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關鍵詞:化工原理;高分子材料與工程專業(yè);教學改革
化工原理是一門工程性、實踐性很強的專業(yè)基礎課程,是高分子材料與工程(以下簡稱“高材”)專業(yè)重要的必修課。其教學水平、教學內容、教學方法及教學質量被視為衡量本專業(yè)本科教育的重要因素及評價指標,是從基礎到專業(yè)的連接。高材專業(yè)的學生在學習化工原理的過程中,存在較多問題,其原因有如下幾點:①高材專業(yè)的學生沒有學習過工科基本課程,缺乏基本的工程觀念,在學習過程中很難做到聯(lián)系實際的設備、工藝流程。②部分學生先修課程基礎薄弱,面對大量公式推導、計算,會存在一定難度。③化工原理這門課程具有很強的實踐性,對初學的學生來說,難免會有一種不得要領的感覺,認為這門課程很難,逐漸失去了學習的積極性,等等。因此,我們在教學中進行了探索與實踐。
1.教學內容的改革
隨著現代化生產和科技的飛速發(fā)展,對我們的教學內容提出了更高的要求?;ぴ碚n程,其教學內容也應該反映化學工程學科的一些新理論、新技術和新裝備。高質量、高品質的教材能為高素質人才培養(yǎng)打下堅實的基礎。我們要將現代化工技術應用于典型單元操作的定量分析和教學描述,啟發(fā)學生用不同的方法處理單元操作過程中的工程問題,使學生不斷確立工程思想,為解決以后的實際問題打下基礎,從而達到理論與實際相結合的教學目的。
2.教學方法與教學手段的改革
近年來,隨著教學改革不斷深入,新的教學理念越來越被廣大教師所認同,鑒于化工原理是一門工程性、實踐性很強的專業(yè)基礎課程,將計算機引入化工原理課程教學已成為一種趨勢。有了優(yōu)秀的課程教材和配套的多媒體CAI教學軟件,我們上課時可以省去大量的板書時間用以對課程重點進行更深入地剖析,引導學生主動思考和參與討論,這種互動方式不但可以活躍課堂氣氛,提高學生的參與意識和學習興趣,還有利于知識的深化和創(chuàng)新。使學生既掌握了理論知識,又增強了感性認識,提高了教學效率和效果。[1]另外,根據教學內容的特點,要將課堂講授與課堂討論相互結合。公式推導繁多是化工原理課程的一大特點。對于較簡單的推導,留給學生自己解決,而對于思路較復雜的公式則由教師講解。闡述原理的部分,簡單的就可由學生講解,難度偏大的就以啟發(fā)式教學為主,達到學生明白實質、加深過程理解的目的。
3.實驗教學的改革
實驗教學環(huán)節(jié)是全面推進素質教育、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的關鍵。學生通過實踐教學不但可以鞏固加深對課堂教學內容的理解,而且可以獲得相關技能并且積累一些經驗。我們目前采取盡量讓學生多思考,實驗前多查資料的方式。教師在指導學生實驗的同時,抓住實驗預習,實際操作,實驗數據,實驗處理和分析等幾個主要環(huán)節(jié)并逐一把關,對學生的多方面能力認真考核評分,讓學生針對設備運行過程中出現的現象進行討論、分析。教師認真研究實驗教材,熟悉各個實驗裝置,在講解中,應有意識地講解與實驗相關的章節(jié)所要驗證的理論,使理論與實踐更好地結合起來,同時也避免了由于符號、公式、方法的不同,使學生無所適從的現象。與其他化學學科的實驗不同,化工原理實驗屬于工程試驗范疇,每個實驗相當于化工生產中的一個單元操作,通過實驗學生能建立起一定的工程概念。同時實驗過程中會遇到大量的工程實際問題,學生可以更實際、更有效地掌握工程實驗方面的原理及測試手段,發(fā)現復雜的設備與工藝過程同相關數學模型之間的關系。[2]
4.考核方式的改革
化工原理教材中的習題可以分為兩類:一類是鞏固基本概念,使學生更好地掌握化工原理的基本概念和基礎知識;另一類是培養(yǎng)解決實際問題能力,讓學生靈活運用課堂或書本上的知識。通過這兩類練習,不但可以將學生學習中的薄弱環(huán)節(jié)暴露出來,及時解決教學中存在的問題,而且可以增強學生運用所學知識分析和解決問題的能力。所以教師就平時成績從習題中計分的方式,多布置一些練習題給學生課后練習,讓他們積極完成課后習題。
參考文獻:
【文章編號】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工產品的一個分支,是目前發(fā)展最快、應用前景最廣且最具生命力的一類化工產品;高分子行業(yè)的迅猛發(fā)展,急需大量復合型人才。而大多數高校高分子材料專業(yè)的人才培養(yǎng)側重在材料的合成等偏理論方面,對高分子材料加工成型為終極產品的工藝環(huán)節(jié)關注的程度不高。廣西大學化學工程與工藝專業(yè)在化工材料加工工藝方面開設了系統(tǒng)的專業(yè)課程群,為“高分子材料成型與工藝”課程的設置打下了堅實的理論基礎。然而,廣西大學化學工程與工藝專業(yè)沒有開設過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等高分子基礎或專業(yè)基礎課程,且該專業(yè)作為一個覆蓋范圍廣泛的交叉的專業(yè),開設的專業(yè)課程很多,所有的專業(yè)課程學時都高度壓縮。在高分子材料理論知識缺乏、課程學時數少、無配套實驗的背景下,本文從教學內容、教學方法、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面對“高分子材料成型與工藝”課程教學改革進行探索。
一、教材的選用
廣西大學化學化工學院“高分子材料成型與工藝”課程剛開設時,選用的教材是史玉升等編著的《高分子材料成型工藝》,學生通過學習可以掌握高分子材料的制備、性能、成型、評價及應用,全面系統(tǒng)地了解高分子材料成型技術的最新知識。教學過程中,學生反映這本教材的難度太大,因為“高分子材料成型與工藝”是一門專業(yè)技術課程,需在完成化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學、高分子物理和化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等基礎理論課和專業(yè)基礎課程后,對學生進行綜合訓練。
“高分子材料成型與工藝”課程是在大三第一學期開設的專業(yè)課,此時學生已經修完化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學等基礎理論課,然而基本沒有學過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等專業(yè)基礎課,高分子材料方面的基礎較差,加上這本教材講述的理論知識較少,所以學起來較吃力。根據學生的反映,學院及時更換了教材,采用周達飛等主編的《高分子材料成型加工》“九五”重點教材,該教材高度概括了高分子材料的最基礎的知識,對加工成型影響很大的高分子流變學基礎知識進行較全面深入的介紹,全面介紹了高分子材料成型加工最常用的基本工藝,也兼顧了新技術和新方法,難度適中,得到學生好評。
二、教學內容的改革
高分子材料成型技術涉及化學、材料、材料加工、機械等多種學科,“高分子材料成型與工藝”課程是一門專業(yè)技術課程,需要廣泛的理論知識基礎?;瘜W工程與工藝專業(yè)的學生基本無高分子材料理論基礎知識,學習起來的確難度很大。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”這條主線展開教學內容,重點掌握三者的關系,強調成型加工對制品性能的重要性,這是本課程的主題思想,也是高分子材料的工程特征;選用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用國內外重要專業(yè)期刊了解行業(yè)最新動態(tài),不斷更新及補充教學內容,確保教學內容的先進性;在教學內容安排上,以高分子材料成型加工的大工程觀點為著眼點,以寬專業(yè)為目標,概況高分子材料理論基礎和概念(詳細的內容指定參考范圍讓學生利用課外時間自學),從高分子材料的加工原理出發(fā),著重對成型加工工藝進行討論。從高分子材料的成型加工的共性出發(fā),對模壓、擠出、注塑及壓延四大成型技術及工藝進行重點講授,然后講授塑料、橡膠及復合材料的成型特點和區(qū)別,對于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文獻中見報道的新的成型方法及工藝,教師建立了QQ群這樣的交流平臺,并將高分子領域權威的一些微信公眾號分享到平臺上,經常轉發(fā)高分子材料國際國內的重要進展到平臺,引導學生關注,激發(fā)學生的學習積極性,讓學生以興趣為導向自動組成興趣學習小組的方式進行自學。筆者首先通過課內課外結合強化高分子理論基礎與概念,對成型加工影響最大的流變性在課堂上進行詳細介紹,而其他性能如穩(wěn)定性、電性能、光性能等材料性能則作為課外學習內容,在有限的學時內,節(jié)選核心內容,把高分子材料合成、性能、加工及相互間的影響規(guī)律簡要完整地介紹。比如教材中同一種成型方法按不同的應用體系分成很多小結,而教學過程中每種成型工藝僅以一種材料為代表來講,但不同章節(jié)會選不同的材料體系來進行,比如講橡膠的壓延,那么注塑可能選塑料,而擠出可能選復合材料,這樣來兼顧各類高分子材料的成型。
三、教學方法的改革
教學方法是影響教學目標是否能夠實現、實現的程度和效率的關鍵。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程教學存在兩個難點:一是許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性;二是該課程的理論性和實踐性都很強,如何在教學過程中實現理論與實際的結合,用理論來解釋生產中的實際問題,或以具體實例來說明理論,促使學生真正掌握知識。針對這些問題,“高分子材料成型與工藝”課程在教學過程中對教學方法、教學手段進行了改革。
(一)現代化教學與傳統(tǒng)教學相結合?!案叻肿硬牧铣尚团c工藝”課程中許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性,同時,該課程的理論性和實踐性都很強。筆者根據所選用教材,利用PowerPoint加入聲音、圖像、動畫、視頻等各種多媒體信息,并根據需要設計各種演示效果,將抽象、生澀難懂的知識形象生動地展示給學生,激起學生學習的興趣、吸引他們的注意力,大大加深學生對知識的理解和印象。由于化學化工學院缺乏相應的高分子材料成型教學設備,教學小組聯(lián)系外界資源制作了幾個基本成型工藝的微課,同時廣泛收集案例、動畫演示及成型錄像,不斷補充到授課內容中,讓學生對高分子成型工藝及設備等有更直觀的認識,對課件內容進行更新和完善,豐富課堂內容,加大課堂信息量,使學生獲得對高分子材料成型加工的理性和感性雙重認識,使教學達到事半功倍的效果。
同時,教師也要注意吸取傳統(tǒng)教學中講解的優(yōu)點,將教師的語言、激情和應變能力體現在多媒體教學中,并用眼神、情感、心靈與學生溝通,必要時還要進行板書,讓學生徹底把握一些關鍵問題。
(二)采用“任務驅動”教學法和啟發(fā)式互動式教學。與傳統(tǒng)的以教師為主體的“填鴨式”“灌輸式”教學方式不同,筆者在部分知識點的授課中嘗試采用“任務驅動”教學法,從傳統(tǒng)教學的講授、灌輸和教師主宰課堂,轉變?yōu)榻M織和引導;從單純講解轉變?yōu)榕c學生進行適當的交流和探討。筆者在講述“高分子材料配方設計”這一章內容時,并沒有按照書本來進行,而是布置了一道思考題“設計食品袋的配方”,讓學生通過自學課本內容與上網查找相關知識等來完成這一思考題,并在學生完成后讓他們用PPT來展示成果,通過討論的形式與學生探討了配方設計中的一些原則與內容。
啟發(fā)式互動式教學強調先讓學生積極思考,再進行適時啟發(fā);教師不僅要加強自身專業(yè)素養(yǎng)和知識積累,而且更重要的是建立師生互動的教學過程,并營造良好的課堂教學氛圍,實現教學相長;教師注意自己角色的轉變,良好的學習情境可使學生了解學習任務的必要性和與學習任務相關的學習信息,從而激發(fā)學習意愿和濃厚的學習興趣;在教學過程中,對于重要的知識點,通過案例教學,與學生共同分析和討論,啟發(fā)學生進行思考,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
關鍵詞:高分子材料 化學 分子
中圖分類號:U465.4文獻標識碼:A
高分子材料:macromolecular material,以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。
一、按特性分析高分子材料
高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。
①橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價力小,分子鏈柔性好,在外力作用下可產生較大形變,除去外力后能迅速恢復原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。
②高分子纖維分為天然纖維和化學纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料,經過紡絲和后處理制得。纖維的次價力大、形變能力小、模量高,一般為結晶聚合物。
③塑料是以合成樹脂或化學改性的天然高分子為主要成分,再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料;按用途又分為通用塑料和工程塑料。
④高分子膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天然和合成膠粘劑兩種。應用較多的是合成膠粘劑。
⑤高分子涂料是以聚合物為主要成膜物質,添加溶劑和各種添加劑制得。根據成膜物質不同,分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料。⑥高分子基復合材料是以高分子化合物為基體,添加各種增強材料制得的一種復合材料。它綜合了原有材料的性能特點,并可根據需要進行材料設計。
二、現代新型高分子材料
高分子材料包括塑料,盡管高分子材料因普遍具有許多金屬和無機材料所無法取代的優(yōu)點而獲得迅速的發(fā)展,但目前業(yè)已大規(guī)模生產的還是只能尋常條件下使用的高分子物質,即所謂的通用高分子,它們存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點。而現代工程技術的發(fā)展,則向高分子材料提出了更高的要求,因而推動了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,這樣就出現了許多產量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
1.高分子分離膜
高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜。采用這樣的半透性薄膜,以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力,使氣體混合物、液體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術相比,具有省能、高效和潔凈等特點,因而被認為是支撐新技術革命的重大技術。膜分離過程主要有反滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離膜的高分子材料有許多種類?,F在用的較多的是聚楓、聚烯烴、纖維素脂類和有機硅等。膜的形式也有多種,一般用的是平膜和空中纖維。推廣應用高分子分離膜能獲得巨大的經濟效益和社會效益。例如,利用離子交換膜電解食鹽可減少污染、節(jié)約能源:利用反滲透進行海水淡化和脫鹽、要比其它方法消耗的能量都小;利用氣體分離膜從空氣中富集氧可大大提高氧氣回收率等。
2.高分子磁性材料
高分子磁性材料,是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物的新應用領域的同時,而賦予磁與高分子的傳統(tǒng)應用以新的涵義和內容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石,以后才利用磁鐵礦(鐵氧體)燒結或鑄造成磁性體,現在工業(yè)常用的磁性材料有三種,即鐵氧體磁鐵、稀土類磁鐵和鋁鎳鈷合金磁鐵等。它們的缺點是既硬且脆,加工性差。為了克服這些缺陷,將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料便應運而生了。這樣制成的復合型高分子磁性材料,因具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和復雜形狀的制品,還能與其它元件一體成型等特點。
3.光功能高分子材料
光功能高分子材料,是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料。目前,這一類材料已有很多,主要包括光導材料、光記錄材料、光加工材料、光學用塑料、光轉換系統(tǒng)材料等。光功能高分子材料在整個社會材料對光的透射,可以制成品種繁多的線性光學材料,又可以開發(fā)出非線性光學元件,如儲存元件興盤的基本材料就是高性能的有機玻璃和聚碳酸脂。此外,利用高分子材料的光化學反應,可以開發(fā)出在電子工業(yè)和印刷工業(yè)上得到廣泛使用的感光樹脂、光固化涂料及粘合劑;利用高分子材料的能量轉換特性,可制成光導電材料和光致變色材料;利用某些高分子材料的折光率隨機械應力而變化的特性,可開發(fā)出光彈材料,用于研究力結構材料內部的應力分布等。
4.高分子復合材料
高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質的物質復合粘結而成的多相材料。高分子復合材料最大優(yōu)點是博各種材料之長,如高強度、質輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質,根據應用目的,選取高分子材料和其他具有特殊性質的材料,制成滿足需要的復合材料。高分子復合材料分為兩大類:高分子結構復合材料和高分子功能復合材料。以前者為主。高分子結構復合材料包括兩個組分:①增強劑。為具有高強度、高模量、耐溫的纖維及織物,如玻璃纖維、氮化硅晶須、硼纖維及以上纖維的織物。②基體材料。主要是起粘合作用的膠粘劑,如不飽合聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂,這種復合材料的比強度和比模量比金屬還高,是國防、尖端技術方面不可缺少的材料。
三、高分子材料的合成與加工
[關鍵詞]高分子材料 可降解 生物
我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列,每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解,以盡量減少對人類及環(huán)境的污染。生物可降解材料,是指在 自然 界微生物,如細菌、霉菌及藻類作用下,可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便,只要保持干燥,不需避光,應用范圍廣,可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3 種方式: 生物的細胞增長使物質發(fā)生機械性破壞; 微生物對聚合物作用產生新的物質;酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理,現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。
1、生物可降解高分子材料概念及降解機理
生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下,能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。
生物可降解的機理大致有以下3種方式:生物的細胞增長使物質發(fā)生機械性破壞;微生物對聚合物作用產生新的物質;酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為,高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先,微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合,通過水解切斷高分子鏈,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物攝入人體內,經過種種的代謝路線,合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量,最終都轉化為水和二氧化碳。
因此,生物可降解并非單一機理,而是一個復雜的生物物理、生物化學協(xié)同作用,相互促進的物理化學過程。到目前為止,有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外,還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環(huán)境有關。
2、生物可降解高分子材料的類型
按來源,生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類,有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產型
通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國ici 公司生產的“biopol”產品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低,強度及耐熱性差,無法應用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點較高,強度好,是應用價值很高的工程塑料,但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結構的共聚物,這種共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子,這些高分子可被微生物完全降解,但因纖維素等存在物理性能上的不足,由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求,因此,它大多與其它高分子,如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。
2.4摻合型
在沒有生物可降解的高分子材料中,摻混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得產品具有相當程度的生物可降解性,這就制成了摻合型生物可降解高分子材料,但這種材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的開發(fā)
3.1生物可降解高分子材料開發(fā)的傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)開發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發(fā)酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過化學修飾和共混等方法,對 自然 界中存在大量的多糖類高分子,如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足,但一般不易成型加工,而且產量小,限制了它們的應用。
3.1.2化學合成法
模擬天然高分子的化學結構,從簡單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻,副產品多,工藝復雜,成本較高。
3.1.3微生物發(fā)酵法
許多生物能以某些有機物為碳源,通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產物的分離有一定困難,且仍有一些副產品。
3.2生物可降解高分子材料開發(fā)的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶學的 發(fā)展 ,酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質,并擁有了催化一些特殊反應的能力,從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3酶促合成法與化學合成法結合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性,而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量,因此,為了提高聚合效率,許多研究者已開始用酶促法與化學法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料
4、生物可降解高分子材料的應用
目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途:(1)利用其生物可降解性,解決環(huán)境污染問題,以保證人類生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常,對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法,但這幾種方法都有其弊端。(2)利用其可降解性,用作生物醫(yī)用材料。目前,我國一年約生產3000 多億片片劑與控釋膠囊劑,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片,而國際上發(fā)達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素,羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。
參考 文獻 :
關鍵詞:高分子材料;抗靜電技術;應用
前言
現階段,高分子材料在很多行業(yè)中得到應用,是一種非常關鍵的材料。高分子材料的靜電問題是人們十分關心的,好多學者開展了關于高分子材料抗靜電技術的研究。筆者首先介紹了高分子材料抗靜電技術,接下來探討了抗靜電高分子材料的應用情況。
1 高分子材料抗靜電技術
目前,比較常見的高分子材料抗靜電技術主要有三種,分別如下:
1.1 添加抗靜電劑
為高分子材料添加抗靜電劑是一種十分常用的技術,這種技術的主要作用是為高分子材料提供一個導電層,從而降低高分子材料表面的電阻率。在這種情況之下,當出現靜電荷時,靜電荷在高分子材料表面停留的時間也就是縮短。與此同時,在靜電劑的作用之下,原有高分子材料的表面度也會得到一定的增強,這樣摩擦作用也就得到而來減弱。一般來講,抗靜電劑主要有三種類型,第一種是陽離子型,第二種是陰離子型,第三種是非離子型。就第一種抗靜電劑而言,它不具有較強的耐熱性,但是它的抗靜電能力比較強。就第二種抗靜電劑而言,它不旦具有較強的抗靜電能力,還具有較強的耐熱性。但是,該種抗靜電劑的劣勢主要體現在:無法和樹脂較好的融合到一起。就第三種抗靜電劑而言,它的存在解決了前兩種抗靜電劑在使用中的問題。此外,該種抗靜電劑對于原來高分子材料的影響相對較小,不會改變原材料的物理性能。然而,非離子型的抗靜電劑也存在一定的不足之處,主要體現在使用量相對較大。目前,在向高分子材料添加抗靜電劑時,一般都會講上述三種不同的抗靜電劑融合到一起。
為高分子材料添加抗o電劑的方式有很多,比較常見方式是外涂,具體包括浸涂、刷涂以及噴涂等。外涂方式的劣勢主要體現在在:比較容易產生脫落的現象,從而減弱高分子材料的抗靜電能力?,F階段,人們越來越重視內加的方式。具體來講,就是將抗靜電劑和樹脂配料混合到一起,從而為高分子材料提供抗靜電的表層。和外涂的方式相比,內加的方式可以為高分子材料提供時間更長的抗靜電保護層。而且,在抗靜電劑的作用之下,材料的表面平滑性也會得到一定的增強。
1.2 與結構型導電高分子共混
在使用該種技術時,主要借助的是導電型高分子材料的抗靜電能力。然而,導電性高分子材料的具有一定的劣勢,那就是穩(wěn)定性不是很好,而且不是很容易成型。因此,在利用導電型高分子材料時,一般都不會單獨使用,會將該種材料和一些基體高分子結合到一起,從而得到復合型導電高分子材料。目前,獲得復合型高分子導電型材料的方式主要有兩種,第一種是機械法,第二種則是化學法。
在制備復合型高分子導電型材料時,如果選擇機械方式,具體就是將結構型導電高分子材料和基體高分子材料結合到一起。在制備過程中,將導電填料質量分數控制在2%和3%之間,這樣就可以使得高分子材料具有一定的抗靜電能力。如果選擇化學制備的方式,具體方式就是在微觀尺度將結構型導電高分子材料和基體高分子材料混合到一起。在制備過程中,需要借助于一些氧化劑的作用,如氯化鐵等。
1.3 添加導電填料
該技術的基本原理就是將無機導電填料融入高分子材料中。目前,添加導電填料的抗靜電方式已經在很多領域得到了應用。如:在炭黑中加入一定的石墨和碳纖維;在金屬中加入一定的金屬粉末和不銹鋼云母等。添加導電填料方式的優(yōu)勢主要體現在:第一,成本投入相對較低;第二,穩(wěn)定性相對比較好。該技術也存在一定的劣勢,主要體現在:最終得到的抗靜電高分子材料是黑色的,從而影響了材料的可調性。
2 抗靜電高分子材料的應用
現階段,抗靜電高分子材料在很多領域都得到了應用,下面簡單介紹一下:
2.1 聚烯烴類抗靜電塑料的應用
聚烯烴類塑料就是一種比較典型的抗靜電材料。為了使得聚烯烴類塑料具有一定的抗靜電能力,最為常用的方式就是為其添加一定的抗靜電劑。具體如下:可以在PE塑料中加入一定的羥乙基脂肪胺類抗靜電劑,這樣具有了抗靜電行的PE塑料就可以使用在電子元件中,也可以作為包裝薄膜。研究人員通過一系列的研究發(fā)現,如果將PE塑料中抗靜電劑的質量分數控制在3%,或者是1%,具體類別是HZ-1,那么PE塑料的抗靜電性能也就相對較強。
2.2 聚氯乙烯抗靜電塑料的應用
軟質聚氯乙烯本身就有一定的抗靜電能力,然而硬質聚氯乙烯自身則不具有抗靜電能力。因此,需要通過一定的操作對硬質聚氯乙烯進行防靜電處理。在研究人員的努力之下,目前已經存在了很多的防靜電處理技術。當處理對象是硬質聚氯乙烯材料時,比較常用的方式是添加導電填料。
2.3 ABS抗靜電工程塑料的應用
為了使得ABS工程塑料具有一定的抗靜電能力,比較常見的方式是為其添加表面活性相對比較強的抗靜電劑,有時也可以使用一定的復配抗靜電劑。目前,ABS抗靜電工程塑料的應用相對比較廣泛,主要應用在了一些設備的外殼中,如儀器儀表以及錄音機等。此外,ABS抗靜電工程塑料也被使用在了高壓電纜中。
3 結語
21世紀是一個全新的時代,在新的時代背景下,高分子材料得到非常廣泛的應用。在使用過程中,高分子材料的抗靜電能力是非常值得研究的問題。在本次研究中,筆者主要探討了高分子材料抗靜電技術,希望可以為相關人員提供一定的參考。
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