省也準備投資200萬新臺幣，購置其生產(chǎn)設備與日本共同生產(chǎn)竹炭纖維。竹炭纖維的問世，使竹子的附加值更進一步得到提升。

(3）加強生產(chǎn)的自動化研究，開發(fā)竹炭生產(chǎn)配套設備

要提高產(chǎn)量,生產(chǎn)高質(zhì)量的竹炭，需要先進的設備。日本在設備制造方面處于世界的領先地位，但是技術(shù)較復雜，成本高，所以制造商必須在現(xiàn)有的設備之上，進行改良，使其更適合于我國竹炭企業(yè)，也適合于出口到一些經(jīng)濟不夠發(fā)達的竹子大國，如印度、非洲、南美等地。

(4）重視環(huán)保建設，充分利用竹炭加工剩余物

可以用竹材炭化過程中以鼓風爐吸引生成的甲烷氣體，先除去氣體中的焦油及粉塵，再送至氣輪發(fā)電機發(fā)電。另外，在竹材炭化及發(fā)電過程中，除了竹炭、竹醋液外，還可由熱交換器將炭化裝置出口的廢熱轉(zhuǎn)換成溫熱水予以回收，使竹材炭化過程中的材料、水蒸汽、熱等都不浪費。

(5）加強理論研究，開拓竹炭應用新領域

由于對竹炭機能性機理的研究目前才剛剛開始,現(xiàn)今開發(fā)的竹炭制品許多特點沒有充分的科學依據(jù)作支撐，加之對竹炭的宣傳力度不夠，竹炭、竹醋液及其制品在我國目前還沒有市場。因此，開展竹炭的理論和應用研究不僅可以使人們從科學的角度來認識和了解竹炭，還必將促進市場的廣泛開發(fā)。

(6）規(guī)范市場機構(gòu)，完善竹炭相關(guān)標準體系

目前我國尚未有有關(guān)竹炭的健全的國家標準和企業(yè)標準，為了進一步加強竹炭生產(chǎn)和管理，以利于竹炭的推廣應用，穩(wěn)定竹炭質(zhì)量，作為指導生產(chǎn)和交貨依據(jù)，制定和完善竹炭的相關(guān)標準勢在必行。同時，國家應該成立全國性的竹炭方面的專業(yè)技術(shù)機構(gòu)，規(guī)范竹炭市場，保護國內(nèi)廠商的利益。

(7）普及竹炭科學，增強竹炭產(chǎn)品推廣力度

我國竹炭年產(chǎn)量中只有1/3銷于內(nèi)地市場，大部分銷往日本、韓國、中國臺灣省等地，內(nèi)地很多消費者不知道有這樣一種產(chǎn)品，相比而言，竹炭在日本、韓國、中國臺灣省等地就極流行，已經(jīng)成為居家的生活用品。應該針對目前家具裝修與水污染等誘發(fā)的疾病問題，突出宣傳竹炭凈化水質(zhì)與空氣的功效，慢慢地讓竹炭走進千家萬戶，使竹炭業(yè)盡快發(fā)展壯大起來[3]。8.小結(jié)

綜上所述，竹炭是一種性能良好、有著廣闊發(fā)展空間的多功能材料和環(huán)境保護材料，越來越受到人們的重視。我國竹類資源十分豐富，竹炭具有廣闊的市場前景。近年來，我國竹炭產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，已成為林區(qū)林業(yè)增效、林農(nóng)增收的新途徑。竹炭可用于農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)學、紡織、保健等領域，但我國的竹炭研究剛剛起步，竹炭改性還未產(chǎn)業(yè)化，市場前景廣闊，應加大科研投資力度，將其廣泛推廣，造福人類[4]。

參考文獻：

[1]王高偉,胡光洲,孔倩.竹炭性能的研究進展[J].世界竹藤通訊，2006,4.[2]羅輝,蔣新元,李湘洲等.竹材加工剩余物制備竹炭研究進展[J].竹子研究匯 刊,2008,27 [3]李霞鎮(zhèn),徐明,任海青.中國竹炭產(chǎn)業(yè)研究新進展及發(fā)展建議[J].木材加工機械.2007,06 [4]馬印,李青山等.竹炭研究新進展[J].針織工藝.2011,07 [5]胡福昌,陳順偉.日本竹材熱解研究的現(xiàn)狀[J].林業(yè)科技發(fā)展.2001,15 [6]池島庸元.竹炭竹醋液のつく方と使い方[M].日本農(nóng)山漁村文化協(xié)會.1999,2.[7]哥倫比亞竹炭速干內(nèi)衣問世[N].世界竹藤通訊.2011,01.[8]張齊生,姜樹海,黃河浪等.竹炭對2,4一二氯苯酚的吸附特性與影響因素研究，竹炭和竹醋液的機能與科學[M].北京:中國林業(yè)出版社.2001.6 [9]姜樹海編譯,張齊生編審.《竹炭·竹醋液》[M],南京林業(yè)大學竹材工程研究中心內(nèi)部參考資料.2001,9.[10]張文標,王偉龍,邵千均等.竹炭生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀與建議[J].竹子研究匯刊.2003,22.[11]黃彪,高尚愚.竹炭、竹醋液生產(chǎn)技術(shù)與應用研究綜述[J].福建林學院學報.2003,23.[12]王偉龍,陳文照.浙江省竹炭的加工利用現(xiàn)狀和對策[J].竹子研究匯刊.2002,21.[13]周子貴.浙江省竹炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J].竹子研究匯刊.2005,08.[14] 楊元亮.竹材炭化工藝[J].農(nóng)村新技術(shù).2010,22 [15]Stephen C.Jones.Natural Fiber Composites A New Market Opens up in Europe[J].Addcon World 2004 Conference Proceeding Amsterdam,2004,27-37.[16]Cihdy Macdonald.Wood-Plastics Composites[J].Additives for Polymers,2005,(2):5.[17]方曉鐘,黃旭東.PE木塑復合材料配方中潤滑劑對物理性能和加工性能的影響[J].塑料制造,2006,10 [18]Peter Mapleston.Modern Plastics international[J].Plastics Engineering,2004,60 [19]李凱夫,戴東花,謝雪甜,李曉增,彭萬喜.偶聯(lián)劑對木塑復合材料界面相容性的影響[J].林產(chǎn)工業(yè),2005,32 [20]李志欣.竹炭作為土壤改良劑的性能研究[D].福州：福建師范大學碩士論文.[21]盧克陽.竹炭生產(chǎn)工藝及吸濕機理的研究[D].南京：南京林業(yè)大學碩士論文.[22]金子勝.慎食竹炭食品[N].大眾標準化.2011,07.

第二篇：防水涂料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

防水涂料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

時間:2006-08-17

關(guān)鍵詞:防水 涂料 研究 現(xiàn)狀 發(fā)展 趨勢

建筑防水材料是建筑材料的一個重要組成部分 , 屬于功能性材料 , 建筑物和構(gòu)筑物之所以要采用防水材料其主要目的是為了防潮、防滲、防漏。我國在建筑工程防水材料方面的投入每年呈遞增趨勢。2003 年 , 在工程總造價中防水工程造價達到 15 % 以上 , 特別是地下室的防水造價比例已達工程總造價的 25 % ～ 30 % [ 1 ]。我國建筑防水涂料年使用量占防水材料總量的 10 % 左右 , 有的地區(qū)(例如廈門防水涂料使用量)占防水材料總量的 50 % 左右 [ 2 ]。雖然在防水工程方面的投入很大 , 但防水效果不理想 , 新建工程當年滲漏率都在 10 % 左右 , 國家每年用于防水方面的維修費將近20 億元。建筑防水效果的好壞 , 關(guān)鍵在于防水材料是否具有良好的性能。近年來 , 我國防水材料的研究取得了很大進步 , 先后開發(fā)了油膏類、卷材類、溶劑型黏稠液、水基型乳液和粉劑型防水材料 , 并得到了廣泛的應用。防水涂料的概念及分類

1.1 防水涂料的概念

建筑防水涂料。(簡稱防水涂料)是一種建筑防水材料。將涂料單獨或與胎體增強材料復合 , 分層涂刷或噴涂在需要進行防水處理的基層表面 , 即可在常溫條件下形成一個連續(xù)無縫整體且具有一定厚度的涂膜防水層 , 從而能滿足工業(yè)與民用建筑的屋面、地下室、衛(wèi)生間和外墻等部位防水抗?jié)B要求。防水涂料一般是由瀝青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物與瀝青、合成高分子與水泥或以無機復合材料等為主要成膜物質(zhì) , 摻入適量的顏料、助劑、溶劑等加工制成的溶劑型、水乳型或反應型的 , 在常溫下無固定形狀的黏稠狀液態(tài)或可液化的固體粉末狀態(tài)的含高分子合成材料的復合材料。

1.2 防水涂料的分類

1.2.1 按照涂料的基料和分散介質(zhì)分類

防水涂料按其成膜物可分為瀝青類、高聚物改性瀝青(亦稱橡膠瀝青類)、合成高分子類(又可再分為合成樹脂類、合成橡膠類)、無機類、聚合物水泥類等 5 大類。按其狀態(tài)與形式 , 大致可分為溶劑型、反應型、乳液型 3 大類。

(1)溶劑型防水涂料

溶劑型防水涂料其作為主要成膜物質(zhì)的高分子材料是以溶解于(以分子狀態(tài)存在于)有機溶劑中所形成的溶液為基料 , 加入顏填料、助劑制備而成的。它是依靠溶劑的揮發(fā)或涂料組分間化學反應成膜的 , 因此施工基本上不受氣溫影響 , 可在較低溫度下施工。涂膜結(jié)構(gòu)緊密、強度高、彈性好;防水性能優(yōu)于水乳型防水涂料。但在施工和使用中 , 有大量的易燃、易爆、有毒的有機溶劑逸出 , 對人體和環(huán)境有較大的危害 , 因此近年來應用逐步受到限制。溶劑型防

水涂料的主要品種有溶劑型氯丁橡膠瀝青防水涂料、溶劑型氯丁橡膠防水涂料、溶劑型氯磺化聚乙烯防水涂料等。

(2)反應型防水涂料

反應型防水涂料其作為主要成膜物質(zhì)的高分子材料是以預聚物液態(tài)形式存在。反應型防水涂料是通過液態(tài)的高分子預聚物與相應的物質(zhì)發(fā)生化學反應成膜的一類涂料。反應型防水涂料通常也屬于溶劑型防水涂料范疇 , 但由于成膜過程具有特殊性 , 因此單獨列為一類。反應型防水涂料通常為雙組分包裝 , 其中一個組分為主要成膜物質(zhì) , 另一組分一般為交聯(lián)劑。施工時將兩種組分混合后即可涂刷。在成膜過程中 , 成膜物質(zhì)與固化劑發(fā)生反應而交聯(lián)成膜。反應型防水涂料幾乎不含溶劑 , 其涂膜的耐水性、彈性和耐老化性通常都較好 , 防水性能也是目前所有防水涂料中最好的。反應型防水涂料的主要品種有聚氨酯防水涂料與環(huán)氧樹脂防水涂料兩大類。其中環(huán)氧樹脂防水涂料的防水性能良好 , 但涂膜較脆 , 用羧基丁腈橡膠改性后韌性增加 , 但價格較貴且耐老化性能不如聚氨酯防水涂料。反應型聚氨酯防水涂料的綜合性能良好 , 是目前我國防水涂料中最佳的品種之一。

(3)乳液型防水涂料

乳液型防水涂料為單組分水乳型防水涂料。涂料涂刷在建筑物上以后 , 隨著水分的揮發(fā)而成膜。乳液型防水涂料其主要成膜物質(zhì)高分子材料是以極微小的顆粒穩(wěn)定懸浮在水中而成為乳液狀涂料的。該類涂料施工工藝簡單方便 , 成膜過程靠水分揮發(fā)和乳液顆粒融合完成 , 無有機溶劑逸出 , 不污染環(huán)境 , 不燃燒 , 施工安全 , 其價格也較便宜 , 防水性能基本上能滿足建筑工程的需要 , 是防水涂料發(fā)展的方向。乳液型防水涂料的品種繁多 , 主要有 : ①水乳型陽離子氯丁橡膠瀝青防水涂料;②水乳型再生橡膠瀝青防水涂料;③聚丙烯酸酯乳液防水涂

料;④ EVA(乙烯乙烯共聚物乳液相混合 , 剩余部分為水。該防水涂料具有很好的阻燃性、隔熱性以及耐化學腐蝕性。Kyminas 等 [ 8 ] 制造出了堅固耐用的屋面防水涂料 , 主要用于長期受風雨侵蝕屋面的防水?；蠟楹惺蜑r青、改性瀝青和泡沫塑料、丙烯酸聚合物的水乳型分散體 , 顏填料為二氧化鈦、碳酸鈣、二氧化硅、云母、高嶺土 , 顏料的平均粒徑小于 200 μ m , 顏料在分散體系中的體積濃度 > 20 %。該防水涂料的涂膜與基層的附

著力強、阻燃性好、能夠反射大量的太陽光和熱 , 因此延緩了頂板的熱老化 , 并降低了室內(nèi)溫度。

Roberts 等 [ 9 ] 研制的墻面防水涂料是通過對含有 4 ～ 6 個碳原子的脂肪族烯烴或脂肪族二烯烴進行聚合而得的烴類樹脂與彈性共聚物(由苯乙烯、異戊二烯、丁二烯共聚)為基料 , 溶劑為混合溶劑(含有約 80 % ～ 95 % 的脂肪烴 ,5 % ～ 20 % 的芳香烴 , 其中脂肪烴中含有至少 1 % 的正庚烷)。該防水涂料的配方為 : 苯乙烯、異戊二烯共聚橡

膠 22 份 , 烴類樹脂 25 份 , 綠色顏料 1 份 , 乳酸 20 份 , 庚

烷 30 份 , Shellflex2 份。該防水涂料具有良好的耐候性、耐化學腐蝕性、抗拉強度高、延伸率高等優(yōu)點 , 主要用于地下室的防水。施工時 , 主要采用高壓無空氣噴涂。近年來 , 美國亨瑞公司在過去開發(fā)和應用乳液瀝青防水涂料的基礎上 , 又成功開發(fā)了一種以改性的優(yōu)質(zhì)氧化瀝青為主要原料 , 摻入適量的化學助劑、填充劑、石油溶劑和乳化劑等 , 經(jīng)過特殊的加工工藝 , 制成了一種高固含量(73 % 以上), 能在潮濕基層或雨中進行施工 , 并容易涂抹的厚質(zhì)防水涂料。由于這種涂料既有疏水功能 , 又有一定的親水性 , 即具有 “ 兩性功能 , 故可在下雨時 , 對屋面進行防水堵漏的施工作業(yè) , 能發(fā)揮救急的作用 , 很受用戶歡迎 [ 10 ]。美國創(chuàng)高公司生產(chǎn)的一種不含揮發(fā)性有機溶劑的單組分聚氨酯防水涂料—— 創(chuàng)高 60 , 該涂料可根據(jù)設計要求 , 采用能夠控制涂膜厚度的鋸齒形特制刮板直接涂刷在基層表面 , 經(jīng)吸收空氣中的水分固化形成足夠厚度的涂膜防水層 [ 10 ]。來自美國的最新專利產(chǎn)品阻熱防水涂料 , 當它在金屬物體上使用時 , 極具柔性和封閉性 , 能堵漏、隔熱、防銹;用于瀝青屋面作防水涂料時 , 可反射 90 % 的太陽能 , 能夠防止瀝青降解 , 延長防水壽命;用于剛性防水屋面時 , 因其具有極佳的粘附性和延伸性 [ 1 ] , 能夠封閉因混凝土膨脹造成的細裂紋和縫隙 , 從而防止水分滲透。美國和法國的鋁粉乳液屋面反射涂料和白色聚丙烯酸酯屋面反射涂料的用量也很多 , 它本身既具有防水功能 , 又能對原有防水層起到保護作用 , 并能反射紫外線和太陽光 , 不但可以降低頂層房屋的室內(nèi)溫度 , 節(jié)省空調(diào)費用 , 而且可以延長防水層的使用年限 , 目前已成為房屋建筑業(yè)主樂意選用的功能型防水涂料之一 [ 10 ]。

3.2 我國研究現(xiàn)狀

我國防水涂料的開發(fā)和應用始于 20 世紀 60 年代 , 當時多以石油瀝青或各種廢舊材

料(如廢膠粉等)和化工廠的下腳料(如苯乙烯焦油等)為主要原料 , 加工制成乳化瀝青防水涂料或廢膠粉改性瀝青防水涂料和苯乙烯焦油防水涂料等。由于這些防水涂料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定 , 施工方法不規(guī)范、涂膜厚薄不均勻、防水層使用年限較短等原因 , 故未能在新建的防水工程中大面積推廣應用 [ 10 ]。20 世紀 70 年代 , 北京建筑工程研究院開始研制聚氨酯防水涂料 , 該類涂料發(fā)展非常迅速 , 每年以 18 % 的速度增長 ,1994 年產(chǎn)量為 1 萬 t , 其中主要是煤焦油作活性填料的聚氨酯防水涂料 [ 4 ]。據(jù)調(diào)查 ,1999 年聚氨酯防水涂料銷量

中 , 焦油型約占 66 % , 非焦油型占 34 %。焦油型防水涂料在防水涂料中占有舉足輕重的地位 [ 11 ]。但煤焦油是一種復雜的混合物 , 它含有蒽、菲、咔唑、吡啶等數(shù)百種組分 , 眾多的揮發(fā)組分嚴重污染環(huán)境和危害人體健康。因此 ,近年來北京和上海等城市已相繼發(fā)文禁止使用焦油聚氨酯防水涂料。在此背景下 ,1998 年建設部將非焦油型聚氨酯防水涂料列為全國住宅推薦產(chǎn)品 13 種防水涂料之一 , 從而極大地推動了聚氨酯防水涂料在我國的推廣應用和健康發(fā)展 [ 12 ]。

上海匯麗化學建材廠、天津大學化工實驗廠、蘇州非金屬礦業(yè)研究院防水材料研究所等單位生產(chǎn)雙組分聚醚型聚氨酯防水涂料 [ 13 ]。山西省建筑科學研究院成功研制出環(huán)保型水性瀝青

聚氨酯防水涂料 [ 14 ]。北京三原建筑粘合材料廠成功研制出無溶劑聚氨酯防水涂料 , 該產(chǎn)品固含量高 , 摒棄了煤焦油成分 , 是焦油型聚氨酯防水涂料的理想替代產(chǎn)品之一 [ 15 ]。上海復旦大學材料科學系研制的丙烯酸酯防水涂料于 1991 年應用于深圳火車新客站篷面的防水工程 ,1992 年應用于復旦大學微分析中心樓的屋面上 ,1994 年以后陸續(xù)應用于復旦大學材料二樓、李達三樓、新化學樓、上海長興島特技城錐形體屋面、北京中國長城電腦大廈、上海華富大廈、上海篩網(wǎng)廠新辦公樓、上海浦東西門子公司等建筑的屋面防水工程上 [ 16 ]。武漢現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)研究院成功研制開發(fā)了一種新型水泥基防水涂料—— WGB 長效復合彩色防水涂

料 , 并通過了武漢市科委組織的專家會議鑒定。WGB 長效復合彩色防水涂料是由一種硅丙樹脂與 VAE 乳液經(jīng)特殊工藝復合而成的新型防水涂料。兼有 VAE 防水涂料的高耐滲性和丙烯酸乳液的耐候性、耐久性和有機硅防水劑的強基體滲透性等各種防水材料的優(yōu)點。具有高彈性、高抗拉強度 , 與基層結(jié)合牢固 , 并能克服基層開裂、變形所產(chǎn)生的滲漏問題?？蛇_到長期防水效果。試驗表明 , 有效防水期可長達 30 年。同時該涂料為水性涂料 , 無毒、無污染 , 可調(diào)制成各種顏色 , 能起到美化環(huán)境的作用 , 是一種綠色環(huán)保產(chǎn)品。該涂料還具有應用面廣、施工方便、綜合成本低的優(yōu)勢 , 適用于屋面、衛(wèi)生間、地下室、內(nèi)外墻、水池、橋涵、水下、地下建筑物的防水;可刷涂、滾涂、刮涂 , 也可摻加到水泥中制成防水水泥砂漿;綜合成本相當于瀝青基防水材料。不僅有效地解決了建筑物防水問題 , 還解決了現(xiàn)有的一些高分子防水材料成本過高、施工難度大、推廣應用困難等問題 [ 17 ]。2003 年 2 月成都健生化工有限公司研制生產(chǎn)出高性能新型綠色環(huán)保丙烯酸酯防水涂料 , 據(jù)悉 , 該產(chǎn)品已獲得國家建設部和四川省建設廳的批準 , 目前已經(jīng)正式批量生產(chǎn) , 全面投放市場。該產(chǎn)品無毒、無味 , 具有優(yōu)異的耐老化性、粘附性、耐冷熱、耐堿性、耐低溫性等特點 , 各項技術(shù)指標均達到了國家的相關(guān)標準 , 它能夠廣泛應用于新舊建筑地下室、屋面及墻體、廚衛(wèi)間、倉庫、游泳池等場所的防水和防潮 [ 18 ]。

硅橡膠防水涂料是治金部建筑研究總院在國內(nèi)首次研制成功的新型防水涂料。硅橡膠防水涂料可摻入無機填料及各種特殊助劑 , 是乳液型防水涂料。涂料吸收了涂膜防水和滲透性防水材料兩者的特點 , 具有良好的防水、防滲透、高彈性、耐濕熱性、耐候性等綜合性能。因此建設部將其列為 “ 八五 ” 科技成果向全國建筑業(yè)推廣 [ 19 ]。從 20 世紀 70 年代末開始 , 隨著我國科學技術(shù)進步和化學建材工業(yè)的發(fā)展 , 防水涂料也獲得了迅速發(fā)展 , 到目前為止 , 關(guān)于防水涂料的發(fā)明專利有 120 項之多 , 主要是雙組分 [ 20-21 ] 和單組分 [ 22-23 ] 的聚氨酯防水涂料、(改性)聚丙烯酸酯防水涂料 [ 24-25 ]、廢舊材料改性防水涂

料 [ 26-27 ]、氯丁膠防水涂料 [ 28-29 ]、聚合物水泥防水涂料 [ 30-32 ]、高聚物改性瀝青防水涂料 [ 33-34 ] 以及無機防水涂料 [ 35-36 ] 等 , 形成了化學反應固化型和溶劑(包含水)揮發(fā)干燥型等性能不同、形態(tài)不一的多類型、多品種的格局。到目前為止 , 有一定生產(chǎn)規(guī)模的防水涂料生產(chǎn)廠共有 200 家左右 , 每年生產(chǎn)總量已超 過 15 萬 t。主要應用于工業(yè)和民用建筑的衛(wèi)生間防 水 , 部分用于屋面、地下室和外墻等工程防水 , 均取得 了較理想的防水效果。為此 , 在國家化學建材推廣應 用 “ 九五 ” 計劃和 2010 年發(fā)展規(guī)劃綱要中已明確列為 “ 適當發(fā)展防水涂料 ” 的目標要求。發(fā)展趨勢

4.1 產(chǎn)品功能多樣化

目前使用的絕大多數(shù)防水涂料的功能比較單一 , 即防水抗?jié)B。而且施工必須在無明水的基材表面和非下雨天進行。未來的防水涂料將集防水、裝飾、保溫、隔熱等多種功能于一體 , 且能在潮濕的基材上進行施工。

4.2 產(chǎn)品對環(huán)境友好

當前的防水涂料大多為溶劑型。防水涂料中含有大量的有機揮發(fā)物 , 在配漆和施工過程中 , 大量 VOC 排向大氣 , 造成污染。同時施工人員在施工過程中不可避免地會吸入部

分 VOC。VOC 對人體的健康危害很大。它們不但對皮膚具有侵蝕作用 , 而且對人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)、造血器官、呼吸系統(tǒng)有刺激和破壞作用 , 可引起頭疼、惡心、胸悶、乏力、嘔吐等癥狀 , 嚴重時會抽搐、昏迷甚至死亡。因此 , 世界上主要的涂料生產(chǎn)國紛紛出臺了限制 VOC 排放的法規(guī)。生產(chǎn)低 VOC 對環(huán)境友好的防水涂料已是大勢所趨。通常實現(xiàn)低 VOC 的途徑有 3 種 : ① 用水代替揮發(fā)性有機溶劑;② 提高固含量;③ 發(fā)展粉末涂料。

4.3 產(chǎn)品性能更加優(yōu)異

由于技術(shù)、施工等方面的原因 , 目前的防水涂料產(chǎn)品性能相對較差 : 拉伸強度較低 , 延伸率較小 , 耐候性較差 , 使用壽命較短。未來的防水涂料將向著各項性能較高、對基層伸縮或開裂變形適應性較強的方向發(fā)展。

4.4 發(fā)展納米復合防水涂料

像防水涂料這樣的外用涂料 , 對涂料的耐老化、耐洗刷、抗紫外線等性能要求很高。在涂料中加入納米材料 , 可以提高涂料的耐老化、防滲漏、耐洗刷等性能 , 從而提高涂料的檔次 , 延長涂膜的使用壽命。經(jīng)納米材料改性后的防水涂料產(chǎn)品外觀顯得更加飽滿、勻和 , 涂膜光潔細膩 , 觸感優(yōu)良 , 防水性好 , 與基層的粘接力大大提高 , 尤其明顯的是改性后的涂料抗紫外線、耐洗刷性能非常優(yōu)越。武漢理工大學的余劍英 [ 37 ] 成功研制出一種納米改性聚合物基屋面防水涂 料 , 它包括作為基料的聚合物乳液 , 作為填料的碳酸鈣、滑石粉或云母

粉 , 其特征在于加入了作為改性劑的無機納米粒子和鈉基蒙脫土 , 涂料的基本配方為 : 聚合物乳液 38.9 % ～ 65 %、無機納米粒子 0.1 % ～ 5 %、鈉基蒙脫土 1 % ～ 6 %、填料 30 % ～ 60 %。其制造方法為 : 將無機納米粒子改性劑加入基料中 , 在超聲波作用下進行分散 , 然后加入鈉基蒙脫土高速攪拌進行插層復合 , 最后加入填料再經(jīng)攪拌、研磨、過濾而制得。該涂料既具有優(yōu)異的力學性能和防水性能 , 又具優(yōu)良的抗紫外線能力 , 能夠顯著延長屋面防水工程的使用壽命。結(jié) 語

我國城市基礎設施改造和住宅工程建設的迅猛發(fā)展 , 以及大型建筑工程的發(fā)展 , 為防水涂料的應用和發(fā)展提供了廣闊的前景;同時防水涂料產(chǎn)品功能和性能的不斷提高以及施工技術(shù)的機械化亦為建筑工程的防水提供了可靠的保障。

第三篇：生物制藥現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究

生物制藥技術(shù)現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢研究

學生姓名 張溢峰

班 級 生物技術(shù)132 專業(yè)名稱

生物技術(shù)

學院名稱 生命科學與技術(shù)學院

指導教師 李文蘭

提交日期 2016年1月15日

廣西大學生命科學與技術(shù)學院

2016年 1月

摘要：生物技術(shù)藥物(biotech drugs)又稱為生物藥物(biopharmaceutics)。以組合化學、藥學基因（功能抗原學、生物信息學等高技術(shù)為依托，融合了醫(yī)學、生物學、藥物學等先進技術(shù)，以分子遺傳學、分子生物、生物物理等基礎學科的突破為后盾形成的產(chǎn)業(yè)。生物制藥技術(shù)將對生物技術(shù)藥物的創(chuàng)新與發(fā)展產(chǎn)生十分重要的影響和作用。筆者總結(jié)了生物制藥的現(xiàn)狀，生物技術(shù)藥物的分類，生物制藥的發(fā)展趨勢，我國生物技術(shù)制藥的發(fā)展方向，并展望了我國生物制藥行業(yè)的前景。

關(guān)鍵詞 ：生物制藥技術(shù)；發(fā)展趨勢；發(fā)展；現(xiàn)狀；研究；生物技術(shù)

“21 世紀是生物的世紀”這一觀點已經(jīng)逐漸地被越來越多的人所接受,且正沿著它特有的軌道一步步的成為現(xiàn)實。生物制藥是指運用微生物學、生物學、醫(yī)學、生物化學等的研究成果“從生物體生物組織細胞體液等”綜合利用微生物學、化學、生物化學、生物技術(shù)、藥學等科學的原理和方法制作的一類用于預防、治療和診斷的制品。其中最為主要的是基因工程方法，即利用克隆技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù)，對DNA進行切割、插入、連接和重組，從而獲得生物醫(yī)藥制品。生物制藥產(chǎn)品主要包括三大類：基因工程藥物、生物疫苗和生物診斷試劑。其在診斷、預防、控制乃至消滅傳染病，保護人類健康延長壽命中發(fā)揮著越來越重要的作用。這些成果還可以幫助人類加速植物和動物的人工進化以及改善生態(tài)環(huán)境對人類的影響等，產(chǎn)生新的有機生命的研究也會取得進展。

目前,生物制藥產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為21世紀最具前途的產(chǎn)業(yè)之一, 是生物工程應用研發(fā)中最活躍和進展最快的領域。生物制藥行業(yè)具有高技術(shù)、高投入、高風險、高收益、周期長等特點。世界上許多國家都把生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,不斷加大對生物制藥產(chǎn)業(yè)的政策扶持與資金投入。生物藥物的陣營很龐大，全世界的醫(yī)藥品已有一半是生物合成的，特別是合成分子結(jié)構(gòu)復雜的藥物時，它不僅比化學合成法簡便，而且有更高的經(jīng)濟效益。它的發(fā)展將幫助人類解決很多當前無法人類疾病，同時還可以改革食品的生產(chǎn)過程，徹底消除人類的營養(yǎng)不良。這些將極大的延長人類壽命，改善人們的生活。

一.生物制藥的現(xiàn)狀

目前生物制藥主要集中在以下幾個方向： 1 腫瘤

在全世界腫瘤死亡率居首位，美國每年診斷為腫瘤的患者為100萬，死于腫瘤者達54.7萬。用于腫瘤的治療費用1020億美元。腫瘤是多機制的復雜疾病，現(xiàn)在仍主要運用早期診斷、手術(shù)、放療、化療等手段進行綜合治療。今后10年抗腫瘤生物藥物會迅速增多。如利用基因藥物抗體抑制腫瘤的發(fā)展和擴散，如利用導向IL-2受體的融合毒素治療CTCL腫瘤，如利用基因治療法對腫瘤進行治療(使用γ-干擾素基因?qū)撬枇龅闹委??；|(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TNMPs)可抑制腫瘤血管生長，阻止腫瘤生長與轉(zhuǎn)移。這類抑制劑有可能成為廣譜抗腫瘤治療劑，已有3種化合物進入臨床試驗。神經(jīng)退化性疾病 現(xiàn)在利用生物技術(shù)治療老年癡呆癥、腦中風、帕金森氏病及脊椎損傷的藥物，如胰島素生長因子rhIGF-1 目前已開始Ⅲ期臨床實驗。神經(jīng)生長因子(NGF)和BDNF(腦源神經(jīng)營養(yǎng)因子)用于治療末稍神經(jīng)炎，肌萎縮硬化癥，均已進入Ⅲ期臨床。全國每年中風患者大概60 萬，每年死于中風患者達15 萬。中風癥的有效防治藥物不多，尤其是可治療不可逆腦損傷的藥物更少，CerestaL已被證明能對中風患者的腦力有顯著改善和穩(wěn)定作用，已經(jīng)進入Ⅲ期臨床試驗。自身免疫性疾病

許多炎癥由自身免疫缺陷引起，如哮喘、風濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、紅斑狼瘡等。我國風濕性關(guān)節(jié)炎患者多達4000 多萬，每年花費巨額醫(yī)療費，很多制藥公司正對這類疾病進行研究。如 Genentech公司研究一種人源化單克隆抗體免疫球蛋白E用于治療哮喘，已進入Ⅱ期臨床;美國Cetor′s 公司開發(fā)出一種用于治療風濕性關(guān)節(jié)炎的TNF-α 抗體，治療的有效率達80%。還有的公司在應用基因療法治療糖尿病，如將胰島素基因?qū)牖颊叩钠つw細胞，再將細胞注入人體，使工程細胞產(chǎn)生全程胰島素供應。我國每年有接近一百萬人死于冠心病，每年都要花費高額的治療費。今后10年，防治冠心病的藥物將是制藥工業(yè)的重要增長點。Centocor′s Reopro公司應用單克隆抗體治療冠心病的心絞痛和恢復心臟功能取得成功，這標志著一種新型冠心病治療藥物的延生。隨著基因組科學的建立以及基因操作技術(shù)的迅速發(fā)展，目前基因治療與基因測序技術(shù)正在進行商業(yè)化開發(fā)，推動了治療學的發(fā)展。轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于構(gòu)造轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動物，已逐漸進入產(chǎn)業(yè)階段，用轉(zhuǎn)基因綿羊生產(chǎn)蛋白酶抑制劑ATT，用于治療肺氣腫和囊性纖維變性，已進入Ⅱ，Ⅲ期臨床。大量的研究成果表明轉(zhuǎn)基因動、植物將成為未來制藥工業(yè)的另一個重要發(fā)展領域。

二.生物制藥分類

生物藥物的原料以天然的生物材料為主, 包括微生物、人體、動物、植物、海洋生物等。所以說,生物藥物(或稱生物技術(shù)藥物)是集生物學、醫(yī)藥學的先進技術(shù)為一體,以化學、藥學基因等高技術(shù)為依托,以分子遺傳學、分子生物學等基礎學科的突破為后盾所形成的產(chǎn)業(yè)。生物藥物按它的用途不同可分為三大類: 生化藥物、生物工程藥物和生物制劑。

然而也可以用別的方式來進行分類。其一，重組蛋白質(zhì)和重組多肽藥物：即利用DNA重組技術(shù)，將重組對象的基因插入載體，拼接后轉(zhuǎn)入新的宿主細胞，構(gòu)建成工程菌（或細胞），實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重新組合，并使目的基因在工程菌內(nèi)進行復制和表達，最后將表達的目的產(chǎn)物純化并做成制劑，得到重組多肽、蛋白質(zhì)類藥物。其二，重組DNA藥物：基因治療是指向靶細胞或組織中引入外源基因DNA或RNA片斷，以糾正或補償基因的缺陷；關(guān)閉或抑制異常表達的基因；刺激產(chǎn)生相應的抗體，從而達到治療和預防疾病的目的。其三，其他生物技術(shù)藥物：如微生態(tài)制劑，另外還有利用生物技術(shù)生產(chǎn)的血液代用品、腫瘤疫苗等等。三.生物制藥的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代生物技術(shù)已對醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了革命性影響，生物產(chǎn)業(yè)是一個以科學為基礎的產(chǎn)業(yè)，它對工藝的依賴性低，對基礎工業(yè)的要求相對較低。自從人類基因組計劃完成以耒，結(jié)構(gòu)基因組，功能基因組，蛋白質(zhì)組等研究計劃相繼起動。這為生物技術(shù)的發(fā)展注入了強大的活力。各國對此十分重視，并把生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為國家經(jīng)濟發(fā)展中新的增長點之一。

生物學的革命不僅依賴于生物科學和生物技術(shù)的自身發(fā)展，而且依賴于很多相關(guān)領域的技術(shù)走向。盡管生物技術(shù)的高速發(fā)展使人們難以作出準確的預測，但是基因組圖譜、克隆技術(shù)、遺傳修改技術(shù)、生物醫(yī)學工程、疾病療法和藥物開發(fā)方面的進展正在加快。

各種新技術(shù)的出現(xiàn)有助于新藥物的開發(fā)。計算機模擬和分子圖像處理技術(shù)相結(jié)合可以繼續(xù)提高設計具有特定功能特性的分子的能力，成為藥物研究和藥物設計的得力工具。藥物與使用該藥物的生物系統(tǒng)相互作用的模擬在理解藥效和藥物安全方面會成為越來越有用的工具。

到下世紀初生物技術(shù)藥物的種類數(shù)目尚不會超過一般藥物的總數(shù)，但生物技術(shù)制藥公司總數(shù)將超過前10年的6倍。

藥物的研究開發(fā)成本目前已經(jīng)高到難以為繼的程度，每種藥物投放市場前的平均成本大約為6億美元。這樣高的成本會迫使醫(yī)藥工業(yè)對技術(shù)的進步進行巨大的投資，以增強醫(yī)藥工業(yè)的長期生存能力。

總之，綜合多學科的努力，通過新技術(shù)的創(chuàng)立可以大大拓寬發(fā)明新藥的空間，增加發(fā)明新藥的機遇與速度。因為這些手段可以尋找快速鑒定藥物作用的靶，更有效地發(fā)現(xiàn)更多新的先導物化學實體，從而為發(fā)明新藥提供更加廣闊的前景。

四.我國生物技術(shù)制藥的發(fā)展方向

我國生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)還相對落后,但是國家和地方政府都在不斷加大對該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度,從政策和資金等各方面給予其便利。當前,我國已將生物制藥作為經(jīng)濟發(fā)展的重點建設行業(yè)和高新技術(shù)的支柱產(chǎn)業(yè)來發(fā)展。當前一些科技發(fā)達或經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)正在不斷建立國家級生物制藥產(chǎn)業(yè)基地,并初步形成了初具規(guī)模的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)集群,這對我國的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了很好的帶動作用。總體而言,中國生物制藥產(chǎn)業(yè)未來充滿希望,前景看好,中國的生物制藥產(chǎn)業(yè)將呈繼續(xù)增長態(tài)勢。

綜合起來考慮, 我國生物技術(shù)制藥業(yè)今后的發(fā)展方向可以確定為:1)中草藥及其有效生物活性成分的發(fā)酵生產(chǎn);2)改造抗生素工藝技術(shù);3)大力開發(fā)疫苗與酶診斷試劑;4)開發(fā)活性蛋白與多肽類藥物這方面的開發(fā)5)開發(fā)研制靶向藥物, 以開發(fā)腫瘤藥物為重點6)發(fā)展氨基酸工業(yè)和開發(fā)甾體激素;7)人源化的單克隆抗體的研究與開發(fā);8)血液替代品的研究與開發(fā);9)人體基因組的研究。

五.我國生物制藥行業(yè)的前景

（1）創(chuàng)投機構(gòu)看好中國生物制藥領域全球金融危機加劇，讓創(chuàng)投機構(gòu)在中國的腳步變得格外謹慎。但于北京舉行的“2008ChinaVenture中國投資年會”上，以生物制藥為代表的醫(yī)療領域，卻被參會的創(chuàng)投精英一致看好。（2）眼光盯準生物新領域

雖然政府一直在鼓勵創(chuàng)新研究，但是國內(nèi)新藥非常少，大部分都是舶來品。《規(guī)劃》提出，“十二五”期間，將重點突破一批藥物創(chuàng)制關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)工藝，完善新藥創(chuàng)制與中藥現(xiàn)代化技術(shù)平臺，建設一批醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，基本形成具有中國特色的國家藥物創(chuàng)新體系。（3）前途光明，道路曲折

從歷史情況看，產(chǎn)業(yè)政策在很大程度上決定了醫(yī)藥行業(yè)的景氣度。已出臺的《生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》將會在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和財政支持上給予更為明確的扶持。如果前瞻性地看未來五年的中國生物醫(yī)藥行業(yè)，我們認為：第一，中國生物醫(yī)藥市場空間依然廣闊，第二，政策將引導行業(yè)走向更高層次的創(chuàng)新之路，第三，生物醫(yī)藥企業(yè)、尤其是中成藥企業(yè)的類消費品化趨勢亦會更加明顯，第四，研發(fā)成本上升及周期加長，使得跨國藥企的產(chǎn)業(yè)重心轉(zhuǎn)移至中國，同時中國企業(yè)也將進一步嘗試走向規(guī)范市場。

六.結(jié)語

生物制藥是21世紀最核心的高新技術(shù)之一,，過去我們由于閉關(guān)鎖國而錯過工業(yè)革命的發(fā)展良機，由于文革而痛失信息技術(shù)革命帶來的黃金發(fā)展機遇,，現(xiàn)在我們不能再次喪失生物技術(shù)帶來的這次飛躍式發(fā)展機遇。我們要清醒認識到自身的差距與不足，找出制約我國生物制藥發(fā)展的瓶頸，大力發(fā)展動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)和治療性抗體研究與開發(fā)的上中下游技術(shù)，把握機會, 實現(xiàn)跨越式發(fā)展。相信在完成人體基因組測序后，從人體基因組中尋找開發(fā)各種新藥，將是一個激動人心的壯舉。

（1）胡顯文，陳惠鵬，湯仲明等.生物制藥的現(xiàn)狀和未來(一):歷史與現(xiàn)實市場.中國生物工程雜志，2007，24(12).（2）熊宗貴，于榮敏，肖成祖等.生物技術(shù)制藥.北京:高等教育出版社，2008.（3）李元，陳松森，王渭池等.基因工程藥物.北京:化學工業(yè)出版社，2006.（4）楊汝德.基因克隆技術(shù)在制藥中的應用.北京:化學工業(yè)出版社，2008.（5）胡顯文，陳惠鵬，湯仲明等.美國、歐盟和中國生物技術(shù)藥物的比較.中國生物工程雜志，2009，25(2).（6）彭俊文，蔣銘敏.生物技術(shù)藥物的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及前景.生物技術(shù)通訊，2008.（7）雷中良,張曉紅，生物制藥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢.哈藥集團制藥總廠103車間,2012(8)吳梧桐，王友同，吳文俊，藥物生物技術(shù)進展，藥物生物技術(shù),1995,2(3):40.(9)張國全，藥學科學，國家自然科學基金委員會，北京:科學出版社,1995:48.(10)吳梧桐等，基因工程藥物-基礎與臨床，人民衛(wèi)生出版社,1996.(11)李元等，基因工程藥物，化學工業(yè)出版社，2002，11，1.(12)唐冬生，夏家輝，新型基因工程藥物，生命科學研究，第三卷第2 期.

第四篇：林木種質(zhì)創(chuàng)新研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

林木種質(zhì)創(chuàng)新研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

盧志彪

（中南林業(yè)科技大學，物流學院，森林工程，08級2班）摘要：創(chuàng)新研究林木遺傳多樣性評價理論技術(shù)，運用遺傳多樣性及群體遺傳學理論，研制林木種質(zhì)資源界定，分層分類整理整合、歸類描述、保存和維護，規(guī)范抽樣樣本容量組合、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)庫技術(shù)等實用配套組合技術(shù)，創(chuàng)建國家林木種質(zhì)資源保存技術(shù)體系。林木種質(zhì)最重要的途徑是利用樹種現(xiàn)有的自然遺傳變異以及利用林木種質(zhì)手段創(chuàng)造遺傳變異，通過選擇獲得優(yōu)良品種，使目的性狀在遺傳上得到改良。另一方面，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，進行復雜模擬和運算的能力不斷提高，使育種值估計和預測的精確度越來越高，也使采用復雜的試驗設計成為可能。隨著許多林木種質(zhì)項目進入高世代，多世代育種受到日益廣泛的重視。未來林木種質(zhì)策略和種質(zhì)目標將會把林木種質(zhì)成本等經(jīng)濟因素考慮在內(nèi)，根據(jù)林木種質(zhì)項目的經(jīng)濟效益來確定種質(zhì)方法。林木種質(zhì)新技術(shù)必須以常規(guī)種質(zhì)項目為依托，才能真正發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：林木種質(zhì)；遺傳多樣性；基因工程；遺傳變異；林木種質(zhì)資源保護

(一)林木種質(zhì)創(chuàng)新研究

在二十一世紀的今天，一切步入了新的階段，我們要面對新形勢，林木種質(zhì)資源研究要以科學發(fā)展觀為總指導，充分利用現(xiàn)代科學技術(shù)和手段，以保護種質(zhì)資源、展示科技革命、弘揚生態(tài)文明、提升管理水平為建設主題，以分類保護、積極發(fā)展、科學管理、持續(xù)利用為建設主線，以與時俱進和開拓觀念創(chuàng)新、機制創(chuàng)新、科技創(chuàng)新為主動力，以確保珍稀瀕危樹種、力保主要造林樹種、積極引進國外洋種、大力繁殖優(yōu)勢樹種和努力示范推廣保護新技術(shù)為建設重點，建成林木種質(zhì)資源齊全、技術(shù)先進、布局合理、保護科學、管理高效、林木種質(zhì)資源保護基地，全面開創(chuàng)融資源保護、科技開發(fā)、新技術(shù)推廣、業(yè)務培訓、科普教育為一體的現(xiàn)代林業(yè)林木種質(zhì)資源保護的新局面。

創(chuàng)新是一個民族振興的關(guān)鍵，林木更要創(chuàng)新種質(zhì)，要培育良種，發(fā)展種苗花卉業(yè)，促進林業(yè)增效、林農(nóng)增收，興種富民，就是林業(yè)種苗工作以人為本的重要體現(xiàn)。必須堅持全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。要按照中國特色社會主義事業(yè)總體布局，全面推進經(jīng)濟建設、政治建設、文化建設、社會建設，促進現(xiàn)代化建設各個環(huán)節(jié)、各個方面相協(xié)調(diào)，促進生產(chǎn)關(guān)系與生產(chǎn)力、上層建筑與經(jīng)濟基礎相協(xié)調(diào)。堅持生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，實現(xiàn)速度和結(jié)構(gòu)質(zhì)量效益相統(tǒng)一、經(jīng)濟發(fā)展與人口資源環(huán)境相協(xié)調(diào)，使人民在良好生態(tài)環(huán)境中生產(chǎn)生活，實現(xiàn)經(jīng)濟社會永續(xù)發(fā)展。

在林木種質(zhì)創(chuàng)新平臺建設基礎上，充分利用多年的林木良種基地建設基礎，加強了林場林木良種基地建設，增強防護林、生物防火林帶、用材林（特別是珍貴用材）和經(jīng)濟林良種生產(chǎn)能力。社會辦良種為補充的新型林木良種繁育體系，努力提升良種繁育的整體水平。

要完善創(chuàng)新體制。建立起以企業(yè)為主體的花卉苗木品種創(chuàng)新體系，鼓勵涉農(nóng)高校、科研院所與花卉龍頭企業(yè)、科技企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)辦花卉苗木品種研發(fā)中心，發(fā)揮企業(yè)的主體作用、專家的關(guān)鍵作用、政府的引導作用，整合科技資源，有效促進科技與生產(chǎn)的有機結(jié)合，調(diào)動科技人員、企業(yè)家和花農(nóng)的積極性，推動產(chǎn)學研、農(nóng)科教的結(jié)合。林木種質(zhì)創(chuàng)新離不開技術(shù)，在林木種質(zhì)工程中，首先生物工程是必需用到林木種質(zhì)中的，將單倍體通過生物技術(shù)變成多倍體，其次還有基因工程，將優(yōu)良的基因相互組合，基因突變等使其變成優(yōu)良的雜種林木是林木的性狀更適應環(huán)境，提高其經(jīng)濟價值，生態(tài)價值等。生物都存在遺傳多樣性，利用遺傳多樣性將優(yōu)良性狀的植物選出精心培育，淘汰不良性狀，這樣選出的林木其性狀越來越優(yōu)良，越有利于林木種質(zhì)的發(fā)展。

中國林木種質(zhì)資源豐富，但種植資源保存和研究工作起步比較晚，系統(tǒng)的展開工作也就近幾年的事情。遺傳資源就是遺傳多樣性資源，遺傳多樣性是指種內(nèi)基因變化，包括同種的顯著不同群體級同一群體內(nèi)個體的遺傳變異。所以，要認識基因多樣性和生態(tài)多樣性之間的關(guān)系。使林木種質(zhì)的生態(tài)價值，生物價值，經(jīng)濟價值都最大化。

（二）林木種質(zhì)發(fā)展趨勢

當前和今后一個較長的歷史時期，是中國林業(yè)與木業(yè)持續(xù)、快速、健康發(fā)展的一個十分難得的歷史機遇期。在這個歷史機遇期中，由于經(jīng)濟與社會各種因素的相互作用，林木種質(zhì)的發(fā)展趨勢有以下幾點：

1、林業(yè)與木業(yè)一體化趨勢。林業(yè)與木業(yè)本不可分。事實上，凡是市場經(jīng)濟國家，林業(yè)與木業(yè)都是一體的。過去中國林業(yè)與木業(yè)之所以沒有形成一體，是由計劃經(jīng)濟的管理體制造成的。近年來，隨著市場經(jīng)濟體制的逐步建立，一些林木企業(yè)尤其是木材加工企業(yè)為解決自身的資源問題與林業(yè)（主要是森林培育業(yè)）緊密結(jié)合，其意義在于：以林業(yè)的發(fā)展保證和支撐木業(yè)的發(fā)展，以木業(yè)的發(fā)展拉動、促進林業(yè)的發(fā)展。兩者相互依存、互為因果。這不僅是企業(yè)自身發(fā)展的內(nèi)在要求，也是國家完善規(guī)劃、調(diào)整布局、加強行業(yè)統(tǒng)一管理的要求，是由計劃經(jīng)濟向市場

經(jīng)濟轉(zhuǎn)變、由采伐天然林為主向采伐人工林為主轉(zhuǎn)變的必然結(jié)果。

2、2、木材利用廣域化趨勢。木材在人類生活的各個領域，特別是建筑等領域?qū)⒌玫皆灰鎻V泛的利用。這一方面是人類資源利用的總趨勢所決定的，另一方面也是提高人類生活質(zhì)量的需要。在這種情況下，森林等可再生性資源的開發(fā)利用曰益受到重視。與此同時，科技進步為木材的廣泛利用創(chuàng)造了條件，如有的國家研究用木材做燃料，有的國家研究用木材發(fā)電等另有研究表明，在人類生活的許多方面，木制品遠比非木制品更利于人類健康，更適于人類使用。因此，隨著人們健康意識的增強和生活水平的提高，對木制品的需求將曰益增長，木材在人們生活中的廣泛利用將成為不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流。

3、資源配置深度市場化趨勢。隨著市場經(jīng)濟體制的日益完善，在林木業(yè)發(fā)展進程中，盡管宏觀調(diào)控依然發(fā)揮著重要作用，但是政府的行政干預將越來越少，市場在資源的配置中將曰益發(fā)揮其基礎作用，各種資源的配置將越來越依賴于市場。鼓勵林業(yè)企業(yè)上市融資；實行林地所有權(quán)和使用權(quán)分離，穩(wěn)定所有權(quán)，放活使用權(quán)，加快森林、林木和林地使用權(quán)的流轉(zhuǎn)；積極培育活立木市場，發(fā)展森林資源資產(chǎn)評估機構(gòu)，促進林木合理流轉(zhuǎn)；探索嘗試對森林發(fā)揮的涵養(yǎng)水源、凈化空氣、旅游景觀等功能實行有償利用。那種認為只有商品林業(yè)才能走向市場、引入市場機制的觀點，將被證明是不符合市場經(jīng)濟條件下林木業(yè)發(fā)展規(guī)律的。要正確處理好林業(yè)種苗業(yè)發(fā)展中的重大關(guān)系，統(tǒng)籌公益事業(yè)與富民產(chǎn)業(yè)、技術(shù)進步與生產(chǎn)發(fā)展、保障供應與綠化苗木、以法治種與市場運作、行政管理與行業(yè)自治、數(shù)量擴展與質(zhì)量效益，促進林木種質(zhì)事業(yè)又好又快發(fā)展。

參考文獻

[1]唐守正.林業(yè)統(tǒng)計分析軟件[M].北京:中國林業(yè)出版社,1989..[2]王豁然，王維輝.7種木麻黃的引種生長表現(xiàn)及其在我國應用潛力的研究[J].林業(yè)科學.[3] 顧萬春，等1998.森林遺傳資源學.北京；中國科學技術(shù)出版社：1~21.[4] 顧萬春，1990.森林遺傳資源保存的現(xiàn)狀和策略.世界林業(yè)研究.[5] 李志君，顧萬春，李斌，郭文英1999.林木種質(zhì)資源信息管理的現(xiàn)狀與發(fā)展.

第五篇：抽油機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

抽油機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

一．國內(nèi)抽油機研發(fā)現(xiàn)狀

油機是有桿抽油系統(tǒng)中最主要舉升設備。根據(jù)是否有游梁，可分為游梁式抽 油機和無游梁式抽油機。經(jīng)過一百多年的實踐和不斷的改進創(chuàng)新，抽油機不管是結(jié)構(gòu)形式還是在使用功能上，都產(chǎn)生了很大的變化。特別是近幾十年來，世界對原油的需求量不斷加大，對油田深度開采的能力有了更進一步的要求，在很大程度上加快了抽油機技術(shù)發(fā)展的速度，催生出多種類型。目前, 國內(nèi)抽油機制造廠有數(shù)十家, 產(chǎn)品類型已多樣化, 但游梁式抽油機仍處于主導地位。根據(jù)公開發(fā)表的資料統(tǒng)計, 我國現(xiàn)有6 大類共45 種新型抽油機[ 1] , 并且每年約有30 種新型抽油機專利, 十多種新試制抽油機[2] , 已形成了系列, 基本滿足了陸地油田開采的需要。各種新型節(jié)能游梁式抽油機如雙驢頭式抽油機、前置式抽油機、異相曲柄平衡抽油機、前置式氣平衡抽油機、下偏杠鈴系列節(jié)能抽油機[ 3]和用窄V 形帶傳動的常規(guī)抽油機等均已在全國各個油田推廣應用, 并取得了顯著的經(jīng)濟效益。長沖程、低沖次的無游梁式抽油機的研制也取得了一些進展, 如由勝利油田研制的無游梁鏈條抽油機, 經(jīng)過國內(nèi)十幾個油田稠油及叢式井的推廣使用[4], 在低沖次抽油和抽稠油方面已初見成效。此外, 桁架結(jié)構(gòu)的滑輪組增距式抽油機、滾筒式長沖程抽油機已在某些油田進行了工業(yè)試驗[5];齒輪增距式長沖程抽油機的研制工作也取得了新的進展;質(zhì)量輕、成本低、便于調(diào)速和調(diào)整沖程的液壓抽油機經(jīng)過幾年的研制和工業(yè)性試采油, 也積累了一定的經(jīng)驗[6]。其他型式新穎的抽油機如數(shù)控抽油機、連續(xù)抽油桿抽油機、車載抽油機、磨擦式抽油機、六連桿游梁式抽油機和斜直井抽油機等也正處于不斷改造和試生產(chǎn)過程中[7]。然而，游梁式抽油機的缺點是不容易實現(xiàn)長沖程低沖次的要求，因而不能滿足稠油井、深抽井和吉氣井采油作業(yè)的需要。同時，長沖程低沖次的無游梁式抽油機的性能尚有待完善(如油田正在使用的鏈條式抽油機還存在鏈條壽命短、換向沖擊載荷大和鋼絲繩易斷、導軌剛．度不足容易變形等問題)，而且品種規(guī)格還很少，不能適應當前石油工業(yè)的發(fā)展[8]。液壓抽油機至今仍處在研制階段[9]

二·國外抽油機的研發(fā)現(xiàn)狀

目前，世界上生產(chǎn)抽油機的國家主要有美國、俄羅斯、法國、加拿大和羅馬

尼亞等[10]。為了減少能耗, 提高采油經(jīng)濟效益,近年來國外研制與應用了許多節(jié)能型抽油機。例如異相型抽油機節(jié)電15%~ 35%;前置式抽油機節(jié)電368% 前置式氣平衡抽油機節(jié)電35% 輪式抽油機節(jié)電50%~ 80% 大圈式抽油機節(jié)電30%;自動平衡抽油機節(jié)電30% ~ 50%;低矮型抽油機節(jié)電5% ~20%;ROTAFLEX 抽油機節(jié)電25% 智能抽油機節(jié)電174%;螺桿泵采油系統(tǒng)節(jié)電40%~ 50% [11]。近年來國外很重視改進和提高抽油機的平衡效果, 使抽油機得到更精確平衡。近年來, 為了節(jié)約能耗、提高采油經(jīng)濟效益, 國外研制與應用了許多節(jié)能型抽油機, 在采油實踐中, 取得較好的使用效果。如變平衡力矩抽油機, 可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機, 由于可在動態(tài)下調(diào)節(jié)氣平衡,平衡效果較好。氣囊平衡抽油機有90% 以上載荷得到平衡[12]。雙井抽油機可利用兩口油井抽油桿柱合理設計得到更精確的平衡。自動平衡抽油機可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果[13]。近年來國外研制與應用了多種類型長沖程抽油機, 其中包括增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機和長沖程無游梁抽油機[14]。1 前置式氣平衡抽油機 美國工J uf kin 公司生產(chǎn)的A 系列前置式氣平衡抽油機具有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標, 抽油機重量減輕40 %, 尺寸縮小3 5 % , 動載荷較小, 受力均勻, 運轉(zhuǎn)平穩(wěn), 節(jié)約電耗35 %。2 無游梁長沖程抽油機 美國R O T A F L E x 寬帶傳動抽油機實踐表明: 抽油機系統(tǒng)效率為5 % , 而常規(guī)抽油機只有40 %。提升液體能耗比常規(guī)抽油機減少25 % , 可使用29.4 kw 電 動機, 而同級常規(guī)抽油機須用只kw 電動機。美國W es t er n G e a : 有限公司研制的液壓驅(qū)動無游梁長沖程抽油機占地面積較小, 可節(jié)約電耗10 % 一1 5 %。美國N a ti o n al Su p p ly 有限公司研制的無游梁長沖程抽油機節(jié)約電耗10 %一20 % 3 智能抽油機 美國N a t io n al S u p p ly 有限公司研制的智能抽油機減速器峰值扭矩減少34.7 %, 電動機功率減少1 7.4 % , 產(chǎn)量增加19 % , 抽油機系統(tǒng)效率平均提高47.8 % , 投資費用減少20 % , 成本利用率提高2 0.7 %。天然氣發(fā)動機驅(qū)動抽油機 美國生產(chǎn)的天然氣發(fā)動機驅(qū)動抽油機可比電動機功率減少30 % , 動力費用與采油成本均較低。4 變平衡力矩抽油機 美國Pi on ne r 公司研制了變平衡力矩抽油機, 利用抽油機連桿運動以及新增加的連桿擺動機構(gòu)作用原理, 使得上沖程時平衡力矩大于下沖程時的平衡力矩, 實現(xiàn)更精確地平衡抽油機載荷、減少抽油機電力消耗的目的三·國內(nèi)抽油機的發(fā)展趨勢

20世紀9O年代以來，我國東部各主要油田相繼進入中高含水開發(fā)期[17]。為確保高效生產(chǎn)，對抽油機的要求呈現(xiàn)兩個特點：一是急需采用長沖程抽油機，以增加油井的產(chǎn)液量；二是為了降低油井的單位生產(chǎn)成本，對抽油機的節(jié)能性提出了更高的要求[18]。其次就目前抽油機耗電量大，工作效率、能量利用率低這一現(xiàn)狀仍是我國抽油機研究的重點之一，在抽油機效率和節(jié)能方面，還有很大的提升空間，具有非常誘人的前景[19]。長沖程抽油機的研制應用能力不足一直是我國抽油機發(fā)展的瓶頸，長沖程抽油機具有減小沖程損失、提高系統(tǒng)效率、延長機桿泵的使用壽命、減少故障及提高整機運行質(zhì)量等優(yōu)點[20]。因此, 發(fā)展長沖程抽油機對當前我國老油田高含水井后期開采, 減緩產(chǎn)量遞減速度, 開采稠油、低滲透油田以及沙漠油田深井及超深井的機械開采, 都具有重要的現(xiàn)實意義[21]。游梁式抽油機的局限性十分突出，多方面事實說明，長沖程、低沖次、低功耗的無游梁式抽油機是今后抽油機發(fā)展的主要方向[22]。為適應油田采油需要, 在適當發(fā)展游梁式長沖程抽油機的同時, 應加速開發(fā)各類無游梁式長沖程抽油機[23]。開發(fā)無游梁曲柄搖桿輪式斜井抽油機和大型斜直井抽油機將對我國油氣資源開采有重要意義[24]。根據(jù)我國實際情況, 發(fā)展無游梁大沖程、低能耗、具有高適應性的直井抽油機和斜井抽油機, 將是我國今后抽油機發(fā)展的主要方向[25]。近年來，變頻技術(shù)在抽油機上得到了廣泛應用。利用變頻控制系統(tǒng)實時調(diào)整工作參數(shù)，提高電機功率因數(shù)，減小供電電流，還可以實現(xiàn)電機的軟起動，減小沖擊，并可根據(jù)油井供液能力實時調(diào)整沖次頻率，實現(xiàn)增產(chǎn)節(jié)能效果[26]；另外，研究開發(fā)機電一體化抽油裝置，根據(jù)抽油機井特性實時控制和改變抽油狀態(tài)，實現(xiàn)高效智能化采油[27]。如美國NSCO公司智能抽油機，采用微處理器和自適應電子控制器進行控制與監(jiān)測，具有功能多、抽油效率高、自動化程度高、經(jīng)濟性好、安全可靠、適應性強等優(yōu)點[28]。研發(fā)大型、高適應性的叢式井抽油機，隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，油層開采深度逐年加大，油田含水量的增多，大泵提液采油工藝和稠油開采等都要求采用大型抽油機[29]?，F(xiàn)代大型抽油機應具備有高適應性，以適應多種惡劣環(huán)境和地層油層的變化，如開發(fā)一種機型能適應不同自然氣候與地貌環(huán)境的差異、地層油層的遷移改變、沖程沖次的改變、油氣層性狀的改變、連續(xù)與間歇抽油的調(diào)整等[30]。另外，由于現(xiàn)代大型抽油機的結(jié)構(gòu)和控制的復雜性，體積的龐大，其工作面積也相應增大，同一抽油機可以對多口相鄰油井同時抽油作業(yè)，采用綜合平衡方式和節(jié)能方式，達到最好的作業(yè)效果[31

四·國外抽油機的發(fā)展趨勢

如前所述, 世界范圍內(nèi)抽油機技術(shù)發(fā)展的總趨勢是向著多樣化、超大載荷、長沖程、節(jié)能型、無游梁式和自動化、智能化方向發(fā)展[32]。1.朝著大型化方向發(fā)展

隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，開采油層深度逐年增加，石油含水量也在不斷增多，采用大泵提液采油工藝和開采稠油等，都要求采用大型抽油機，所以近年來，國外出現(xiàn)了許多大載荷抽油機，如前置式氣平衡抽油機最大載荷213kN，氣囊平衡抽油機最大載荷227kN等[33]。還會出現(xiàn)更大載荷新型抽油機[34]。采 用長沖程抽油方式，抽油效率高，抽油機壽命長，動載荷小，排量穩(wěn)定，具有較好的采油經(jīng)濟效益，所以近年來國外出現(xiàn)了許多長沖程抽油機，如法國Mape公司抽油機，最大沖程10m[35]；美國WGCO公司抽油機最大沖程24.38m，NSCO公司抽油機最大沖程27.48m；原蘇聯(lián)鋼帶式超長沖程抽油機最大沖程1500m。長沖程抽油機全部采用低沖次抽油方式，Mape公司抽油機最大沖次5min，GDCO公司抽油機最大沖次為3min[36]。2.朝著低能耗方向發(fā)展

為了減少能耗，提高采油經(jīng)濟效益，近年來國外研制與應用了許多節(jié)能型抽油機。例如異相型抽油機節(jié)電15%～35%；前置式抽油機節(jié)電36.8%；前置式氣平衡抽油機節(jié)電35%；輪式抽油機節(jié)電50%～80%；大圈式抽油機節(jié)電30%；自動平衡抽油機節(jié)電30%～50%；低矮型抽油機節(jié)電5%～20%；ROTAFLEX抽油機節(jié)電25%；智能抽油機節(jié)電17.4%；螺桿泵采油系統(tǒng)節(jié)電40%～50%[37]。3.朝著精確平衡方向發(fā)展

近年來國外很重視改進和提高抽油機的平衡效果，使抽油機得到更精確平衡。例如變平衡力矩抽油機，可使上沖程平衡力矩大于下沖程力矩。前置式氣平衡抽油機，由于可在動態(tài)下調(diào)節(jié)氣平衡，平衡效果較好。氣囊平衡抽油機有90%以上載荷得到平衡。雙井抽油機可利用兩口油井抽油桿柱合理設計得到更精確的平衡。自動平衡抽油機可保證在上下沖程每一瞬間得到較精確的平衡效果[38]。4.朝著高適應性方向發(fā)展

現(xiàn)代抽油機應具有較高的適應性，以便拓寬使用范圍[39]。例如適應各種自然地理和地質(zhì)構(gòu)造條件抽油的需要；適應各種成分石油抽汲的需要；適應各種類型油井抽汲的需要；適應深井抽油需要；適應長沖程抽油的需要；適應節(jié)電的需 要；適應精確平衡的需要；適應無電源和間歇抽油的需要；適應優(yōu)化抽油的需要等[40]。5.朝著長沖程無游梁方向發(fā)展

近年來國外研制與應用了多種類型長沖程抽油機，其中包括增大沖程游梁抽油機、增大沖程無游梁抽油機和長沖程無游梁抽油機[41]；實踐與理論分析表明，增大沖程游梁抽油機是常規(guī)游梁抽油機的發(fā)展方向；增大沖程無游梁抽油機是增大沖程抽油機的發(fā)展方向；長沖程無游梁抽油機是長沖程抽油機的發(fā)展方向[42]。6.朝著自動化和智能化方向發(fā)展

近年來抽油機技術(shù)發(fā)展的顯著標志是自動化和智能化。美國Baker提升系統(tǒng)公司、Delta-X公司、APS公司等均研制了自動化抽油機，具有保護和報警功能，實時測得油井運行參數(shù)，及時顯示與記錄并通過計算機進行綜合計算分析，推出最優(yōu)工況參數(shù)，進一步指導抽油機以最優(yōu)工況抽油。美國NSCO公司智能抽油機，采用微處理機和自適應電子控制器進行控制與監(jiān)測，具有抽油效率高、節(jié)電、功能多、安全可靠、自動化程度高、經(jīng)濟性好、適應性強等優(yōu)點[43]。

參考文獻 [1] 張建軍．游梁式抽油機設計計算[M]．北京：石油工業(yè) 出版社，2005． [2] 張曉東，賈國超．關(guān)于我國抽油機發(fā)展的幾點思考[J]． 石油礦場機械，2008，37(1)：24—37