導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇高分子材料的概述，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：高分子材料；成型；控制

0 前言

作為一種實(shí)際應(yīng)用效果良好的材料，高分子材料在近期得到了廣泛的應(yīng)用。研究高分子材料成型及控制，能夠更好地提升其實(shí)踐水平，從而有效保證高分子材料的整體效果。本文從概述高分子材料的相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

1 概述

現(xiàn)階段我國(guó)在高分子合成材料方面取得了很大的進(jìn)步，相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)也在不斷發(fā)展壯大，高分子材料成型加工技術(shù)被運(yùn)用與汽車等工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)之中。高分子合成材料行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)類產(chǎn)業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。由于高分子材料的特性，必須加強(qiáng)對(duì)高分子材料的系統(tǒng)性研究，了解高分子材料的成型過(guò)程以及控制對(duì)策，為高分子材料工業(yè)的發(fā)展提供依據(jù)，是我國(guó)科研工作的重要任務(wù)。高分子材料成型加工技術(shù)屬于一門重要的科學(xué)，國(guó)內(nèi)外著名的專家學(xué)者都對(duì)其予以高度關(guān)注，將與化學(xué)、物理等方面的專業(yè)內(nèi)容融入到高分子材料成型加工技術(shù)中，為研究工作的開(kāi)展提供科學(xué)依據(jù)。

2 高分子材料的基本成型方法

2.1 擠出成型

高分子材料的基礎(chǔ)成型是通過(guò)螺桿旋轉(zhuǎn)加壓的方式，不間斷的將已經(jīng)成型的材料由有機(jī)筒擠出來(lái)，擠入到機(jī)頭中去，熔融物料通過(guò)機(jī)頭口模成型為與口模形狀相仿的型坯，然后借助相應(yīng)的牽引工具把成型的材料不斷的在模具中提取出來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行冷卻處理，進(jìn)而得到相應(yīng)的形狀。擠出成型是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，由入料、塑化、成型以及定性等過(guò)程，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)高分子材料的成型起到關(guān)鍵性的作用。

2.2 吹塑成型

吹塑就是通過(guò)中空吹塑的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要是依靠氣體的壓力，來(lái)促使處于閉合狀態(tài)的熱熔型胚發(fā)生鼓脹，進(jìn)而形成中空制品的技術(shù)過(guò)程。吹塑成型是高分子材料成型的另一種主要方式，具有發(fā)展快、效率高的特點(diǎn)。吹塑成型的主要加工模式是擠出、注塑和拉伸，是目前常用的三種吹塑方法。

2.3 注塑成型

一般情況下，我國(guó)高分子材料加工行業(yè)普遍采用的成型方法是注塑成型，其面對(duì)的生產(chǎn)對(duì)象大都是空間感強(qiáng)、立體式的材料形狀，在塑料生產(chǎn)方面具有諸多的優(yōu)勢(shì)，受到了企業(yè)的廣泛關(guān)注和應(yīng)用。注塑成型方式應(yīng)用的范圍相對(duì)較廣，成型操作所需時(shí)間短、多樣的花色、生產(chǎn)效率高等等優(yōu)點(diǎn)，是高分子材料成型最具實(shí)用性的方法。

3 現(xiàn)階段高分子材料成型技術(shù)的優(yōu)化與創(chuàng)新分析

3.1 聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備

現(xiàn)階段，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外高分子材料成型技術(shù)的研究，大都采用反應(yīng)加工設(shè)備來(lái)開(kāi)展工作，但是，該反應(yīng)加工設(shè)備的原理是在原有的混合、混煉設(shè)備上進(jìn)行完善與優(yōu)化所生產(chǎn)的產(chǎn)品，其還存在多方面的問(wèn)題，處于不成熟階段，傳熱、混煉過(guò)程等都是其中的典型問(wèn)題。另一方面，設(shè)備引進(jìn)和使用投資大、能耗高，噪音污染嚴(yán)重、密封困難。

利用聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備來(lái)創(chuàng)新與優(yōu)化高分子材料成型加工工作，相較于傳統(tǒng)的技術(shù)有了很大的進(jìn)步，加工原理以及設(shè)備的組成都有所不同。此種技術(shù)的應(yīng)用，其核心內(nèi)容是將電磁場(chǎng)條件下的機(jī)械振動(dòng)廠投入到高分子材料的機(jī)頭擠出操作中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)、生成物的聚合結(jié)構(gòu)、制品的各項(xiàng)變化等的控制，起到了良好的應(yīng)用效果。

3.2 新材料制備新技術(shù)

信息與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，為了優(yōu)化和升級(jí)高分子材料成型加工技術(shù)，可將信息存儲(chǔ)光盤應(yīng)用到加工技術(shù)中，利用盤基來(lái)直接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)成型技術(shù)的構(gòu)建，整個(gè)成型技術(shù)形成動(dòng)態(tài)式、鏈條式的操作流程，樹(shù)脂的生產(chǎn)與加工、儲(chǔ)備與運(yùn)送，再到盤基的成型，探索出酯交換的鏈條式生產(chǎn)與加工技術(shù)，能有效控制能源的使用率、提高成品的質(zhì)量。

新材料制備新技術(shù)的出現(xiàn)，為高分子材料加工行業(yè)的發(fā)展提供了發(fā)展契機(jī)，動(dòng)態(tài)全硫化制備技術(shù)也是其中的代表，是我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的重要體現(xiàn)，新技術(shù)的應(yīng)用與振動(dòng)力場(chǎng)具有密切的聯(lián)系，可以更為直觀有效的控制硫化的整個(gè)過(guò)程，能很好的應(yīng)對(duì)硫化過(guò)程中所遇到與相態(tài)有關(guān)的反轉(zhuǎn)類問(wèn)題。針對(duì)此項(xiàng)技術(shù)，科學(xué)家應(yīng)致力于研究與技術(shù)相匹配的更具全面化的設(shè)備，為我國(guó)高分子材料加工水平提供技術(shù)支撐。

4 高分子材料在成型過(guò)程中的控制

近年來(lái)，我國(guó)由于綜合國(guó)力的提升，在科學(xué)領(lǐng)域取得了一項(xiàng)又一項(xiàng)矚目的成績(jī)，其中高分子材料在成型過(guò)程中的控制是研究的主要課題之一。高分子材料在一定條件下極易發(fā)生結(jié)構(gòu)上變化，溫度、外力等都是影響高分子材料所形成的聚合物的結(jié)構(gòu)與形態(tài)，同時(shí)在外部條件的影響下，高分子材料還會(huì)發(fā)生聚集形態(tài)上的變化，一系列的問(wèn)題都是現(xiàn)階段科學(xué)家研究的主要問(wèn)題。通過(guò)不斷的研究，科學(xué)家得出了一系列的成果，實(shí)現(xiàn)對(duì)新型高分子材料的開(kāi)發(fā)，形成了多元化的高分子材料群體，并投入實(shí)際的應(yīng)用之中，促進(jìn)了高分子材料工業(yè)的發(fā)展。通過(guò)研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大部分聚合物多相體系存在不相溶的現(xiàn)象，制約著成型過(guò)程中的控制工作，為了改善此類情況，可以適當(dāng)?shù)娜谌氲谌M分。在聚合物生產(chǎn)與加工的過(guò)程中，所研制出的產(chǎn)品會(huì)處于溫度不穩(wěn)定的環(huán)境中，由于制品極易受到溫度的影響而發(fā)生形態(tài)和結(jié)構(gòu)上的變化，進(jìn)而影響其性能，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)制品溫度的控制。由于制品的溫度會(huì)隨著時(shí)間推移為發(fā)生動(dòng)態(tài)上的變化，可見(jiàn)，了解在非等溫場(chǎng)條件下，聚合物、共混物制品溫度與時(shí)間的變化關(guān)系是非常關(guān)鍵的，并對(duì)變化的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，可為成型過(guò)程中的形態(tài)結(jié)構(gòu)控制提供依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以高分子材料成型方法和控制進(jìn)行了具體性的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，高分子材料的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)決定了其在實(shí)踐中的應(yīng)用地位，有關(guān)人員應(yīng)該從其客觀實(shí)際需求出發(fā)，充分利用自身有利條件，研究制定最為符合實(shí)際的成型及控制實(shí)施方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊帆.淺析高分子材料成型加工技術(shù)[J].應(yīng)用科學(xué)，2011（08）：66-68.

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關(guān)鍵詞：高分子材料；專業(yè)學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)方法

一、高分子材料成型加工專業(yè)概述

高分子材料成型加工技術(shù)是以高分子材料的結(jié)構(gòu)性能和改性制備、制品設(shè)計(jì)、成型工藝、模具設(shè)計(jì)與應(yīng)用、性能檢測(cè)、設(shè)備應(yīng)用等為研究對(duì)象的一門學(xué)科。開(kāi)設(shè)主要課程有高分子化學(xué)基礎(chǔ)、高分子物理學(xué)、聚合物流變學(xué)、聚合物加工原理、高分子材料與配方、高分子材料成型工藝、塑料成型模具、塑料成型設(shè)備等。高分子材料成型加工工藝是高分子材料成型加工技術(shù)專業(yè)最為核心的課程。培養(yǎng)具有高分子材料成型加工專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，能在高分子材料領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理等方面工作的高素質(zhì)應(yīng)用型專門技能人才。通過(guò)本專業(yè)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該掌握高分子材料的改性與配制方法；高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系；聚合物加工流變學(xué)、成型加工工藝和成型模具設(shè)計(jì)的基本理論和基本技能；具有對(duì)高分子材料進(jìn)行改性及加工工藝研究、設(shè)計(jì)和分析測(cè)試，并開(kāi)發(fā)新型高分子材料及產(chǎn)品的初步能力；具有應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模流分析、制品與模具設(shè)計(jì)應(yīng)用的能力；具有對(duì)高分子材料改性及加工過(guò)程進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和管理的初步能力。

二、高分子材料成型加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革方法探索

（一）對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，讓其更具實(shí)操性

高分子材料成型加工技術(shù)是一門系統(tǒng)學(xué)科，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程也應(yīng)該是一個(gè)具有系統(tǒng)性的課程。但在以往的課程設(shè)置中卻將實(shí)驗(yàn)課程分割成了高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn)、高分子成型加工實(shí)驗(yàn)等若干個(gè)零碎的單元實(shí)驗(yàn)，學(xué)生獲得的實(shí)驗(yàn)知識(shí)散亂，無(wú)法形成系統(tǒng)的知識(shí)鏈和技能集群。因此，將相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行項(xiàng)目分類，按照案例模塊設(shè)計(jì)，將相關(guān)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地串聯(lián)成一門集趣味性、知識(shí)性和實(shí)踐性為一體的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，這樣知識(shí)間的聯(lián)系也更為緊密，使實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)操性更高。

（二）讓實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證性向探究性轉(zhuǎn)變，增加學(xué)生的自主性

現(xiàn)行的高分子材料成型加工實(shí)驗(yàn)教材上，都是以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的正確性作為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)教材上已經(jīng)將實(shí)驗(yàn)方法、步驟、標(biāo)準(zhǔn)等介紹得非常清楚了，因此，學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)教材上的步驟完成即可，整個(gè)過(guò)程很少有需要學(xué)生創(chuàng)新探索的地方。很顯然，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是無(wú)法滿足高職教育對(duì)于提高學(xué)生綜合實(shí)際應(yīng)用能力的要求的。為此，在已有實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向探究性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案，自行探究完整實(shí)驗(yàn)應(yīng)該如何做。學(xué)生將自己設(shè)定的實(shí)驗(yàn)步驟完整地記錄下來(lái)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果出現(xiàn)了問(wèn)題，學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)步驟探究分析問(wèn)題的癥結(jié)。例如在做pp樹(shù)脂熔體指數(shù)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，同時(shí)進(jìn)行pp樹(shù)脂分子量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，通過(guò)兩種實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究，使學(xué)生真正懂得在同一環(huán)境因素條件下，熔體指數(shù)只是樹(shù)脂熔體流動(dòng)性能好壞的表現(xiàn)形式，而高分子的大小才是樹(shù)脂熔體流動(dòng)性好壞的內(nèi)在決定因素。只有讓學(xué)生的所學(xué)在探究性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有所體現(xiàn)，學(xué)生才能切實(shí)得到實(shí)踐能力上的提升，才能不斷提升自身綜合素質(zhì)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力才會(huì)得到有效提升。

（三）增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)意性與趣味性

高分子材料成型加工的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與一般化學(xué)實(shí)驗(yàn)的不同之處在于，它的很多實(shí)驗(yàn)都需要一個(gè)完整的工藝流程才能看到效果，有的單元實(shí)驗(yàn)枯燥無(wú)味，因此，對(duì)于高分子材料成型加工實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，增加一些創(chuàng)意性與趣味性是非常必要的。學(xué)生如果將做實(shí)驗(yàn)當(dāng)做自己的興趣來(lái)對(duì)待，所取得的教學(xué)效果會(huì)更好。以雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂的合成與粘接實(shí)驗(yàn)為例，由于環(huán)氧樹(shù)脂是透明的，因此教師可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前自行準(zhǔn)備一些喜歡的樹(shù)葉或者卡片之類的東西。當(dāng)環(huán)氧預(yù)聚體合成出來(lái)以后可以將這些準(zhǔn)備好的樹(shù)葉以及卡片等放到合成模具中，然后進(jìn)行灌漿、封口以及加熱操作，待其固化以后就會(huì)得到一個(gè)非常漂亮的自制相框。在這一創(chuàng)意的啟發(fā)下，學(xué)生還可以發(fā)揮自己的才智制作出臺(tái)歷、鑰匙牌等小用具，這就使這樣的實(shí)驗(yàn)變得非常的有趣。這些創(chuàng)意不僅讓學(xué)生獲得了成就感，同時(shí)也更加喜歡實(shí)驗(yàn)課程。

（四）實(shí)施案例教學(xué)法來(lái)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析能力

高職院校教學(xué)的重要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法。在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的需要，運(yùn)用案例來(lái)個(gè)別說(shuō)明展示，從實(shí)際案例出發(fā)，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，通過(guò)師生的共同努力使學(xué)生達(dá)到舉一反三、理論聯(lián)系實(shí)際、融會(huì)貫通、增強(qiáng)知識(shí)、提高能力和水平的方法。它實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向，將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)，迅速、高效地解決實(shí)際問(wèn)題。為了讓同學(xué)們掌握分析解決塑料制品應(yīng)力開(kāi)裂現(xiàn)象的方法，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)校高分子材料加工中心生產(chǎn)的某品牌的食用油包裝瓶蓋在使用過(guò)程中發(fā)生部分開(kāi)裂現(xiàn)象為例，讓同學(xué)們分析發(fā)生開(kāi)裂的原因。通過(guò)調(diào)查研究知道，瓶蓋發(fā)生開(kāi)裂可能是加工溫度等工藝條件設(shè)定不合適、材料的選擇不夠正確、模具的冷卻系統(tǒng)和模具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理等因素造成。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)模流分析，發(fā)現(xiàn)主要是澆口進(jìn)澆方向不正確而引發(fā)的應(yīng)力收縮開(kāi)裂。為此，將進(jìn)澆方向改為從瓶蓋側(cè)向進(jìn)澆，使問(wèn)題得到了解決。

參考文獻(xiàn) 

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[3]基于制品設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化的高分子成型加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J]. 楊斌，夏茹，錢家盛，蘇麗芬，苗繼斌，陳鵬. 廣東化工. 2013（17） 

作者簡(jiǎn)介 

篇3

一、教學(xué)內(nèi)容

據(jù)大多數(shù)學(xué)生反映《高分子化學(xué)》這門課程很難學(xué)習(xí)，因?yàn)檫@門課內(nèi)容較多且比較分散，而且涉及的聚合反應(yīng)類型之間關(guān)聯(lián)程度不大，因此對(duì)課程重點(diǎn)和系統(tǒng)性不容易把握住。教師授課時(shí)要運(yùn)用一定的技巧，如對(duì)于比較難的問(wèn)題要講透徹，不能讓學(xué)生處于懵懂狀態(tài)；而對(duì)于陽(yáng)離子聚合、配位聚合、聚合物的化學(xué)反應(yīng)等可為學(xué)生做較簡(jiǎn)單介紹，將節(jié)省下來(lái)的時(shí)間為學(xué)生講解難點(diǎn)和重點(diǎn)；而為了使學(xué)生更好地掌握本門課程的精髓，教師授課時(shí)要避免將教材內(nèi)容“填鴨式”灌輸給學(xué)生，應(yīng)有針對(duì)性、側(cè)重地講解，少講精講，主要講解以下內(nèi)容：

1.高分子的概述。

對(duì)于一門課程的學(xué)習(xí)首先要了解此課程的基本概念，在《高分子化學(xué)》這門課程開(kāi)始進(jìn)入正式內(nèi)容教授前，向?qū)W生介紹高分子的概述是很必要的事。為了讓學(xué)生更好地了解自己即將學(xué)習(xí)的課程，需要介紹高分子的基本概念、高分子的發(fā)展歷史、高分子的現(xiàn)狀及分類和代表產(chǎn)品，通過(guò)介紹使學(xué)生對(duì)高分子有詳細(xì)認(rèn)知，并調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)高分子的熱情，積極認(rèn)真地探索和學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，為以后投身于高分子行業(yè)打下牢固的基礎(chǔ)。

2.聚合反應(yīng)。

《高分子化學(xué)》這門課程涉及的聚合反應(yīng)眾多，如自由基聚合、陰離子聚合、陽(yáng)離子聚合等，而對(duì)于這些聚合反應(yīng)的教授可按照以下三步來(lái)。

首先，需要對(duì)各種聚合方法的基本概念和聚合機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)介紹，使學(xué)生對(duì)各種聚合反應(yīng)有個(gè)大致了解，聚合機(jī)理要重點(diǎn)講解及掌握，如自由基聚合為用自由基引發(fā)，使鏈增長(zhǎng)（鏈生長(zhǎng)）自由基不斷增長(zhǎng)的聚合反應(yīng)。

其次，對(duì)各個(gè)聚合反應(yīng)中涉及的基元反應(yīng)進(jìn)行講解及特點(diǎn)概括，如自由基聚合的基元反應(yīng)的特點(diǎn)是：慢引發(fā)、快增長(zhǎng)、速終止、可轉(zhuǎn)移。這些特點(diǎn)的概括使學(xué)生對(duì)各個(gè)聚合反應(yīng)更好地記憶。

最后，介紹各個(gè)聚合反應(yīng)具有的微觀動(dòng)力學(xué)方程，以自由基聚合為例[2]。

每個(gè)聚合反應(yīng)均按照這三步講授，使學(xué)生學(xué)起來(lái)?xiàng)l理明晰，不至于暈頭轉(zhuǎn)向。

二、教學(xué)方法

學(xué)生對(duì)課程的掌握程度與自己的學(xué)習(xí)態(tài)度有關(guān)，與老師的教學(xué)方法也有關(guān)。下面介紹一些教學(xué)方法及教學(xué)方面的建議：

1.多媒體和板書結(jié)合教學(xué)。

近年來(lái)多媒體教學(xué)已成為教學(xué)的一種重要方式，為教學(xué)帶來(lái)了很大方便，如生動(dòng)展示各種反應(yīng)模型，特別是一些三維立體模型[3]。然而據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分學(xué)生不喜歡多媒體教學(xué)，以為老師使用制作好的PPT進(jìn)行講解時(shí)，節(jié)奏很快，對(duì)那些沒(méi)有提前預(yù)習(xí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，很難跟上老師的節(jié)奏。另一方面多媒體教學(xué)使老師與學(xué)生間缺乏交流，從而教學(xué)質(zhì)量下降。最后PPT設(shè)計(jì)不合理，照搬課本上的文字，缺乏趣味。因此老師在授課過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)行適量的板書教學(xué)，如講授聚合機(jī)理時(shí)，利用板書教學(xué)，能清楚地描繪出反應(yīng)過(guò)程、電子轉(zhuǎn)移過(guò)程、化學(xué)鍵的破壞及產(chǎn)生過(guò)程，學(xué)生比較容易接受。

2.突出重點(diǎn)。

如上所述，教師授課時(shí)要有針對(duì)性、側(cè)重點(diǎn)講解，少講精講，這樣不但學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力降低，而且老師可以利用節(jié)省下來(lái)的時(shí)間為學(xué)生介紹一些相關(guān)課外知識(shí)，開(kāi)闊其眼界。

3.理論聯(lián)系實(shí)際，知識(shí)與實(shí)踐統(tǒng)一。

為了使學(xué)生更好地掌握這門課程，老師授課的同時(shí)應(yīng)該開(kāi)設(shè)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課，將理論在實(shí)踐中運(yùn)用，并且在實(shí)踐中更好地掌握理論。我校在確立高分子化學(xué)作為高分子材料專業(yè)主干課程的同時(shí)配套了高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子生產(chǎn)實(shí)習(xí)及高分子科學(xué)實(shí)踐等教學(xué)環(huán)節(jié)。

篇4

關(guān)鍵詞:高分子材料;高分子化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高分子化學(xué)課程教學(xué)的一種最有效的實(shí)踐教學(xué)形式，它可以幫助和促進(jìn)學(xué)生課堂理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與消化，建立和鞏固高分子化學(xué)基本概念和理論，獲取高分子化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)和操作技能。我國(guó)著名化學(xué)家戴安邦指出:“只傳授化學(xué)知識(shí)和技術(shù)的化學(xué)教育是片面的，全面的化學(xué)教育要求既傳授化學(xué)知識(shí)和技巧，又訓(xùn)練科學(xué)方法與思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德，學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中是學(xué)習(xí)的主體，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練用實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問(wèn)題，使各項(xiàng)智力皆得到發(fā)展”。這番話指出了開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的深刻內(nèi)涵和重要價(jià)值。2004年國(guó)家教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評(píng)估方案》在評(píng)估指標(biāo)的二級(jí)指標(biāo)“實(shí)踐教學(xué)”中，從“實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與體系，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課的比例及效果，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放”三個(gè)方面明確了實(shí)踐教學(xué)改革和發(fā)展的方向。近幾年高校的化學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革取得了令人矚目的成果。高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)是很多高校在近年來(lái)新開(kāi)設(shè)的專業(yè)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)與改革方面的成果積累較少，尤其高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用陳舊的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法依然居多。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)高校高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)依然不同程度地存在一些問(wèn)題。

一、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀剖析

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容欠爭(zhēng)理

多數(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬于理論教學(xué)，沒(méi)有單獨(dú)設(shè)課和單獨(dú)考核，實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)較少雖然有些高校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)獨(dú)立設(shè)課，但僅作為考查課。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中傳統(tǒng)的、陳舊的實(shí)驗(yàn)較多，而體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果的實(shí)驗(yàn)很少認(rèn)知性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所占的比理偏高，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)偏少，而且實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)偏重于理論，突出高分子材料應(yīng)用性特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)太少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一

學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義預(yù)習(xí)，然后進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)前教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、儀器使用方法、測(cè)試方法、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄表格及數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)行詳細(xì)的集中講解。學(xué)生只需按教師指導(dǎo)的過(guò)程按部就班或者依照講義“照方抓藥”，就可以完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。一部分學(xué)生糊里糊涂地來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，只動(dòng)手不動(dòng)腦地完成實(shí)驗(yàn)，然后又迷迷糊糊地離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果沒(méi)有給他們留下太深的印象，對(duì)學(xué)生觀察能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)都很不夠。這種統(tǒng)一模式、統(tǒng)一要求、齊步走的教學(xué)方法，一方面造成了學(xué)生對(duì)教師的過(guò)分依賴，另一方面抑制了學(xué)生個(gè)性思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.實(shí)驗(yàn)?zāi)蹖W(xué)手段落后

在現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，雖然網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)在理論教學(xué)中得到了普遍應(yīng)用，但虛擬、仿真等實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段未能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推廣應(yīng)用。這樣對(duì)于一些耗費(fèi)過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、毒性過(guò)大、危險(xiǎn)性過(guò)高的實(shí)驗(yàn)，只能最低限度地開(kāi)設(shè)，且開(kāi)設(shè)過(guò)程中費(fèi)用大和危險(xiǎn)性高，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)此類重要實(shí)驗(yàn)缺乏足夠的認(rèn)知和感受的機(jī)會(huì)。

二、新教學(xué)模塊的實(shí)踐性探索與成效

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)高校高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，借鑒其他化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的優(yōu)秀成果，提出了基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的三個(gè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊體系，并在每個(gè)模塊中結(jié)合常熟理工學(xué)院教師的科研成果引入_些新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，采用開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)新的體系和教學(xué)方法在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力方面起到了較好的效果。

1.基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)?zāi)K構(gòu)建的目的著重建立高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)之間的有機(jī)聯(lián)系。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)、清潔衛(wèi)生習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。訓(xùn)練學(xué)生掌握熟練規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作技能和技巧，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)?zāi)K的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)在課時(shí)總量的40%～50%為宜，課時(shí)數(shù)約30學(xué)時(shí)，開(kāi)設(shè)8～10個(gè)實(shí)驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)涉及到高分子化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，如自由基、陰離子，陽(yáng)離子等連鎖反應(yīng)機(jī)理，縮聚、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合等逐步反應(yīng)機(jī)理，開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)機(jī)理等。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法方面涉及到本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合、熔融縮聚、界面縮聚等。如設(shè)計(jì)膨脹計(jì)發(fā)測(cè)定苯乙烯本體聚合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受到了誘導(dǎo)期概念、聚合過(guò)程體積減小的現(xiàn)象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化學(xué)理論知識(shí)。設(shè)計(jì)過(guò)硫酸鉀引發(fā)甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合實(shí)驗(yàn)，除讓學(xué)生明確了乳液聚合的基本原理外，還了解到了聚合物大分子鏈端基的重要作用。設(shè)計(jì)己二酰氯和己二胺界面縮聚實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深入理解了界面縮聚的概念和聚合物的可紡成纖性能等主要高分子知識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)一些自由基、陰離子、陽(yáng)離子等連鎖反應(yīng)機(jī)理的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握了活性中心的概念，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中認(rèn)知了這些引發(fā)劑的活性、安全使用和貯存事項(xiàng)。

2.綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊旨在培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力，自主設(shè)計(jì)和分析解決問(wèn)題的能力。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的較高層次，注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自主設(shè)計(jì)性和綜合性。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)在課時(shí)總量的20%～25%為宜，課時(shí)數(shù)約15學(xué)時(shí)，開(kāi)設(shè)2～3個(gè)實(shí)驗(yàn)。本教學(xué)模塊的特點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性，可以將同一門課的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，或者是幾門課的實(shí)驗(yàn)組合在一起，形成一個(gè)大實(shí)驗(yàn)。本教學(xué)模塊的特點(diǎn)之二是實(shí)驗(yàn)方案的靈活性和設(shè)計(jì)性，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的意識(shí)和良好習(xí)慣。例如關(guān)于高分子合成實(shí)驗(yàn)先確定好采用的聚合機(jī)理和聚合方法，在原材料配方組成、引發(fā)劑種類及用量、合成溫度等工藝條件方面給出一個(gè)大致的框架，然后讓學(xué)生在所給的框架內(nèi)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)。譬如懸浮法制備聚苯乙烯珠粒實(shí)驗(yàn)，水的用量范圍為苯乙烯質(zhì)量的100%～200%、分散劑為磷酸鈣或聚乙烯醇兩種、引發(fā)劑過(guò)氧化二苯甲酰用量為苯乙烯質(zhì)量的0.2%～1.0%、反應(yīng)溫度設(shè)定在75℃～85℃范圍等。學(xué)生通過(guò)自行設(shè)計(jì)的方案實(shí)施實(shí)驗(yàn)獲得了不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)對(duì)不同組之間實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析，找到了影響懸浮法制備聚苯乙烯珠粒的一些因素，激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的興趣，發(fā)揮了學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

3.研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

設(shè)置研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊培養(yǎng)學(xué)生的科研和創(chuàng)新意識(shí)、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才的教育目標(biāo)提供重要的教學(xué)內(nèi)容實(shí)體支撐。 　 本實(shí)驗(yàn)?zāi)K是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最高層次，注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立自主陛、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)在課時(shí)總量的20%～25%為宜，課時(shí)數(shù)約15學(xué)時(shí)，開(kāi)設(shè)2～3個(gè)實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的特點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的獨(dú)立自主性和綜合性。也就是說(shuō)確定好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之后，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下獨(dú)立自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方案的調(diào)研、設(shè)計(jì)、實(shí)施和結(jié)果分析。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的特點(diǎn)之二是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用性和創(chuàng)新性，所擬定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必須關(guān)聯(lián)生產(chǎn)實(shí)踐中的聚合物產(chǎn)品，充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用性。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要針對(duì)這些高分子產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)踐中存在的共性問(wèn)題和關(guān)鍵問(wèn)題的解決來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性很高，樂(lè)此不疲，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和展示高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性特征提供了最佳學(xué)習(xí)平臺(tái)，尤其是開(kāi)發(fā)一些聯(lián)系生活實(shí)際的應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生親身感受到高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用價(jià)值，能強(qiáng)烈激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動(dòng)機(jī)。此外，研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)往往需要多名學(xué)生共同完成，有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。例如，聚氨酯絕緣漆的制備及性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生做一個(gè)實(shí)驗(yàn)配方，每5名學(xué)生一組，5名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合在一起可以得出高分子樹(shù)脂配方組成與漆膜性能之間的關(guān)系曲線，以及固化條件與漆膜性能之間的關(guān)系曲線。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，5名學(xué)生要共同安排實(shí)驗(yàn)方案，盡量保持操作的一致性，最后得出的結(jié)果要呈規(guī)律性變化。如果有一名學(xué)生操作有誤，這個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)就會(huì)落在規(guī)律性以外，影響其他學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。因此，實(shí)施研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)教師也提出了更高要求。在每次實(shí)驗(yàn)前，教師要指導(dǎo)學(xué)生擬定方案，并對(duì)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和各種影響因素進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，又有多種意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)，這勢(shì)必要求師生共同分析和討論造成這些現(xiàn)象的原因，幫助學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象深刻理解事物的本質(zhì)。這樣做需要教師有相當(dāng)?shù)闹R(shí)儲(chǔ)備量，并且要求教師也不斷進(jìn)取，充分體現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)的教育理念。

三、結(jié)論

基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)+教學(xué)模塊教學(xué)的實(shí)踐證明教學(xué)效果顯著，特別對(duì)提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)生理論課學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)技能取得了預(yù)期效果。基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)?zāi)K的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)之間的有機(jī)聯(lián)系，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能和技巧的掌握和規(guī)范。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在學(xué)生自主設(shè)計(jì)和分析解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)。研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在學(xué)生科研和創(chuàng)新意識(shí)的建立，以及學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)。

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篇5

關(guān)鍵詞 智能水凝膠 分類 制備方法 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：O648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

水凝膠是一類具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的親水性高分子材料，能夠在水中顯著溶脹但不溶解。根據(jù)對(duì)外界刺激的響應(yīng)情況，水凝膠主要分為傳統(tǒng)水凝膠和智能水凝膠。其中智能水凝膠在藥物控釋、酶的固定和生物工程材料等眾多領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。

1智能水凝膠的分類

根據(jù)對(duì)外界環(huán)境刺激的響應(yīng)程度，智能水凝膠通常分為溫敏型水凝膠、pH敏感型水凝膠、光敏型水凝膠、電敏型水凝膠以及多重敏感型水凝膠等。

1.1溫敏型水凝膠

溫敏型水凝膠的溶脹性會(huì)隨外界環(huán)境溫度的改變而改變。傳統(tǒng)溫敏型水凝膠多采用丙烯酰胺為原料，具有一定的毒性且不易降解?，F(xiàn)在更多采用的是具有生物相容性、可降解性的殼聚糖、纖維素和海藻酸鈉等天然高分子材料來(lái)進(jìn)行制備。Scherman等制備的溫敏型水凝膠具有可逆性，因此表現(xiàn)出了動(dòng)態(tài)的溫度響應(yīng)特性。

1.2 pH敏感型水凝膠

pH敏感型水凝膠的溶脹性會(huì)隨外界環(huán)境pH值的改變而改變。pH敏感型水凝膠中含有大量易水解或質(zhì)子化的酸、堿基團(tuán)，如羧基和氨基，這些基團(tuán)的解離易受外界環(huán)境pH值的影響。pH敏感型水凝膠一般分為陰離子型pH敏感水凝膠、陽(yáng)離子型pH敏感水凝膠和兩性離子型pH敏感水凝膠。Kang等利用鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)制備了具有pH和溫度雙重敏感性的智能水凝膠。

1.3光敏型水凝膠

當(dāng)受到光刺激后，光敏型水凝膠的溶脹性會(huì)發(fā)生顯著的改變。一般地，在膠體的制備過(guò)程中，引入對(duì)光敏感的基團(tuán)或是發(fā)色基團(tuán)，制得的水凝膠即具有光敏性。例如Jiang等制備了具有光響應(yīng)性的準(zhǔn)輪烷水凝膠，這種制備方法為準(zhǔn)輪烷系統(tǒng)的應(yīng)用提供了一個(gè)嶄新的研究平臺(tái)。

1.4電敏型水凝膠

電敏型水凝膠的溶脹性會(huì)隨外加直流電場(chǎng)的改變而改變。電敏型水凝膠溶脹性的改變一般指的是電收縮現(xiàn)象，會(huì)有水分從膠體內(nèi)出來(lái)。例如管娟等通過(guò)將大豆蛋白（SPI）和羧甲基殼聚糖（CMCS）進(jìn)行溶液共混，并以環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，成功制備了該類水凝膠。在電場(chǎng)的作用下，這種水凝膠表現(xiàn)出很好的電場(chǎng)敏感性。

2智能水凝膠的制備方法

2.1交聯(lián)聚合法

一般地，交聯(lián)聚合法是指在交聯(lián)劑的作用下，由單體經(jīng)自由基均聚或共聚而制得高分子水凝膠。這種方法使用的單體一般有醋酸乙烯酯系列、丙烯酸系列等，用到的交聯(lián)劑主要是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、雙丙烯酸聚乙二醇酯等。例如徐盈佳等采用水溶液自由基聚合法制備了聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPA）。

2.2接枝共聚法

接枝共聚法指的是用共價(jià)鍵連接a-烯烴類單體來(lái)制備高分子水凝膠。目前最常用的單體主要是丙烯酸、丙烯胺和丙烯酰胺等，引發(fā)劑主要是硝酸鈰銨以及復(fù)合引發(fā)劑，也可用過(guò)氧化物、氧化還原引發(fā)劑等。例如El-Zawawy等通過(guò)把乙烯醇和丙烯酰胺接枝到造紙廢料中的紙漿黑液上制得了溶脹性能較好的環(huán)保型水凝z。

2.3互穿網(wǎng)絡(luò)法

互穿網(wǎng)絡(luò)法指的是高分子聚合物間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互穿的方式來(lái)制備智能水凝膠。與其它制備水凝膠的方法相比，互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是能使兩種或兩種以上的功能和性能均不同的聚合物進(jìn)行穩(wěn)定的結(jié)合。

3智能水凝膠的應(yīng)用

由于能夠?qū)Νh(huán)境刺激產(chǎn)生響應(yīng)，智能水凝膠在藥物控釋、組織材料、生物工程、農(nóng)林業(yè)等很多領(lǐng)域的應(yīng)用都表現(xiàn)突出。

智能水凝膠用于藥物控釋方面的優(yōu)勢(shì)是能夠根據(jù)人體環(huán)境的不同變化來(lái)控制藥物的釋放速率，并能延長(zhǎng)藥物在治療或吸收部位的停留時(shí)間，從而能有效地治療疾病。例如Juntanon等以PVA作為基質(zhì)，磺基水楊酸為模型藥物合成了電敏型載藥水凝膠。這類水凝膠可以通過(guò)調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度或改變電極來(lái)控制藥物的釋放速率。

智能水凝膠在酶的固定、生物工程材料、農(nóng)林業(yè)方面等領(lǐng)域也有非常廣泛的應(yīng)用。例如利用智能水凝膠作為基質(zhì)制備可溶性固定化酶，可有效克服傳統(tǒng)酶固定方法的不足；利用智能水凝膠制備的生物工程材料具有良好的生物相容性和活性。

綜上所述，智能水凝膠材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，然而也有不足之處，如機(jī)械強(qiáng)度差，響應(yīng)速率慢，性能不穩(wěn)定等。因此對(duì)于其性能的改善還有許多工作要做。這就促使人們?cè)诮窈笠獙?duì)智能水凝膠的各種性能進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探索，制備出性能更優(yōu)異的智能水凝膠。

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關(guān)鍵詞：聚氨酯；生物活性材料；高分子

1概述

聚氨酯生物材料因選擇具有良好生物相容性和可降解性的聚酯類聚合物為軟段，共價(jià)并入由二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑構(gòu)成的硬段[1]，賦予了材料良好力學(xué)性能，高拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，良好的耐磨損、抗曲撓性能。正是這些原料中的官能團(tuán)使得聚氨酯材料的降解可以被調(diào)控。同時(shí)，改變聚酯/聚醚與二異氰酸酯酯的比列可以使它的降解時(shí)間達(dá)到數(shù)月之久，使其得以匹配細(xì)胞的生長(zhǎng)速率，滿足組織醫(yī)用材料的要求。除此之外，改變擴(kuò)鏈劑的種類能獲得更多類型的聚氨酯，使其具有了更強(qiáng)的分子可設(shè)計(jì)，可以通過(guò)臨床需要選擇合適的原料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工，性能可控范圍大。另外，軟硬段之間的力學(xué)不相容性，又使其具有了良好的形狀記憶性能[2]。以上諸多的優(yōu)良特性，使聚氨酯材料已經(jīng)成為生物材料研究熱點(diǎn)之一，廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，如藥物緩釋載體材料、手術(shù)縫合線、人造皮膚、軟骨組織工程、骨組織工程。面對(duì)生物體這個(gè)復(fù)雜而又敏感的環(huán)境，帶有生活活性的生物材料能在使用中為細(xì)胞生長(zhǎng)提供一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)修復(fù)。因此，修復(fù)使用的材料具有生物活性是一個(gè)關(guān)鍵要素。但是，就目前報(bào)道聚氨酯材料都不具有生物活性，其主鏈上也沒(méi)有可供引入生物活性分子的反應(yīng)性基團(tuán)，這極大的限制它的應(yīng)用。

2無(wú)機(jī)成分改性聚氨酯

通常來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)聚氨酯材料的生物活化通常有三種設(shè)計(jì)策略。第一種是將磷酸三鈣、羥基磷灰石或者其它無(wú)機(jī)陶瓷材料作為一種生物活性分子。通常用它們改性的方法便是將它們與聚氨酯材料進(jìn)行共混或者是涂層。羥基磷灰石、微晶陶瓷或者磷酸三鈣都有與天然骨頭相似的物質(zhì)，是一類重要的生物活性材料。羥基磷灰石，最為一種最重要的無(wú)機(jī)磷酸鹽，在過(guò)去的幾十年里已經(jīng)作為一種醫(yī)用材料被廣泛的應(yīng)用了。作為一種生物活性材料被利用，除了它有著與天然骨頭相似的成分外，還能調(diào)節(jié)生物材料降解過(guò)程中的pH值達(dá)到生物降解穩(wěn)定性，以誘導(dǎo)骨生長(zhǎng)，防止炎癥發(fā)生。這些多樣的生物活性物質(zhì)使得改性后的材料具有更好的細(xì)胞相容性，無(wú)機(jī)陶瓷改性的生物活性材料若是用于骨修復(fù)，還能促進(jìn)骨誘導(dǎo)和骨的傳導(dǎo)[3]。雖然無(wú)機(jī)磷酸鹽是一種重要的生物活性材料，但是現(xiàn)在的技術(shù)還無(wú)法完美解決它們?cè)趹?yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題-----無(wú)機(jī)磷酸鹽與聚氨酯的相容性。這使得我們很難用它們制備出一個(gè)均一的基質(zhì)，特別是當(dāng)無(wú)機(jī)陶瓷的含量較高的時(shí)候，涂層和共混都很難制備出一個(gè)均一的基體材料[4]。一些研究者還發(fā)現(xiàn)，一些HA/PLA的復(fù)合材料在生理環(huán)境中會(huì)快速失去它的力學(xué)性能。多數(shù)情況下HA和聚合之間的界面會(huì)出現(xiàn)分離，原因有兩點(diǎn)：（1）磷酸鹽陶瓷和聚合物之間缺乏有效地粘附；（2）HA表面上與聚合物主鏈連接的OH自催化降解。聚氨酯/HA的結(jié)構(gòu)與PLA/HA相似，因此可能會(huì)出現(xiàn)相似的界面分離。

3可溶性生物活性分子改性聚氨酯

第二種是將可溶性的生物活性分子，如生長(zhǎng)因子添加到生物材料中，讓其在后期釋放從而引發(fā)或者調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，以達(dá)到組織修復(fù)或形成的目的。IGF 在人體骨骼的正常生長(zhǎng)與維持過(guò)程中起重要作用，呈現(xiàn)出BMP和TGF-β的整合作用與骨形成擴(kuò)增的效果。BMP 被認(rèn)為具有早期前體骨細(xì)胞復(fù)制和成骨細(xì)胞定型的重要效應(yīng)。TGF-β是具有誘導(dǎo)定型骨細(xì)胞復(fù)制和促進(jìn)成骨細(xì)胞生產(chǎn)基質(zhì)的潛能。PDGF（血小板衍生生長(zhǎng)因子）能夠在間充質(zhì)組織中誘導(dǎo)未分化的細(xì)胞增殖，若與IGF，TGF-β，或BMP 共用，則可以增強(qiáng)骨組織的再生，但是它不能提供完整的骨生成特性。

4細(xì)胞活性成分改性聚氨酯

第三種是將細(xì)胞粘附多肽通過(guò)化學(xué)或者物理改性接入到生物材料中。研究表明胞外蛋白確實(shí)在細(xì)胞粘附和鋪展于材料的過(guò)程中起著重要作用，因?yàn)榧?xì)胞外基質(zhì)上特定的功能域可通過(guò)整合素與細(xì)胞膜直接連接。大量的特定的細(xì)胞識(shí)別序列被辨別，最為集中序列是存在于基質(zhì)分子(玻連蛋白、纖連蛋白、層連蛋白、膠原及原纖蛋白)中的(arginine-glycine-aspartic acid ) RGD。RGD是一種近年來(lái)被廣泛用來(lái)設(shè)計(jì)生物活性聚氨酯材料的生物活性因子。通常為了連接牢固，RGD多肽通過(guò)羥基、氨基、羧基等官能團(tuán)共價(jià)連接到聚合物中。

5結(jié)語(yǔ)

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關(guān)鍵詞：固體材料；鋼廠設(shè)備；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH117.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

就是用劑減少(或控制)兩摩擦表面之間的摩擦力或其他形式的表面破壞的作用。劑包括油、脂、性粉末、薄膜材料(粘結(jié)干膜、電鍍、電泳、濺射、離子鍍固體膜、陶瓷膜等)和整體材料(金屬基、無(wú)機(jī)非金屬基或塑料基自材料等)。劑根據(jù)其物質(zhì)狀態(tài)可以分成四類，即氣體、油類、脂類和固體劑。固體是將固體物質(zhì)涂或鍍于摩擦界面，以降低摩擦，減少磨損的措施。

當(dāng)前，可作為固體劑的物質(zhì)有石墨和二硫化鉬等層狀固態(tài)物質(zhì)、塑料和樹(shù)脂等高分子材料、軟金屬及其各種化合物等。固體技術(shù)最早應(yīng)用于軍事工業(yè)，后來(lái)應(yīng)用于一些高科技領(lǐng)域解決了一些液體劑難以解決的困難，現(xiàn)在逐漸推廣到常規(guī)生產(chǎn)領(lǐng)域中，取得了良好的效果。因而，固體技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視；加之當(dāng)前全球性能源緊迫，因此將固體逐漸代替液體的呼聲日見(jiàn)高漲。目前，雖然從理論上研究固體機(jī)理日益增多，應(yīng)用固體技術(shù)解決日常遇到的問(wèn)題所取得的成效也日益顯著。

1 固體機(jī)理

固體的主要目的是用鍍、涂等方法將固體劑粘著在摩擦表面上形成固體膜，摩擦?xí)r在對(duì)偶材料表面形成轉(zhuǎn)移膜，使摩擦發(fā)生在劑內(nèi)部，從而減少摩擦，降低磨損。膜一方面可以防止對(duì)偶材料表面直接接觸，另一方面可以減小接觸薄層的剪切強(qiáng)度，從而顯著減小摩擦系數(shù)。

固體劑具有作用的薄膜主要包括物理吸附膜、化學(xué)吸附膜、化學(xué)反應(yīng)膜、氧化膜、涂層膜以及自膜等。某些固體劑能夠與摩擦表面形成牢固的物理吸附膜；劑的極性分子能夠同摩擦表面經(jīng)由化學(xué)吸附形成化學(xué)吸附膜；某些劑分子可以同摩擦表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成化學(xué)反應(yīng)膜；摩擦表面或工件材料中的某些元素在高溫作用下產(chǎn)生氧化形成氧化物膜；利用涂層技術(shù)可以在摩擦表面形成涂層；通過(guò)對(duì)摩擦表面材料進(jìn)行合理組合的組分設(shè)計(jì)可以使摩擦表面材料形成自作用的自膜。

在摩擦力較小的情況下，膜較容易保持并起到減摩作用；隨著摩擦力增大，膜不斷磨損并脫落，摩擦副處于邊界或混合狀態(tài)；當(dāng)摩擦力進(jìn)一步加大并導(dǎo)致邊界膜發(fā)生破裂失效，則摩擦副將處于無(wú)的干切削狀態(tài)。

2固體的特點(diǎn)與常用固體材料

2.1固體的特點(diǎn)

作為固體技術(shù)的實(shí)施載體，固體劑摩擦性能優(yōu)良、承載能力強(qiáng)、耐磨性較高、時(shí)效性良好，可以應(yīng)用在不能使用油脂的地方和環(huán)境惡劣的場(chǎng)

合。但是，固體劑無(wú)冷卻作用，不能帶走摩擦熱，在油中具有易沉淀以及在摩擦面上附著不牢、易脫落等缺點(diǎn)，限制了它的使用，因此開(kāi)展固體技

術(shù)的應(yīng)用研究十分必要。

2.2常用固體材料

固體材料的涉及面很廣，根據(jù)基材組元的不同，可以將其分成3大類，即金屬基材料、高分子基材料和陶瓷材料。

2.2.1金屬基材料是以具有高強(qiáng)度的耐熱合金作為基體，以固體劑作為分散相，通過(guò)一定工藝制備而成的具有一定強(qiáng)度的復(fù)合材料。金屬基材料具有以下特點(diǎn)：熔點(diǎn)高、機(jī)械強(qiáng)度高，有較好的韌性和延展性；熱傳導(dǎo)性和導(dǎo)電性好；組織致密，尺寸穩(wěn)定，耐潮濕；摩擦系數(shù)小，耐磨壽命長(zhǎng)等；容易加工，適用于高負(fù)荷、高溫、高真空等特殊工況。

2.2.2高分子基材料具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，韌性好，能有效地吸收震動(dòng)，不損傷對(duì)偶材料，有良好的耐磨性能，且可與油脂共存使用。它的化學(xué)穩(wěn)定性好，摩擦學(xué)特性受氣氛的影響較小，在低溫下仍然具有良好的摩擦學(xué)性能，但承載能力較差。目前常見(jiàn)的高分子材料有聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等。

2.2.3陶瓷材料是由各種具有性能的微粉經(jīng)過(guò)壓制燒結(jié)而制成的，可分為非金屬陶瓷和金屬陶瓷兩類。陶瓷材料的硬度高，抗壓強(qiáng)度大，耐高溫性、

耐磨性、抗氧化性和耐腐蝕性能都較好，適宜作高溫摩擦副構(gòu)件。

3固體材料在鋼廠設(shè)備中使用的情況

3.1二硫化鉬的使用

二硫化鉬在許多特殊工作狀況下能實(shí)現(xiàn)良好的和延長(zhǎng)零件的使用壽命。在冶金鋼廠中還能解決許多污染環(huán)境的泄漏問(wèn)題。

3.1.1品種和方式

在冶金鋼廠中有許多數(shù)量極大的圓柱齒輪減速機(jī)和滾動(dòng)軸承可采用二硫化鉬材料。最常用的有：二硫化鉬鋰基脂、9﹟二硫化鉬齒輪保膜膏以及P型膜劑和一些自配材料等。對(duì)于齒輪箱的一般采用二種方式：

干膜：設(shè)備檢修時(shí)按常規(guī)洗凈齒輪、滾動(dòng)軸承并擦凈箱體中可流動(dòng)的油脂，再用汽油(或丙酮、四氯化碳)擦試齒輪嚙合面。滾動(dòng)軸承填裝3#二硫化鉬鋰基脂后用手邊轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪邊用小號(hào)油刷向齒面涂9#油膏，然后按好上蓋運(yùn)轉(zhuǎn)試車。工作條件稍苛刻的齒輪可加噴P型成膜劑。方法是在室溫下用油漆噴槍以2kg/cm2的空氣(或氧氣)向洗凈的齒輪面噴涂(厚度0.03mm~0.05mm)，第二天便可裝車刷9#油膏。用新產(chǎn)品GM—1成膜膏性能更佳。

半流體：采用成都石油化學(xué)廠生產(chǎn)的0#半流體鋰基脂，再添加5%的二硫化鉬粉劑作劑往洗凈的齒輪箱中灌裝。為節(jié)約用量可采取措施減少箱體容積，滾動(dòng)軸承仍用3#二硫化鉬鋰基脂。

以上方式都有很長(zhǎng)的工作壽命，干膜可長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)下去，不必在檢修時(shí)作第二次清洗涂激。二硫化鋁銼半流體化學(xué)性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、可數(shù)年不換，滾動(dòng)軸承中的二硫化鉬鋰基脂需要1年~2年添補(bǔ)一次。

3.l.2使用范圍和效果

二硫化鉬或石墨等材料可以根據(jù)設(shè)備的不同特點(diǎn)，與其它材料調(diào)整配制作成半流體、膏、塊等使用。如果滾動(dòng)軸承采用通用的油脂效果差時(shí)，通?？梢钥紤]采用二硫化鉬鋰基脂。

3.2填充四氟的運(yùn)用

冶金鋼廠以汽缸套—活塞環(huán)摩擦副形式工作的空壓機(jī)、空氣錘、蒸汽錘、蒸汽機(jī)車等設(shè)備，在采用鑄鐵活塞環(huán)時(shí)大量消耗油，污染空氣和蒸汽；汽缸的壽命(尤其是蒸汽汽缸的壽命)很不理想，并且，由于積炭的粘附降低了設(shè)備的效率，故可以選用填充四氟。

3.2.1使用范圍和效果

填充四氟制成的活塞環(huán)、密封環(huán)，密封填料在氣體壓縮機(jī)上已獲得成功的應(yīng)用。制成的各種軸瓦、軸套可用在PV值

3.2.2注意事項(xiàng)

每批四氟產(chǎn)品最好實(shí)測(cè)線脹量，為四氟環(huán)的開(kāi)口、側(cè)隙尺寸提供依據(jù)；開(kāi)口尺寸不宜過(guò)小，側(cè)隙要留夠余量(保證工作溫度下不卡死)，否則在高溫運(yùn)行狀態(tài)下活塞環(huán)會(huì)因?yàn)闆](méi)有開(kāi)口間隙或側(cè)隙得不到足夠的背壓而有張不開(kāi)的可能，因而出現(xiàn)“串汽”現(xiàn)象，使活塞桿無(wú)力。在工作時(shí)若只有側(cè)隙，而無(wú)開(kāi)口間隙也會(huì)在運(yùn)行初期出現(xiàn)較大的強(qiáng)迫磨損量；活塞外徑與汽缸內(nèi)徑的間隙量最好為0.5mm~1mm；初始使用四氟環(huán)其斷面尺寸可考慮與原鑄鐵環(huán)尺寸相同，待取得經(jīng)驗(yàn)后可適當(dāng)加大四氟環(huán)的斷面尺寸并將活塞槽作相應(yīng)的尺寸放大，以增加環(huán)的使用壽命。

3.3鋼廠中應(yīng)用固體注滑的設(shè)備

在鋼廠中可采用固體的設(shè)備很多，固體材料也可以作不同程度的“普及”應(yīng)用。如HNT耐磨涂層用于機(jī)床和其它沒(méi)有沖擊載荷的設(shè)備導(dǎo)軌不但具有一定的自能力，且施工工藝簡(jiǎn)單，降低檢修成本，能改善設(shè)備的一些運(yùn)行性能，很受車間和工人的歡迎。

4結(jié)語(yǔ)

各種固體材料的研究和應(yīng)用還在不斷地發(fā)展之中，企業(yè)在經(jīng)濟(jì)效益好的前提下應(yīng)盡可能地將固體材料在鋼廠設(shè)備中予以應(yīng)用，以解決一些傳統(tǒng)油脂所無(wú)法解決的課題，固體材料優(yōu)于油脂材料，它給企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也是可觀的。

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篇9

本文概述了紡織品傳統(tǒng)燃燒性能的測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)、表征指標(biāo)以及在燃燒火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估中的局限性，重點(diǎn)詳述了錐形量熱儀法的測(cè)量原理、燃燒特性表征，對(duì)錐形量熱儀法在紡織品燃燒特性測(cè)試評(píng)價(jià)中的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：錐形量熱儀；熱釋放速率；紡織品；燃燒特性；總生煙量

1 引言

目前，紡織品傳統(tǒng)燃燒性能試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)主要集中在測(cè)試紡織品的易點(diǎn)燃性以及點(diǎn)燃以后燃燒的速度、樣品的破壞程度等，屬于小型試驗(yàn)，其試驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)火災(zāi)相差較大，試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)不能很好表征其在火災(zāi)中所能造成的危險(xiǎn)性，不能作為評(píng)價(jià)紡織品在真實(shí)火災(zāi)中燃燒的依據(jù)，更不能反映人體在火災(zāi)中由于紡織品燃燒受到的傷害，如熱浪傷害（熱釋放）、煙氣使人窒息（煙氣釋放）、中毒（煙氣毒性）等，不能反映在實(shí)際火災(zāi)中由于紡織品的燃燒所造成的對(duì)環(huán)境的損害[1]。

為了真實(shí)客觀地評(píng)價(jià)火災(zāi)中材料的燃燒特性，1982年Babrauskas等人開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了錐形量熱儀（Cone Calorimeter，稱CONE）。在錐形量熱儀試驗(yàn)中，材料的燃燒環(huán)境與真實(shí)火災(zāi)環(huán)境相似，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)與大型燃燒試驗(yàn)結(jié)果之間存在很好的相關(guān)性，在表征紡織品的燃燒特性、評(píng)價(jià)紡織品存在的火災(zāi)危險(xiǎn)性方面具有重要意義[2]。錐形量熱儀基于氧氣消耗原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，用來(lái)測(cè)量紡織品燃燒時(shí)的熱釋放速率、引燃時(shí)間、質(zhì)量損失速率、有效燃燒熱、煙氣釋放速率、有害氣體含量等，這些參數(shù)對(duì)于分析紡織品的綜合燃燒特性，客觀評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)紡織品在真實(shí)火災(zāi)中的燃燒行為和危害十分有用[3]。錐形量熱儀是表征紡織品火災(zāi)環(huán)境燃燒特性的較為理想的試驗(yàn)儀器。

2 傳統(tǒng)燃燒測(cè)試方法

2.1 表征指標(biāo)

目前，紡織品的傳統(tǒng)燃燒性能測(cè)試方法主要包括45°法、垂直法、水平法、燃燒片劑法、氧指數(shù)法等。表征指標(biāo)主要包括：引燃時(shí)間、續(xù)燃時(shí)間、陰燃時(shí)間、火焰蔓延時(shí)間、損毀長(zhǎng)度、火焰蔓延距離、火焰蔓延速率、燃燒速度、極限氧指數(shù)等，這些指標(biāo)主要反映了紡織品在試驗(yàn)條件下燃燒的快慢程度、樣品的損壞程度、容易被火焰點(diǎn)燃的程度等。

2.2 局限性

燃燒試驗(yàn)涉及到環(huán)境、熱量、氧氣等多種因素，且這些因素在真實(shí)火災(zāi)中是動(dòng)態(tài)的，因此燃燒試驗(yàn)非常復(fù)雜。紡織品傳統(tǒng)燃燒性能試驗(yàn)方法所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有一定局限性，不能模擬紡織品在真實(shí)火災(zāi)中的燃燒行為，不能用于評(píng)估大型火災(zāi)火情危險(xiǎn)性及可能造成的哪種危害，只能用于一定試驗(yàn)條件下，比較不同紡織材料及其制品的阻燃性能。

3 錐形量熱儀法

3.1 錐形量熱儀

錐形量熱儀是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的一種燃燒測(cè)試裝置，能模擬真實(shí)燃燒時(shí)的各種參數(shù)，可以測(cè)量材料燃燒時(shí)的熱釋放速率。此外，它還可以測(cè)量紡織品的點(diǎn)燃時(shí)間、質(zhì)量損失速率、煙氣釋放速率、有效燃燒熱、有害氣體含量等參數(shù)，這些表征指標(biāo)可以綜合評(píng)價(jià)紡織品的燃燒特性。

一種典型的錐形量熱儀結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要結(jié)構(gòu)包括：1-儀器箱體；2-圓柱狀過(guò)濾器；3-氣體流量計(jì)；4-調(diào)速裝置；5-變速電動(dòng)機(jī)；6-鼓風(fēng)機(jī)；7-排煙管；8-測(cè)壓端口；9-測(cè)溫?zé)犭娕迹?0-樣品氣取樣環(huán)；11-煙塵過(guò)濾管；12-按鈕開(kāi)關(guān)控制面板；13-吸煙管道；14-引風(fēng)罩；15-防護(hù)罩；16-激光測(cè)煙系統(tǒng)；17-樣品氣過(guò)濾系統(tǒng)；18-溫度控制調(diào)節(jié)器；19-錐形電加熱器；20-樣品燃燒盒；21-稱重傳感器；22-遠(yuǎn)程控制手柄；23-氧氣分析儀；24-氣體流速控制板；25-制冷裝置；26-隔熱板轉(zhuǎn)動(dòng)手柄；27-甲烷燃燒器；28-電子脈沖點(diǎn)火器；29-真空泵。

當(dāng)紡織品在錐形電加熱器的熱輻射下燃燒時(shí)會(huì)消耗掉空氣中一定濃度的氧氣，通過(guò)檢測(cè)燃燒過(guò)程中消耗的氧氣量、產(chǎn)生的煙氣及光通路情況，可獲得樣品燃燒產(chǎn)生的熱釋放、煙氣釋放等數(shù)據(jù)，可以對(duì)燃燒的煙氣進(jìn)行收集，分析煙氣中的有害物質(zhì)，評(píng)估煙氣毒性。目前采用錐形量熱儀法的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)包括美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1354- 2010 《使用耗氧量熱計(jì)測(cè)試材料和產(chǎn)品的熱和可見(jiàn)煙釋放速率的方法》和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5660-1：2002《對(duì)火的反應(yīng)試驗(yàn) 熱釋放率、發(fā)煙率和質(zhì)量損失率 第1部分 熱釋放率（錐形量熱計(jì)法）》等。

3.2 表征指標(biāo)

紡織品通過(guò)錐形量熱儀試驗(yàn)，可以得到的燃燒數(shù)據(jù)主要包括熱量釋放指標(biāo)、煙氣釋放指標(biāo)、毒害物質(zhì)指標(biāo)、引燃時(shí)間等，這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)在紡織品阻燃性能研究評(píng)價(jià)以及紡織品所造成的火災(zāi)危險(xiǎn)性方面應(yīng)用廣泛，具有重要意義。

3.2.1 熱釋放性指標(biāo)

紡織品從燃燒開(kāi)始就釋放出熱量，同時(shí)氣相、液相和固相物質(zhì)等的溫度升高，燃燒持續(xù)，在這一階段，最重要的是材料的燃燒熱量釋放，一般來(lái)說(shuō)，紡織品燃燒時(shí)釋放的熱量越多，熱量釋放速度越快，火災(zāi)的危險(xiǎn)性越大[3]。

常用的熱釋放性表征指標(biāo)主要包括熱釋放速率、有效燃燒熱、總釋放熱量[4]。紡織品的熱釋放速率（HRR）是指在設(shè)定的入射熱流強(qiáng)度下，單位面積紡織品燃燒所釋放熱量的速率，其最大值為熱釋放速率峰值（pkHRR），表征的是紡織品燃燒過(guò)程中的最大熱釋放程度。HRR和pkHRR越大，紡織品燃燒時(shí)釋放的熱量越大，造成的火災(zāi)危險(xiǎn)程度就越高。采用錐形量熱儀還可以測(cè)量出紡織品在燃燒過(guò)程中的熱釋放速率隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化。而總釋放熱是指在設(shè)定的入射熱流強(qiáng)度下，紡織品從點(diǎn)燃到火焰熄滅為止所釋放熱量的總和。有效燃燒熱表示在燃燒過(guò)程中的某個(gè)時(shí)刻，熱釋放速率和質(zhì)量損失速率之比，反映的是燃燒中揮發(fā)性氣體在火焰中的燃燒程度，可用于分析阻燃紡織品的阻燃機(jī)理。

3.2.2 煙氣釋放指標(biāo)

煙氣釋放指標(biāo)主要包括生煙速率和總生煙量等。錐形量熱儀采用比消光面積來(lái)表示紡織品燃燒時(shí)的煙氣釋放。一般火災(zāi)煙氣中顆粒物直徑為幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米，而可見(jiàn)光波長(zhǎng)在0.4～0.7微米，煙氣顆粒物對(duì)可見(jiàn)光有遮蔽作用，煙氣的釋放會(huì)大大降低火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的能見(jiàn)度，使人們產(chǎn)生恐慌心理，不能合理逃離火場(chǎng)，增大了火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

3.2.3 毒害物質(zhì)

根據(jù)各類火災(zāi)資料統(tǒng)計(jì)，紡織品燃燒產(chǎn)生的煙霧毒害物質(zhì)，其危害性常比燃燒時(shí)產(chǎn)生的火焰和熱量更為嚴(yán)重，是火災(zāi)中導(dǎo)致人類死亡的主要因素之一[5]。錐形量熱儀可以采用附加設(shè)備采集煙氣進(jìn)行毒害物質(zhì)分析。紡織品燃燒時(shí)釋放出的煙氣中，含有一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、各種氮氧化物、含碳無(wú)機(jī)物等毒害物質(zhì)，這些氣體一旦被人體吸入，危害極大。

3.2.4 其他指標(biāo)

其他指標(biāo)包括質(zhì)量損失速率、引燃時(shí)間等。其中質(zhì)量損失速率是紡織品在燃燒過(guò)程中質(zhì)量隨時(shí)間的變化率，主要反映樣品在一定輻射熱流強(qiáng)度下熱裂解速度，同時(shí)可以得到樣品的質(zhì)量損失曲線，了解不同時(shí)刻樣品的殘余物質(zhì)量，用于材料裂解行為分析。引燃時(shí)間則是在設(shè)定的輻射熱流強(qiáng)度下，紡織品表面受熱到出現(xiàn)火焰燃燒所用時(shí)間，用于表征紡織品容易被點(diǎn)燃的程度。

4 研究進(jìn)展

在紡織品阻燃整理表征評(píng)價(jià)方面，朱平等[3]利用錐形量熱儀對(duì)阻燃及未阻燃棉織物的熱釋放速率、有效燃燒熱、CO/CO2比及殘?jiān)窟M(jìn)行分析。結(jié)果表明：對(duì)比未阻燃織物，阻燃織物的熱釋放速率和燃燒的有效熱大大降低，CO/CO2比及燃燒后的殘?jiān)坑泻艽筇岣?。紡品的熱釋放速率?shù)值大小是評(píng)判著火危險(xiǎn)性的主要依據(jù)，對(duì)于阻燃整理紡織品，阻燃劑的引入可以大大降低紡織品的熱釋放速率，達(dá)到減緩燃燒過(guò)程、降低燃燒危險(xiǎn)性的目的。

王曉春等[6]利用錐形量熱儀法研究阻燃整理前后滌棉混紡織物的熱釋放性能、煙氣釋放性能及其毒性的變化。王然等[7]采用錐形量熱儀研究了普通棉、毛、滌綸織物和含磷類阻燃棉、滌綸織物以及阻燃羊毛織物燃燒過(guò)程中一氧化碳（CO）的釋放情況。

在紡織品火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估及模型研究方面，郭大為等[8]研究了使用錐形量熱儀測(cè)量獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)垂直表面火災(zāi)向上傳播的情況，并提出更為適宜的模擬試驗(yàn)程序，建立了兩個(gè)火焰?zhèn)鞑サ哪Ｐ蛠?lái)預(yù)測(cè)全規(guī)?；馂?zāi)模型。

舒中俊等[9]以錐形量熱儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了火勢(shì)增長(zhǎng)指數(shù)（FGI）、放熱指數(shù)（THRI6min）、發(fā)煙指數(shù)（TSPI6min）和毒性氣體生成速率指數(shù)（ToxGI）4個(gè)評(píng)價(jià)高分子聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)的參數(shù)，并利用這4個(gè)參數(shù)對(duì)16種樣品的火災(zāi)危險(xiǎn)性逐項(xiàng)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，采用層次分析法原理對(duì)樣品的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。徐亮等[10]根據(jù)錐形量熱儀中熱輻射均勻分布的特性，從一維熱傳導(dǎo)方程出發(fā)，應(yīng)用簡(jiǎn)化的邊界條件，推導(dǎo)了無(wú)量綱化的傳熱方程，通過(guò)數(shù)值模擬的方法計(jì)算得到無(wú)量綱點(diǎn)燃時(shí)間，利用冪指數(shù)線性擬合的方法得到了熱薄型、熱中型和熱厚型材料的點(diǎn)燃時(shí)間公式，通過(guò)無(wú)量綱熱輻射通量給出了各預(yù)測(cè)公式的適用范圍。

為了查明床上火災(zāi)事故發(fā)生的深層次原因以及火災(zāi)發(fā)展蔓延的過(guò)程，童華偉等[11]用錐形量熱計(jì)測(cè)試棉樣品的質(zhì)量損失速率、熱釋放速率、CO濃度等重要數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得出棉制品的燃燒特性，對(duì)床上火災(zāi)事故過(guò)程分析和原因調(diào)查起到指導(dǎo)作用。

在采用錐形量熱儀法進(jìn)行紡織品燃燒性能試驗(yàn)參數(shù)影響研究方面，王然等[12]研究了格柵對(duì)錐形量熱儀最大熱釋放速率的影響。高萍等[13]利用錐形量熱儀研究了幾種鋪地材料的熱釋放速率、點(diǎn)燃時(shí)間、總釋放熱、總生煙量等燃燒性能與臨界熱輻射通量之間的關(guān)系。劉向峰等[14]研究了采用錐形量熱儀法的熱釋放速率的計(jì)算公式，并討論了公式中的主要參數(shù)對(duì)高分子材料熱釋放速率的影響以及相應(yīng)校正方法。

羅勝利等[15]采用錐形量熱儀測(cè)量紡織品燃燒和過(guò)程熱釋放及煙釋放性能，研究輻射熱流強(qiáng)度對(duì)纖維材料燃燒行為的影響以及不同纖維原料的產(chǎn)品在相同輻射強(qiáng)度條件下的燃燒行為。

5 結(jié)語(yǔ)

基于錐形量熱儀法表征測(cè)試紡織品的燃燒特性，可以從點(diǎn)燃性能、熱釋放速率、總釋放熱、單位時(shí)間生煙量、總生煙量、煙氣毒性分析等方面進(jìn)行分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可用于紡織品阻燃整理測(cè)試表征和評(píng)價(jià)，進(jìn)行紡織品阻燃整理機(jī)理研究；可用于評(píng)估紡織品造成的火災(zāi)危害程度。加強(qiáng)錐形量熱儀試驗(yàn)方法在紡織品燃燒特性的應(yīng)用研究，可以進(jìn)一步完善紡織品燃燒性能的測(cè)試表征手段。錐形量熱儀法在紡織品阻燃整理機(jī)理、燃燒危險(xiǎn)性等級(jí)、燃燒類型研究等方面具有重要意義。

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篇10

【關(guān)鍵詞】塑料成型工藝；收縮；影響因素

一、概述

塑料是新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，只有迅速地發(fā)展塑料工業(yè)，才可能把各種性能優(yōu)良的高分子材料變成功能各異的塑件產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域充分地發(fā)揮作用。

注射成型，是成型塑料制品的一種重要方法。幾乎所有的熱塑性塑料及多種熱固性塑料都可用此法成型。用注射成型可成型各種形狀、尺寸、精度、滿足各種要求的模制品。注塑制品約占塑料制品總量的20%~30%，尤其是塑料作為工程結(jié)構(gòu)材料的出現(xiàn)，注塑制品的用途已從民用擴(kuò)大到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，并將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬核非金屬材料的制品，包括各種工業(yè)配件、儀器儀表零件結(jié)構(gòu)件、殼體等。

注射成型工藝是一門不斷發(fā)展的綜合學(xué)科，隨著高分子材料合成技術(shù)的提高、注射成型設(shè)備的革新，成型工藝也得到不斷改進(jìn)而成熟。

二、成型收縮的產(chǎn)生

任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安裝中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度廠要求較高。設(shè)計(jì)模具所估計(jì)的塑料收縮率與實(shí)際收縮率的差異和生產(chǎn)制品時(shí)收縮率的波動(dòng)值，都會(huì)影響塑料制品的尺寸精度。此外，型腔在使用過(guò)程中不斷磨損，使得同一模具在新和舊的時(shí)候所生產(chǎn)的制品尺寸各不相同。模具成型零件安裝尺寸、配合間隙的變化，這些都將影響塑件的公差。

從模腔脫出尚有余熱的制品尺寸與其冷卻至室溫時(shí)的尺寸之差，稱為成型收縮。

三、影響成型收縮的主要因素

（一）塑料品種的影響

在塑料成型加工時(shí)，不僅不同品種塑料其收縮率各不相同，而且不同批的、甚至在同一制品的不同部位的收縮率也常有不同。同一塑料又由于分子量、填料或增強(qiáng)材料比例等不同，其收縮及各向異性也有很大差異。

在熱塑性塑料成型過(guò)程中，由于存在結(jié)晶引起的體積變化，在制品內(nèi)的參與應(yīng)力大，分子取向性強(qiáng)，因此其收縮率比熱固性塑料的大，收縮范圍寬，方向明顯。

熱塑性增強(qiáng)塑料的成型收縮比普通塑料小，但各向異性增大。沿料流方向收縮小，垂直料流方向打；進(jìn)料口附近小，遠(yuǎn)處大。

熱固性塑料的收縮率小 ，熱固性增強(qiáng)塑料的收縮率更小。

（二）制品特性

制品特性是指其形狀、壁厚、有無(wú)嵌件、嵌件數(shù)量及布局等。在塑料成型加工時(shí)，熔融物料與模腔表面接觸層較快地冷卻形成固態(tài)外殼，而內(nèi)層冷卻較緩慢，形成收縮大的固化內(nèi)，所以壁厚大的制品冷卻慢，收縮大。

由于塑料的熱膨脹系數(shù)比金屬大得多，在制品上裝金屬嵌件，會(huì)妨礙塑料的收縮，因此產(chǎn)生的拉應(yīng)力很大，可能導(dǎo)致材料的開(kāi)裂。

（三）其它如澆口、模具等的影響

四、注塑工藝對(duì)成型收縮率的影響

影響塑料成型制品收縮的因素很多，有些因素直接的影響和間接的影響在某些情況下起相反作用，因此比較復(fù)雜，必須綜合考慮，分析哪些是最主要的，其影響程度如何等等。而在實(shí)際生產(chǎn)中，有針對(duì)性地調(diào)整注塑工藝對(duì)較好地控制制品尺寸精度會(huì)大有幫助。

（一）成型壓力的影響

較高的成型壓力使模腔內(nèi)制品密實(shí)，收縮減小，尤其是保壓階段的壓力及保壓時(shí)間對(duì)制品收縮率及縮孔的產(chǎn)生影響更大。

這也可以理解為模腔內(nèi)數(shù)值壓力愈高，彈性恢復(fù)愈大，因此收縮率愈小。

較高的成型壓力使成型后的收縮減少，差不多所有的塑料都有相同的傾向。但是如果不適當(dāng)?shù)卦龃蟪尚蛪毫?，將引起成型后的制品存在較大殘留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致以后制品的變形、開(kāi)裂。如果模具的制造精度偏低，過(guò)分增大成型壓力將引起溢料，甚至使模具變形，不易脫模，制品也因此產(chǎn)生變形缺陷。

（二）熔體溫度的影響

在其它條件不變的情況下，料溫越高，冷卻至室溫的收縮就越大。但是隨著料溫的增加，高聚物熔體分子內(nèi)能增加，熔體粘度下降，在不改變注射壓力的情況下，模腔內(nèi)的壓力損失就會(huì)減小，于是進(jìn)入模腔的料流壓力增高，不但抵消了熔體溫度升高的影響，反而使制品收縮率減小。

以PP為例，如果提高熔體溫度，當(dāng)模具溫度也高時(shí)，成形收縮率減??；當(dāng)模具溫度較低時(shí)，成形收縮率則稍有增大的傾向。

當(dāng)PP熔體溫度較低時(shí)，料流方向收縮率降低得尤其明顯。當(dāng)熔體溫度較低時(shí)，料流方向的收縮率比垂直方向的大。而且隨著熔體溫度的上升，其差值減小。溫度―收縮率關(guān)系曲線的特征是垂直方向和料流方向的兩條曲線在某一點(diǎn)交叉，在這個(gè)交叉點(diǎn)溫度以上，垂直于料流方向的收縮率變化減小。因此，加工溫度必須高于此交叉溫度。

（三）成型時(shí)間的影響

對(duì)于注射成型時(shí)間愈長(zhǎng)，收縮率愈小。然而，當(dāng)注射時(shí)間達(dá)到或超過(guò)某時(shí)刻時(shí)，即使再延長(zhǎng)注射時(shí)間，制品重量和收縮率也不再變化。只有在足夠的成型時(shí)間內(nèi)，在保壓壓力下物料才能充分充滿型腔。當(dāng)澆口凝封后，再延長(zhǎng)注射時(shí)間不但不再起作用，反而使生產(chǎn)效率降低，甚至引起在教口附近產(chǎn)生裂紋等缺陷。

（四）模具溫度的影響

在熔融狀態(tài)下注入模具內(nèi)的高溫樹(shù)脂在模具內(nèi)冷卻固化而成型，所以冷卻速度受到模具溫度的影響，成形收縮也將受到模具溫度的影響。

如果模具溫度高，因?yàn)橹破访撃：蟮臒崾湛s量大，所以成型收縮率也大?？墒牵?yàn)槟＞邷囟雀叨鋮s緩慢，所以注射壓力容易成分發(fā)揮作用，能夠使制品脫模時(shí)彈性回復(fù)增大，又能降低成型收縮率。在一般情況下，模具溫度愈高，成型收縮率愈大。

在注射成型較大箱形制品時(shí)，如果冷卻不充分，模芯溫度將較高，制品因內(nèi)外收縮率不同而翹曲不平。所以模具內(nèi)應(yīng)設(shè)有足夠的冷卻水管。

（五）模內(nèi)冷卻時(shí)間的影響

模內(nèi)冷卻時(shí)間長(zhǎng)能使收縮率較小。對(duì)結(jié)晶塑料，若冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，結(jié)晶得到充分進(jìn)行，結(jié)晶度高，成形收縮率就會(huì)增大。但一般說(shuō)來(lái)，制品在模腔內(nèi)冷卻時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，溫度對(duì)收縮率的影響大于結(jié)晶對(duì)收縮率的影響，所以最后表現(xiàn)為收縮小。

五、結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)工人無(wú)法對(duì)塑料原材料、制品結(jié)構(gòu)、模具等條件變更的情況下，可以根據(jù)制品性能和實(shí)際試模尺寸，通過(guò)合理調(diào)整注塑工藝，更好地控制塑料的成型收縮率及制品尺寸精度。

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