高分子材料的現(xiàn)狀范文
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關鍵詞: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物質(zhì)、信息及能量作用的高分子和高分子復合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學性能,同時還兼具如光敏性、導電性、化學反應活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉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、導電、磁化等功能;②化學功能: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性等;④介于化學、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,受到了各個領域的廣泛重視,特別是其不可替代的諸多特性都為很多領域的技術進步提供了基礎和前提,甚至已經(jīng)因此而誕生出了一批先進的、符合社會發(fā)展潮流的新產(chǎn)品。因此,當前各國都加大了對功能高分子材料的人力物力財力投入,面對時間各國的競爭,我國也需要盡快加大對功能高分子材料的研發(fā)力度,從而擺脫我國國防、電子、醫(yī)藥和其他尖端領域嚴重依賴國外功能高分子材料市場的困境。
二、功能高分子材料的研究現(xiàn)狀分析
目前針對功能高分子材料的研究和應用現(xiàn)狀,主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應型功能應用這幾個方面:
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方面,這些具體的應用能通過對光的吸收、儲存、傳輸、以及轉換功能,實現(xiàn)對光能的有效利用。例如,目前已經(jīng)能夠通過光功能高分子材料的運用實現(xiàn)光傳導來幫助植物的光合作用。此外,運用光功能高分子材料實現(xiàn)手機的太陽能充電也已經(jīng)成為現(xiàn)實。
2.電功能高分子材料
電功能高分子材料,除了具備良好的導電性能外,其電導率還能根據(jù)應用狀況的不同,在半導體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進行變化。此外,由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工,同時具備良好的耐腐蝕性,在當前的工業(yè)領域中也被廣泛的應用。
3.生物功能高分子材料
生物功能高分子材料在生物領域被廣泛的應用。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.反應型功能高分子材料
這種高分子材料是一種具備很強化學活性的高分子材料,能夠有效的促進化學反應。它是通過對構建高分子骨架,并將小分子反應活性物質(zhì)通過離子鍵、共價鍵、配位鍵或物理吸附作用進行骨架填充,以實現(xiàn)高分子功能才能的強化化學合成與化學反應的效果。
三、功能高分子材料的發(fā)展前景及趨勢分析
功能高分子材料具備很多優(yōu)勢特征,這些都使得其更加符合經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展的需求,這也使得功能高分子材料的研究工作在各國的競爭中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化,和技術的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學及日常生產(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。
1.復合高分子材料
目前,功能高分子材料正逐步由均質(zhì)材料向著復合高分子材料的方向發(fā)展,同時其材料的功能也向著多功能材料的方面發(fā)展。復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,加入增強或增韌作用的高聚物,再通過將多相物復合成一體,就形成了新的復合高分子材料,這種高分子材料能夠充分發(fā)揮各相的性能優(yōu)勢,因此具有廣泛的發(fā)展應用前景。在今后的發(fā)展中,航天科技、醫(yī)療衛(wèi)生、生活家居、甚至汽車制造等領域,都需要各種高性能的復合高分子材料。
2.環(huán)境友好型高分子材料
經(jīng)濟的粗放發(fā)展,給整個地球h境都帶來了深重的災難,而隨著人們對環(huán)保問題的日益重視,各國對各種材料的生態(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,也引起了各國的重視。當前,生物降解技術和環(huán)境友好型高分子材料技術大多掌握在發(fā)到國家,我國目前還處于追趕階段。隨著世貿(mào)組織對環(huán)保觀念的更加重視,環(huán)境友好型高分子材料在產(chǎn)品中的應用優(yōu)勢也將日益顯著,為了把握這一趨勢,我國要積極開發(fā)研究出有自主知識產(chǎn)權的生物降解技術和環(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,幫助材料進行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點方向在理化性能、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用主要在軍事領域,其也是當前各國的尖端軍事技術的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細微粉,實踐證實,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,達到隱身的目的。但是,由于材料制備復雜,且雷達技術的日益發(fā)展,給隱身技術提出了更高的挑戰(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。
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高分子材料是指由相對分子質(zhì)量較大的化合物分子構成的材料。按其來源,高分子材料可分為天然,合成,半合成材料,包括了塑料,合成纖維,合成橡膠,涂料,粘合劑和高分子基復合材料。從1907年高分子酚醛樹脂的出現(xiàn)以來,高分子材料因其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。然而,現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)的還只是在尋常條件下能夠使用的高分子物質(zhì),即通用高分子。它們存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點,而現(xiàn)代工程技術的發(fā)展對高分子材料提出了更高的要求。于是新型高分子材料的開發(fā)與應用尤為重要。耐高溫、高強度、高模量、高沖擊性、耐極端條件等高性能的新型高分子材料的開發(fā)與應用不但能解決現(xiàn)階段的高分子材料所面臨的問題,而且也將積極地推動高分子材料向功能化、智能化、精細化方向的發(fā)展。與此同時,我國十二五計劃也將高分子材料的開發(fā)研究納入了其中,作為其重要研究方向之一的新型高分子材料的開發(fā)研究必將會極大地推動我國材料技術的發(fā)展。
1.國內(nèi)外高分子材料開發(fā)現(xiàn)狀
21世紀是一個科學技術飛速發(fā)展進步,生產(chǎn)力大幅度提高的新紀元。材料工業(yè)與信息工業(yè),生物工程,能源工業(yè)一起成為世界經(jīng)濟的四大支柱產(chǎn)業(yè)。高分子材料與金屬材料和無機非金屬材料共同構成了應用性材料科學的最重要的三個領域。高分子材料憑借其獨特的優(yōu)勢占領了巨大的市場。
世界高分子材料工業(yè)正在高速地發(fā)展著。世界合成樹脂量從1950年的1.5M工增長到2005年的212M工,每年大概以5%的增長率在迅速地增長?,F(xiàn)在塑料的產(chǎn)量早已超過了木材和水泥等結構材料的總產(chǎn)量。合成橡膠的產(chǎn)量也已超過了天然橡膠,而合成纖維的年產(chǎn)量在上個世紀80年代就已經(jīng)達到了棉花、羊毛等天然和人造纖維的2倍。對于我國而言,目前我國是世界上最大的樹脂進口國,每年進口的樹脂數(shù)量大約是世界樹脂總貿(mào)易的25%到30%。我國的樹脂合成工業(yè)正高速地發(fā)展當中,樹脂合成能力也在飛速地提高中。然而與西方發(fā)達國家仍然存在著差距。
2.開發(fā)新型高分子材料的重要意義和途徑
從上世紀30年代高分子材料的出現(xiàn)開始到現(xiàn)代,世界工業(yè)科學不再只是滿足與對基礎高分子材料的開發(fā)研究,從90代開始,科學家們就將注意力集中到了高功能,高智能的高分子材料開發(fā)上。現(xiàn)代工業(yè)對于新型高分子材料的需求日益強烈。
新型高分子材料的開發(fā)主要是集中在制造工藝的改進上,以提高產(chǎn)品的性能,減少環(huán)境的污染,節(jié)約資源。就目前而言,合成樹脂新品種、新牌號和專用樹脂仍然層出不窮,以茂金屬催化劑為代表的新一代聚烯烴催化劑開發(fā)仍然是高分子材料技術開發(fā)的熱點之一。然而開發(fā)應用領域也在不斷擴大。在開發(fā)新聚合方法方面,著重于陰離子活性聚合、基團轉移聚合和微乳液聚合的丁業(yè)化。在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)展起來的高分子復合技術,以及出現(xiàn)于50年代的高分子合金化技術后。新的復合技術和合金化技術層出不窮。同時,也更加重視在降低和防止高分子材料生產(chǎn)和使用過程中造成的環(huán)境污染。加快高分子材料回收、再生技術的開發(fā)和推廣應用,大力開展有利于保護環(huán)境的可降解高分子材料的研究開發(fā)。
新型高分子材料的開發(fā),不但能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對于材料工業(yè)的高要求,更能夠促進能源與資源的節(jié)約,減少環(huán)境的污染,提高生產(chǎn)能力,更能體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的高速發(fā)展。
3.新型高分子材料的應用
現(xiàn)代高分子材料是相對于傳統(tǒng)材料如玻璃而言是后起的材料,但其發(fā)展的速度應用的廣泛性卻大大超越了傳統(tǒng)材料。高分子材料既可以用于結構材料,也可以用于功能材料?,F(xiàn)階段新型高分子材料大致包括高分子分離膜,高分子磁性材料,光功能高分子材料,高分子復合材料這幾大類。
高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇透過性功能的半透性薄膜。采用這樣的薄膜,以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力,與以往傳統(tǒng)的分離技術相比,更加的省能、高效和潔凈等,被認為是支撐新技術革命的重大技術。
高分子磁性材料是磁與高分子材料相結合的新的應用。早期磁性材料具有硬且脆,加工性差等缺點。將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料,這樣制成的復合型高分子磁性材料,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。
光功能高分子材料,是指能夠?qū)膺M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,應用也很廣泛。
高分子復合材料是指高分子材料和不同性質(zhì)組成的物質(zhì)復合粘結而成的多相材料。高分子復合材料最大優(yōu)點具有各種材料的長處,如高強度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質(zhì)。
這些新型的高分子材料在人類社會生活,工業(yè)生產(chǎn),醫(yī)藥衛(wèi)生和尖端技術等方方面面都有著廣泛的應用。例如,在生物醫(yī)用材料界上,研制出的一系列的改性聚碳酸亞丙酯(PM-PPC)新型高分子材料是腹壁缺損修復的高效材料:在工業(yè)污水的處理上,在不添加任何藥劑的情況下,利用新型高分子材料物理法除去油田中的污水:開發(fā)的聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂復合材料,這些材料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;同樣,在藥物傳遞系統(tǒng)中應用新型高分子材料,在藥劑學中應用,在包轉材料中的應用等等。新型高分子材料已經(jīng)滲透于人類生活的各個方面。
材料是人類用來制造各種產(chǎn)品的物質(zhì),是人類生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎,是一個國家工業(yè)發(fā)展的重要基礎和標志。作為材料重要組成部分的高分子材料隨著時代的發(fā)展,技術的進步,越來越能影響人類的生活,工業(yè)的進步。區(qū)別于我們已經(jīng)開發(fā)研究成熟的一些傳統(tǒng)材料,高分子材料的研究開發(fā)存在著無窮的潛力。正如一些科學家預言的那樣,新型高分子材料的開發(fā)將有可能會帶來現(xiàn)代材料界的一次重大革命。
[參考文獻
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關鍵詞:高分子材料;發(fā)展;前景
一 高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
高分子材料作為一種重要的材料, 經(jīng)過約半個世紀的發(fā)展巳在各個工業(yè)領域中發(fā)揮了巨大的作用。從高分子材料與國民經(jīng)濟、高技術和現(xiàn)代生活密切相關的角度說, 人類已進人了高分子時代。高分子材料工業(yè)不僅要為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的衣食住行用等不斷提供許多量大面廣、日新月異的新產(chǎn)品和新材料又要為發(fā)展高技術提供更多更有效的高性能結構材料和功能性材料。鑒于此, 我國高分子材料應在進一步開發(fā)通用高分子材料品種、提高技術水平、擴大生產(chǎn)以滿足市場需要的基礎上重點發(fā)展五個方向:工程塑料,復合材料,液晶高分子材料,高分子分離材料,生物醫(yī)用高分子材料。近年來,隨著電氣、電子、信息、汽車、航空、航天、海洋開發(fā)等尖端技術領域的發(fā)展和為了適應這一發(fā)展的需要并健進其進? 步的發(fā)展, 高分子材料在不斷向高功能化高性能化轉變方面日趨活躍,并取得了重大突破。
二 高分子材料各領域的應用
1高分子材料在機械工業(yè)中的應用
高分子材料在機械工業(yè)中的應用越來越廣泛, “ 以塑代鋼” ,“ 塑代鐵” 成為目前材料科學研究的熱門和重點。這類研究拓寬了材料選用范圍,使機械產(chǎn)品從傳統(tǒng)的安全笨重、高消耗向安全輕便、耐用和經(jīng)濟轉變。如聚氨酉旨彈性體,聚氨醋彈性體的耐磨性尤為突出, 在某些有機溶劑 如煤油、砂漿混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋彈性體可制成浮選機葉輪、蓋板, 廣泛使用在工況條件為磨粒磨損的浮選機械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 對金屬的同比磨耗量比尼龍小, 用聚四氟乙烯、機油、二硫化鑰、化學等改性, 其摩擦系數(shù)和磨耗量更小, 由于其良好的機械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各種齒輪、軸承、凸輪、螺母、各種泵體以及導軌等機械設備的結構零部件。在汽車行業(yè)大量代替鋅、銅、鋁等有色金屬, 還能取代鑄鐵和鋼沖壓件。
2 高分子材料在燃料電池中的應用
高分子電解質(zhì)膜的厚度會對電池性能產(chǎn)生很大的影響, 減薄膜的厚度可大幅度降低電池內(nèi)阻, 獲得大的功率輸出。全氟磺酸質(zhì)子交換 膜的大分子主鏈骨架結構有很好的機械強度和化學耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是電池運轉時保水率降低, 又要影響電解質(zhì)膜的導電性, 所以要對反應氣體進行增濕處理。高分子電解質(zhì)膜的加濕技術, 保證了膜的優(yōu)良導電性, 也帶來電池尺寸變大增大左右、系統(tǒng)復雜化以及低溫環(huán)境下水的管理等問題?,F(xiàn)在一批新的高分子材料如增強型全氟磺酸型高分子質(zhì)子交換膜耐高溫芳雜環(huán)磺酸基高分子電解質(zhì)膜納米級碳纖維材料新的一導電高分子材料等等, 已經(jīng)得到研究工作者的關注。
3 高分子材料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種子處理中的應用及發(fā)展
高分子材料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種子處理中的應用:新一代種子化學處理一般可分為物理包裹利用干型和濕形高分子成膜劑, 包裹種子。種子表面包膜利用高分子成膜劑將農(nóng)用藥物和其他成分涂膜在種子表面。種子物理造粒將種子和其他高分子材料混和造粒, 以改善種子外觀和形狀, 便于機械播種。高分子材料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種子處理中研究開發(fā)進展:種子處理用高分子材料已經(jīng)從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發(fā)展。其中較為常見和重要的高分子材料類型包括多糖類天然高分子材料, 具有在低溫情況下維持較好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 溫敏材料, 以及綜合利用天然生物資源開發(fā)的天然高分子材料等, 其中利用可持續(xù)生物資源并發(fā)的種衣劑尤為引人關注。
4 高分子材料在智能隱身技術中的應用
智能隱身材料是伴隨著智能材料的發(fā)展和裝備隱身需求而發(fā)展起來的一種功能材料,它是一種對外界信號具有感知功能、信息處理功能。自動調(diào)節(jié)自身電磁特、自我指令并對信號作出最佳響應功能的材料/系統(tǒng)。區(qū)別于傳統(tǒng)的外加式隱身和內(nèi)在式雷達波隱身思路設計,為隱身材料的發(fā)展和設計提供了嶄新的思路,是隱身技術發(fā)展的必然趨勢 ,高分子聚合物材料以其可在微觀體系即分子水平上對材料進行設計、通過化學鍵、氫鍵等組裝而成具有多種智能特性而成為智能隱身領域的一個重要發(fā)展方向。
三 高分子材料的發(fā)展前景
1高性能化
進一步提高耐高溫,耐磨性,耐老化,耐腐蝕性及高的機械強度等方面是高分子材料發(fā)展的重要方向,這對于航空、航天、電子信息技術、汽車工業(yè)、家用電器領域都有極其重要的作用。高分子材料高性能化的發(fā)展趨勢主要有創(chuàng)造新的高分子聚合物,通過改變催化劑和催化體系,合成工藝及共聚,共混及交聯(lián)等對高分子進行改性,通過新的加工方法改變聚合物的聚集態(tài)結構,通過微觀復合方法,對高分子材料進行改性。
2高功能化
功能高分子材料是材料領域最具活力的新領域,目前已研究出了各種各樣新功能的高分子材料,如可以像金屬一樣導熱導電的高聚物,能吸收自重幾千倍的高吸水性樹脂,可以作為人造器官的醫(yī)用高分子材料等。鑒于以上發(fā)展,高分子吸水性材料、光致抗蝕性材料、高分子分離膜、高分子催化劑等都是功能高分子的研究方向。
3復合化
復合材料可克服單一材料的缺點和不足,發(fā)揮不同材料的優(yōu)點,擴大高分子材料的應用范圍,提高經(jīng)濟效益。高性能的結構復合材料是新材料革命的一個重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后復合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纖維增強材料的研究與開發(fā),合成具有高強度,優(yōu)良成型加工性能和優(yōu)良耐熱性的基體樹脂,界面性能,粘結性能的提高及評價技術的改進等方面。
4智能化
高分子材料的智能化是一項具有挑戰(zhàn)性的重大課題,智能材料是使材料本身帶有生物所具有的高級智能,例如預知預告性,自我診斷,自我修復,自我識別能力等特性,對環(huán)境的變化可以做出合乎要求的解答;根根據(jù)人體的狀態(tài),控制和調(diào)節(jié)藥劑釋放的微膠囊材料,根據(jù)生物體生長或愈合的情況或繼續(xù)生長或發(fā)生分解的人造血管人工骨等醫(yī)用材料。由功能材料到智能材料是材料科學的又一次飛躍,它是新材料,分子原子級工程技術、生物技術和人 工智能諸多學科相互融合的一個產(chǎn)物。
5綠色化
雖然高分子材料對我們的日常生活起了很大的促進作用,但是高分子材料帶來的污染我們?nèi)匀徊荒苄∫暋D切纳a(chǎn)到使用能節(jié)約能源與資源,廢棄物排放少,對環(huán)境污染小,又能循環(huán)利用的高分子材料備受關注,即要求高分子材料生產(chǎn)的綠色化。主要有以下幾個研究方向,開發(fā)原子經(jīng)濟的聚合反應,選用無毒無害的原料,利用可再生資源合成高分子材料,高分子材料的再循環(huán)利用。
四 結束語
高分子材料為我國的經(jīng)濟建設做出了重要的貢獻,我國已建立了較完善的高分子材料的研究、開發(fā)和生產(chǎn)體系,我國雖然在高分在材料的開發(fā)和綜合利用方面起步較晚,但目前來看也取得了不錯的進步,我們應提高其整體技術水平,致力于創(chuàng)新的高分在聚合反應和方法,開發(fā)出多種綠色功能材料和智能材料,以提高人類的生活質(zhì)量,并滿足各項工業(yè)和新技術的需求。
參考文獻:
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關鍵詞:高分子材料;老化;因素;應對措施
中圖分類號:TU5文獻標識碼: A
前言:配方的構成和材料本身的性質(zhì)是引起高分子材料發(fā)生老化的主觀原因。外部的施力、自然條件的急劇變化以及生物、微生物的侵蝕是引起高分子材料發(fā)生老化的客觀原因。主觀因素和客觀因素的結合加劇了高分子材料的老化。
1、環(huán)境因素對高分子材料老化行為的影響
1.1 太陽光環(huán)境影響效應
在 GJB 150.7A 中,指出了太陽光的環(huán)境效應,包括熱效應和光化學效應。太陽光的熱效應主要由紅外部分產(chǎn)生,與高溫試驗不同,太陽輻射的熱效應具有方向性,并產(chǎn)生熱梯度,所以它可導致高分子材料不同部位以不同速率膨脹和收縮,從而產(chǎn)生內(nèi)應力并破壞材料結構,材料的熱膨脹系數(shù)越高,其熱效應越明顯。光化學效應主要由太陽光中紫外線部分產(chǎn)生,這是因為紫外線波長很短,具有能引起高分子鏈上各種化學鍵斷裂所需的能量。太陽光的熱效應和光化學效應互相促進,熱可影響光化學反應速率,加速其破壞作用,反過來,光化學反應可以改變材料表面粗糙度和顏色,進而影響熱量的吸收和反射。在太陽光的作用下,高分子材料在外觀、物性、力學性能和電性能等方面均發(fā)生變化。以橡膠為例,太陽光老化可導致其光澤度、顏色、交聯(lián)度、拉伸強度、斷裂伸長率、絕緣強度、介電強度等性能發(fā)生劣化。
1.2溫度和氧氣的影響
如果溫度升高,高分子鏈的運動就會變得比平時更加激烈,而化學鍵的離解能有一定的范圍,如果溫度過高超出了這一范圍,基團會立即脫落,高分子鏈也會發(fā)生熱降解。實際情況表明,不在少數(shù)的書本都介紹了高分子材料的熱降解的相關內(nèi)容。材料的力學結構在很大程度上會受到溫度降低的影響,在緯度較高的地區(qū)或南北兩極,塑料更容易遭到低溫度的破壞。針對結晶型塑料來講,一旦玻璃化溫度高于環(huán)境溫度,將不利于高分子鏈段的自由運動,塑料硬化、易斷是主要表現(xiàn);無定型塑料卻不容易受到極寒環(huán)境的影響和破壞。眾所周知,氧的滲透性很好,這個特點也因此成為加劇高分子材料老化的罪魁禍首,無定型聚合物和結晶型聚合物相比,耐氧化能力明顯要弱一些。此外,氧氣是影響、破壞材料的主要因素,橡膠一旦與氧氣結合,都會降低塑料物品的使用年限,使其化學性能發(fā)生完全的改變。過氧化物一旦發(fā)生氧化反應,其組成分子就會慢慢的積累到一
起,當全部積累到一起后,就會發(fā)生分解,這種分解不是雜亂無章的,隨后,交聯(lián)或支化反應就會發(fā)生,材料的種類不同、老化發(fā)生的條件不同。這些都導致高分子材料發(fā)生老化前后性質(zhì)的不同。
氧與高分子材料大分子的自由基型自動催化反應歷程如下:
1.3濕度的影響
高分子材料容易受到濕度的影響,高分子材料如果被暴露在高濕度和強紫外線下,自身的性質(zhì)會發(fā)生改變。高分子材料如果受到濕度的影響,會使自身的柔軟性降低,導致不能過度的彎曲;而強烈的紫外線照射直接會降低高分子材料的可延展性、可伸拉性。
1.4化學介質(zhì)的影響
化學介質(zhì)一旦深入到高分子材料的內(nèi)部,就會發(fā)生對其共價鍵與次價鍵作用。聚合物的共價鍵一旦與少量的侵入相接觸,就立馬會發(fā)生反應,聚合物的大分子結構被迫改變,如斷鏈、交聯(lián)、滲透物的加成等,或這些反應的綜合。這個化學過程是不可逆的,也是不可避免的,聚合物及其添加劑的化學性質(zhì)會因此而發(fā)生改變,另外,發(fā)生改變的還有滲入介質(zhì)本身的化學性質(zhì)。雖然,在滲入介質(zhì)對聚合物分子鏈間的次價鍵的破壞過程沒有化學結構變化發(fā)生,但作為整體的高分子材料來說,物理變化并不少見,反而是顯而易見的,例如環(huán)境應力龜裂、增塑、低分子添加劑遷移等等。
1.5光老化
離解能的相對大小及高分子化學結構對光波的敏感性決定了聚合物受光的照射是否引起分子鏈的斷裂。關于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發(fā)生,第一要把陽光吸收進來,用于吸收陽光的主要是構成物質(zhì)的分子和原子,二者通常處于相對活躍的狀態(tài),而且它們各自吸收的光的波長具有特定的范圍。紫外波長300~400nm,能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收,而使大分子鏈斷裂,改變聚合物的化學結構和性能。
2、防老化措施
對于結晶型塑料及橡膠,要求使用溫度應處于玻璃化溫度以上,但是環(huán)境的溫度過低會使玻璃化溫度高于材料的使用溫度,這樣一來,就會改變材料的物理性能,最終使材料的使用價值得不到徹底的發(fā)揮。生產(chǎn)加工高分子材料的時候,為了適當?shù)亟档筒AЩ瘻囟?,可以降低材料的結晶度、提高大分子鏈的柔性和適當降低交聯(lián)度; 還可以把增塑劑添加到已經(jīng)成型的材料當中,這樣做不僅有利于增強材料的可塑性,而且可以使玻璃化溫度得以降低,而材料的耐寒性得以提升。還存在一部分高分子材料,如果使用環(huán)境的溫度過高,也會加劇發(fā)生老化的可
能性,增加高分子鏈的剛性如在側鏈中引入苯環(huán),適當提高材料的結晶度、交聯(lián)程度和相對分子質(zhì)量,可以提高熔點或粘流溫度,但是這樣做不利于保持材料固有的可加工性。穩(wěn)定化是光氧老化的主要防護措施,削弱強烈的紫外線對高分子
材料的照射與破壞是各種穩(wěn)定化措施的主要目的。提高抗光氧老化的效果,“純”化以及高分子的自身結構也是不錯的出發(fā)點。就目前來說,防止高分子材料的光氧老化的主要方法就是添加穩(wěn)定劑。
2.1光屏蔽劑―――涂層和顏料:涂層就是為高分子材料涂抹一層保護膜,這層保護膜也是一種高分子材料,具有良好的光屏蔽作用,而且它吸收強紫外線的能力較強;許多顏料可以屏蔽光線,如果將其涂抹在高分子材料的表面,不僅可以著色,還可以防止紫外線的直接攻擊,對高分子材料起到很好的保護作用,按常理來說,顏料的顏色越深,其防護效果越明顯,由此可見,炭黑是最好的顏料選擇,它一方面可以使得游離基無法逃離,能夠?qū)⒂坞x基穩(wěn)定的留住,另一方面它具有很強的轉化功能,這里的轉化的源物質(zhì)是其本身吸收到的能量,轉化后的物質(zhì)是紅外線,與一般的輻射性質(zhì)不同,這種紅外輻射危害極小,甚至為零。
2.2猝滅劑:一部分化學物質(zhì)起光穩(wěn)定作用不是因為吸收了紫外光,其光穩(wěn)定效果的實現(xiàn)和發(fā)揮有兩種途徑:第一,通過一系列的化學反應達到目的;第二,化學物質(zhì)的分子之間的相互轉換。
2.3受阻胺(HALS)類光穩(wěn)定劑:20世紀70年代初期,受阻胺類光穩(wěn)定劑誕生,其穩(wěn)定效果是非常明顯的,它們是空間阻礙胺類哌啶系衍生物。受阻胺類光穩(wěn)定劑使得高分子材料不容易受到光的影響,功能繁多。不論是在我國國內(nèi),還是國外許多國家都在研究怎樣避免霉菌對高分子材料造成破壞,有兩個措施可以有效地防止霉菌的侵蝕,第一種是涂抹防霉專用劑。第二種是在其表面涂抹另外一層材料,簡單來說就是涂層法。涂層法又叫屏蔽法,而這種方法較為復雜、麻煩,涂層的粘接性不夠強,容易脫落,脫落之后容易遭到侵蝕,總的來說,就是存在很多亟待解決的問題,因而第二種方法,即防霉劑的運用受到大多數(shù)人的青睞。聚酯、聚縮醛、聚酰胺和多糖類高聚物在酸或堿催化下,遇水發(fā)生水解的可能性較大,某些區(qū)域一旦酸性氣體較多,大氣污染濃烈,酸雨頻發(fā),就會阻礙和限制這種高分子材料的使用。為了防止這種材料出現(xiàn)水化解體,把一層防護蠟或防水薄膜覆蓋在在這類材料的表面是較為常用,也是較為實用的辦法。
3、結束語
綜上所述,由于經(jīng)濟、科技條件的制約,加之高分子材料自身結構的復雜性、難以捉摸性,導致我們很難將其老化的原理搞得明白、透徹,對其研究還有很長的路要走,所以,加大對高分子材料老化性能的機理研究勢在必行,盡最大努力找出哪些因素加劇了高分子材料的老化,并且具體問題具體分析,研究具有針對性、可行性的解決措施。
參考文獻:
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篇5
關鍵詞:高分子材料 生物質(zhì) 加工改性
一、生物質(zhì)高分子材料PHA的概述
近年來,我國對生物可降解高分子材料進行了深入地研究和開發(fā),尤其是聚羥基脂肪酸酯PHA頗受關注。聚羥基脂肪酸酯是細菌胞內(nèi)合成的一種高分子化合物,在營養(yǎng)不平衡的環(huán)境下,細菌把多余的物質(zhì)轉換為探源和能源的儲備物,同時將水溶性小分子轉換為水不溶性的大分子PHA。PHA因具有某些合成塑料如聚丙烯、聚乙烯的物化特性,又具有獨特的生物可降解行、光學活性、生物兼容性、氣體相隔性以及壓電性等被認為是可替代傳統(tǒng)的由石油合成的、不可降解的塑料,PHA被稱為新型的生物可降解塑料。
PHA結構多樣,且因其自身結構變化擁有較多的新材料性能,所以應用前途比較廣泛。在食品包裝材料、衛(wèi)生材料、紙涂層材料、光學材料、電子工程材料以及一些一次性用品,如高檔包裝材料、新型醫(yī)學材料骨釘、骨板等方面廣泛應用。
PHA由具有光學活性的R構型降級脂肪酸單體組成,是一種線性可降解聚酯,其單體組成對自身的物理性質(zhì)起決定性作用,常見的PHA材料主要有以下幾種:聚β-羥基丁酸酯(PHB)、聚-3-羥基丁酸-3-羥基戊酸之(PHBV)、聚-3-羥基丁酸-3-羥基己酸酯(PHBHHX)、聚-3-羥基丁酸-4-羥基丁酸酯(P3/4HB)等。
二、聚合物的加工改性
經(jīng)過高分子材料科學成熟的發(fā)展,通過共混、共聚和表面改性等手段對高分子材料進行化學改性或物理改性以此達到提高聚合物某些性能引起了人們廣泛的重視。將不同的聚合物混合,或者將種類相同但相對分子質(zhì)量不同的聚合物進行混合,或者把聚合物和其他物料相互混合形成新的共混聚合物,通過以上的手段都可以實現(xiàn)聚合物的共混改性,聚合物共混改性后不單單是改變了聚合物的性能,更是開發(fā)了新型聚合物材料的嶄新功能,因此,聚合物的共混改性已經(jīng)發(fā)展為當今世界高分子材料工程科學中最為活躍的領域之一。PHB作為PHA中最具代表性的生物塑料,在生活的各個領域都有著廣泛的應用前景,下面以PHB為例,探究一下生物質(zhì)材料的加工改性。
三、PHB的加工改性研究
1.制備聚合物
1.1制備單端槍擊聚羥基丁酸酯(PHB-OH)
用甲醇打斷大的PHB分子鏈,對PHB片段封端,從而可以制的只有一端含羥基的PHB片段(PHB-OH)。制備方法如下:氯仿作為溶劑,硫酸作為催化劑,將15gPHB溶于150ml的氯仿中,75°C回流30min后,取2.5nl濃硫酸溶于50ml甲醇中,冰浴冷卻之后逐滴地滴加到上述的回流流體中,根據(jù)自己需要可以控制回流時間,至設定時間后冷卻至室溫,然后大量蒸餾水洗滌、分液、靜置分層后棄去水層,有機層洗滌兩次后,用無水硫酸鎂干燥過夜,過濾,濾液使用無水甲醇沉淀,減壓過濾,將產(chǎn)物放在40°C的真空烘箱里面干燥48小時以上,即成。
1.2制備不飽和端基低聚物
取1.5g干燥的PHB-OH放在事先干燥好的四口瓶中,加入50ml除水的二氯甲烷和0.2ml的三乙胺,30°C油浴中磁子攪拌,完全溶解后,低價溶有0.3ml的丙烯酰氯的二氯甲烷30ml,繼續(xù)反應3小時,過濾沉淀,濾液使用適量飽和的碳酸氫鈉洗滌兩次,使用蒸餾水洗滌三次,然后用無水硫酸鎂干燥過夜,過濾之后的濾液使用甲醇沉淀,減壓過濾,最后產(chǎn)物常溫真空干燥,即成。
2.運用傅里葉變換紅外光譜儀對聚合物材料進行定性表征
對于已經(jīng)提純過的待測樣品,將其配置成10mg/ml的氯仿溶液,然后滴3滴在KBr鏡片上面,在紅外燈的照射下干燥形成薄膜。之后用Nicolet IR200幸好傅里葉變化紅外光譜儀對其進行32次的掃描,(該儀器分辨力為1cm-1)。觀察得到的紅外圖譜,可以確定待測物中的基因。
3.材料熱學性能測試
聚合材料的熱學性能測試,取少量樣品,通過熱失重分析儀或者示差掃描量熱儀對樣品溫度曲線進行分析。
4.材料的力學性能測試
取少量待測樣品,將其裁剪成啞鈴型樣條,使用CMT4000型號微機控制電子萬能試驗機,移動千分尺,岑亮樣條的寬度、厚度、起始標距,待位移回零之后,在室溫下儀5mm/min進行拉伸,用計算機記錄材料的應力-應變曲線,通過實驗,得到材料彈性模量、拉伸強度以及斷裂伸長率等參數(shù)。
5. PHB物理改性研究
使用增塑劑DOS,形成PHB/DOS共混體系。經(jīng)實驗驗證,共混體系隨著增塑劑DOS的含量增加,材料的拉伸強度和楊氏模量降低,斷裂的伸長率不明顯,當共混體系中DOS含量達到35%時,共混體系的機械性最好,但對于共混體系來說,DOS的增塑效果并不明顯,因此,DOS常作為輔助增塑劑。
使用乙酰檸檬酸三丁酯(ATBC)增塑PHB體系,和DOS對比,ATBC增塑效果較明顯,因為ATBC自身的機型和分子量相對比較小,能很好的茶道PHB的鏈段之間,增加PHB鏈間的距離,減小高分子鏈間產(chǎn)生的相對滑移摩擦力,從而達到較好的增速效果。
四、結語
PHB作為生物質(zhì)高分子材料PHA的一類,有其顯著的缺點,PHB比較脆,但通過對PHB的加工改性,可以彌補其缺點,更好地發(fā)揮它的優(yōu)勢。本文通過制備共混材料、測試其熱學性和力學性,選取增塑劑材料來改善PHB的熱學性能,以及使用物理方法加工改性材料,上述一系列的加工改性方法表明了,我們可以通過物理的、化學的加工改性方法提高PHA類材料的綜合性能,賦予PHA材料新的使用性能,使其擁有更美好的發(fā)展前景。
參考文獻
篇6
【關鍵詞】高分子材料專業(yè);大學生就業(yè);復合型人才
【Abstract】This paper have supposed a series countermeasures in view of the dilemma of university students’ employment, which based on analying the requirement of polymer materials profession. In respect of graduates themselves, enterprise and government,college teaching reform, we provided new thoughts to improve university students’ employment.
【Key words】Polymer materials profession;University students’ employment; Inter-disciplinary talent
0 引言
進入21世紀以來中國社會正發(fā)生著日新月異的變化,經(jīng)濟發(fā)展迅速、科技發(fā)展迅猛、產(chǎn)業(yè)結構轉型加劇、人們文化價值觀也在多元化等等[1]。社會大背景下高分子行業(yè)大學生就業(yè)呈現(xiàn)出許多新的現(xiàn)象,一方面大學生就業(yè)難,另一方面企業(yè)人才難覓[2]。就業(yè)形勢日益緊張的形式下,如何使高校的人才培養(yǎng)符合就業(yè)市場需求,做到企業(yè)有所用、人才有所為是十分重要的課題[3]。本文分析了當代高分子材料專業(yè)大學生就業(yè)的現(xiàn)狀,并針對其弊端提出了一些建設性對策,以更好地滿足企業(yè)需求,同時提高本專業(yè)大學生的就業(yè)率及滿意度。
1 高分子材料專業(yè)人才需求分析
高分子材料專業(yè)是在大量的科學實驗和工程實踐基礎上發(fā)展并運用于生產(chǎn)實踐的學科。該專業(yè)畢業(yè)的大學生就業(yè)面很廣,即可以繼續(xù)深造攻讀碩士、博士學位,也可以在高分子材料的合成、改性、成型加工等方面及其相關領域從事科學研究、技術開發(fā)、工藝和設備設計等崗位工作。但是,隨著產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化,企業(yè)對高分子材料專業(yè)本科層次人才的需求正在發(fā)生著變化;另外,全國一般的綜合性大學都開設了高分子材料專業(yè),每年有大量的畢業(yè)生涌入市場,競爭非常激烈。
通過對中國石化、杜邦、巴斯夫等高分子專業(yè)知名企業(yè),以及吉林建筑大學近幾年高分子專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)去向的調(diào)查,目前該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)呈現(xiàn)出如下特征:
1.1 企業(yè)方面
就業(yè)市場供過于求的矛盾日漸凸顯,招聘單位的門檻也在拔高,很少考慮崗位實際需要,對畢業(yè)生所提要求過高。中國石化如上海金山石化、吉林石化、燕山石化等大型的國有企業(yè),往往優(yōu)先招聘985、211大學的畢業(yè)生,所學專業(yè)嚴格對口;杜邦、拜耳、巴斯夫等知名外企,要求有豐富的實踐或社會工作經(jīng)驗,對英語要求過六級。另外,這些大型的正規(guī)企業(yè)提供的職位有限,遠遠不能滿足大學生的就業(yè)需要。
就業(yè)壓力增大的形勢下,很多大學生尤其是二本類高校畢業(yè)生只能選擇去中小型企業(yè)發(fā)展。這類中小型企業(yè)為了適應市場需要,常常需要改進配方及工藝,更改設備設計等,因此他們希望大學生既有較好的專業(yè)知識,更有較強的動手實踐能力以及解決實際問題能力,即需要集技術、研究、創(chuàng)新于一身的復合型人才。大學生必須熟悉生產(chǎn)一線的工作,才能提出問題并加以改進。然而,大學畢業(yè)生往往怕吃苦不愿像工人一樣翻三班,更有甚者索性辭職、頻繁跳槽,自然缺少實踐經(jīng)驗的積累,更加欠缺解決實際問題的能力。這也正是出現(xiàn)企業(yè)用工難,而畢業(yè)生就業(yè)難這一矛盾的主要原因。
高分子材料相關的生產(chǎn)企業(yè)大多建在郊區(qū)或比較邊遠的地區(qū),缺少現(xiàn)代化氣息。然而,大學畢業(yè)生往往對大城市趨之若鶩,對小城市不屑一顧。當代大學生無論是個人還是家長都投入了很多的財力及精力,對未來的收益有較高的期望,都向往去發(fā)達地區(qū)、收入高的企業(yè)工作,這就影響了大學生到基層就業(yè)理念的形成。這些地域的限制,也成為大學生就業(yè)難的重要原因。
1.2 學校方面
一直以來,高等學校采用傳統(tǒng)的教學模式,缺乏創(chuàng)新,學生所學知識與現(xiàn)實生產(chǎn)有較大差距;學校教育實踐環(huán)節(jié)薄弱,造成學生動手實踐能力差、缺乏創(chuàng)新能力及解決實踐問題的能力。這些也是造成高分子專業(yè)畢業(yè)生與企業(yè)需要脫節(jié)的原因之一。為此,高等教育必須反思,突破本專業(yè)傳統(tǒng)的教育模式,以就業(yè)為導向,不斷調(diào)整專業(yè)知識結構,增強畢業(yè)生實力,以提高就業(yè)競爭力。
2 解決對策
2.1 畢業(yè)生轉變求職觀念,樹立新型就業(yè)觀
畢業(yè)生應該轉變求職觀念,合理調(diào)整就業(yè)期望值,不把“高薪”作為唯一擇業(yè)標準,不好高騖遠。珍惜就業(yè)機會,主動到基層就業(yè),施展自身才華;要樹立“先就業(yè),后擇業(yè),再創(chuàng)業(yè)”的新型就業(yè)觀,在實踐中不斷調(diào)適,找準個人期望與社會需求的契合點,科學擇業(yè),積極創(chuàng)業(yè)。畢業(yè)生在校期間要打好專業(yè)基礎,努力提升自身綜合素質(zhì),以提高社會就業(yè)適應性和就業(yè)彈性。
2.2 加大政府引導力度,完善企業(yè)聘用機制
做好政策引導,加強宏觀調(diào)控。政府運用經(jīng)濟杠桿,對人才資源配置加以引導和調(diào)節(jié),對于到城鄉(xiāng)基層、中小企業(yè)、艱苦邊遠地區(qū)工作的大學生,在待遇和生活條件等方面給予優(yōu)惠政策,鼓勵和吸引人才去工作。
對企業(yè)而言,要摒棄招聘過程中過分強調(diào)工作經(jīng)驗的行為,注重大學生職業(yè)發(fā)展道路上的可塑造性,加強人才儲備;同時,密切與高校的合作,提供實習崗位等,為企業(yè)與人才的快速接軌創(chuàng)造條件。整個社會要營造良好的社會輿論環(huán)境和廣泛的社會支持網(wǎng)絡,共同促進大學生就業(yè)。
2.3 面向企業(yè)需求, 進行教學改革
加強校企合作,派專業(yè)老師深入到相關企業(yè)做深度的調(diào)研,不斷調(diào)整教學內(nèi)容,優(yōu)化課程配置,強化高分子材料專業(yè)課程設置與企業(yè)崗位的銜接,可以使畢業(yè)生很快適應崗位角色。
強化實踐能力的培養(yǎng)。實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)知識解決實際問題能力的關鍵。一方面,開展多層次實驗教學,培養(yǎng)學生基本實驗技能及多種能力。設置基礎實驗,鞏固理論教學內(nèi)容;開設綜合型實驗,可以加強學生綜合運用知識的能力;增設研究型實驗,目的是加強學生實驗的自主性和能動性,培養(yǎng)學生獨立實驗和分析問題能力。另一方面,完善實習實訓教學體系。實習實訓也是實踐教學的重要組成部分。為完善本專業(yè)的實習實訓教學體系,我校從大二到大四每學年都開展實習課程。首先要在保持原有的吉化廠、苯板生產(chǎn)企業(yè)等實習基地的基礎上,不斷開發(fā)新的實訓基地,如綠色節(jié)能建筑材料生產(chǎn)廠、汽車配件生產(chǎn)企業(yè)、地熱管生產(chǎn)等企業(yè)實訓,將理論知識與實踐相銜接,同時學習現(xiàn)代化工藝控制手段。
4 結語
在大學生就業(yè)的市場化道路上,需要政府、社會、學校以及學生自身的相互配合,四方聯(lián)動才能有效促進大學生就業(yè)。以就業(yè)為導向,高校積極開展高分子材料專業(yè)的教學改革,才能培養(yǎng)出滿足相關企業(yè)的生產(chǎn)工藝、設備、產(chǎn)品開發(fā)等綜合要求的復合型人才。
【參考文獻】
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篇7
關鍵詞:生態(tài)化工;環(huán)境友好;高分子材料;化工產(chǎn)業(yè)布局
中圖分類號:F061.3 X3 文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2011)04-0018-01
近年來隨著我國改革開放的不斷深入,國內(nèi)市場的國際化發(fā)展進程加快,化學工業(yè)繁榮與環(huán)境污染的矛盾日趨突出,環(huán)境保護問題給我省化工行業(yè)的發(fā)展帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。保護與改善人類賴以生存的環(huán)境是世界各國共同的課題。實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,是當今世界發(fā)展的主流。所謂“可持續(xù)發(fā)展”,是指經(jīng)濟發(fā)展既能滿足當代人們的需要,又不危及后代的需要,即“經(jīng)濟發(fā)展必須與環(huán)境保護相協(xié)調(diào)”。 可持續(xù)的發(fā)展是科學發(fā)展觀的基本內(nèi)容,其內(nèi)涵概括為“堅持以人為本,樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展觀,促進經(jīng)濟社會和人的全面發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展,就是促進人與自然的和諧,實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào),堅持走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路,保證一代接一代地永續(xù)發(fā)展。全面落實科學發(fā)展觀,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是擺在廣大化工建設者面前的重要任務。
一、我省化工行業(yè)發(fā)展及環(huán)保工作現(xiàn)狀
化學工業(yè)與國民經(jīng)濟各領域及人民生活密切相關,是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)之一。我省化學工業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)形成了門類齊全、品種配套、基本可滿足國內(nèi)需要的化學工業(yè)體系。大型煤制甲醇及醋酸、節(jié)能型尿素、聯(lián)堿、高壓法三聚氰胺、尼龍化工等產(chǎn)品技術水平國內(nèi)領先。河南煤化、中平能化、洛陽石化等大型企業(yè)集團具有相當產(chǎn)業(yè)規(guī)模,心連心化肥、安棚堿礦、昊華宇航等行業(yè)骨干企業(yè)規(guī)模和競爭力明顯提高,為我省化工產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展奠定了良好基礎。
我省在為國民經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻的同時,化學工業(yè)的各項污染也名列前茅,環(huán)境影響嚴重,節(jié)能減排壓力加大。河南化工行業(yè)的平均能耗較高,為減少對環(huán)境的污染,化工行業(yè)做了大量的工作,取得了明顯成效。尤其是在國家治理污染、限制污染排放量、達標排放的活動中,我省在集中力量治污方面取得了很大成績。但限于歷史原因和現(xiàn)有經(jīng)濟條件,化工企業(yè)的污染現(xiàn)狀仍然相當嚴重,治理污染的任務仍然十分繁重。深入研究開發(fā)新型環(huán)境友好高分子材料,進一步加強化工環(huán)保工作對建設生態(tài)河南有著重要的作用和影響?;ば袠I(yè)治理“三廢”污染,實現(xiàn)省政府提出的“生態(tài)省建設”目標,建立我省化學工業(yè)以低消耗、無污染或少污染、高產(chǎn)出、循環(huán)型為特征的生態(tài)工業(yè),具有重要意義。
二、 全面建設“生態(tài)化工”的對策和措施
2012年我省的化工環(huán)保目標是,化學工業(yè)單位工業(yè)增加值能耗下降15%,廢水、二氧化硫、粉塵等污染物排放降低8%。主要產(chǎn)品綜合能耗進一步降低,合成氨綜合能耗小于1.6噸標煤/噸氨,甲醇綜合能耗低于1.8噸標煤/噸甲醇,燒堿綜合能耗低于500公斤標煤/噸燒堿(以30%計)。為實現(xiàn)上述目標,建設生態(tài)化工應采取如下措施:
(一 )調(diào)整全省化工生產(chǎn)布局
建設生態(tài)化工是我省化學工業(yè)實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的根本要求,是實現(xiàn)化工和社會、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,主動適應全球經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢和提高綜合競爭力的需要。生態(tài)化工是按生態(tài)經(jīng)濟原理和知識經(jīng)濟規(guī)律組織起來的基于生態(tài)系統(tǒng)承載能力、具有高效的經(jīng)濟過程及和諧的生態(tài)功能的網(wǎng)絡型進化型化學工業(yè),它通過兩個或兩個以上的生產(chǎn)體系或環(huán)節(jié)之間的系統(tǒng)耦合使物質(zhì)和能量多級利用、高效產(chǎn)出或持續(xù)利用。發(fā)展生態(tài)工業(yè)是化學工業(yè)走向新型工業(yè)化的必由之路。
以往,河南省化工企業(yè)布局分散,導致投入產(chǎn)出比小、環(huán)境壓力大。而集中起來,就能形成關聯(lián)和互補,解決傳統(tǒng)工業(yè)的弊端,實現(xiàn)發(fā)展方式的轉變?!逗幽鲜』ぎa(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃》中指出要依托大型企業(yè)和重點產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),大力推進與國內(nèi)外大型企業(yè)的戰(zhàn)略合作,加快重大基地建設;形成骨干企業(yè)為主體、產(chǎn)業(yè)基地為支撐、資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的產(chǎn)業(yè)格局,進一步增強化工產(chǎn)業(yè)在全省經(jīng)濟發(fā)展中的支撐地位。堅持產(chǎn)業(yè)鏈式發(fā)展,提高可持續(xù)發(fā)展能力。按照上下游銜接關系,完善優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈條,提升產(chǎn)業(yè)競爭力和抗風險能力。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,強力推進節(jié)能減排,加強資源合理循環(huán)和梯級使用,切實提高資源利用效率。
(二)推行清潔生產(chǎn)工藝
清潔生產(chǎn)是指采用先進的工藝技術與設備、不斷采取改進設計、改善管理、綜合利用清潔的能源和原料等措施,從源頭削減污染,提高資源利用效率,減少或者避免生產(chǎn)、服務和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放,以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害?;で鍧嵣a(chǎn)涉及兩個全過程控制:生產(chǎn)全過程和產(chǎn)品使用全過程,即利用無廢生產(chǎn)技術,實現(xiàn)生產(chǎn)零排放或減少排放;在產(chǎn)品使用過程中,也不對環(huán)境造成破壞。
(三)重視源治理是實現(xiàn)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的主渠道
重視源治理是實現(xiàn)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的主渠道,目前高分子材料的開發(fā)應沿著:a、減量化-減少材料的用量;b、資源化-可回收利用;c、無害化-可環(huán)境消納;d、清潔化-可進行清潔生產(chǎn);e、節(jié)能化-降低成型能耗等五個方面努力,為了達到上述目的,我們必須大力研究和利用相關行業(yè)的納米技術、原位復合技術、反應型擠出技術、動態(tài)硫化技術、超臨界回收技術、輻射技術、降解技術、礦物深加工技術等。由此可見,高分子材料的研究開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化應圍繞著開發(fā)特種功能的高分子材料,目的在于使材料環(huán)境友好,減緩對地環(huán)生物圈的不利影響。
三、環(huán)境友好型高分子材料開發(fā)是建設“生態(tài)化工”的重要課題
傳統(tǒng)的材料研究、開發(fā)與生產(chǎn)往往過多的追求良好的使用性能,而對材料的生產(chǎn)、使用和廢棄過程中需消耗大量的能源和資源,并造成嚴重的環(huán)境污染,危害人類生存的嚴峻事實重視不夠。 環(huán)境友好型高分子材料是在人類認識到生態(tài)環(huán)境保護的重要戰(zhàn)略意義和世界各國紛紛走可持續(xù)發(fā)展道路的背景下提出來的,是國內(nèi)外材料科學與工程研究發(fā)展的必然趨勢。
隨著高分子材料的快速發(fā)展及其應用領域的不斷擴展,高分子材料已成為社會發(fā)展和人類生活不可缺少的組成部分,為國民經(jīng)濟的發(fā)展起到重要的作用。然而,它同時通過生產(chǎn)和使用的每一個步驟(如加工、使用、回收和遺棄等)對環(huán)境產(chǎn)生各種各樣的壓力和負擔。因此,近年來越來越重視發(fā)展環(huán)境友好的高分子材料。廣義上講,具有耐用、好的價格性能比、易于清潔生產(chǎn)、可回收利用、可環(huán)境消納等性能的高分子材料,都應屬于環(huán)境友好材料研究開發(fā)和推廣的范疇。環(huán)境友好型高分子材料是指在生產(chǎn)、使用、廢棄過程中均不會對環(huán)境造成不可逆轉的損害的材料,即具有高性價比、易于回收利用、采用節(jié)能環(huán)保方式生產(chǎn)、廢棄后在環(huán)境中完全降解,對自然環(huán)境、人類、生物圈無害或相對危害較小的材料,均稱為環(huán)境友好型材料。
篇8
關鍵詞: 高分子化學 高分子物理 生物功能材料 教學探索
高分子化學和高分子物理是高分子科學相關專業(yè)的專業(yè)基礎課。在專業(yè)課程設計中,一般兩門課程獨立設置,其中各占有48到72學時不等。我校的生物功能材料專業(yè)開設了高分子方面的課程,其中高分子化學與物理是該專業(yè)的專業(yè)基礎課。根據(jù)該專業(yè)特點,生物功能材料涉及領域較廣,從無機陶瓷材料到有機高分子材料都有涉及。該專業(yè)學生只需掌握有關高分子化學和高分子物理的基本理論知識和應用技能,因此我們開設了高分子化學與物理課程,所設學時為56學時,開設時間安排在二年級下學期,為三年級開設《高分子材料化學》等課程打下一定基礎。該課程內(nèi)容涉及高分子材料的合成與實施方法,高分子材料的結構、性能、成型加工及其應用,是一門多學科交叉、實用性很強的學科。根據(jù)該課程具有涵蓋內(nèi)容廣,物理化學和有機化學知識運用較多等特點,這樣有限的課時設置就給授課帶來了一定困難,導致學生在理解和應用本課程知識方面具有一定難度。另外,我校該專業(yè)物理化學課程設置在二年級下學期和三年級上學期,其中物理化學反應動力學部分講授時間較晚,這也給高分子化學與物理的授課帶來了一定困難。那么如何在有限的學時內(nèi)系統(tǒng)地講授高分子學科基礎知識,是本文需要重點探討的問題。
1.選擇教材,合理安排教學內(nèi)容
受授課學時的限制,我們選用的教材是化學工業(yè)出版社出版的《高分子化學與物理基礎》,由魏無際等主編。該教材系統(tǒng)地闡述高分子化學與物理的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法,教材內(nèi)容全面,難度適中,比較適合生物功能材料專業(yè)的教學要求。針對課時較少的現(xiàn)狀,我們對教學內(nèi)容進行了合理安排。對于高分子化學部分,重點講解高分子的基礎概念、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、陰離子聚合等內(nèi)容,自由基共聚合、陽離子聚合、配位聚合等可較簡單講解,聚合物的化學反應章節(jié)主要由學生自學。這樣既保證了學生能夠掌握高分子化學的基本概念及反應,又沒有因為課程過難給學生造成學習困難。對課程中的某些內(nèi)容,例如聚合動力學的推導,在物理化學中化學動力學部分還沒講解的情況下,我們在教學中不要求學生記住所有推導和公式,僅提出聚合動力學基本知識,引導學生自己進行動力學推導。對于高分子物理部分,我們重點講解高分子的結構、高分子的分子運動、力學狀態(tài)及其轉變,簡單講解高分子固體的基本力學性質(zhì)、高分子溶液的基本性質(zhì)章節(jié),對高分子電學、熱學和光學的基本性質(zhì)章節(jié)主要由學生自學。這樣課程的安排,重點講解能夠加強學生對高分子學科基本知識的掌握;簡單講解能夠擴大學生的知識面、引導有科研需求的學生課下加強該部分內(nèi)容的掌握;自學部分主要為了深化學生對高分子學科知識的理解。重點講解、簡單講解與學生自學相結合的教學方法,突出了本課程重點、拓寬了學生知識面,克服了高分子學科教學中內(nèi)容多、概念多、數(shù)學推導多等難于克服的難點。
2.理論聯(lián)系實際,提高學生學習興趣
高分子化合物廣泛存在于日常生活中,如穿著用的化學纖維、自然界存在的棉、麻、絲綢等,食品行業(yè)中的蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素,建筑行業(yè)中用的涂料、各種高分子管材、膠黏劑、有機玻璃,行駛工具中應用的橡膠、工程塑料、增強纖維等。高分子科學在人們的日常衣、食、住、行中發(fā)揮著極其重要的作用,其是一門應用基礎型的學科。高分子化學與物理的教學,單純的講解很難引起學生的學習興趣,教學效果不顯著。為提高學生學習興趣,我們在講解基本知識的同時,注重理論和實際相結合,列舉了大量實例。例如講解縮聚反應時,對滌綸、尼龍等一些重要的縮聚物的生產(chǎn)原理進行了重點講解,對聚乳酸生物材料進行了系列概述,包括其生產(chǎn)方法、原理和應用等;自由基共聚合部分,講到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、丁苯橡膠(SBR橡膠)等一些著名共聚物和常見聚烯烴產(chǎn)品及它們的制備原理、主要性能和用途。其中舉例聚四氟乙烯(PTFE)用于流量泵、反應釜內(nèi)襯和攪拌棒外面涂層,聚氯乙烯(PVC)用于各種集成吊頂和各種垃圾袋等。在高分子發(fā)展史中,講授諾貝爾獎成果和獲得者的發(fā)明典故,例如電高分子的發(fā)現(xiàn)、齊格勒-納塔催化劑的發(fā)展,以增強課堂的趣味性;講述了第二次世界大戰(zhàn)期間高分子的發(fā)展典故。此外,讓學生翻看塑料水杯的材質(zhì)、衣服標簽讓學生認識各種標志上一些材質(zhì)的名稱,指出我們的水杯、服裝由哪些合成高分子構成,并討論目前常用的化學纖維名稱和聚合原理;通過舉例講解方式,激發(fā)學生自主學習興趣。
3.多媒體與板書教學方法相結合,提高教學質(zhì)量
高分子化學與物理基礎課程知識面廣,其涵蓋了高分子化學、高分子物理、高分子加工等方面內(nèi)容。該課程教學信息量大、理論性強,學生理解相對比較困難。因此,我們在教學過程中注意多種教學形式相結合,提高教學質(zhì)量。課堂主要采用多媒體教學方式,同時輔以板書講解,取得了不錯的教學效果。利用多媒體教學方法既能夠?qū)⒗碚摰闹R直觀體現(xiàn)出來,又能夠?qū)㈦y于理解的教學內(nèi)容形象地展示出來,這樣可以使學生更容易理解所學內(nèi)容。例如,在講解配位聚合時,利用動畫演示雙金屬活性中心機理和單金屬活性中心機理中單體分子的插入過程與鏈增長過程;自由基聚合實施方法中,利用制作動畫模擬懸浮聚合和乳液聚合過程中單體的分散過程,高分子物理中拉伸對高分子結晶形態(tài)的影響、動態(tài)黏彈性模型,等等。通過多媒體的運用,可以使抽象的教學內(nèi)容具體化,有效提高學生學習的趣味性。多媒體課件也會存在一些缺陷,比如講課節(jié)奏過快,學生難以吸收;教師過于關注幻燈片屏幕,減少了和學生的交流互動,等等。在實際教學過程中,還應注意和板書的有效結合,對重點知識內(nèi)容采用板書的形式進行講解,取得了不錯的效果。
4.網(wǎng)絡教學方法的運用
針對多媒體教學存在講課節(jié)奏過快,學生難以吸收等缺陷和板書教學進度緩慢等特點,對重要章節(jié),我們采取課堂與課下網(wǎng)絡教學相配合的方法。網(wǎng)絡教學在原來多媒體教學基礎上,對教學過程和教學內(nèi)容提供了全面支持。目前學校構建了一個比較完整的網(wǎng)上教學支撐環(huán)境,提供多媒體錄播室進行教學視頻的錄制,最后把課件與錄制視頻統(tǒng)一上傳到網(wǎng)絡教學平臺。網(wǎng)絡教學有許多傳統(tǒng)學習方法無可比擬的優(yōu)點,例如學生學習自主性增強,真正發(fā)揮學習的主觀能動性,學生學習在時間和空間上少了許多限制,學習的探究性更加深入。另外,網(wǎng)絡背景下學生在獲取不同的資源時可以進行比較,相互之間取長補短,知識面更廣。隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡技術的發(fā)展,學生可以在宿舍、教室和學校多媒體教室通過網(wǎng)絡對課堂內(nèi)容進行學習。網(wǎng)絡教學方法的運用,大大彌補了課堂多媒體課件存在一些不足,大大提高了教學效率。
5.開展互動式教學,發(fā)揮學生的學習主動性
教學是教師和學生的共同行為,學生是課堂的主體,教師是學生學習知識的引導者。目前高校教學方式偏重以教師“教”為主,忽視了學生“學習”的主動性,學生始終處于“被動學習”地位。這樣的“被動學習”,導致學生具有學習壓力大、心理負擔重等特點。針對這一現(xiàn)狀,我們采取課堂互動的教學方式,包括師生提問、討論和學生上講臺相結合的方式進行教學活動,取得了一定效果。比如在下課前教師先提出下一節(jié)課的預習內(nèi)容,提出一些討論問題,例如在講述縮聚反應時,提出不同聚合時間獲得聚合物分子量是否相同、什么樣的單體能夠發(fā)生縮聚反應、什么樣的單體能夠獲得支化的高分子等問題。讓學生通過查閱資料,自己尋找答案,并在下次課堂上讓學生進行討論,然后教師補充。這樣既提高了學生的學習思考能力,又增強了學生的學習主動性,提高了學習興趣。另外,我校為農(nóng)業(yè)院校,雖然學習《高分子化學與物理課程基礎》課程的學生是非農(nóng)業(yè)專業(yè),但是部分學生畢業(yè)后或許從事涉農(nóng)相關服務業(yè)??紤]到此種情況,我們在授課內(nèi)容安排上,對目前農(nóng)業(yè)應用的高分子材料和高分子在農(nóng)業(yè)方面的潛在應用進行了討論,給他們提供了創(chuàng)造性思維。比如在講自由基聚合章節(jié)時,我們就對強吸水樹脂的制備現(xiàn)狀和發(fā)展前景,主要針對其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用進行了講述,對高分子薄膜在農(nóng)業(yè)中的應用及帶來的“白色污染”與應對措施進行了討論。通過這樣的討論,我們鍛煉了學生分析思考問題的能力,這為學生工作與科學研究的創(chuàng)新思維形成打下了基礎,提高了學生的學習積極性和學習興趣,加深了對本課程的理解。
6.結語
通過對本校生物功能材料專業(yè)《高分子化學與物理基礎》課程教學中的一些課程設計特點、面臨的問題及目前采取的措施進行了總結?!陡叻肿踊瘜W與物理基礎》雖然是一門專業(yè)基礎課,但其理論性強、概念抽象難懂,如何讓學生在掌握該課程基本理論的同時,調(diào)動學生的學習積極性,培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新意識,是教學工作中需要不斷探索的問題。我們將在總結已有教學經(jīng)驗的基礎上,繼續(xù)對本課程教學方法的改善與創(chuàng)新進行探索,以提高該課程的教學質(zhì)量。
參考文獻:
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篇9
關鍵詞:理工科;專業(yè)英語;高分子材料與工程專業(yè);教學探討
隨著社會的快速發(fā)展,具有國際化視野的復合型專業(yè)人才在就業(yè)市場中更具有競爭力。在培養(yǎng)這類人才的課程體系中,專業(yè)英語課程必不可少。專業(yè)英語課程作為重要的基礎課程,它側重于專業(yè)英語知識、專業(yè)詞匯、科技語法等方面的教學[1-2],通過該課程的學習,使學生能夠獨立完成由基礎英語向?qū)I(yè)英語的過渡,能夠獨立閱讀專業(yè)相關文獻和技術資料,以及撰寫簡單的專業(yè)論文,為學生能夠順利完成畢業(yè)論文及將來就業(yè)或深造打下堅實的專業(yè)英語基礎。
一、專業(yè)英語教學存在的問題
專業(yè)英語教學與其他專業(yè)課程教學的教學語言環(huán)境、教學課時(更短)、教學重點側重于傳授專業(yè)知識的英語表達等不同,由此給專業(yè)英語教學帶來一些難題。以“高分子材料與工程專業(yè)英語”課程為例,在實際教學中普遍存在如下情況[3-5]。首先,學生基礎英語水平參差不齊,給專業(yè)英語教學帶來困難。專業(yè)英語以通識英語為基礎,而筆者所在地方院校的學生英語基礎普遍較差,對大量的專業(yè)詞匯、專業(yè)術語、派生詞和長難句的理解和掌握也較為困難,學生很難與教師進行教與學的良性互動,學習興趣和主動性不高,有挫敗感。其次,“高分子材料與工程專業(yè)英語”教材內(nèi)容較陳舊,題材單一,學生在有限課時中獲得感不強。最后,通讀教材全文并逐句翻譯的常規(guī)教學方法強調(diào)了“教”,而忽略了學生為主體的“學”,學生在課程結束后,專業(yè)英語讀、寫、聽、說能力未見明顯提高,教學效果欠佳。解決專業(yè)英語教學中的上述問題,提高教學質(zhì)量,需要“對癥下藥”?!鞍Y”可概括為學生英語基礎水平薄弱、傳統(tǒng)“填鴨式”教學方法不符合學習的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律,導致學生學習熱情和獲得感不足。筆者結合個人教學的思索和實踐,探討并提出了提高專業(yè)英語教學質(zhì)量的方法和手段,給出對“癥”的“藥”。
二、提高專業(yè)英語教學質(zhì)量的方法和手段
(一)夯實學生通識英語基礎,同步提高通識和專業(yè)英語水平。筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn),大部分學生通識英語基礎較差,表現(xiàn)在英語詞匯量不夠,常用的一些固定搭配、介詞組合和一詞多義掌握不扎實,復雜句型結構分析能力不足。建立在通識英語上的專業(yè)英語屬于更高的應用層次,但基礎不扎實,何談應用。因此在日常的教學中,需要花一定時間強化學生的英語基礎,并且可結合相對簡單的專業(yè)英語表達,消除學生和專業(yè)英語的距離感,提升他們的學習信心。以下面的句子為例,“Polymermaterialscanbeusedasplastics、fiber、rubber,coatingsandadhesives.”此句中既復習了usedas的固定搭配使用,也學習了polymer(聚合物)、plastics(塑料)、fibre(纖維)、rubber(橡膠)、coatings(涂料)和adhesives(膠黏劑)等專業(yè)詞匯,句子雖簡單,但學生學習時可獲得事半功倍的效果。除了提供教材或教師自創(chuàng)的一些簡單專業(yè)英語例句外,課堂內(nèi)外布置經(jīng)過精心設計的有針對性的作業(yè),如詞匯默寫或復雜句型劃分等,可有效鞏固基礎英語和專業(yè)英語知識。同時,課堂上鼓勵學生進行以通識英語為基礎的專業(yè)英語口頭或書面表達,進而通過創(chuàng)造性地學習鞏固通識英語和提高專業(yè)英語水平。(二)整合專業(yè)英語中的零碎詞匯,系統(tǒng)化和專題化教學。專業(yè)英語中大量的專業(yè)詞匯、術語和派生詞是學生理解專業(yè)英語語義的最大阻礙,雖然教材中每篇課文后面都給出了專業(yè)詞匯的中文解釋,但僅靠教師在課堂上的講解或?qū)W生課前的預習來掌握并不理想。這主要由課時以及學生可分配學習時間有限的客觀原因?qū)е?。雖然專業(yè)英語中的專業(yè)詞匯和術語量多而雜,但學習和掌握并不是沒有規(guī)律可循。任課教師可根據(jù)專業(yè)詞匯的內(nèi)在聯(lián)系和邏輯關系[6-7],將分散在各章節(jié)中的專業(yè)詞匯和術語等進行總結、整理、歸納、補充,進而將專業(yè)詞匯分成諸如單體—聚合物命名、聚合方法、聚合物結構(近/遠程結構、凝聚態(tài)結構)、性能(包括溶解性、力學、熱學、電學等)、加工成型方法等若干專題,列出相關聯(lián)詞匯以及它們的派生詞,進行系統(tǒng)化的學習。例如在聚合方法專題的學習中,可以以polymerization一詞為中心,構建如圖1所示的邏輯思維導圖,并利用專業(yè)知識的邏輯關系強化專業(yè)詞匯和詞組的記憶。教師可引導學生依此思路,構建其他專題的詞匯邏輯思維導圖,強化專業(yè)詞匯的學習和記憶。相比分章節(jié)的詞匯教學,專題詞匯學習受到學生的肯定,教學效果更好,這主要是得益于專題詞匯學習的方法更能體現(xiàn)學生學習的主體性和創(chuàng)造性,也更符合學習規(guī)律。(三)拓展教學題材和內(nèi)容,增強學生學習獲得感?!案叻肿硬牧吓c工程專業(yè)英語”目前使用的教材內(nèi)容涵蓋高分子化學與物理、聚合反應工程和高分子成型加工等內(nèi)容[8],教材原文大部分選自20世紀70~80年代的介紹性專業(yè)英語文獻,題材相對單一,內(nèi)容較陳舊。僅僅學習教材內(nèi)容,對提高學生專業(yè)英語水平仍顯不足。學生在未來就業(yè)或深造中,極可能會接觸到諸如PCT專利、進出口產(chǎn)品技術參數(shù)說明書、最新研究性英文文獻等題材的專業(yè)英文資料。在專業(yè)英語課程中,教師有選擇性地增加這些題材的內(nèi)容,有助于學生了解各類題材專業(yè)英語的行文特點和結構,增強專業(yè)英語的廣泛閱讀及翻譯能力,甚至是寫作能力。如以增加研究性英文論文題材的教學內(nèi)容為例,考慮到學生畢業(yè)設計中要查閱相關課題的英文文獻,因此可結合學生的畢業(yè)設計任務來完成該題材教學。在教學中,可以先介紹研究性英文論文的文章結構以及寫作要點,然后要求學生自選與畢業(yè)設計課題相關的英文論文進行精讀,最后通過簡短的課堂展示(presentation)環(huán)節(jié)考察學生對論文的理解程度,或者要求學生就自己的畢業(yè)課題進行英文介紹。結合教學內(nèi)容題材和合適的教學設計,可以使學生學到更廣泛的專業(yè)英語知識,提高專業(yè)英語閱讀和運用能力,學習有獲得感。(四)提高學生的自主學習能力。學生對專業(yè)英語課程學習自主性相對較差,也是其英語水平提高不明顯的主要原因之一。在有限的課時內(nèi)提高專業(yè)英語的教學質(zhì)量,教師教學業(yè)務水平是一方面,學生學習的熱情和自主性又是另一方面。平時表現(xiàn)和平時作業(yè)納入課程考核指標,一定程度上可促使學生被動或主動學習,但對促進學生扎實掌握專業(yè)英語知識還不夠。教師可利用現(xiàn)代信息技術,收集專業(yè)相關的、有趣的網(wǎng)絡視聽資源(例如元素周期表之歌、塑料瓶回收加工利用講解視頻、科技文獻中重要的實驗視頻介紹等),并對這些視聽資源作一定加工和中文注釋,制作成微課,在課堂上或課間播放;或者通過慕課、多媒體教學平臺向?qū)W生開放時長較長的一些視聽資源,學生利用課余時間觀看,既可增加學習的趣味性,又可學到課本外的專業(yè)知識。教師亦可向?qū)W生推薦一些信息網(wǎng)站,發(fā)動學生在網(wǎng)絡資源中搜索專業(yè)相關的英文資料、文獻以及視聽資源,并與全班同學共享。通過這些手段和方法,學生自主學習能力明顯提高。
三、結語
綜上,針對專業(yè)英語教學效果不理想的現(xiàn)狀,教師應積極采取針對性對策和方法,包括結合專業(yè)知識夯實基礎英語、以專題教學形式系統(tǒng)化傳授專業(yè)英語知識、豐富專業(yè)英語教學題材,以及借助豐富的網(wǎng)絡資源供學生自主學習等,進行教學方法實踐、教學設計調(diào)整以及教學內(nèi)容的拓展,進而有效激發(fā)學生的學習興趣和熱情,逐步提高學生專業(yè)英語水平,改善教學效果。
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篇10
論文關鍵詞:專題性教學實驗模式高分子專業(yè)實驗能力
論文摘要:專題性教學是一種全新的寓實驗教學于科學研究之中的實驗課程教學模式。它從生產(chǎn)實踐選擇研究專題,并建立專題實驗課組,改革實驗教學方法和考核手段,將多門專業(yè)課的實驗有機地結合統(tǒng)一。實踐證明.專題性教學應用于高分子材料專業(yè)實驗課中是可行的,它改變了陳舊的實驗教學模式,對于推動高等教育向產(chǎn)、學、研方向發(fā)展具有良好的效果。
1引言
實驗教學作為高校培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié),對提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力以及人格品質(zhì)的培養(yǎng)具有理論教學不可替代的重要作用。實驗教學的主要任務是:①增加學生的感性認識,有利于學生接受和理解所學知識;②理論聯(lián)系實際,通過實驗鞏固和加深所學知識;③培養(yǎng)學生的實驗技能和觀察、分析、判斷及處理問題的綜合能力。我國高校一直以上述目的為任務進行實驗教學活動,但是在實行過程中向前兩項傾斜,從而導致大學畢業(yè)生普遍缺乏創(chuàng)造性思維、工作適應期較長,難以滿足新時期應用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。為改變上述狀況,使大學生在有限的大學學習期間獲得較強的觀察問題、分析問題,以及運用所學知識處理和解決問題的能力,我院高分子材料系經(jīng)過多年的專業(yè)教學實踐,結合專業(yè)培養(yǎng)目標及校外專業(yè)實習基地(企業(yè))急需解決的生產(chǎn)技術問題,探索出一種全新的寓實驗教學與科學研究之中的實驗課程教學模式——專題性教學模式。該教學模式有效地實現(xiàn)了專業(yè)實驗教學目標,收到了良好的實踐效果。
2專題性教學的內(nèi)涵及應用
2.1專題性教學的內(nèi)涵
專題性教學是指教師從專業(yè)培養(yǎng)目標著眼,結合教學實驗現(xiàn)狀,精選實驗教學專題,學生在教師的指導下完成實驗學習任務的教學形式。其主要內(nèi)容就是以專業(yè)體系理論為基礎,結合實驗、實訓內(nèi)容及企業(yè)生產(chǎn)需求提出研究專題,創(chuàng)設一種類似科學研究的情境,指導學生圍繞擬定專題,查閱書籍及文獻資料,擬定實驗方案,進行實驗,完成專題研究。專題性教學的目的是要改變學生的學習方式,強調(diào)一種主動研究式的實驗學習過程,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力,從而使學生在研究過程中主動地獲取知識,提高技能,并應用知識來解決實際問題。
2.2專題性教學在專業(yè)實驗課中的應用
實驗教學的改革不是簡單的教學方法上的改變,而是整個實驗教學體系的改革。根據(jù)“高分子材料與工程專業(yè)”實驗課程教學的培養(yǎng)目標,精選實驗課題,以所選專題作為主線和載體,貫穿于“高分子材料與工程專業(yè)”實驗課程中,以保證教學體系的完整。
(1)精選實驗課專題。經(jīng)過專業(yè)教師到我系校外實習基地及相關高分子材料企業(yè)進行調(diào)研,近幾年來先后選擇了如下專題性實驗專題:①木粉填充聚丙烯的研究;②無鹵阻燃塑料的研究;③納米金剛石添加在塑料中的應用。教師精選好實驗課題后,于專業(yè)課開設前的上一學期下達給學生,并結合學生的實際為學生開設“文獻檢索”選修課。學生根據(jù)自己所選課題,利用業(yè)余時間查閱資料,撰寫實驗課題綜述,并于專業(yè)課開設學期初提交給教師。
(2)統(tǒng)一規(guī),建立專題實驗課組。根據(jù)高分子材料與工程專業(yè)實驗課整體改革方案,整合多門專業(yè)課“高分子材料與助劑”、“塑料配方設計”、“塑料成型設備”、“塑料成型工藝”、“高分子性能測試”的實驗教學內(nèi)容,建立3個專題實驗課組。合理安排實驗時問,由各實驗課負責人集體討論核定每門實驗課在該專題中應當承擔的教學內(nèi)容,在此基礎上各實驗課負責人再分別就各自承擔的內(nèi)容進行實驗規(guī)劃,做到每一個專題實驗都要有明確、合理、全面的設計思想。各實驗課負責人根據(jù)各自所承擔的教學內(nèi)容構建專題實驗課組。
“高分子材料與助劑”、“塑料配方設計”實驗課為一實驗課組,主要根據(jù)材料的結構及性能的關系、材料的選用和塑料配方設計的基本原則,對專題材料進行選料及各種配方設計,制定出多套實驗配方方案。如2004級“高分子材料與工程”專業(yè)的學生選擇木粉填充聚丙烯課題組,其設計的幾個配方中,充分考慮木粉與聚丙烯的極性差異大、相容性差等問題,配方中填加各種份額的接枝材料、相容劑,考慮易于成型加工、增強等方面的問題,配方中填加不同份額的增強劑、內(nèi)外劑等。尤其在木粉的添加量、粒徑方面作了研究。在無鹵阻燃材料的研制配方中,選用氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷等無鹵阻燃劑及具有阻燃性能的添加劑對低密度聚乙烯(LDPE)進行阻燃性能的研究,以及對樹脂的力學能和加工性能影響的研究。
“塑料成型設備”、“塑料成型工藝”2門實驗課為同一實驗課組,主要研究同一配方下,選用不同的成型加工設備以及不同的加工工藝條件對材料性能產(chǎn)生的影響,制出標準樣件。在實驗過程中,隨時都有不可遇見的問題出現(xiàn)。每當出現(xiàn)問題時,引導學生找出問題、分析原因、通過進一步查閱資料、提出解決問題的辦法、修改工藝參數(shù),而后再進行實驗,反復數(shù)次,最后加工出較為理想的材料,以便對材料進行性能測試。
“高分子性能測試”課為另一課組,綜合分析檢測各實驗課組的各種材料樣件的有關性能。綜合評價各種配方、各種工藝條件下制備的材料是否符合社會生產(chǎn)需求。這樣以精選的研究專題為載體,把相關的實驗知識、實驗技術和實驗方法有機地串連起來,使學生較早體驗參加科研和創(chuàng)新活動的樂趣。
(3)改革教學方法和考核手段。在專題性專業(yè)實驗中,擺在學生面前的是一些有待解決的實際問題,學生沒有現(xiàn)成的書本照辦,學生主動參與的意識較強,但也顯得不知所措。教師要加強引導,使學生去掉急于求成的心理,認識到專題性專業(yè)實驗課題并非1節(jié)課、1本書、1門專業(yè)課和1種學習方式就能完成的,要注意把長期學習的各門課程知識形成體系。注意對所學知識綜合運用的訓練,引導學生分析有待解決的問題,根據(jù)專業(yè)基礎理論,查閱有關文獻資料,進行整理,提出解決問題的方案,這種寓實驗教學于科學研究之中的專題性實驗課教學模式,完全改變了以往專業(yè)實驗教學主要以訓練基本技能為主,實驗課的內(nèi)容比較孤立、陳舊,也改變了以往按課程進行各自的專業(yè)實驗,其內(nèi)容不可避免地會相互重復,導致有限的實驗經(jīng)費不能最大限度地發(fā)揮作用的弊端。對專題性實驗教學的部分內(nèi)容,我們采用開放式管理模式,學生在一定的時間范圍內(nèi)根據(jù)實驗內(nèi)容、自己的學習計劃和實驗室開放的時間自由選擇做實驗的時間。
專題性專業(yè)實驗課的考核內(nèi)容主要包括:課題資料的查找、課題綜述的撰寫、開題報告的撰寫、實驗的準備、實驗的設計、技能的基本操作、實驗結果、實驗報告、以及畢業(yè)論文等諸方面??己说囊暯遣粌H注重結果,而更重視過程。在成績評定上實行“兩緊”,①開題報告的答辯從緊,要求學生對查閱資料進行綜述,講清實驗配方及選用工藝條件的依據(jù);②實驗所用大型設備的使用技能要求從緊,嚴格規(guī)范按照操作程序操縱大型設備。
3應用于專業(yè)實驗課教學的意義
2004級學生就將專題型教學應用于專業(yè)實驗課教學,實踐證明:專題性教學由于內(nèi)容新、措施完善、體系設計科學合理,從而取得了較大的成功。受到了學生的廣泛歡迎。
(1)實驗課體系科學合理。專題性教學模式將多門專業(yè)實驗課,統(tǒng)一規(guī)劃整合,并有機地結合統(tǒng)一,使學生將各門專業(yè)課程知識融會貫通,自成體系。更全面而系統(tǒng)地掌握本專業(yè)的知識和實驗技能,良好地訓練學生綜合運用所學知識的能力。也符合人們認識問題內(nèi)在的規(guī)律性、系統(tǒng)性和完整性。并有效地避免了各學科實驗的重復和浪費,使有限的教學實驗經(jīng)費最大限度地發(fā)揮作用。
(2)培養(yǎng)學生綜合能力。在專題性教學中,每一個專題都從查閱相關資料開始,基本按照科研流程進行;而選題又多來自企業(yè)生產(chǎn)的需求,其內(nèi)容新,科學體系合理,完成這樣的專題,既訓練學生的認知能力也提高了學生的實驗技術技能,培養(yǎng)了學生分析、解決問題的能力。也易于激發(fā)和調(diào)動學生的學習興趣、積極性和創(chuàng)新意識。
(3)注重實驗全過程。由于每一專題是貫穿于學生在學校一年半的專業(yè)課實驗教學中,學生集實驗知識、實驗技術和實驗方法的訓練為一體,不單重視結果,更注重過程。以滲透式的方式培養(yǎng)學生的科學素質(zhì),這些素質(zhì)包括敢于懷疑、敢于創(chuàng)新和不追求功利的精神,實事求是的科學態(tài)度和規(guī)范嚴謹?shù)目茖W方法。
(4)與生產(chǎn)實際相結合。專題性教學不是單純的為教而教,它是在引導學生進行科學實驗的同時,幫助企業(yè)解決生產(chǎn)中的實際問題,直接為社會生產(chǎn)服務,體現(xiàn)了它的服務性。
(5)提前進入畢業(yè)設計。將專題性教學實驗課題與學生“畢業(yè)論文”課題嫁接,較早地引導學生撰寫課題綜述、開題報告,創(chuàng)造條件使學生參加科研活動,將畢業(yè)論文(設計)工作前移與專業(yè)課實驗融合貫通這對于解決困饒學生撰寫“畢業(yè)論文”(畢業(yè)設計)無從下手等問題也開辟了一條有效的途徑。
因此,專題性教學在夯實學生理論基礎、增加學生實踐經(jīng)驗、培養(yǎng)學生科研能力和解決實際問題的能力推動高等教育向產(chǎn)、學、研方向發(fā)展,以及理論結合實際等方面都有著十分重要的意義。