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關(guān)鍵詞:功能高分子材料;研究現(xiàn)狀;發(fā)展前景
一、功能高分子材料的概念及開發(fā)意義
功能高分子材料,是指具有一定傳遞或存儲(chǔ)物質(zhì)、信息及能量作用的高分子和高分子復(fù)合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學(xué)性能,同時(shí)還兼具如光敏性、導(dǎo)電性、化學(xué)反應(yīng)活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分,功能高分子材料主要可分為4類:①物理功能:具體包括超導(dǎo)、導(dǎo)電、磁化等功能;②化學(xué)功能:具體包括光的聚合、降解、分解等;③生物功能:具體來說包括生理組織及血液的適應(yīng)性等;④介于化學(xué)、物理之間的功能:主要是指高吸水、吸附等功能方面。
功能高分子材料由于具備特殊的功能,受到了各個(gè)領(lǐng)域的廣泛重視,特別是其不可替代的諸多特性都為很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步提供了基礎(chǔ)和前提,甚至已經(jīng)因此而誕生出了一批先進(jìn)的、符合社會(huì)發(fā)展潮流的新產(chǎn)品。因此,當(dāng)前各國(guó)都加大了對(duì)功能高分子材料的人力物力財(cái)力投入,面對(duì)時(shí)間各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng),我國(guó)也需要盡快加大對(duì)功能高分子材料的研發(fā)力度,從而擺脫我國(guó)國(guó)防、電子、醫(yī)藥和其他尖端領(lǐng)域嚴(yán)重依賴國(guó)外功能高分子材料市場(chǎng)的困境。
二、功能高分子材料的研究現(xiàn)狀分析
目前針對(duì)功能高分子材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應(yīng)型功能應(yīng)用這幾個(gè)方面:
1.光功能高分子材料
目前的光功能功能高分子材料的研究和應(yīng)用主要體現(xiàn)在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽能光板這幾個(gè)方面,這些具體的應(yīng)用能通過對(duì)光的吸收、儲(chǔ)存、傳輸、以及轉(zhuǎn)換功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)光能的有效利用。例如,目前已經(jīng)能夠通過光功能高分子材料的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)光傳導(dǎo)來幫助植物的光合作用。此外,運(yùn)用光功能高分子材料實(shí)現(xiàn)手機(jī)的太陽能充電也已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
2.電功能高分子材料
電功能高分子材料,除了具備良好的導(dǎo)電性能外,其電導(dǎo)率還能根據(jù)應(yīng)用狀況的不同,在半導(dǎo)體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進(jìn)行變化。此外,由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工,同時(shí)具備良好的耐腐蝕性,在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中也被廣泛的應(yīng)用。
3.生物功能高分子材料
生物功能高分子材料在生物領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。如常見的有,由生物功能高分子材料所制成的人體植入物(視網(wǎng)膜植入物、腦積水引流裝置等)以及人體義肢等。
4.反應(yīng)型功能高分子材料
這種高分子材料是一種具備很強(qiáng)化學(xué)活性的高分子材料,能夠有效的促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。它是通過對(duì)構(gòu)建高分子骨架,并將小分子反應(yīng)活性物質(zhì)通過離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵或物理吸附作用進(jìn)行骨架填充,以實(shí)現(xiàn)高分子功能才能的強(qiáng)化化學(xué)合成與化學(xué)反應(yīng)的效果。
三、功能高分子材料的發(fā)展前景及趨勢(shì)分析
功能高分子材料具備很多優(yōu)勢(shì)特征,這些都使得其更加符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需求,這也使得功能高分子材料的研究工作在各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化,和技術(shù)的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學(xué)及日常生產(chǎn)生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發(fā)展趨勢(shì)。
1.復(fù)合高分子材料
目前,功能高分子材料正逐步由均質(zhì)材料向著復(fù)合高分子材料的方向發(fā)展,同時(shí)其材料的功能也向著多功能材料的方面發(fā)展。復(fù)合高分子材料往往是在一種基體材料(如金屬、陶瓷、樹脂等)上,加入增強(qiáng)或增韌作用的高聚物,再通過將多相物復(fù)合成一體,就形成了新的復(fù)合高分子材料,這種高分子材料能夠充分發(fā)揮各相的性能優(yōu)勢(shì),因此具有廣泛的發(fā)展應(yīng)用前景。在今后的發(fā)展中,航天科技、醫(yī)療衛(wèi)生、生活家居、甚至汽車制造等領(lǐng)域,都需要各種高性能的復(fù)合高分子材料。
2.環(huán)境友好型高分子材料
經(jīng)濟(jì)的粗放發(fā)展,給整個(gè)地球h境都帶來了深重的災(zāi)難,而隨著人們對(duì)環(huán)保問題的日益重視,各國(guó)對(duì)各種材料的生態(tài)可降解性要求也日益突出。因此,環(huán)境友好型高分子材料的開發(fā)和深入研究工作,也引起了各國(guó)的重視。當(dāng)前,生物降解技術(shù)和環(huán)境友好型高分子材料技術(shù)大多掌握在發(fā)到國(guó)家,我國(guó)目前還處于追趕階段。隨著世貿(mào)組織對(duì)環(huán)保觀念的更加重視,環(huán)境友好型高分子材料在產(chǎn)品中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也將日益顯著,為了把握這一趨勢(shì),我國(guó)要積極開發(fā)研究出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物降解技術(shù)和環(huán)境友好高分子材料。
環(huán)境友好型高分子材料,通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下,能夠加速材料的水解反應(yīng),幫助材料進(jìn)行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點(diǎn)方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。
3.隱身性能高分子材料
隱身性能高分子材料的研究應(yīng)用主要在軍事領(lǐng)域,其也是當(dāng)前各國(guó)的尖端軍事技術(shù)的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細(xì)微粉,實(shí)踐證實(shí),通過吸收衰減層、激發(fā)變換層以及反射層等多層材料的微波吸收,能夠取得一定的吸波效果,達(dá)到隱身的目的。但是,由于材料制備復(fù)雜,且雷達(dá)技術(shù)的日益發(fā)展,給隱身技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。此后,隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質(zhì)量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發(fā)展。
1.1授課內(nèi)容強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性高分子材料與機(jī)械類學(xué)生通常接觸到的金屬材料在結(jié)構(gòu)、性能、制備工藝等方面有很大的區(qū)別。向機(jī)械類學(xué)生講授高分子材料,主要目的是讓他們對(duì)高分子材料有最基本的了解。在短短4學(xué)時(shí)內(nèi),不可能也沒必要將高分子材料相關(guān)的全部?jī)?nèi)容壓縮講授。這就決定了機(jī)械工程材料課程中高分子材料部分必須側(cè)重于基礎(chǔ)性知識(shí),對(duì)于理論性、專業(yè)性太強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)必須舍棄。基礎(chǔ)性內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括高分子材料的基本概念、分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡膠及工程纖維)的基本力學(xué)性能。
1.2授課目標(biāo)偏向工程性高分子材料不僅可作為結(jié)構(gòu)材料使用,也可以作為功能材料使用。對(duì)于非材料類專業(yè)的學(xué)生,特別是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生,更關(guān)心材料的力學(xué)性能和應(yīng)用范圍。因此,在課程內(nèi)容的安排上,應(yīng)以與機(jī)械工程有關(guān)的機(jī)械性能為主,給出常用工程高分子材料的基本力學(xué)性能指標(biāo)及適用領(lǐng)域。
1.3授課過程重視學(xué)生的先修知識(shí)大多數(shù)高校的機(jī)械工程材料課程以金屬材料為主線,在學(xué)習(xí)高分子材料之前,學(xué)生對(duì)金屬材料已經(jīng)有基本了解。高分子材料與金屬材料之間存在較大差異,例如:高分子材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以非晶結(jié)構(gòu)為主,而金屬材料則以晶體結(jié)構(gòu)為主;許多高分子材料,特別是橡膠類的高分子材料具有金屬材料所不具備的優(yōu)良彈性等。學(xué)生先修知識(shí)的習(xí)慣思維在他們學(xué)習(xí)高分子材料時(shí)可能會(huì)引起沖突,因此在授課時(shí)必須對(duì)金屬材料與高分子材料的差異予以考慮。采用與金屬材料對(duì)比的方法學(xué)習(xí)高分子材料,有利于幫助學(xué)生澄清概念,更好地掌握高分子材料的知識(shí)。
1.4教學(xué)方式應(yīng)具有高效性高分子材料課程涉及的概念繁多,容易混淆,對(duì)于機(jī)械類學(xué)生而言比較抽象,難以理解。在短短的4學(xué)時(shí)內(nèi),要想讓學(xué)生盡可能多的掌握高分子材料的相關(guān)基本概念,必須摒棄照本宣科或一味講授的教學(xué)方式。通過高效的教學(xué)方式,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性,引導(dǎo)學(xué)生思考,方能達(dá)到理想的教學(xué)效果。
1.5提供擴(kuò)展知識(shí)的參考書由于高分子材料的性能、結(jié)構(gòu)、制備工藝以及表征與金屬材料和陶瓷材料完全不同,而且目前在機(jī)械工程材料中高分子材料部分比例很少。為解決這一矛盾,在章節(jié)后面列出了比較系統(tǒng)的高分子材料性能、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、制備工藝以及表征方面的書籍,以供學(xué)生參考。
2高分子材料教學(xué)改革
根據(jù)以上原則,我們?cè)?013年度的授課過程中對(duì)高分子材料的講授進(jìn)行了調(diào)整,具體如下:(1)授課內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排:高分子材料的基本概念(高分子、單體、鏈節(jié),0.5學(xué)時(shí)),高分子材料的分類方法(按用途分類,按熱行為分類,按反應(yīng)類型分類,按主鏈結(jié)構(gòu)分類,0.5學(xué)時(shí)),高分子材料基本結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)單介紹近程結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的概念,0.5學(xué)時(shí))及物理狀態(tài)(玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài),0.5學(xué)時(shí)),典型工程塑料的力學(xué)性能和應(yīng)用(1學(xué)時(shí)),典型合成橡膠的力學(xué)性能和應(yīng)用(1學(xué)時(shí))。(2)重點(diǎn)講授常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡膠及工程纖維)的基本力學(xué)性能及典型工程高分子材料的適用領(lǐng)域。(3)授課過程中通過列表等方式將高分子材料的相關(guān)內(nèi)容與金屬材料進(jìn)行對(duì)比,一方面避免概念混淆,另一方面突出高分子材料與金屬材料的不同之處。(4)采用啟發(fā)式教學(xué)模式,通過設(shè)問、模擬實(shí)驗(yàn)、舉例、探究等方法引導(dǎo)學(xué)生思考;在多媒體課件中,采用豐富的圖片、動(dòng)畫激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞 材料;液晶高分子;光致形變高分子材料
中圖分類號(hào)TG1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674—6708(2012)76—0157—02
材料是人類文明的標(biāo)志,是社會(huì)生存和發(fā)展的基礎(chǔ),人類支配和改造自然能力的提高都是通過新型材料的發(fā)現(xiàn)和利用來實(shí)現(xiàn)的??茖W(xué)家們預(yù)言“21世紀(jì)將是智能材料的新時(shí)代”。所謂的智能材料指的是能夠根據(jù)周邊環(huán)境的變化而做出不同響應(yīng)的一種新型材料。這其中材料對(duì)光、熱、電、磁以及溶劑等不同介質(zhì)所做出的響應(yīng)。根據(jù)智能材料所使用的材質(zhì)的不同,我們可以將其大致歸為三類:金屬類智能材料、無機(jī)非金屬類智能材料和智能高分子材料。本文主要針對(duì)的是光致形變液晶高分子材料進(jìn)行一些列研究和探討,希望能起到拋磚引玉的效果,讓更多的同行來共同關(guān)注這一領(lǐng)域的發(fā)展。
所謂的光致形變液晶高分子材料指的是能夠吸收特定波長(zhǎng)的光,而改變自身形狀以及尺寸的一種高分子材料。光致形變液晶材料之所以能夠?qū)膺M(jìn)行響應(yīng)是因?yàn)槠浞肿又泻懈泄夤倌軋F(tuán)。
光致形變高分子要滿足一定的條件才能發(fā)生形變,Lendlein等人認(rèn)為需要滿足下面三個(gè)條件[1]:1)感光官能團(tuán)要以一定的方式引入到高分子材料中;2)當(dāng)感光官能團(tuán)與分子發(fā)生可逆的光異構(gòu)化的時(shí)候,就能夠引起材料在外觀上的改變。因?yàn)檫@種變化可以傳遞給高分子鏈,高分子鏈在構(gòu)象上的變化則表現(xiàn)在外觀形狀以及尺寸的變化上;3)該體系的維持需要有一定的交聯(lián)度,只有這樣才能穩(wěn)定材料最初的形體狀態(tài)。光致形變液晶高分子材料要想有大的形變,需要高分子鏈在材料中呈有序排列,從而可以產(chǎn)生各向異性的響應(yīng),這樣產(chǎn)生的形變應(yīng)力比較大。
Ikeda和俞燕蕾等人合成了一系列的液晶彈性體薄膜,他們把偶氮苯官能團(tuán)引入到該薄膜中從而可以有效地實(shí)現(xiàn)液晶彈性體薄膜在方向上所產(chǎn)生的可控光致彎曲的發(fā)生。如圖1(多疇液晶彈性體的光致形變彎曲圖,其中白色箭頭的方向即為偏振光的偏振方向)所示,當(dāng)多疇向列相液晶彈性體薄膜沿著任意方向發(fā)生彎曲的時(shí)候,彎曲后用570nm波長(zhǎng)的可見光照射,薄膜可以恢復(fù)到原來的狀態(tài),這是因?yàn)楸∧さ膹澢较蚺c入射偏振紫外光的偏振方向一致,所以可以通過簡(jiǎn)單的改變?nèi)肷涔馄穹较?,即可?jiǎn)單地精確控制薄膜的對(duì)彎曲方向。
Lee等人在最近研究出了一種全新的液晶高分子薄膜,這種薄膜在其主鏈上含有偶氮苯基團(tuán),而且薄膜也可以根據(jù)線性偏振光來控制自身所彎曲的方向變化。同時(shí),這種薄膜也是一種非化學(xué)交聯(lián)的體系,所以這就讓它能夠廣泛應(yīng)用于纖維制成或任意形狀的光響應(yīng)材料。另外,該材料也證明了,光致形變液晶高分子材料不一定需要化學(xué)交聯(lián)。
類似纖毛功能的微型執(zhí)行器是由van Oosten等人通過噴墨打印技術(shù)制備出的一種新執(zhí)行器,這種結(jié)構(gòu)的纖毛可以在有光照的情況下自行運(yùn)動(dòng)。如圖2(a)所示,當(dāng)將它放置于水中的時(shí)候,它就可以產(chǎn)生變比較強(qiáng)烈的擾動(dòng),從而達(dá)到促進(jìn)液體快速交融混合的目的。
另外,通過選擇不同的構(gòu)件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)纖毛運(yùn)動(dòng)幅度大小的調(diào)控(圖2 b),最吸引人注意的一個(gè)特點(diǎn)是這種構(gòu)件的制備可以使用不同類型的噴液進(jìn)行操作,比如噴涂打印,如此,所使用的成本更加低廉,所以,這就也促使了大面積制備響應(yīng)性的執(zhí)行器件。在涉及到替代傳統(tǒng)的電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器方面,同樣有著非常明顯的優(yōu)勢(shì);圖2 c是該執(zhí)行器成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。
圖2(a)當(dāng)采用不同波長(zhǎng)的光驅(qū)照射人工纖毛的時(shí)候,就會(huì)令其產(chǎn)生不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)行為;(b)當(dāng)采用紫外光進(jìn)行照射的時(shí)候,液晶高分子纖毛在水面所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)行為;(c)為構(gòu)成執(zhí)行器的液晶單體化學(xué)結(jié)構(gòu)式。
結(jié)論:由于光的一些優(yōu)異特點(diǎn),使得光致形變液晶高分子材料在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中有著諸多的特點(diǎn),這些特點(diǎn)使光驅(qū)動(dòng)型執(zhí)行器不需要使用其他的相關(guān)輔助設(shè)備,只需要通過改變自身的形狀及尺寸就可以將光能直接轉(zhuǎn)化為有用的機(jī)械能,所以,它將有望在微機(jī)械領(lǐng)域中大放光彩。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:高分子材料新型材料市場(chǎng)應(yīng)用農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
1.前言
隨著社會(huì)的發(fā)展,我國(guó)的科技有了嶄新的發(fā)展機(jī)會(huì)以及廣闊的發(fā)展平臺(tái),高分子材料科學(xué)也處速發(fā)展的狀態(tài)。經(jīng)過多年的發(fā)展,高分子材料已經(jīng)在我國(guó)市場(chǎng)上的多個(gè)領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。值得一提的是,合成高分子材料憑借著其獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)以及相對(duì)良好的使用性能,在市場(chǎng)上已經(jīng)占據(jù)了比較重要的地位。伴隨著時(shí)代的持續(xù)發(fā)展,人們對(duì)新型高分子材料也相應(yīng)的提出了更高的要求,因此,為了適應(yīng)人類的需要,對(duì)新型高分子材料的研究便十分重要。
2.高分子材料簡(jiǎn)述
高分子化合物是高分子材料的組成基礎(chǔ),構(gòu)成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以,高分子材料所具有的性質(zhì)便是其構(gòu)成基礎(chǔ)聚合物所具有的性質(zhì)了,其含有的主要材料所具有的特性,便是這種高分子材料的特征性能。目前,高分子材料和無機(jī)非金屬材料以及金屬材料是在當(dāng)前的市場(chǎng)上應(yīng)用的材料主體,是應(yīng)用性材料科學(xué)的主要內(nèi)容。在三者當(dāng)中,屬高分子材料最受歡迎,由于其優(yōu)良的性能得以廣泛的應(yīng)用,在整體的新型材料的市場(chǎng)上都占據(jù)著重要的地位。在全球范圍內(nèi)的材料市場(chǎng)上,高分子材料的發(fā)展一直都沒有停止,反而是以高速的發(fā)展形態(tài)展現(xiàn)在人類的面前。例如,合成樹脂的數(shù)量在十年之內(nèi)幾乎增加了一百倍,高分子材料的飛速發(fā)展,給人類的生活帶來了極大的便利以及翻天覆地的變化。塑料便是一種典型的高分子材料,塑料的用途廣泛,傳統(tǒng)的木材和水泥的年產(chǎn)量加起來也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有塑料的產(chǎn)量高。合成橡膠的產(chǎn)量也大于天然橡膠的產(chǎn)量,合成纖維一年的產(chǎn)量幾乎達(dá)到了羊毛和棉花等人造纖維或者天然纖維總產(chǎn)量的二倍之多。還要合成樹脂的發(fā)展等等。但是,即使高分子材料在我國(guó)取得了很大的研究進(jìn)展以及生產(chǎn)應(yīng)用,但是相比于世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家,我國(guó)的科技仍然是較為落后,與各大發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較大的距離。
高分子材料于一九三零年問世,至今已經(jīng)發(fā)展了將近九十年的時(shí)間。但是一直到二十世紀(jì)末期,高分子材料才正式收到人類的重視和研究??萍继幱诓粩嗟倪M(jìn)步當(dāng)中,人類對(duì)新型高分子材料的需求也在不斷增加。例如大家都熟知的納米材料,納米高分子材料是一種聚合物基材以及納米微粒的復(fù)合材料,這種材料具有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì),在研究納米材料的時(shí)候,要以其潛在的性質(zhì)為依托,尋找最有效、迅速的開發(fā)方式。
2.新型高分子材料的應(yīng)用概述
高分子材料作為材料市場(chǎng)的后起之秀,發(fā)展速度十分迅速。并且在整個(gè)材料市場(chǎng)上的應(yīng)用十分廣泛,在各行各業(yè),在我們生活中的各個(gè)角落都能見到高分子材料的身影。例如在功能材料方面隨處可見高分子材料,在結(jié)構(gòu)材料方面高分子材料也表現(xiàn)出其難以比擬的優(yōu)勢(shì)。新型高分子材料的主要分類為:光功能材料和高分子分離膜,高分子復(fù)合材料以及該分子磁性材料。所謂光功能材料即是指這種材料能夠?qū)膺M(jìn)行吸收和轉(zhuǎn)換,或者透射和儲(chǔ)存。所謂高分子分離膜材料,其本身是一種薄膜性質(zhì)的材料,即是利用高分子材料來制作成的一種具有半透性質(zhì)的過濾膜,它的典型特征是選擇透過性。這種材料對(duì)環(huán)保工作等做出了重要貢獻(xiàn),并且分離效率高,使用條件好。所謂高分子復(fù)合材料是指有多種具有不同的性質(zhì)的物質(zhì)所復(fù)合而成的多相材料。這種材料聚集了多種材料的特征,優(yōu)勢(shì)十分明顯,例如復(fù)合材料能夠同時(shí)具備耐高溫和高強(qiáng)度等多種優(yōu)點(diǎn)。所謂高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一種復(fù)合形式,也屬于高分子復(fù)合材料的一種。這些新興的高分子材料已經(jīng)滲透進(jìn)了人類生活的各個(gè)領(lǐng)域,在醫(yī)療行業(yè)以及工業(yè)行業(yè)都做出了重大的貢獻(xiàn)
3.舉例說明新型材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
科技的進(jìn)步無疑大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展,我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),新興材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了很大的作用。
在我國(guó)農(nóng)業(yè)以及工業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域,木塑復(fù)合材料的應(yīng)用十分常見,木塑復(fù)合材料大多應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,這種高分子材料具有以下優(yōu)點(diǎn):韌性好,較高的強(qiáng)度,可再生性好并且能夠耐腐蝕。因此,木塑復(fù)合材料能夠在一定程度上取代傳統(tǒng)的鋼鐵材料,故在我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在我國(guó)大片的莊稼地中,大量存在著秸稈這種新型材料,我國(guó)對(duì)秸稈加以利用的研究已經(jīng)投入了很大的精力。秸稈用于沼氣發(fā)電,秸稈用于提取纖維素制作高能燃料等,將秸稈作為一種重要的新型材料仍然需要研究。部分農(nóng)作物的生長(zhǎng)需要在溫室中進(jìn)行,因此溫室大棚便是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的必需品。新型溫室大棚保溫材料能夠在白天充分吸收陽光,并自動(dòng)進(jìn)行恒溫工作的處理,在夜晚能夠使大棚內(nèi)維持同樣的溫度和空氣中的濕度。這種采用新型溫室大棚保溫材料的溫室能夠使植物自然生長(zhǎng),提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量。對(duì)于溫室材料的研究,最主要的研究性能便是其保溫性能。新型溫室保溫材料的研究意義重大。
4.新型材料的發(fā)展前景
我們現(xiàn)在共同的目標(biāo)是可持續(xù)發(fā)展,新型材料的開發(fā)能夠滿足人類對(duì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的推進(jìn),新型材料能夠憑借其優(yōu)良的性能以及可重復(fù)利用的特點(diǎn)為人類社會(huì)的發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。但是,我們要時(shí)刻銘記,新型高分子材料的發(fā)展要堅(jiān)持以下原則:首先,新型高分子材料的使用不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,其次,新型高分子材料要盡量追求成本低廉,能夠滿足大部分人的需求。目前我國(guó)所研究出的新型高分子材料大多價(jià)錢昂貴,因此,尋找廉價(jià)的基礎(chǔ)材料作為高分子材料的生產(chǎn)成本至關(guān)重要,原材料的選取和加工工藝的選擇都是未來新型高分子材料的研究重點(diǎn)問題之一,人類也從未停止過對(duì)新型高分子材料的探究工作。同時(shí),要對(duì)新型高分子材料進(jìn)行宣傳,讓大家都有所了解,才能提高高分子材料的利用率。最后再次強(qiáng)調(diào),不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)去發(fā)展新型高分子材料,才能讓這種高分子材料對(duì)我們的社會(huì)發(fā)展發(fā)揮重要的作用。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高分子材料改性;教學(xué)改革;實(shí)踐
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)41-0094-02
一、緒論
“高分子材料改性”是高等工科學(xué)校高分子材料與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課程。高分子改性的方法多種多樣,各種不同門類的改性方法之間相互關(guān)聯(lián)、相互依托,這不僅體現(xiàn)在理論范疇,而且體現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域。通過本門課程學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握高分子材料改性的基本概念,改性原理、增強(qiáng)理論和技術(shù),共混工藝以及聚合物改性的最新研究進(jìn)展;了解常用的改性設(shè)備;培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)去分析與解決實(shí)際問題的能力[1]。針對(duì)“高分子材料改性”課程的特點(diǎn)以及過去幾年的教學(xué)實(shí)踐,目前“高分子材料改性”課程教學(xué)中還存在以下3個(gè)主要問題:
1.授課計(jì)劃和授課內(nèi)容安排不合理。“高分子材料改性”課程主要包括聚合物共混的基本概念、聚合物共混過程與調(diào)控、共混物的形態(tài)、共混體系相容熱力學(xué)、共混物性能的預(yù)測(cè)與影響因素、共混改性在塑料及橡膠等領(lǐng)域中的應(yīng)用、共混方法在短纖維填充體系及納米復(fù)合物材料中的應(yīng)用、聚合物共混工藝與設(shè)備等。對(duì)于強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用的高分子材料與工程專業(yè)的本科學(xué)時(shí)來說,該課程顯得尤其重要[2]。根據(jù)授課計(jì)劃安排,該課程開設(shè)32學(xué)時(shí),存在著內(nèi)容多、課時(shí)少、授課內(nèi)容需要進(jìn)一步提煉等問題,難以在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)有效、連貫的開展教學(xué)活動(dòng)。
2.缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)。目前,“高分子材料改性”課程主要以講授為主,缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié),學(xué)生主動(dòng)參與較少,導(dǎo)致學(xué)生感性認(rèn)識(shí)不深。例如在第十章講解高分子共混改性設(shè)備時(shí),學(xué)生們難以區(qū)分同向雙螺桿擠出機(jī)和異向雙螺桿擠出機(jī)的物料輸送方向,通過靜態(tài)的二維或三維圖片進(jìn)行講解時(shí),其表現(xiàn)力度有限,無法有效地使學(xué)生理解和掌握兩類雙螺桿擠出機(jī)的工作原理和區(qū)別。
3.教材更新與完善。目前,江蘇科技大學(xué)“高分子材料改性”課程選用的教材是2006年王國(guó)全老師編寫的《聚合物共混改性原理與應(yīng)用》。本書為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、“十一五”國(guó)家重點(diǎn)圖書。教材在廣泛總結(jié)國(guó)內(nèi)外高分子共混理論與應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上,融入了王國(guó)全老師多年來在高分子材料共混領(lǐng)域的教學(xué)與科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編著而成[1]。目前,高分子共混改性等相關(guān)方法在高分子加工領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴(kuò)展和壯大,但是該教材自2007年第一次出版后沒有進(jìn)行過更新和修訂,部分內(nèi)容與當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀不符,例如教材第七章介紹五大通用塑料產(chǎn)量時(shí),依據(jù)2006年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),聚氯乙烯的產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯居于第二位,而隨著聚氯乙烯應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)展,目前聚氯乙烯的產(chǎn)量已經(jīng)超過聚乙烯位居第一位,因此,目前的教材并不完全適應(yīng)于當(dāng)前高分子材料與工程專業(yè)“高分子材料改性”課程的教學(xué)。
4.考核方式不全面。目前,“高分子材料改性”課程考核方式為平時(shí)成績(jī)占30%,期末成績(jī)占70%。平時(shí)成績(jī)占比較低,期末成績(jī)占比較高,出現(xiàn)部分學(xué)生平時(shí)不重視課后作業(yè),期末考試時(shí)突擊復(fù)習(xí)通過考試的現(xiàn)象。這樣的考核方式無法反映出學(xué)生的真實(shí)水平和實(shí)際能力,也很難讓學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力得以實(shí)質(zhì)性提高。
二、教學(xué)改革方法與手段
針對(duì)高分子材料與工程專業(yè)“高分子材料改性”的特點(diǎn)和目前存在的問題,結(jié)合江蘇科技大學(xué)的實(shí)際情況,要求學(xué)生在掌握聚合物共混改性原理和基本概念的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力,作者結(jié)合該課程的特點(diǎn)以及過去幾年的教學(xué)實(shí)踐,總結(jié)了幾點(diǎn)教學(xué)改革方法。
(一)結(jié)合課程特點(diǎn),調(diào)整授課計(jì)劃和內(nèi)容
針對(duì)授課內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的問題,有必要對(duì)課程進(jìn)行提煉整理,刪除部分與聚合物共混改性無關(guān)的內(nèi)容。例如教材第五章中相分離行為與均相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的內(nèi)容對(duì)于物理化學(xué)專業(yè)十分重要,但是對(duì)高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生來說,只需要在第五章中加以概述就能滿足本專業(yè)的教學(xué)要求。同時(shí),對(duì)于后續(xù)的Flory-Huggins模型和狀態(tài)方程理論部分為高分子物理講授內(nèi)容,也可以進(jìn)行適當(dāng)刪減和提煉。另外,共混物的相界面學(xué)習(xí)對(duì)于分析多相共混體系的微觀結(jié)構(gòu)和性能至關(guān)重要,現(xiàn)有的授課計(jì)劃中相關(guān)內(nèi)容過于簡(jiǎn)單,無法滿足高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求,因此有必要增加相關(guān)的授課內(nèi)容。
(二)增加實(shí)踐環(huán)節(jié),提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力
“高分子材料改性”是一門理論與實(shí)踐并重的課程,部分授課內(nèi)容較為抽象,學(xué)生只有通過親自實(shí)踐,才能對(duì)課堂學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行充分的理解和消化吸收。同時(shí),實(shí)踐環(huán)節(jié)的引入,學(xué)生們可以在實(shí)踐過程中提高感性認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及發(fā)現(xiàn)問題、查閱文獻(xiàn)、相互合作去分析解決問題的能力,這對(duì)于學(xué)生將來的學(xué)習(xí)和工作都具有重要意義。另外,實(shí)踐環(huán)節(jié)具有一定的趣味性,可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[3]。
(三)優(yōu)化教學(xué)方法,發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性
在以往的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),課堂上學(xué)生的參與程度少,課后缺乏主動(dòng)復(fù)習(xí),導(dǎo)致整體的教學(xué)效果不好。教學(xué)方法的改革應(yīng)倡導(dǎo)以學(xué)生為主,激發(fā)學(xué)生自身作為學(xué)習(xí)主體的意識(shí),使知識(shí)的學(xué)習(xí)從傳統(tǒng)的灌輸式教育方式向主動(dòng)吸收式的方向轉(zhuǎn)變,可以有效提高教學(xué)效果。例如可以將每堂課開始前的復(fù)習(xí)時(shí)間由以往的老師講改為學(xué)生講,上課前給學(xué)生5分鐘時(shí)間簡(jiǎn)要總結(jié)上次課學(xué)習(xí)的主要知識(shí)點(diǎn)。這樣做一方面可以有效幫助學(xué)生提高上課時(shí)的注意力,另一方面可以督促學(xué)生課后及時(shí)復(fù)習(xí)課堂知識(shí),更加牢固的掌握知識(shí),做到融會(huì)貫通。同時(shí)該方法的推廣,還可以鍛煉學(xué)生的幻燈片制作水平并給每一位學(xué)生提供一個(gè)展現(xiàn)自己的機(jī)會(huì),增加學(xué)生的主體意識(shí)[4]。
(四)優(yōu)化考核方法,引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展
課程考核是檢驗(yàn)教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要方式和手段。以往的考核方式主要通過一張?jiān)嚲韥頇z查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,而學(xué)生往往可以通過突擊性的復(fù)習(xí)取得較高的分?jǐn)?shù),這樣的考核方式既不能準(zhǔn)確反映老師的教學(xué)效果,亦不能充分反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度[5]。根據(jù)高分子材料改性課程的特點(diǎn),筆者在實(shí)際的課程考核中嘗試采取靈活多樣的考核方式。一是增加平時(shí)成績(jī)所占比重,將平時(shí)成績(jī)所占的比重從30%提高至40%,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到平時(shí)學(xué)習(xí)的重要性;二是進(jìn)一步增加隨堂提問,提高學(xué)生上課時(shí)的注意力,減少課外作業(yè)在平時(shí)成績(jī)中所占的比重;三是引入課前5分鐘,讓學(xué)生利用幻燈片總結(jié)復(fù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容,督促學(xué)生養(yǎng)成課后復(fù)習(xí)的良好習(xí)慣。
三、教學(xué)改革效果
“高分子材料改性”課程從江蘇科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)2009級(jí)開設(shè),目前已經(jīng)開設(shè)7屆。近三屆學(xué)生的成績(jī)分析表明,該課程平均優(yōu)良率為92%。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生利用共混改性相關(guān)的基本知識(shí)去分析與解決實(shí)際問題的能力得到明顯提高,很多同學(xué)參與了本科生的創(chuàng)新計(jì)劃大賽,做了很多有意思的實(shí)驗(yàn)性課題,部分同學(xué)取得了較好的成績(jī)。
四、結(jié)論
“高分子材料改性課程”教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,筆者以培養(yǎng)學(xué)生有效利用共混改性相關(guān)的基本知識(shí)去解決實(shí)際應(yīng)用問題為出發(fā)點(diǎn),通過調(diào)整授課計(jì)劃、增加實(shí)踐環(huán)節(jié)、優(yōu)化教學(xué)方法和考核方法,去引導(dǎo)學(xué)生樹立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,充分掌握高分子共混改性的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。實(shí)踐證明,對(duì)“高分子材料改性課程”課程進(jìn)行教學(xué)改革能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,充分發(fā)揮學(xué)生自身潛力,為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)與工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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Teaching Reform of "Polymer Materials Modified" Course
ZHUO Qi-qi
(College of Material Science and Technology,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang,Jiangsu 212003,China)
【關(guān)鍵詞】高分子材料;成型加工技術(shù);創(chuàng)新
現(xiàn)代社會(huì)中,科學(xué)技術(shù)成為了推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的重要力量,也正是由于科技是第一生產(chǎn)力的這一理念,各個(gè)國(guó)家的科技都達(dá)到了前所未有的發(fā)展速度。高分子技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,隨著人類對(duì)高分子技術(shù)的深入了解,在應(yīng)用過程中遇到的很多問題有待探討,本文中就高分子材料成型加工技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新進(jìn)行了深入的討論,也希望能夠?yàn)槲覈?guó)的高分子技術(shù)貢獻(xiàn)一份力量。
一、簡(jiǎn)述高分子材料成型加工術(shù)的發(fā)展歷程
在對(duì)一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行深入探討之前,很有必要對(duì)其的產(chǎn)生、發(fā)展到應(yīng)用的過程有所了解。由于新型高分子材料的發(fā)現(xiàn)較早,但是由于觀念上的落后以及設(shè)備上的落后,導(dǎo)致高分子材料從發(fā)現(xiàn)到大規(guī)模的應(yīng)用于工業(yè)流程中所耗費(fèi)的時(shí)間較為漫長(zhǎng)。近年來,隨著關(guān)于高分子技術(shù)的一系列難題攻破,到更多、更加優(yōu)良的高分子材料被發(fā)現(xiàn),高分子技術(shù)開始進(jìn)入飛速發(fā)展的時(shí)代。20世紀(jì)90年代塑料的平均增長(zhǎng)率有了很大的提升,隨之而來的塑料產(chǎn)量也有很大幅度的提升。不管是在塑料的產(chǎn)量上有了大幅度的提升,在塑料的種類上,材質(zhì)上,應(yīng)用范圍上都有了很大的優(yōu)化與發(fā)展。舉個(gè)例子來說,之前制造一批汽車可能需要三百噸鋼鐵,而現(xiàn)在可能只需要三百噸的塑料就能達(dá)到相同的效果,甚至更好的效果。在鋼材日益減少的現(xiàn)在,這些高分子材料的發(fā)明給了人類在發(fā)展道路上無限種可能。在汽車行業(yè)中,由傳統(tǒng)純鋼鐵制造的汽車可能已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人類的需要了,而對(duì)于高分子材料制造而成的汽車,不僅在強(qiáng)度上不輸于鋼鐵,在造價(jià),環(huán)保方面更是勝于鋼鐵一籌。而在其他方面也會(huì)有很多改變,規(guī)模上要更小一些,周期要相對(duì)更短一些,能量的消耗要更低一些,回收率要更高一些,對(duì)空氣的污染程度和對(duì)資源的消耗要更小一些。
二、創(chuàng)新型高分子材料成型加工技術(shù)
1.聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備
聚合物反應(yīng)加工技術(shù)是以現(xiàn)雙螺桿擠出機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。目前國(guó)外已經(jīng)對(duì)這一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了深入的研究,并且已經(jīng)研制出了連續(xù)反應(yīng)和混煉的桿螺桿擠出機(jī),這一項(xiàng)研究的產(chǎn)生,有效地解決了雙螺桿擠出問題,還有這其他類似的反應(yīng)器所不具有的優(yōu)點(diǎn)。
在這些設(shè)備的發(fā)展過程中,技術(shù)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié),在技術(shù)上必須要有所突破。指交換法聚碳酸醞(PC)連續(xù)化生產(chǎn)和尼龍生產(chǎn)中的比較關(guān)鍵的技術(shù)是縮聚反應(yīng)器的反應(yīng)擠出設(shè)備,而在現(xiàn)在世界上所使用的反應(yīng)加工設(shè)備上來看,大多數(shù)都是利用傳統(tǒng)的混合、混煉技術(shù),有些國(guó)外的企業(yè)也只是對(duì)傳統(tǒng)的反應(yīng)器進(jìn)行了小范圍的優(yōu)化。但是根本上都存在傳熱、傳質(zhì)過程、混煉過程、化學(xué)反應(yīng)過程難以控制、反應(yīng)產(chǎn)物分子量及其分布不可控等問題。另外設(shè)備投資費(fèi)用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統(tǒng)反應(yīng)加工設(shè)備的缺陷。聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同,該技術(shù)是將電磁場(chǎng)引起的機(jī)械振動(dòng)場(chǎng)引入聚合物反應(yīng)擠出全過程,達(dá)到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的。這一項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程中的理論的突破,有了新的理論作為指導(dǎo),新型的加工反應(yīng)器才能夠制作出來。新的技術(shù)從理論上解決了聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程及停留時(shí)間分布不可控制的難點(diǎn),同時(shí)從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集成化問題。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),這此優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備無法比擬或是根本沒有的。
2.新材料制備動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備技術(shù)的革新
這一項(xiàng)技術(shù)的革新主要是指信息存儲(chǔ)光盤直接合成反應(yīng)成型技術(shù)的發(fā)明,這項(xiàng)技術(shù)具有當(dāng)代新技術(shù)所需要的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn),由于采取了全然不同的理論指導(dǎo)和流程,這項(xiàng)技術(shù)具有周期短,操作建議,對(duì)環(huán)境污染小,節(jié)約資源的優(yōu)點(diǎn)。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)的存在,這項(xiàng)技術(shù)打破了原有傳統(tǒng)技術(shù)的局限性,避免了很多問題的出現(xiàn)。而且隨著光盤存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,這項(xiàng)技術(shù)還有無限的提升空間。它的主要工作機(jī)理是把光盤級(jí)的PC樹脂化,將中間存儲(chǔ)和盤基成型融合在一個(gè)流程當(dāng)中,再借鑒動(dòng)態(tài)連續(xù)反應(yīng)成型技術(shù)對(duì)交換連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行研究和發(fā)展。
3、復(fù)合材料物理場(chǎng)強(qiáng)化制備技術(shù)
此技術(shù)在強(qiáng)振動(dòng)剪切力場(chǎng)作用下對(duì)無機(jī)粒子表而特性及其功能設(shè)計(jì),整個(gè)流程都是在設(shè)計(jì)好的連續(xù)的加工環(huán)境中進(jìn)行,省去了其他化學(xué)催化劑或者改性劑的參與,有效地實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約。利用聚合物使無機(jī)粒子進(jìn)行原位表面性、原位包覆、強(qiáng)制分散,實(shí)現(xiàn)連續(xù)化制備聚合物/無機(jī)物復(fù)合材料熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)全硫化制各技術(shù):此技術(shù)將振動(dòng)力場(chǎng)引入混煉擠出全過程,控制硫化反直進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)混煉過程中橡膠相動(dòng)態(tài)全硫化。解決共混加工過程共混物相態(tài)反轉(zhuǎn)問題。
三、展望高分子材料成型加工技術(shù)未來的發(fā)展方向
近年來,在世界上的高分子材料成型技術(shù)的發(fā)展熱潮的影響下,我國(guó)的各省各地也加快了高分子材料成型技術(shù)的發(fā)展,相關(guān)部門也加大了政策上的支持。這一做法是完全符合我國(guó)改革開放以來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線,因此這一技術(shù)已經(jīng)具備了發(fā)展的一切有利因素。
我國(guó)的各個(gè)城市陸續(xù)展開這項(xiàng)技術(shù)的推廣,已經(jīng)有超過一半的地區(qū)在推廣和使用這一技術(shù),這一技術(shù)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)利益也是不容忽視的,很多地區(qū)已經(jīng)將這一技術(shù)變成一個(gè)產(chǎn)業(yè),工業(yè)制成品大量出口到歐洲和亞洲的很多國(guó)家和地區(qū),在國(guó)際貿(mào)易方面有非常顯的成效,不但提高了出口的多樣性,而且拉動(dòng)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。在未來的時(shí)間里,這項(xiàng)技術(shù)還具有非常大的發(fā)展空間,新型高分子材料成型技術(shù)還可以應(yīng)用在更多的領(lǐng)域,相信會(huì)有一天高分子材料會(huì)成為我們?nèi)粘I钪胁豢扇鄙俚臇|西。希望以后有更多的人才投入到這項(xiàng)技術(shù)中去,這樣我國(guó)的高分子成型材料加工技術(shù)才能夠趕超發(fā)達(dá)國(guó)家,為我國(guó)的外貿(mào)的發(fā)展。
四、結(jié)語
綜合上文所陳述的,我國(guó)要想在高分子材料的道路上走的更遠(yuǎn),必須牢記科技史第一生產(chǎn)力的這一原則。并且只有隨著高分子材料的不斷深入應(yīng)用,我國(guó)才能夠更好地建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì),才能讓世界看到中國(guó)的發(fā)展不是以犧牲環(huán)境,大量消耗資源為代價(jià)的。推動(dòng)高分子加工合成技術(shù)勢(shì)在必行。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞: 專業(yè)資源庫;專本銜接模式;高分子專業(yè)
中圖分類號(hào):G710文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-1422(2014)10-0044-03一、“專本銜接”問題提出的背景
《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要2010-2020年)》已提出目標(biāo):建立具有中國(guó)特色的現(xiàn)代職業(yè)教育體系?,F(xiàn)代職業(yè)教育體系應(yīng)包括中等職業(yè)教育、高等職業(yè)(??疲┙逃?、應(yīng)用本科教育和專業(yè)學(xué)位教育等層次體系,即形成中職、高職專科、本科、研究生貫通、銜接的層次結(jié)構(gòu)。從2010年開始廣東省實(shí)施“3+2”中高職教育,取得一定的成效。從2013年開始試行高職和本科協(xié)同培養(yǎng)的“專協(xié)本銜接”的人才培養(yǎng)模式,2014年開始試行三二分段“專轉(zhuǎn)本銜接”的人才培養(yǎng)模式。因此,我們認(rèn)為以國(guó)家認(rèn)可的統(tǒng)一職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),建設(shè)專業(yè)資源庫,優(yōu)化高職、應(yīng)用本科銜接,建立高職、應(yīng)用本科一體化的人才培養(yǎng)模式,促進(jìn)高等職業(yè)教育協(xié)調(diào)發(fā)展,構(gòu)建職業(yè)教育立交橋是現(xiàn)代職業(yè)教育改革的重點(diǎn)。
二、“專本銜接”的現(xiàn)狀分析
高分子材料加工技術(shù)專業(yè)是國(guó)家示范性建設(shè)重點(diǎn)專業(yè),通過幾年的努力,已建立中職、高職、應(yīng)用本科一體化的人才培養(yǎng)模式。不管是中高銜接的人才培養(yǎng)模式,還是“專升本銜接”、“專協(xié)本銜接”的人才培養(yǎng)模式,都是與中職院校和本科院校合作,需要建設(shè)專業(yè)資源庫,完善“專本銜接”人才培養(yǎng)方案,提高中、高、本一體化人才培養(yǎng)的質(zhì)量。
(一) 高分子專業(yè)資源庫建設(shè)現(xiàn)狀
教育信息化是現(xiàn)代教育的重要標(biāo)志,專業(yè)資源庫建設(shè)是教育信息化的基礎(chǔ),大力推進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源的共建、共享和應(yīng)用是教育信息化的重要內(nèi)容。國(guó)外有很多專業(yè)資源庫,不管是在讀學(xué)生,還是已畢業(yè)的學(xué)生,可隨時(shí)隨地使用資源庫進(jìn)行學(xué)習(xí),了解最新專業(yè)資訊。國(guó)內(nèi)資源庫建設(shè)發(fā)展最大障礙的資金問題,但一些示范院校,正逐步以重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)為單位建立起專業(yè)資源庫。高分子材料加工技術(shù)專業(yè)具有一定的寬泛性和專精要求,專業(yè)知識(shí)有一定的深度,本科院校開設(shè)較多;全國(guó)有二十多所高職院校(其中廣東地區(qū)有四所高職院校)開設(shè)了高分子材料加工相關(guān)專業(yè);雖然各所院校有相應(yīng)的精品課程,但沒有專業(yè)資源庫,所以,整合優(yōu)質(zhì)資源,共建、共享和應(yīng)用專業(yè)資源庫非常有必要。
(二)“專本銜接”人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀
近些年,隨著廣東產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)結(jié)構(gòu)升級(jí),社會(huì)強(qiáng)烈要求高校提供大批本科層次的高級(jí)技術(shù)型人才。但是,在普通高等教育系統(tǒng),很多高校都是按學(xué)術(shù)型人才模式進(jìn)行培養(yǎng),即便是本應(yīng)定位培養(yǎng)技術(shù)型人才的5A2類高校卻按學(xué)術(shù)型人才方向去辦學(xué),導(dǎo)致學(xué)術(shù)型人才過剩而技術(shù)型人才匱乏,高校人才培養(yǎng)與市場(chǎng)需求極不匹配;而高職院校由于學(xué)制短了一年,所培養(yǎng)的??粕诨A(chǔ)理論方面和思維提升鍛煉方面存在不足,工作中自主創(chuàng)新能力和自我提升空間不足。因此,通過開展“專升本銜接”、“專協(xié)本銜接”和“專轉(zhuǎn)本銜接”多種形式的高級(jí)技術(shù)型人才培養(yǎng),可以完善我省高等職業(yè)教育層次,深化高職學(xué)生的內(nèi)涵,提高本科生的動(dòng)手和解決問題的實(shí)際應(yīng)用能力,為構(gòu)建廣東現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)提供更有力的高級(jí)技術(shù)人才保障。
三、專業(yè)資源庫建設(shè)促進(jìn)專本銜接模式的意義
(一)專業(yè)資源庫建設(shè)促進(jìn)專本銜接模式的研究
我校高分子專業(yè)是國(guó)家示范性專業(yè),聯(lián)合全國(guó)高職院校和相關(guān)應(yīng)用本科院校共建專業(yè)資源庫,具有先進(jìn)性、實(shí)用性、開放性、通用性和標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn),提供以就業(yè)為導(dǎo)向、符合人才市場(chǎng)需求、具有高職特色的人才培養(yǎng)方案、課程體系和教學(xué)模式,使各合作院校能夠借助于資源共享平臺(tái),了解教學(xué)改革動(dòng)態(tài)、學(xué)習(xí)教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)、緊跟教學(xué)改革的步伐,建立起“專本銜接”的人才培養(yǎng)模式。
(二)能夠滿足區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)
?職教方略?專業(yè)資源庫建設(shè)促進(jìn)專本銜接模式的研究與實(shí)踐隨著廣東省“三促進(jìn)一保持以及產(chǎn)業(yè)和勞動(dòng)力雙轉(zhuǎn)移戰(zhàn)略的實(shí)施,廣東的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都在發(fā)生急劇變化,對(duì)人才結(jié)構(gòu)和素質(zhì)也產(chǎn)生了新的需求。與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系密切的廣東職業(yè)教育迎來前所未有的機(jī)遇和考驗(yàn),實(shí)現(xiàn)高職、應(yīng)用本科教育的有效銜接成為一個(gè)亟待解決的問題。高分子材料加工技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)是廣東省支柱產(chǎn)業(yè),培養(yǎng)目標(biāo)的定位要隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷更新。從廣東省的人才培養(yǎng)來看,開設(shè)有高分子相關(guān)專業(yè)的有本科院校和四所高職院校,但本科院校偏重于科研,實(shí)訓(xùn)時(shí)間及條件嚴(yán)重不足,對(duì)加工生產(chǎn)線缺乏總體認(rèn)識(shí);而高職院校由于學(xué)制短了一年,在基礎(chǔ)理論方面和思維提升鍛煉方面存在不足。因此,目前的教育培養(yǎng)的人才出現(xiàn)了“本科的學(xué)生深入不下去,高職學(xué)生提升不上來”的尷尬局面,使技術(shù)型人才匱乏;教育發(fā)展的規(guī)律及生產(chǎn)力發(fā)展都要求雙方改革目前的人才培養(yǎng)模式,實(shí)施資源互補(bǔ),培養(yǎng)新型高級(jí)技術(shù)型人才。所以,我們選擇與全國(guó)有開設(shè)高分子專業(yè)的相關(guān)高職院校和應(yīng)用型本科院校合作,共建專業(yè)資源庫,為培養(yǎng)高級(jí)技術(shù)型人才提供資源。這樣,既能推進(jìn)職業(yè)教育朝著終身教育的方向發(fā)展,又能解決高分子材料行業(yè)高級(jí)技術(shù)型人才人員嚴(yán)重缺失問題, 能夠滿足區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
(三)發(fā)揮高職、應(yīng)用本科教育資源效益,構(gòu)建廣東特色現(xiàn)代職業(yè)教育體系
本科院校具有雄厚的學(xué)科優(yōu)勢(shì)及師資等資源,高職院院校具有豐富的校企合作等資源。根據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要文件和廣東省的相關(guān)文件,我們選擇與應(yīng)用型本科院校合作,探索“專升本銜接”、“專協(xié)本銜接”和“專轉(zhuǎn)本銜接”多種形式并存的人才培養(yǎng)模式,共同培養(yǎng)高分子材料與工程專業(yè)(高分子材料加工技術(shù)方向)高級(jí)技術(shù)型人才,既符合教育改革的大方向要求,在獲得政策支持的基礎(chǔ)上也充分發(fā)揮了各院校的資源優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)資源共享,構(gòu)建廣東特色現(xiàn)代職業(yè)教育體系。
四、“專本銜接”模式的實(shí)踐
(一)高分子材料加工技術(shù)專業(yè)“專升本銜接”模式的實(shí)踐
我校高分子材料加工技術(shù)專業(yè)的畢業(yè)生,工作地點(diǎn)主要在珠三角,他們有些已走上企業(yè)技術(shù)與管理崗位,有進(jìn)一步充實(shí)自己、提升學(xué)歷以適應(yīng)企業(yè)與行業(yè)發(fā)展的需求。2012年,我校開始與華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院開辦??破瘘c(diǎn)高分子材料與工程專業(yè)成教班,共同探討“專升本銜接”模式,培養(yǎng)高分子材料與工程專業(yè)本科生,為高職生的提升學(xué)歷提供培養(yǎng)渠道。專業(yè)資源庫使學(xué)生能夠通過資源共享平臺(tái),自主學(xué)習(xí),靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間,再通過面授、考試獲得本科學(xué)歷,在為企業(yè)創(chuàng)造更好效應(yīng)同時(shí)能提高自身知識(shí)文化水平、提升學(xué)歷、為自己職業(yè)生涯進(jìn)一步發(fā)展打下基礎(chǔ)。
(二)高分子材料加工技術(shù)專業(yè)“專協(xié)本銜接”模式的實(shí)踐
按《廣東省教育廳關(guān)于2013年普通高校進(jìn)行高級(jí)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)試點(diǎn)工作的通知》,深入調(diào)研,確定了高分子材料加工技術(shù)專業(yè)與廣東石油化工學(xué)院高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)聯(lián)合申報(bào)高級(jí)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)試點(diǎn)工作。協(xié)同培養(yǎng)高分子材料與工程專業(yè)(高分子材料加工技術(shù)方向)高級(jí)技術(shù)技能型人才,滿足高端裝備制造、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高層次應(yīng)用型人才的需求。經(jīng)過論證,采用“2+1.5+0.5”的“專協(xié)本”培養(yǎng)模式,即:第1~4學(xué)期在廣東石油化工學(xué)院就讀,由廣東石油化工學(xué)院教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù);第5~7學(xué)期在廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院就讀,由廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù);第8學(xué)期在企業(yè)進(jìn)行頂崗學(xué)習(xí),由廣東石油化工學(xué)院教師、廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師以及企業(yè)兼職教師共同承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。專業(yè)資源庫,在提供豐富、高效、先進(jìn)的專業(yè)教學(xué)與崗位培訓(xùn)資源的同時(shí),還將持續(xù)更新,有利于教師獲取豐富教學(xué)案例,掌握行業(yè)技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài),提高教學(xué)質(zhì)量;有利于學(xué)生學(xué)習(xí)課堂上教師沒有講到的內(nèi)容,學(xué)習(xí)符合個(gè)性化要求的知識(shí),了解個(gè)人職業(yè)生涯應(yīng)具備的技能,在協(xié)作院校主動(dòng)學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),從而具備良好的職業(yè)生涯發(fā)展基礎(chǔ)。
(三)高分子材料加工技術(shù)專業(yè)“專轉(zhuǎn)本銜接”模式的實(shí)踐
教育部《面向21世紀(jì)教育振興行動(dòng)計(jì)劃》中提出:要研究建立普通高等教育與職業(yè)技術(shù)教育之間立交橋,允許職業(yè)院校的畢業(yè)生接受高一級(jí)學(xué)歷教育。“專轉(zhuǎn)本”模式既滿足高職高專學(xué)生的升學(xué)愿望,也滿足家長(zhǎng)讓子女接受更高層次教育愿望。我校高分子專業(yè)在總結(jié)“專升本”、“專協(xié)本”銜接模式的經(jīng)驗(yàn)上,積極探索“3+2專轉(zhuǎn)本”銜接模式,即前三年在我校學(xué)習(xí),后二年轉(zhuǎn)入應(yīng)用型本科院校學(xué)習(xí),這種銜接模式由于培養(yǎng)目標(biāo)的一致性,課程銜接較容易,能夠節(jié)省資源,提高效益。而專業(yè)資源庫,能將高分子材料加工行業(yè)最新的前沿技術(shù)資料展示于資源平臺(tái)上,擴(kuò)大專業(yè)教學(xué)資源庫的受益面,最大限度地發(fā)揮效用。高分子材料加工行業(yè)既具有共性之處又具有不同材料用不同加工方法的特點(diǎn),高分子專業(yè)資源庫將共性特點(diǎn)與個(gè)性需求相結(jié)合,并針對(duì)專業(yè)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用及職業(yè)崗位要求,建設(shè)普適性的專業(yè)教學(xué)資源,通過拓展模塊兼顧不同材料加工方法的特點(diǎn),讓學(xué)生在高職三年主攻塑料成型加工,進(jìn)入應(yīng)用性本科學(xué)習(xí)后,拓展學(xué)習(xí)合成纖維、橡膠等材料成型加工,既提升了學(xué)歷,又拓寬了就業(yè)面。
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一、新材料
材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo),對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)起著關(guān)鍵的支撐作用。新材料是高技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分,與信息、生命、能源并稱為現(xiàn)代文明和社會(huì)發(fā)展的四大支柱。加強(qiáng)新材料的開發(fā),對(duì)推動(dòng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代和增強(qiáng)綜合國(guó)力,具有重要的意義。本年度重點(diǎn)支持新材料領(lǐng)域中下列五個(gè)方面的技術(shù)和產(chǎn)品:1.金屬材料;2.無機(jī)非金屬材料;3.高分子材料;4.生物醫(yī)用材料;5.精細(xì)化學(xué)品。本刊重點(diǎn)介紹后三種技術(shù)和產(chǎn)品。
高分子材料
高分子材料是新材料領(lǐng)域的重要組成部分,由于其具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能和優(yōu)異的加工特性,被廣泛應(yīng)用于信息產(chǎn)業(yè)、航空航天、生物醫(yī)藥、交通運(yùn)輸、機(jī)械儀表、建筑和能源等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域。隨著新型高分子合成、改性與加工等高技術(shù)的發(fā)展,高性能高分子材料迅速崛起,新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。新型高分子材料的開發(fā)和廣泛應(yīng)用,對(duì)于推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代、新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大會(huì)起到積極的作用,必將對(duì)推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮重要的作用。
本年度重點(diǎn)支持的方向如下。
高性能高分子結(jié)構(gòu)材料
高性能高分子結(jié)構(gòu)材料具有機(jī)械性能好、比強(qiáng)度高、耐熱性好、耐腐蝕、耐磨損和易加工等特點(diǎn),在各行業(yè)應(yīng)用廣泛,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家安全具有重要意義。本年度重點(diǎn)支持:具有高強(qiáng)、耐高溫、耐磨、高韌的高分子結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料;低成本化的特種工程塑料;具有特殊功能、特殊用途的高附加值熱塑性樹脂。
新型高分子功能材料
高分子功能材料由于其特有的功能性和專用性,在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、信息功能化、生物醫(yī)用器材、物質(zhì)分離膜、能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能技術(shù)等工業(yè)領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。本年度重點(diǎn)支持:先進(jìn)功能膜材料及支撐材料;光電信息高分子材料;液晶高分子材料;形狀記憶高分子材料;高分子相變材料;具有特殊功能性、高附加值的高分子材料。
高分子材料的低成本化和高性能化
通用塑料的高性能化和工程塑料的低成本化,仍然是當(dāng)前高分子材料領(lǐng)域研究、開發(fā)的重點(diǎn)之一,同時(shí)也是擴(kuò)大通用塑料和工程塑料應(yīng)用范圍的一個(gè)重要措施。鼓勵(lì)開發(fā)產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)和工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)。本年度重點(diǎn)支持:通過化學(xué)改性和/或物理改性(含納米技術(shù)改性),性能顯著提高或獲得特殊性能的高分子及其復(fù)合材料;高剛性、高韌性、高電性能、高耐熱或?qū)嵝跃酆衔锖辖鹋c改性材料;新型高性能熱塑性彈性體;具有特殊用途、高附加值的新型改性高分子材料。
本年度不支持:普通塑料的一般改性專用料;普通電線、電纜專用料;流延、吹塑、拉伸法生產(chǎn)的通用薄膜;普通管材、管件及異型材(如普通塑鋼窗);以聚乙烯、聚丙烯為基材的部分降解材料;普通的PS和PU泡沫塑料等。
新型橡膠材料
新型橡膠作為三大合成材料之一,在國(guó)防工業(yè)、航空航天和交通運(yùn)輸?shù)确矫婢哂袕V泛的應(yīng)用。為滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)高速、耐熱、減震、密封、耐老化、耐介質(zhì)、耐脈沖性的要求,優(yōu)化橡膠工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),采用高性能材料,可以有效緩解資源不足和環(huán)境污染的壓力。本年度重點(diǎn)支持:特種合成橡膠;新型橡膠功能材料及產(chǎn)品;為高速安全交通配套的橡膠輪胎和制品。
本年度不支持普通橡膠制品項(xiàng)目。
新型纖維材料
纖維是高分子材料的重要組成部分,廣泛應(yīng)用于紡織、信息、航空、汽車、環(huán)保、衛(wèi)生、建筑等領(lǐng)域。我國(guó)纖維、紡織品及服裝的產(chǎn)量均居世界第一,但產(chǎn)品性能檔次低、附加值低,常規(guī)產(chǎn)品產(chǎn)能過剩,高檔產(chǎn)品需進(jìn)口,技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品創(chuàng)新仍以跟蹤國(guó)外為主。新型纖維品種及其成纖高分子新品種的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化是紡織新產(chǎn)品創(chuàng)新的源頭,因此必須加大技術(shù)含量高、市場(chǎng)前景好的新技術(shù)和新品種開發(fā)力度,加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,推進(jìn)全行業(yè)產(chǎn)品的升級(jí)換代,重視環(huán)境友好和清潔生產(chǎn),重點(diǎn)支持我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù),同時(shí)支持有較高技術(shù)含量的集成創(chuàng)新。本年度重點(diǎn)支持:新型成纖聚合物開發(fā),及應(yīng)用新型成纖聚合物制備的具有特殊性能或功能的纖維;高性能纖維及其原料、半成品;環(huán)境友好及可生物降解型纖維;在確保環(huán)境保護(hù)的前提下,申報(bào)差別化纖維開發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目(僅限于西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)申報(bào))。
本年度不支持服裝面料、襯布、紗線、常規(guī)或性能僅略有改善的纖維(如:有色、異形、細(xì)旦、功能粉體添加、簡(jiǎn)單的化學(xué)改性、常規(guī)的共混等)及服裝項(xiàng)目;不支持常規(guī)的非織造布、涂層布或?qū)訅杭徔椘贰⒁话愎δ苄岳w維材料產(chǎn)品項(xiàng)目。
生態(tài)和環(huán)境友好高分子材料
隨著高分子材料的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)高分子材料在使用過程及廢棄后對(duì)環(huán)境的危害逐漸顯現(xiàn),白色污染已經(jīng)引起了社會(huì)的關(guān)注。發(fā)展生態(tài)和環(huán)境友好高分子材料是高分子材料新的方向之一。本年度重點(diǎn)支持:以生物質(zhì)來源的高分子材料及制品;全生物降解塑料及其制品。
本年度不支持:淀粉填充的不完全降解塑料及其制品、單純填充的材料、廢舊高分子直接回用、單純降解塑料制品常規(guī)制備項(xiàng)目。
高分子材料的加工應(yīng)用技術(shù)
現(xiàn)代科技進(jìn)步迫切需要成型加工具有優(yōu)異性能和特定形態(tài)的高分子材料及制品,成型加工工藝及設(shè)備也正在向高效、節(jié)能、省料、優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展。通過某些物理化學(xué)和機(jī)械手段將各種形態(tài)的聚合物成型為不同用途的制品;通過對(duì)高分子材料制品表面進(jìn)行改性,可制備出具有導(dǎo)電、磁性、壓電、屏蔽、耐蝕、耐磨等單功能或多功能應(yīng)用產(chǎn)品。本年度重點(diǎn)支持:具有微孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合注射成型;高比強(qiáng)度、大型復(fù)雜熱塑性制品成型;模內(nèi)優(yōu)質(zhì)修飾注塑成形;先進(jìn)的高分子材料制品的表面改性與應(yīng)用;CAD及氣輔CAE輔助等高分子加工新工藝;具有顯著節(jié)能減排效果的新工藝技術(shù)。
高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法,化工原理課程也是海南大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我校”)高分子材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)生在初學(xué)化工原理時(shí)可能感覺與高分子加工技術(shù)相差較大,對(duì)將來專業(yè)知識(shí)沒有直接幫助,學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性均難以充分調(diào)動(dòng),甚至還易產(chǎn)生消極抵觸的情緒。因此,在課程剛開始的緒論這一章的教學(xué)中在介紹什么是化學(xué)工業(yè)過程時(shí)筆者不以教材里的傳統(tǒng)化工加工為例,而是詳舉高分子行業(yè)中運(yùn)用化工原理知識(shí)進(jìn)行材料加工處理的實(shí)例,提前介紹一些高分子材料加工的方法,拉近學(xué)生與傳統(tǒng)化工加工技術(shù)的距離,讓學(xué)生理解高分子加工的一些操作與傳統(tǒng)化工類的操作間的異同點(diǎn),以便消除同學(xué)們內(nèi)心的疑惑,指明高分子材料加工專業(yè)的同學(xué)學(xué)習(xí)化工原理知識(shí)的必要性。如天然橡膠的初加工是海南(以下簡(jiǎn)稱“我省”)省的特色產(chǎn)業(yè)也是我校高分子材料專業(yè)的一個(gè)重要方向。從天然橡膠樹上采割的膠乳經(jīng)過一系列的處理得到干膠產(chǎn)品(如圖所示)。在這個(gè)過程中干燥、濃縮、壓片等操作與傳統(tǒng)化工生產(chǎn)中的相關(guān)的單元操作一樣,所用的基本原理相同,設(shè)備基本通用。高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯氣體在常壓常溫下,加壓輸送合成前的加熱升溫操作及反應(yīng)后產(chǎn)物的分離與傳統(tǒng)化工專業(yè)的流體輸送原理及加熱原理是相同的,所用設(shè)備是相通的。
二、將高分子加工工藝融入化工原理的課程教學(xué)中
在高分子材料的加工中采用了大量的化工單元操作。但這些高分子加工藝在傳統(tǒng)的化工原理教材中是看不到的。這就要求任課教師具有高分子材料加工方面的知識(shí)背景,這樣可以將高分子加工工藝中運(yùn)用到的化工原理的知識(shí)融入課程的教學(xué)中,學(xué)生領(lǐng)會(huì)到該門課程的知識(shí)在專業(yè)知識(shí)中的基礎(chǔ)作用學(xué)習(xí)興趣才會(huì)提高,并且在將來的工作中能有意識(shí)地提前運(yùn)用化工原理的理論知識(shí),進(jìn)行企業(yè)的節(jié)能降耗等的工藝改進(jìn)。如在以動(dòng)量傳遞理論為基礎(chǔ)的單元操作的有關(guān)教學(xué)中,教材通常是以牛頓型流體如水、苯或甲苯等常規(guī)化學(xué)品的流體輸送為例,而高分子材料專業(yè)的學(xué)生處理對(duì)象多為大分子材料,所處狀態(tài)通常固體顆?;蝠こ頎顟B(tài),屬于非牛頓型流體范疇。因此教材中的例子缺乏對(duì)高分子材料專業(yè)學(xué)生的足夠吸引力,難以達(dá)到應(yīng)有的示例效果。教學(xué)中我們以膠乳廠中天然濃縮膠乳的生產(chǎn)工藝為例,說明工藝中我們利用泵提供新鮮膠乳能量,促使其流入高速離心機(jī)中,而離心機(jī)是非均相物分離的一個(gè)單元操作。高分子量的聚異戊二烯在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的軸中心較遠(yuǎn)的地方富集,而小分子如水分、小分子量的聚異戊二烯在軸中心附近富集。將這兩個(gè)位置的乳液分別導(dǎo)出就分別得到濃縮膠乳和膠清膠,并利用非牛頓型流體的阻力計(jì)算方法表明,由于膠乳的黏稠度遠(yuǎn)大于水的黏度在動(dòng)力消耗上要比同等條件下輸送水的動(dòng)力消耗大。鑒于在塑料或橡膠的加工生產(chǎn)中大量運(yùn)用到了螺桿擠出機(jī)。所以在流體輸送設(shè)備介紹中,筆者是以螺桿擠出機(jī)在塑料加工中的應(yīng)用為例,說明螺桿擠出機(jī)的工作原理,并且介紹在塑料擠出機(jī)的料斗的顆粒進(jìn)料系統(tǒng)中可以利用固體流態(tài)化技術(shù),采用真空吸料或用鼓風(fēng)機(jī)壓料進(jìn)行原料輸送。在以熱量傳遞為理論基礎(chǔ)的單元操作中,在介紹以導(dǎo)熱方式進(jìn)行的熱傳遞時(shí),筆者以未硫化膠膜在平板硫化儀內(nèi)加熱硫化為例進(jìn)行導(dǎo)熱說明。而以塑料在螺桿擠出機(jī)內(nèi)或橡膠在煉膠機(jī)上進(jìn)行塑煉時(shí)的粘流態(tài)受熱為例介紹對(duì)流傳熱熱傳遞方式。在以質(zhì)量傳遞為理論基礎(chǔ)的單元操作中,以粉末涂料的生產(chǎn)為例,介紹噴霧干燥工藝。這些將高分子材料加工工藝融入化工原理的課堂教學(xué)中,拉近了材料加工與化工原理知識(shí)間的距離,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,起到明顯的教學(xué)改革效果。
三、以高分子材料為實(shí)驗(yàn)對(duì)象
化工原理一般是同學(xué)們從公共基礎(chǔ)課轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)所接觸到的第一門工程性課程,亦是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的技術(shù)基礎(chǔ)課程。它的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)至關(guān)重要,其不僅關(guān)系到整門課程教學(xué)效果的好壞,更是決定能否推進(jìn)該課程素質(zhì)教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。為提高高分子材料類專業(yè)同學(xué)參與化工原理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)熱情,筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中選擇高分子材料進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。如干燥實(shí)驗(yàn)中有的專業(yè)以甘蔗渣紙板為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,獲得有關(guān)纖維的干燥過程曲線和干燥速率曲線。而我省特色產(chǎn)業(yè)天然膠乳加工中有將天然膠乳干燥制備成干膠的這一操作。為了結(jié)合我校的高分子材料專業(yè),專業(yè)實(shí)習(xí)提前將有關(guān)化工原理的知識(shí)融入到專業(yè)學(xué)習(xí)中。實(shí)驗(yàn)中以天然膠乳制備的濕膜片為實(shí)驗(yàn)材料,獲得天然膠乳薄膜制品的干燥過程曲線和干燥速率曲線,為以后同學(xué)們?nèi)ツz乳廠參觀實(shí)習(xí)提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。這一舉措不僅有效激發(fā)了同學(xué)們參與實(shí)驗(yàn)研究的主動(dòng)性,反過來也極大促進(jìn)了該課程理論學(xué)習(xí)的積極性。
四、有的放矢?jìng)魇诮虒W(xué)內(nèi)容,適應(yīng)少學(xué)時(shí)的課程教學(xué)計(jì)劃
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:省級(jí)期刊
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