高分子材料行业研究范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料行业研究，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】高分子材料；功能助剂；现在发展趋势

1 高分子材料功能助剂行业现状

（1）高分子材料的发展对于化学助剂行业有高度的关联性。高分子材料化学助剂已经成为现代化学工业体系和材料科学体系的重要交叉领域之一，在高分子材料生产、储运、加工、使用过程中的作用愈加突出，几乎每一种高分子材料的每一种性能都依赖相对应的化学助剂实现。

（2）化学助剂行业发展的专业性越来越强。随着经济水平对于高分子材料要求的提高，新材料技术和化工产业的不断进步，高分子材料化学助剂产业整体呈现快速发展的态势，表现为化学助剂新品种的不断出现，需求数量的较快增长，以及化学助剂性能的不断改进。国际同行业巨头往往根据自身技术优势和经营特点选择几大类别的化学助剂进行生产经营，呈现出化学助剂行业发展的较强专业性。

（3）中国化学助剂行业发展市场潜力巨大。中国在高分子材料领域的高速发展，使我国已成为全球高分子材料化学助剂需求的增长重心。

（4）中国高分子材料化学助剂行业处于加速发展阶段。由于我国高分子材料化学助剂行业起步晚，行业的整体发展水平与国际水平还存有差距，一方面单一企业经营规模较小、新结构物产品匮乏、化学助剂应用技术服务能力较差、行业集约化程度不够、产品未形成集约化规模经营、高端产品少、许多产品品种形成系列化。另一方面，中国化学助剂行业呈现快速发展的态势，专业化、规模化、技术型企业不断出现和发展，部分企业已经在全球具有很好的知名度。

2 高分子材料功能助剂的发展分析

2.1 分离纯化技术

分离纯化技术是指将特定化学物质与周边干扰物质彼此分离，获得单一高纯度化学物质的技术。分离提纯的方法主要包含两大内容：一是研究获得高纯度物质的分离提纯方法，二是研究如何将这种分离提纯方法，实现大规模的工业生产。分离提纯的方法不拘泥于物理变化还是化学变化，在可能的条件下使样品中的杂质或使样品中各种成分分离开来的变化都可使用。化学助剂生产就是利用前述一种或几种技术的组合对产品原料、中间体、产成品进行纯化，使其满足工艺过程和质量指标的各项要求。

2.2 化学合成技术

化学合成技术是指利用现有化学物质创造出具备特定结构和性能的化学物质技术，主要包括：卤化技术、磺化技术、硝化技术、酯化技术、氧化技术、还原技术、烷基化技术、酰化技术、氨解技术、羟基化技术、缩合技术、聚合技术、官能团的引入和选择性转换技术等单元反应技术。化学助剂生产就是利用前述一种或几种技术的组合对产品原料、半成品进行化学合成，进而得到成品或中间体的过程。

2.3 检测分析技术

检测分析技术是指针对特定目标物质，获得其成分、结构、性能、纯度等具体参数的技术手段，主要包括：高效液相色谱分离检测技术、气相色谱分离检测技术、原子吸收光谱检测技术、气-质联机差热分析技术、热失重检测分析技术、激光粒度检测技术、X 衍射分析检测技术、红外和紫外光谱分析检测技术及其他一系列化学或物理分析技术等。化学助剂的生产需要选用适当的检测技术或几种技术的联合，对原料、中间体、产成品和生产过程控制的各项指标进行分析检验以确保符合客户和生产的需要。

2.4 化学助剂应用技术

高分子材料化学助剂应用技术是在化学助剂复合技术基础之上发展而来，其主要内容包括：一是指化学助剂在完成化学合成之后的剂型选择和确定，比如造粒、乳化、微粒化等，以使化学助剂适宜于在高分子材料中更好发挥作用；二是指为确保不同的高分子材料获得特定的功能和用途，需要添加不同品种、不同功能、不同剂量的各种化学助剂来实现高分子材料的性能改善目标，

3 高分材料功能助剂的发展趋势

（1）高效化。高效化是指在确定助剂用量的情况下实现效果最大化。主要途径为助剂的高分子量化，普通的助剂分子量较低，容易挥发迁移、渗出，降低了助剂的效能，而高分子量化可减少挥发性、迁移性，提高热稳定性、耐水解能力、与材料的相容性，而使助剂的效能得以充分发挥。

（2）多样化。高分子材料化学助剂的多样化不仅在于新品种的出现和应用高分子材料范围的扩大，更在于其作用途径的多样化。高分子材料化学助剂的功能是由其相应的官能团结构决定的，一方面，传统的官能团结构不断得到改进和完善，使产品序列不断丰富，另一方面，新的官能团结构不断被发现，使助剂发挥作用的途径呈现多样化。

（3）复合化。复合化的是各种高分子材料化学助剂的共混物，目的是令高分子材料化学助剂具有多功能性和增强协同效应，使应用简单方便。现代的复合技术已非初期的几种助剂简单混合，已发展成为多组份协效性能的研发，各组分之间协同机理的研究和协同组分的开发将是高分子材料化学助剂复合应用技术研发的关键。

（4）系列化。系列化指通过对同一类助剂产品的结构和其应用性能发展规律的分析研究，将系列化的新助剂产品的主要参数、类型、性能、基本结构等作出合理的安排与计划，以协调同类产品、配套产品和目标高分子材料之间更加合理的协同关系，从而充分发挥助剂产品的协同效应和协配性，获得更好的市场通用性。

（5）环保化。随着环保法规日益严格和可持续发展需要，环保化将成为化学助剂发展的重点。一方面是化学助剂制造过程的清洁生产工艺的开发，节能减排；另一方面主要为发展环境友好助剂，限制或禁止使用对人体和自然环境有毒有害的助剂。

4 结束语

随着高分子材料化学助剂高效化、多样化、复合化、环保化、系列化的趋势不断发展，高分子材料化学助剂的各类相关技术也沿着上述趋势不断演变进步。高分子材料化学助剂企业只有在掌握化学助剂主体技术的基础之上，沿着发展趋势不断研发新技术，才能在未来的竞争中获得优势地位。

参考文献：

[1]白凡飞，贺平，贾志杰，黄新堂，何云.原位生成法制备单分散的纳米氧化锌分散液[J].材料科学与工程学报，2005（05）.

篇2

关键词：流变学；人才培养；教学；方法

一、《高分子材料流变学》课程发展

高分子材料流变学是一门伴随着高分子科学和行业发展而逐步建立起来的重要学科，针对高分子材料特殊的流动变形行为及其机理展开研究，起到连接高分子结构性能和高分子工程的桥梁作用。

现在，高分子科学理论研究及工艺、设备的设计优化的发展进步离不开高分子材料流变学知识的辅助，整体发展趋势要求高分子专业人才必须具备基本的高分子材料流变学知识。

青岛科技大学自1986年起开始设立《高分子材料流变学》课程，是国内最早开设该课程的高校之一，迄今已有20多年的教学历史，同时跟踪学科的发展，教学团队亦针对学科的前沿问题开展科研工作，在国际上形成了一定的学术影响力。在长期的教学、科研实践积累和和对高分子流变学教学理解逐步深化的基础上，教学团队按照比较科学完整的体系，编写出版了《高分子材料流变学》教材，并得到国内院校的认可；另一方面，《高分子材料流变学》教学也凸现了专业特色，使学生质量有所提高。通过引导学生开展理论联系实际、针对性强的流变理论研究与工程设计实践，所培养的学生学科专业知识全面，了解学科发展前沿，在以后的科研和工作实践中展现出较强的解决问题能力。

二、《高分子材料流变学》的特点及教学原则

高分子材料流变学是随着高分子的合成、加工工程和实际应用的需要，于20世纪50年代逐步发展起来的新学科。一方面，深入其核心需要较多的数学、物理和力学基础；另一方面，其知识体系与高分子化学、高分子物理、高分子的加工工程等有机联系。《高分子材料流变学》完整的知识框架至少涵盖如下三方面的内容：①高分子结构流变学，其从分子运动角度出发，构筑分子结构模型，关联材料宏观力学响应行为和微观的分子运动过程，说明二者的联系。②高分子工程流变学，其从宏观唯象的角度出发，进行应力－应变或应变速率分析，研究与高分子材料加工工程有关的理论与技术问题。③流变测量学，运用流变学基本原理设计仪器设备，表征高分子材料的流变行为。

《高分子材料流变学》理论深奥、内容繁杂、学科交叉性强，其比较科学完整的教学体系，一方面要保证流变学理论的完备性，系统介绍复杂应力、应变描述、材料流变本构方程理论等，另一方面要适应高分子材料专业的要求，加强高分子熔体溶液奇异的非线性黏弹性等内容的教学，并解释说明在高分子加工和流变测量中出现的种种现象与规律。较之其他课程，《高分子材料流变学》对学生的数学物理素养和高分子背景知识有相当的要求，所以教学过程中存在“教师教学难，学生学习难”的两难通病。在长期的教学实践中，我们总结出了讲授《高分子材料流变学》应贯彻两个重要的教学原则：①首先要注意照顾学生的专业背景，对复杂的数学、力学公式和简单明确的基本概念采用不同的处理方法；强调逻辑清晰和语言简明，避开数学基础上的难点，详细诠释流变学抽象概念和基本物理量确切的物理意义，帮助学生尽快领会高分子流变学要点。②再者，注重流变学知识的实际应用，强调理论与实践结合。在保持课程应有的理论体系、系统性、严谨性的同时侧重介绍其在高分子合成的分子设计、高分子工程、高分子材料性能控制等方面的应用实例。

笔者在教学实践中，结合自己的科研实践，将自己从事的国家自然科学基金研究课题成果作为实例，介绍高分子流变的发展及其在高分子学科中的应用。实践证明，教师本身学以致用的实例示范可以引导学生能够尽快领会流变学知识，在科学与工程实践中发挥了良好作用。

三、具体教学方法

笔者从事《高分子材料流变学》的教学实践以来，深刻体会到这是一个不断加深对课程特点的认识，不断改进教学方法的过程。不仅要求授课教师对课程内容有深刻理解，同时在知识传授上亦需要“善巧方便”。下面几点，是笔者对教学方法的简单总结。

1.教师引导。在开始教授新的知识要点前，若能提供一个科研或工程应用中的实例引发学生的兴趣，则往往可获得较好的课堂教学效果。在课堂上，要注意鼓励学生主动学习，形成师生互动的氛围。若学生在课堂上有所疑问，可以暂停教学，增加学生讨论环节。结束时，简要介绍课程后续内容提要，利于学生自学。

2.理论结合实际。《高分子材料流变》是一门理论性和应用性都很强的交叉学科，其理论知识部分比较晦涩，必须与实际结合才能使学得的知识深化和牢固，也才能引起学生的兴趣。教学中会出现学生感觉内容艰深，兴趣不大的现象，在理论基础的学习过程中尤为明显。而当理论知识与实际背景结合时，学生往往饶有兴致。因此将理论知识寓于合适的实际背景中进行讲授，效果明显。当然这也需要教师本人有自己的科研实践作基础，能够跟踪高分子流变的发展前沿。

3.采用多媒体教学。教师无法强迫学生学习，其角色只是教学过程中的引导者。随着教学设备的完善，多媒体教学在授课中所占比重逐步增大。在教学实践中，我们发现多媒体丰富的信息传递模式可以有效抓取学生的注意力，激发好奇心；另外，多媒体教学中重点内容突出，有利于学生掌握知识点，还可以加大信息量，减少板书量，在有限的课时内讲授更多知识。

4.教师传授与学生自学相结合。在教学时数有限的条件下，为使学生学到更多知识，除教师摒弃传统板书，采用多媒体对基础理论等重要内容进行课堂授课外，可以采用的途径是发挥学生主观能动性。在研究生教学中，我们在相关书籍和文献中摘取一些流变学应用和发展前沿方面的内容供学生自学使用，以作为课堂教学内容的补充。另外，要求学生结合自己的研究课题，从中提炼出高分子材料流变学的科学问题，既加深理解学生对所学知识的理解，又帮助其较好地完成课题研究任务。

5.加强实验教学的促进作用。流变参数的测定是高分子材料流变学的重要方面，其本身就是流变学理论的实际应用之一，同时测量结果也反映了材料本身的结构特征。在“毛细管流变仪测量熔体流动行为”的相关实验中，我们训练学生表征所测样品的黏性、弹性特征，分析样品黏弹特性与其分子结构之间的关系。

通过实验教学，可以让学生了解如何在实际工作上应用流变学知识，对课堂教学起到良好的补充和促进作用。

四、结束语

通过《高分子材料流变学》教学内容的合理设置，教学方法的改进，为高分子材料行业培养出合格的有用人才，促进高分子材料行业繁荣发展，是教师的职责所在。在高分子材料行业发展迅速，新材料层出不穷，已有材料的加工改性也相当活跃的今天，材料表征、分子剪裁设计、加工工艺控制等方面都需大批高层次的掌握流变学的科研和技术人员。这既是对高分子材料专业的毕业生提出的新要求，也是《高分子材料流变学》学科发展的动力。在青岛科技大学的关心和资助下，《高分子材料流变学》课程正在进行教学改革以适应发展要求。因此笔者不避粗陋，将自己的粗浅的教学经验体会总结如上，同时也希望得到流变学教学工作上的诸位同仁的指导。

参考文献：

[1]吴其晔.聚合物流变学[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2]徐青.更新观念推进课堂教学改革.中国高等教育[J].2008，（5）：37-38.

篇3

关键词:高分子 新型技术 化学

中图分类号:O63 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0102-01

从19世纪中期开始到现在,经过了这么长时间的不断发展,高分子体系已经从高分子改性逐渐向高分子合成、构筑、光电功能高分子等方向转变。人们的生活也从高分子化学中受益匪浅,小到日常可见的材料、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分离膜、酶、树脂等。现在对高分子化学的研究方向已经转向了新功能材料,在目前快速发展的情况下看,高分子化学会和其它学科相互之间相继结合穿插,一定会在纳米材料、智能等一系列研究领域中广泛使用,适应现代化可持续发展的目标,使所有研究项目都向绿色科学方向发展。

1 现如今高分子化学的发展情况

自从20世纪到现在,随着工业技术的快速发展,天然资源已经露出了疲态,科学家们已经开始使用高分子化学进行材料的合成。有数字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增长,人类三大合成材料,其中包括塑料、橡胶、纤维,在使用过程中表现出了令人惊讶的增长速度。新型的材料,特别表现在合成材料,在工业、建筑、农业、电子技术方面都被广泛使用,极大的支撑着人类的日常生活,是使国民经济持续发展的必要动力源泉。

2 高分子化学不同领域的使用分析

使用高分子化学的研究都处于高端技术领域,它的发展方向一定会和社会发展的方向和各种行业发展要求相适应。以后的高分子化学一定会其它领域相互融合,高分子材料的使用注定会减少人类对自然资源的依赖程度,逐渐向纳米、绿色和智能等方向转变,在实现可持续发展的目标中占据了非常重要的位置。

2.1 使地球更加绿色化

在现在很多工业发达的城市,天空中都会飘着非常浓郁的黑烟,对人们的日常生活有非常严重的污染。绿色,在现在被认为是没有污染、再生性或者可以循环使用。在没有污染方面,我们需要做的就是减少工业废弃物的排放、相对的减少污染源。现在的情况表明,化学行业中具有污染和治理两个方面的性质,可以对绿色使用材料进行研究,也可以继续对环境造成恶化。例如:在研制的过程中使用的催化剂、溶解剂、中间物品等,在生产过程中产生的废气、废渣、废弃液体等都是对环境造成影响的主要元凶,若长期的进行排放,会对环境造成严重的影响,甚至会导致不可逆转的事情发生。

2.2 减少的自然资源的使用依赖

目前研究的高分子合成材料对石油具有很强的依赖性,众所周知,石油是经过地球非常漫长孕育才出现的,另外,石油也是现如今人类社会非常重要的能源,石油资源现在正在快速的减少,而且不能快速的进行补充,所以人们现在非常急切的找到可以代替石油使用的资源,这已经成为现在高分子化学研究中非常重要的课题。在对物质中原子和分子的比率进行调节,对物质的微观特性、宏观特性以及表面性质进行加强控制,也许这种物质就会满足一些行业的使用要求,当这种情况出现的时候就可以把这种物质作为材料使用。所以,在对材料进行配置的时候就会减少对不可再生资源的依赖程度,并对使用材料和环境进行相互协调,这是现如今化学研究当中非常重要的领域。现在很多高分子合成材料都非常依赖石油资源。想要解决目前的情况,可以对天然高分子进行利用,这其中也应该包含对无机高分子的不断探索和研究。

现在由石油合成的高分子材料,主要因为原子中以碳为主要元素,其中还含有少量的氮、氧等原子,所以被称为有机高分子。无机高分子是因为主链上的组成原子中不含碳。根据元素的性质进行判断,大约有40～50种元素可以成为长链分子。现在引起科学家高度重视的一种无机高分子,它的主链上都是硅原子,并且含有有机侧链的聚硅烷。

2.3 使高分子材料不断纳米化

现在很多高分子化学反应中的原子经过重新排列组合之后的反应空间要比原子的大小大出很多,所以,化学反应的研究要在一个受限空间之中进行。若在有限的空间中,像纳米量级的片层当中,小型分子由于和片层分子相互作用而且还在一个比较受限的空间内进行排列,之后产生单体聚合,聚合之后的产物的拓扑结构不会再受限的空间内进行全部的复制,这种情况和自由空间的结果完全不同。我们也许会在受限制空间内进行聚合反应的分子中提炼出高分子纳米化学的定义。化学的研究对象基本都是纳米量级的分子和原子,但是因为没有精细的方式,没有达到可以在纳米尺度上精确控制分子或者原子的程度,所以现如今很难做到对分子的精准设计,使化学的合成让人感觉非常的粗放。高分子化学在纳米程度上精要精确的按照分子设计,在此基础上确定分子链中的原子配比位置以及相互结合的方式,通过纳米技术对分子、原子和分子链进行非常精确的控制,达到对高分子各级结构的位置确定。这样就可以精确的控制新合成材料的功能和特性。

2.4 面向智能材料的高分子化学研究路线

20世纪的人类社会是以合成材料为标志的,在21世纪人类社会的标志将会是智能材料。高分子化学仍然是进入智能材料时期非常重要的组成部分。材料自身具有的功能可以根据外部条件的变化,有意识的进行调节和修复等一系列措施,这就是智能材料的基本定义。现在科学家已经了解高分子有软物质这一特征,简单说就是可以对外场具有反应。

3 结语

随着社会的不断发展,人类把能源、信息以及材料称为支撑科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不断发展的基础所在。从出现合成有机高分子材料开始,人类就在不断的进行研究和探索,希望可以找到使用广泛的新型材料,可以广泛的使用在计算机、生物、海洋等一系列领域当中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不断前进,正在不断适应快速发展的今天,出现了很多功能非常强健并且广泛使用的高分子材料。

参考文献

[1]王立艳.《高分子化学》理论与实践教学的整体优化研究[J].广州化工,2012,40(4):108-109.

[2]张宏刚.新型高分子化学注浆材料在碱沟煤矿的应用[J].中国高新技术企业,2011(34):63-64.

篇4

关键词： 高分子材料 加工助剂 多媒体 案例教学

高分子材料在工业、农业、交通运输、国防工业、人民生活、医疗卫生等各个领域有广泛应用，是现代社会中衣、食、住、行、用各个方面不可缺少的材料[1]。高分子材料的成型加工是高分子专业研究的重要主题，相应助剂对提高高分子材料的合成效率、加工性能、使用性能有着至关重要的作用，随着助剂行业的发展，助剂品种日益繁多[2]。《高分子材料加工助剂》就是面向高职、高教学生开设的一门高分子专业课程，通过多年本门课教学，笔者总结出以下教学方法。

1.讲明本课程在高分子专业知识构成中的作用

合成与加工成型是高分子材料专业研究的两大主题，其中加工成型离不开高分子加工助剂相关专业知识，因为对助剂的品种和性能不了解，成型加工的工艺设计与控制难以进行[3]。助剂在配合塑炼和基本成型过程中起这样的作用：加工过程中改善聚合物的工艺性能，影响加工条件，提高加工效率;改进制品性能，提高它们的使用价值和寿命。概括起来说，助剂和聚合物是相互依存的关系。聚合物的研究和生产先于助剂，但只有在具备适当助剂和加工技术的条件下，它们才有广泛的用途。

因此，高分子材料加工助剂是高分子专业知识构成中重要组成部分，本专业学生应形成这样的概念：从事高分子材料加工成型过程的工艺设计和控制工作离不开高分子材料加工助剂的相关知识。

2.本课程教材的选择

目前，市面上有不同教材可供教学选择，针对不同教学对象和教学大纲的具体要求，老师应相应选择教材。笔者选用方海林主编的《高分子材料加工助剂》，该教材面向本科生教学，通过教材学习，学生对高分子材料加工中常用助剂的概况、作用机理、品种合成、性质及其应用等有全面深入的理解;通过具体工艺及配方学习，认识它们对材料的工艺和性能的影响，具有一定解决实际问题的能力。当然，由于教学过程中课程设定为32学时，老师可根据学生学习兴趣适当取舍，如第九章剂、发泡剂、着色剂、发泡剂的讲解可以适当缩减一些，而第二章增塑剂内容可以适当补充一些书本以外的知识。

3.本课程的教学方法

3.1多媒体结合板书

信息拓展展示以多媒体为主，重点问题讲解以板书为主[4]。对于《高分子材料加工助剂》课程教学，多媒体课件重点在以下三个方面突出应用：（1）当涉及大量信息拓展或者多种形式的直观展示时，以多媒体为主，如各种助剂的外观图片、合成助剂的工艺流程图、同一类助剂各种典型的化学结构式展示等。（2）对于大量公式推导、文字描述可以通过多媒体方式进行，这样可以比较准确完整地反映同时节省大量授课时间。板书的引导会带动学生的思维层层深入，更容易将一个知识点讲透。如讲热稳定剂、光稳定剂的作用机理时，通过板书讲解与分析，可以引导学生思考，更容易将难点讲透。

3.2案例教学法

案例教学法是一项系统工程，需要教师精心创设教学情境，巧妙设置探究问题，引导学生在分析案例中研究问题，从而形成认识、发展能力、升华情感，并借助情境与问题实现教学目标[5]。对于《高分子材料加工助剂》课程教学，工厂已经采用的一些助剂配方设计实例都是鲜活的案例，教师可以在课堂上大量引入配方实例，通过对配方实例的分析，告诉学生各种助剂在配方中起什么作用，在配方设计时遵循什么样的设计规律，为学生将来从事配方设计打下良好的基础。

3.3课后在线答疑

现在学生几乎达到人手一台电脑，学生对电脑的常用操作基本熟练，特别是一些交流工具，如电子邮件、QQ在线聊天甚至视频对话等，笔者认为借助互联网进行学生课后答疑是一种教学辅助方法。学生在课后学习，如在做课后作业时遇到问题，借助电子邮件向老师提问，可以提高学生学习效率。当然，这种答疑方法有待进一步探索，如果老师每天进行大量邮件答疑会增加教学负担，这时可以采取更灵活的方法如建立QQ群，在指定时间内在线群聊进行答疑等。

4.成绩考核与评价

《高分子材料加工助剂》考核可以选用考试、小论文、大作业等方式进行，由于这是一门应用性很强的课程，学生将来运用相关知识时需要很强的主观能动性。笔者经过多年实践认为用小论文考核更符合这门课的学习规律，因为写小论文本身就是学生一个再次学习的过程，这个过程需要查阅比较多的资料，将内容很好地组织，还要形成自己的认识及评价。布置完小论文题目后，一般会提出以下写作要求：写作紧扣论文题目、不出现偏题、有学术性;写作条理清晰，内容安排有序;写作重点突出;写作参考资料充分、全面;写作中能提出自己的观点、对现代企业管理的认识;写作字迹清晰、工整，表达流畅，字数3000左右。批改小论文的时候按学生对以上写作要求的执行情况进行评分。学生最终成绩按学校、系部要求进行，结合平时考核和期末考试成绩综合评分。

5.教学效果与评价

通过本课程学习，需要实施培养专业面宽、知识面广和工程能力强的应用型本科人才这一课程教学目标，绝大部分学生应掌握常用高分子材料加工助剂的作用机理、结构、特点、性能、用量，并具有初步设计聚合物材料配方的能力。从已经毕业的学生反馈看，学习这门课为从事相关工作打下很好的基础，学生进入工厂后将在比较短的时间内满足岗位要求，从事聚合物配方设计及工艺设计、控制等工作。

目前，新的高分子材料加工助剂不断被研发出来，知识更新非常快，而学生的学习方式、学习兴趣也有时代特征，如何上好《高分子材料加工助剂》这门课需要不断探索、持续研究。

参考文献：

[1]周鹏.高分子材料的发展及应用.科技创新，2015（11）：69.

[2]冯嘉春，郑德，陈鸣才.我国高分子助剂研发现状及思考.透视，2007（2）：33-36.

[3]向明.高分子助剂在聚合物成型加工中的应用研究.年全国高分子学术论文报告会，2007：799.

篇5

关键词：高分子 材料阻燃技术 应用 发展

中图分类号：TQ31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0198-02

高分子可燃材料具有优良的性能，其应用的范围也越来越广，特别是在建筑、交通、家具、电子电器等行业领域被大量使用，美化和方便了人们的环境和生活，获得了显著的经济效和社会效益，已逐渐代替传统材料。然而大多数该分子材料都易燃、可燃材料，在燃烧时热释放速率快、火焰传播速度快、发热量高、不易熄灭，还产生大量浓烟和有毒气体。随着高分子材料的广泛应用，其潜在的火灾危险性大大增加，因而如何提高高分子材料的阻燃性能，成为当前消防工作急需解决的一个问题。

1 高分子阻燃技术应用

1.1 高分子阻燃材料分类

关于阻燃高分子材料目前尚无明确分类，通常可按照获取阻燃性能的方式划分，可将其分为本质阻燃高分子材料和非本质阻燃材料两种。一种是材料本身具有阻燃性；另一种是通过加入添加阻燃剂获得阻燃性能。非本质阻燃材料可根据阻燃剂添加方式分为添加型阻燃高分子材料和反应型高分子材料。所谓添加型阻燃高分子材料，即在高聚物加工过程中，将阻燃剂以物理方式分散于基材中而赋予材料的阻燃性；反应型阻燃高分子材料的阻燃剂是在高聚物的合成中加入的，它作为一种单体参与反应，并结合到高聚物的主链或支链上，使高聚物含有阻燃成分[1]。

1.2 高分子阻燃技术

阻燃剂是用于提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。在现代化社会中，阻燃剂具有着诸多的类型，旨在能够为了切实满足不同环境下的防火需求，就其所包含的类型来看，主要可以分为以下3种。

第一种，是有机阻燃剂，主要用于针对有机物的燃烧预防，比如包括磷酸酯、卤系和纺织物等等，具有着耐久性的特点。

第二种为无机盐类阻燃剂，包括的产品主要有氯化铵、氢氧化铝等等材料，这种类型的阻燃剂具有着无烟、无毒与无害的优势，因此成为了目前应用领域最为广泛的一种阻燃剂。

第三种为有机和无机混合类型的阻燃剂，这种类型的阻燃剂通常被科学界认为是无机阻燃剂的升级版，拥有着和无机阻燃剂同等的优势，但相对来说具有着较高的成本，因此并未普及应用。而从不同阻燃剂的阻燃元素上看，又可以划分为几种，包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和硅系阻燃剂等，其各自有着相应的优势和缺点，但依然凭借着不同的特点被广泛应用于不同的防火领域当中[2]。

受到近些年科学技术飞速发展的影响，高分子材料的阻燃技术水平也获得了突破性的发展，包括阻燃剂微胶囊技术、交联与接枝改性等等，无论是何种新技术的应用，其作用原理都大体相一致，区别主要在于对人工合成技术的依赖程度有所不同，最明显的技术优势更是在于对传统材料阻燃之后所产生的有毒有害气体的转化，最具代表性的便是现代阻燃技术领域的纳米技术应用，不仅能够有效降低阻燃过程中各类反应对环境的污染，同时更凭借较高的技术水平全面提高了阻燃技术的安全性。

1.3 高分子材料燃烧及阻燃技术应用机理

高分子材料在空气中受热时，会分解生成挥发性可燃物，当可燃物浓度和体系温度足够高时，即可燃烧。所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程，涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材料分解，且分解产生的可燃物达到一定浓度，同时体系被加热到点燃温度后，燃烧才能发生。而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时，高分子材料燃烧才能继续，否则将中止或熄灭。从高分子材料的燃烧机理可看出，阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。其中包括6个方面：提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用[3]。

2 高分子材料阻燃技术的研发动向分析

2.1 高分子材料阻燃技术的现代化发展体现

在现代工业领域当中，阻燃材料凭借着自身所具有的阻燃优势，已经获得了越来越广泛的发展前景。传统的添加阻燃剂，在热量不断加升的同时，其有毒气体也将被释放出来，产生有毒气体将会严重危害心肺功能，因此，在传统阻燃剂中，也相应增加了磷酸酯等化学物质，以便于通过磷酸酯来提升材质的气体吸附能力，相比较来讲磷氮化合物拥有更加高等的吸附能力，正是由于添加型阻燃剂中存在以上不同的化学物质，因此，阻燃剂安全系数也将被提升。由此也就确定了磷系阻燃剂的地位。伴随着现代技术的发展各类阻燃产品均获得了良好的发展应用空间，各类阻燃产品的优势也开始越来越突出，由于阻燃材质中的阻燃性能受到影响，才最终达到阻燃的实际效果。相对来讲，阻燃技术也通过阻燃剂的化学功能，改变其传统的分子结构，以至于实现阻燃价值。因此，阻燃技术应具备一定的高分子材料脱水碳化功能，并在此基础上，吸收相关的有毒气体，当值在材料燃烧中，产生有毒气体，威胁相关人员的生命健康。对此应当进一步加大对现有阻燃剂的研发力度，并在科学技术的支撑作用下对现有的阻燃剂进行改善与功能领域的创新，使现有的阻燃剂能够具备传统的阻燃性能优势，还同时具有更多的现代化功能比如耐热、抗辐射等等[4]。

2.2 高分子阻燃材料的绿色发展趋势

高分子阻燃材料的绿色发展方向已经开始被充分重视，其是社会的现代化发展需要，阻燃剂在各个行业领域当中的应用量有着明显的增加，所有新材料与新产品的更新换代频率都在不断加速。而与此同时，人们的环保意识也在不断提升，因此，阻燃剂的技术发展方向也开始逐渐趋向于绿色化发展。尤其是近些年社会开始重点关注对可持续发展的建设，由此直接决定了阻燃剂的发展需要契合生态的关系。目前，国际当中已有一部分发达国家开始致力于从环保角度出发来限制对污染环境阻燃剂的生产与使用，该文认为，这样的现状本质上也是对人们生命财产安全负责的另一种形式。不可否认，中国作为生产制造大国，高分子产业的发展具有着显赫的地位，在国际阻燃材料飞速发展的大势所趋之下，消防部门同时出台了新的规定，旨在为阻燃材料的科学化更新提供明确的方向指引。在当前市场竞争激烈的形式下，阻燃技术的开发在外界的推动下有了技术上的提高。尤其是低毒低烟、无卤高效的环保阻燃剂更是起到了不可估量的作用。综上，不管是卤系阻燃剂还是无卤阻燃剂，其必然趋势都是向环保型无卤阻燃剂发展，发展方向都以低毒化、环保化、高效化、多功能化为主[5]。

3 高分子材料阻燃技术的优化改革动向

当前，对于阻燃技术的研究，我国还有待加强，在相关技术研发力度，以及自主研发等环节，相对于国外先机技术仍然存在较大的进步空间。但根据我国当前研发技术来讲，已经较传统技术提升了许多。近些年国家积极进行科研技术支持，在研究经费中，研究技术中，积极给予帮助，使得各项技术研发工作中逐渐扩大，研发力度也逐渐加深，在国家技术支持上，当前各项技术研发应用皆取得了良好的成绩，阻燃技术便是其中一项，在国家的扶持帮助下，阻燃技术应用价值逐渐得到挖掘，阻燃技术研发也渐渐深入到人们的视野之中。

由从传统阻燃技术当前的阻燃技术研发，期间经历中众多变迁，最早阻燃技术是由物理作用的帮助喜爱，实现对氧气的阻隔，最终达到阻燃的效果，当前新型阻燃技术的研发，使得性质阻燃上升至化学反应界面中，通过对材质化学分子的改变，使得可燃性材质逐渐具备阻燃技术，从融合阻燃逐渐转变成为无机阻燃，并在阻燃技术研发的过程中，更加注重了对有害有毒物质的处理，通过添加可吸附分子，将有毒有害物质进行吸附，在实现了阻燃技能的基础上，实现了无污染的目标。这种科技研发的成果符合了绿色发展以及可持续发展理念的要求。当前在阻燃技术研发中，微胶囊技术、纳米技术等其他技术的影响，使得可燃材料的阻燃效果大大得到提升，阻燃性能也随着阻燃效果不断变化。在阻燃技术应用中，复合型材料的应用也为阻燃技术提供了发展方向。

该文认为，在今后的发展中，随着阻燃技术的提升，阻燃性能的变化，必将使阻燃形态以及其他性能达到提高，并在科研技术的研发过程中，随着可持续发展理念的贯彻，坚信可燃材料阻燃技能将会更加环保。

4 结论

综上所述，通过对阻燃技术的研究可知，阻燃技术经历了从物理阻燃向化学阻燃技能的转变，在化学阻燃中高分子材料阻燃功能得到了有效的提升。随着阻燃技术研发的不断加深，我们坚信，阻燃材料的发展也会与之相适应，产品结构也会相应调整，我们必然会找到解决的办法，开发出符合人们需求的高分子阻燃材料。

参考文献

[1] 郭永吉.高分子材料阻燃技术的应用及发展探究[J].江西化工，2014（4）：208-209.

[2] 郭晓林，李娟，李莹.挤塑聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃技术现状与发展趋势[J].中国塑料，2014（12）：6-11.

[3] 高建卫.我国建筑保温技术进展及存在问题分析[J].材料导报，2013（S1）：276-280，284.

篇6

【关键词】高分子材料；废旧塑料；建筑材料；回收应用

以塑料、纤维、橡胶为主体的高分子材料在我们的生活当中随处可见，高分子材料与我们的生活息息相关，我们的生活与高分子联系也越来越紧密。随着社会和科学技术的飞速发展及人们消费习惯的改变，人们使用的高分子材料数量也迅速增加，由于通常高分子材料的使用寿命比较短，所以废旧高分子材料的数量也大量增加。由于大量的废旧高分子材料不能在大自然中自然降解，已经成为环境污染的一个重要来源。

日常生活中用量最大的热塑性高聚物聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等树脂制品的消费量达1135万t/年。据调查，每年产生废弃物数量巨大，美国1800万t，日本488万t，西欧1140万t，我国也有90万t。

目前，废旧高分子材料的处理方式主要是焚烧、填埋以及回收再利用。回收循环利用高分子材料主要有两种，一是物理循环技术，物理回收循环利用技术主要是指简单再生利用和复合再生利用，回收废旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒进行成型加工。这类再生利用的工艺路线比较简单，生产量巨大，但再生制品的性能欠佳，一般制作档次较低的塑料制品。二是化学循环利用，通过对回收的高分子废旧材料的化学改性，生产达到同类或异类使用要求的产品。化学循环再生材料生产工艺复杂，投资高，产品改性彻底，但产量低，对回收高分子材料要求也高。

我国处理废弃的高分子材料的技术还是比较落后，大部分只是较简单地单纯再生及复合再生。大批量的废弃高分子材料都变成为垃圾，大量的废旧高分子材料已经严重影响了我们的日常生活如：分散在土壤中塑料地膜，易使土质板结，影响农作物对氧、空气、水分、光的吸收；地面上飞散的薄膜碎片易引起火灾、污染环境；部分废旧高分子材料在降解中释放对人体有害的气体及毒素。如何处理这些废旧的塑料、纤维、橡胶等已经成为一个日益迫切的环境和经济问题。

在我国，高分子材料使用量大，生产量也大，当然废旧高分子材料数量也巨大。建筑材料在我国的使用量巨大，如果这方面技术开发与应用得当，那么将是改善我国在高分子材料处理问题上的一条重要途径。

据统计，美国在20世纪末废旧塑料回收率达35%以上，废旧塑料品种的比例约为：包装制品占50%，建筑材料占18%，消费品占11%，汽车配件占5%，电子电气制品占3%。我国废旧塑料的回收率在20%左右，建筑材料占的比例更小。我国废旧塑料在建筑材料中的开发利用技术水平还比较低，还有广阔前景。

随着国家有关禁止使用粘土砖禁令的公布，开发使用新型墙体材料已经成为一种必然趋势，同时回收利用废旧高分子材料技术的发展，为废旧高分子材料复合成新型墙体材料提供了强有力的支持。目前已有许多这类技术发展相当成熟，并用于实际的生产当中。

英国威尔士Affresol公司开发出一种建造低碳住房（如下图）工艺，采用包装物废弃料和加工废料等再生废旧塑料及矿产品作为原材料，而且价格合理。每一座房屋约消耗18吨本应进行填埋的材料。

第一座这样的积木式房屋已被英国一家室内供暖和热水系统生产商伍斯特博世公司订购，房屋座落于英国伍斯特郡Warndon的工厂内。伍斯特博世公司向Affresol公司提供利用再生加热器回收的废旧塑料，将保证伍斯特博世公司实现零废料排放的计划。

（1）玻璃与塑料复合而成的样品砖

由塑料，玻璃复合而成的样品砖已经研制出来，在国外已经得到了较广泛的应用。其中塑料组分包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯以及ABS，相同的粒径形态，较窄的尺寸范围和尺寸分布与近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料复合材料，其中玻璃的质量百分比根据不同的性能要求可为15%、，30%、45%。这种材料能在235℃模压成标准的粘土砖形状。当温度在20～50℃范围变化时，经过抗压实验，发现其断裂应力是普通粘土砖的两倍多。制备这种试样时所要求的塑料不需要区分热塑性和热固性，因此它的原料来源相当广泛。

（2）废旧塑料PVC做建筑线槽

在建筑施工中常使用玻璃条、有机玻璃条、橡胶、塑料条作为房屋施工用的分割线条和避水线条。这些材料的共同缺点是价格高，合肥华风改性塑料公司，使用塑料改性新配方，新技术开发出一系列用于建筑建材行业的改性废塑PVC线槽。不仅质量好，工人使用方便，产品有不同规格型号，更重要的是这种材料价格大幅度下降。

其工艺流程：

（3）利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦

哈尔滨工业大学的张志梅等研究了利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工艺方法和条件，用废旧塑料粉煤灰制成的建筑用瓦在性能上，完全可以满足普通建筑的要求。这种建筑用瓦的研制成功，不仅可以降低成本，还是消除“白色污染”的一种积极方法。

其工艺流程：

（4）利用废泡沫生产新型保温砖

青岛裕泰化工科技有限公司利用废泡沫具有优良的保温性能的特点，废物利用，再采用价格低来源广的化工原料，将废泡沫二次成形，研究成功了造价低廉、防火性好、保温性能优良的新型保温砖。

经测试，这种新型保温砖导热系数小于0.06W/m.K，优于0.09W/m.K的国家标准，含水率小于8%，密度小于225kg/m3，抗压强度大于0.21MPa，且耐候性强，适合国内不同气候的各地区使用，取代传统珍珠岩或煤渣等保温材料。

（5）废弃聚酯做改性水泥砂浆

聚合物改性水泥砂浆（以下简称PMC）在耐腐蚀性能、固化时间及某些力学性能方面大大优于传统硅酸盐水泥砂浆。在许多情况下，聚合物的独特性质使其在混凝土结构修补与保护中起到传统材料无法替代的作用，既可节省大量建筑物修补资金，又加快了施工速度。但是PMC的价格昂贵，尚未被广泛使用。

同济大学程为庄等用废弃的聚酯饮料瓶为原料，通过醇解、缩聚来获得再生型不饱和聚酯，继而开发出一种低成本、新型的“绿色”合物改性水泥砂浆，其价格适中，性能优良，既达到环境保护的目的，又可为扩大PMC的应用范围开辟新路。

【参考文献】

篇7

关键词：高分子材料与工程；人才培养；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）09-0041-02

高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域的重大变革，在诸多行业中已逐渐成为不可替代的关键材料。高分子材料与工程专业具有跨学科、综合性的特点，既与化学、石油化工、精细化工等基础学科紧密联系，又和汽车、电子、环境等应用学科相辅相成[1]。

闽江学院高分子材料与工程专业建设以课程建设为中心，从改革课程体系、强化实践教学、改进教学方法等方面系统深入地开展建设，以达到“重基础理论、重创新精神、强实践技能、强综合素质”的人才培养要求。

一、优化课程结构

本专业的教学体系包括理论教学体系和实践教学体系。在理论教学体系中，课程结构又可分为校级公共基础课程、学科基础课程、专业核心课程等[2]。其中，公共基础课、学科基础课和专业核心课程分别安排63、29和4分，在总学分中分别占比35%、17%和28%。通过进一步深化教学内容改革，构建以专业核心课程和学科基础课程相结合、有利于学科交叉与融合、与经济社会发展相适应的课程体系。此外，还鼓励教师努力建立主干课的课程网站并加强精品课程建设。

在实践教学体系中，遵循从入学军训、金工实习、科研训练、认识实习、专业课程设计、毕业实习到最终的毕业论文（设计）的循序渐进过程，共计34学分，在总学分中占比20%，结合本科四年各课程的实验教学内容，形成较为完整的实践教学体系[3]。同时，为了使高分子材料与工程专业的毕业生具有更强的实践技能，还设计了创新实践环节，其中安排了与本专业相关的社会服务活动、开放实验室活动、专业学术讲座、学科竞赛以及创新创业实践计划项目等。

二、加强实践教学改革

实践教学是高等学校人才培养体系的重要组成部分，与理论教学起着相辅相成的作用。国内外对高分子材料实验实践教学提出多种想法，朱晶心等[4]把加强专业实验教学、提高实验质量、培养创新人才、提高创新能力等作为教学改革的重点。龚建良等[5]研究了高分子材料与工程专业实验教学体系的现状和不足，提出了高分子材料与工程专业实验教学新体系。付一政等[6]认为专业实验既要注意基础知识的综合应用和基本实验技能的训练，又要强调分析问题、解决问题、独立工作、协同配合、富于创新等综合能力的培养。在加强教学实践的建设工作中，结合近年来高分子专业实践教学经验，我们系统地规划和改革“高分子材料与工程专业”的学科基础和专业实践课程体系，使实践教学体系具有基础宽厚、层次分明、循序渐进的特点。

1.实验教学建设。实践教学的初始阶段应该是在学校内掌握基础实验技能，因此对本科阶段实验教学改革应特别重视。在实验教学中，从基础化学中精选出操作性强的实验，安排在本科一、二年级学习阶段对学生集中进行基本实验技能训练。专业实验课程主要安排在本科三、四年级进行，进一步培养学生的专业实验技能。以“循序渐进”为原则，以综合、创新能力的培养为目标，在完成单元性实验教育后，增设单元性设计实验（应用性实验），最后进入综合设计性实验，形成由浅入深、循序渐进的实验教育模式。在实验内容上，鼓励实验教师将自己的科研成果与综合设计性实验相结合，拓展学生对本专业发展前沿的认识。

在教学方法上，重点加强基本实验技能的训练，如组织学生参与专业实验准备、开放实验室训练、社会服务活动等均加深了学生对实验原理和流程的认识。此外，强调教学中激发学生对实验的兴趣。如让学生自行设计方案，引导学生到图书馆查阅相关文献及手册，设计实验方案等。通过积极思考和热烈讨论，不少学生都迫切希望马上进实验室验证自己的观点，从而激发了他们浓厚的实验热情。富有启发意义的实验教学方式发展了学生的创造思维，发挥了主观能动性，培养了独立思考能力，进而强化他们的综合专业素养[7]。

2.生产实习基地建设。由于历史原因，我系原有实习基地大多数是国有化工企业，目前普遍经营情况较差，设备陈旧，实习环境差。在这些单位实习，尽管联系方便、费用低，但实习效果不佳。而一些效益较好、技术先进、环保意识强的合资及独资企业担心学生来厂实习会影响生产，不愿积极配合学校完成实习的组织安排；即使接受了实习的任务，也只是让学生站在一旁观看，鲜有动手实践的机会。因此，我专业通过两条途径解决实习基地问题。一是针对效益差的国有化工企业，开展科研活动，与企业合作，走产学研相结合的路子。二是积极与新兴的合资企业、私营企业及乡镇企业联系，签订合作协议，为他们提供技术咨询，帮助他们培训一线操作工人。这样，企业就比较乐意接受学生到这些单位进行专业实习，让学生顶岗操作，视学生为本单位职工。学生在这样的实习单位实习，学习热情高，很好地巩固了专业知识。

三、突出专业特色建设

具有较强的创新意识和实践能力，是高分子材料与工程专业努力塑造的专业特色。在专业建设中，通过企业实习，利用生产现场的实际条件，将专业理论和生产实际相结合，最大限度地满足后续课程学习和人才培养目标的需求。专业教学团队注重生产实习基地的开发，健全实习质量保障体系，保障相对稳定的生产实习教师队伍，出版内容适当的生产实习教材。为保证实习教学质量，指导小组根据教学内容、实习地点进行了合理分工，发挥每位教师的长处，做好教学和组织管理工作。在实习单位内组织相对固定的对生产技术了解深入、有一定培训经验的一线工程技术人员组成实习教学队伍，在实习中发挥了巨大的作用。

结合科研实践培养专业人才，推进教学与研究一体化，是本专业建设的另一特色。为增加学生对专业发展的认识，培养他们创新思路和实践能力，本专业积极落实以教学促科研、以科研带教学的思路，组织学生参与专任教师的科研课题研究工作。目前由本专业12位教师主持的课题共30余项，其中省部级以上科研项目7项，市厅级项目19项，校企合作项目5项，每一项课题都有高年级本科生参与。此外，吸收部分专业学习热情较高的学生参与创新实践训练。目前本专业教师共承担12项大学生创新创业训练计划项目，其中国家级2项，省级5项，校级5项，科研实践工作的开展显著提高了本专业学生的专业素养和动手能力。

四、总结

闽江学院高分子材料与工程专业建设的成果表明，加强专业教学体系和实践体系改革，不仅能增强学生的动手能力，更重要的是能激发学生的求知欲，培养学生的创新意识和实践能力。我们不仅要对现有实验教学内容、教学方法及创新能力的培养方面提出改革要求，还要通过多层次开展实践教学，提高综合性实验和设计性实验等创新内容教学比例，进一步增强学生在实验中的主动性和创造性，以培养出更多具有创新能力的高素质专业人才。

参考文献：

[1]赵长生，顾宜.高分子材料与工程专业发展与现状[J].塑料工业，2008，36（1）：70-71.

[2]胡治元.高分子材料应用技术专业教改的思路与实践[J].洛阳工业高等专科学校学报，2007，17（6）：42-46.

[3]王慧敏，郑耀臣，崔孟忠，等.高分子材料与工程专业实验教学的改革与实践[J].化工高等教育，2007，（5）：39-41.

[4]朱晶心，马彦龙.高分子材料专业的教学改革实践与思考[J].太原理工大学学报（社会科学版），2001，19（12）：77-78.

[5]龚建良，吴宇雄，谭惠平，等.高分子材料与工程专业实验教学体系改革初探[J].高教论坛，2006，（4）：56-58.

[6]付一政，李迎春，刘亚青，等.高分子材料与工程综合实验教学探索与实践[J].太原科技，2008，（3）：90-91.

[7]彭进，夏绍灵，刘国勤.高分子材料与工程专业实践教学改革研究[J].新乡师范高等专科学校学报，2007，21（5）：102-104.

篇8

关键词：环境；材料；可持续

为了保护环境，各国都在努力，然而，珍稀物种的灭绝、淡水资源的匮乏、全球气温的升高等环境污染问题依然存在，而且愈演愈烈，如何保证经济发展与环境的合理利用依然是世界性难题。为经济与环境协调发展，国际材料界出现了一个新的领域——生态环境材料。

1环境材料的分类

生态环境的发展是从上世纪初才得到发展的，由于人们工业化的发展，造成了人们对环境的巨大破坏，因此人们逐渐认识到环境保护的重要性，开始兴起了生态环境材料的发展，逐渐的成为现在的重要课题。(1)金属材料金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造，船舶及海洋工程制造等。金属材料作为使用最为广泛的一种材料，人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。目前最有效的方法是开发其特殊功能，优化使用，即低合金化，较宽的使用范围，促进金属材料的环境协调性。(2)无机非金属材料无机非金属材料也简称无机材料，无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。无机非金属材料是20世纪40年代后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的，已与高分子材料和金属材料并列为经济建设中的三大材料。包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。(3)高分子材料高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质，可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能——较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。新型高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。(4)天然资源环境材料在自然界中存在许多天然材料与自然环境具有极好的环境协调性，主要包括无机类的天然矿物环境材料和有机类的天然生物资源高分子环境材料。天然矿物环境材料对环境功能作用主要体现在矿物表面吸附性作用与矿物吸附剂、矿物孔道过滤性作用与矿物过滤剂和分子筛、矿物层间离子交换作用与矿物交换剂、矿物热效脱硫除尘作用与矿物添加剂等方面。天然金属矿物具有在水介质中的微溶性化学活性作用与矿物反应剂，也能在污染治理领域发挥独特的作用。(5)环境治理功能材料随着人类生产活动和社会活动的增加，环境质量日趋恶化，自工业革命以来，由于大量燃料的燃烧、工业废弃物和汽车尾气的排放等原因，曾发生多起与环境污染有关的公害事件，已经引起了世界各国的重视。积极开发治理环境污染，恢复生态平衡是环境材料发展的重要方向之一。当前材料领域普遍采用天然材料改性的新型环境功能材料和以废治废及资源化技术来解决日益严峻的资源短缺及环境污染等难题。

2环境协调性评价(LCA)

(1)环境负荷评估方法是LCA(LifeCycleAssessment)。LCA主要包括三个方面：①通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗，废弃物排放，评估其造成的环境负担，具有良好的环境协调性。②评估能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响，零排放是不可能的，要在环境的允许范围内，可开发可不可发的尽量不开发。③辨别和评估改善环境的机会，用最小的投入保证最大的收获。(2)材料的环境协调性评价(MLAC)材料的环境协调性评价是将LCA的基本概念、原则和方法应用到材料的环境负荷评价中，与材料或产品的设计相结合。由于与材料相关的环境污染占的比重大，对材料进行环境协调性评价就显得非常重要。典型材料的评价，是众多产品评价的基础，对典型材料进行MLAC可以减少评价的重复。评价材料的优劣要根据这一背景，建立新的评价体系，补充新的评价内容。其研究范围不断扩大，从传统的包装材料，容器等产品领域转向各种金属、高分子、无机非金属和生物材料，从传统侧重于结构材料的评价转向对功能材料的评价。

3结语

21世纪是经济与环境协调发展的世界，世界经济的可持续发展必须以自然资源和环境协调性为基础。人类社会面临能源、资源危机和环境污染，这些问题严重威胁着人类及生物的生存环境，甚至关系到生物世界的生存。所以，我们必须充分考虑其环境协调性，加强材料的协调性设计，广泛应用环境材料。

参考文献：

[1]王天民.生态环境材料[M].天津大学出版社,2000.

篇9

[关键词]高分子材料 成型加工 技术

近年来，某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求，如高强度、高模量、轻质等，各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。

一、高分子材料成型加工技术发展概况

近50年来，高分子合成工业取得了很大的进展。例如，造粒用挤出机的结构有了很大的改进，产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒，产量约为3t／h；70年代至80年代中期，采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒，产量约为10t／h；80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒，产量可以达到40-45t／h，今后的发展方向是产量可高达60t／h。在l950年，全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5．8％，2000年增加至1．8亿t至2010年，全世界塑料产量将达3亿t，此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构，加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展，节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要．汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷，提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。

据悉，目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料（如钢铁等）。因此，汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外，汽车中约90％的零部件均需依靠模具成型，例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具，在美国、日本等汽车制造业发达的国家，模具产业超过50％的产品是汽车用模具。目前，高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展；成型加工方面，从大规模向较短研发周期的多品种转变，并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。

二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究

（一）聚合物动态反应加工技术及设备

聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机，可以解决其它挤出机（包括双螺杆和四螺杆挤出机）作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段，但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯（PC）连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备，我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。

目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品，都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题．另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点，解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题，同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点，这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿，并在该领域处于技术领先地位。 转贴于

（二）以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术

1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题，将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体，结合动态连续反应成型技术，研究酯交换连续化生产技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。

2.聚合物／无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计（粒子设计），在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下，利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散，实现连续化制备聚合物／无机物复合材料。

3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程，控制硫化反直进程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化．解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，提高我国TPV技术水平。

三、高分子材料成型加工技术的发展趋势

近年来，各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划（攻关）等项目同时，非常注重科技成果转化与产业化，完成产业化工程配套项目20多项，创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列，近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台（套）。销售额超过1．5亿元，还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家．产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元，每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列，投入批量生产并推向市场；塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成，目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好，聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合，引入新的管理、市场等机制，争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO，各个行业都将面临严峻挑战。

综上所述，我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路，打破国外的技术封锁，实现由跟踪向跨越的转变；把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合，加快成果转化为生产力的进程，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。

参考文献：

[1]Chris Rauwendaal，Polymer Extrusion，Carl Hanser Verlag，Munich／FkG，l999.

[2]瞿金平，聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M]．北京：科学出版社，2005 427435．

篇10

关键词：机械设计；材料；选择；应用

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.15.095

机械行业和我们的生活是密不可分的，二者之间的关系是相互促进的。机械行业的发展推动经济的发展，使人们的生活更加现代化，而在现代化的生活背景下，科学水平日益进步，从而又推动机械行业的进步。机械设计是机械生产的第一步，它直接影响到机械的使用性能。机械设计是在人力、物力、制造成本等多种限制条件下，做出最佳设计方案，让机械能够处于最佳的运行状态。随着机械行业的逐渐发展，对机械材料的要求也越来越高。合理的材料选择和应用不仅可以提高机械运转性能，还能保证材料的合理使用。本文的以机械设计中材料的选择与应用为论述核心，对设计材料类型、设计材料应用的要点等进行深入分析。

1 研究目的

随着科学技术的发展，计算机技术被广泛运用到机械设计中，很多机械设计软件通过计算机应用技术在传统机械设计方法的基础上逐渐开发出来。但是设计方法的提升并不是影响机械生产的唯一因素。因为，经济的发展使机械需求量日益增加，导致设计材料出现短缺的情况，机械设计方法的提升不能解决材料匮乏的问题。材料是构成机械原件的主体，机械生产材料供应不上，会影响机械生产的速度、数量、质量。最终也无法满足人们对生活的需求。在材料选择方面不能只注重它的使用效果，还应该考虑机械设计材料的使用成本。所以在机械设计材料的选择与应用方面，在注重机械高效性能的同时，也要结合使用材料的经济性、环保性。只要这样才能保证机械行业的健康发展。

2 材料选择的类型

2.1 金属材料

金属材料是机械设计中使用时间最长、使用频率最多的材料。通常情况下，以金属元素或者以金属元素为主组成的具有金属性质的材料都可以称为金属材料。目前，自然界中金属材料的种类达到了近80种，最常见的有金、银、铜、铁、锡等。也正是因为如此，才使金属材料成为机械设计中最受欢迎的材料。此外，大部分金属材料都具有一定的韧性与强度，极大的满足了机械生产对使用材料的要求。金属材料类型也不是单一的，金属材料又分成纯金属材料、合金材料、特种金属材料以及金属间化合物材料，金属合金材料的出现不仅提高了机械的使用性能，更拓展了金属材料在机械设计中的使用范围。尤其是特种金属与金属间化合物材料，在科技核心领域被广泛使用。

2.2 复合材料

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料具有稳定性好、强度高、比刚度高等特点，并且很多复合材料具有导电、防热、屏蔽、吸声、磁性等性质，这些特点与性质使拓展复合材料的使用范围，像航空航天、医疗器材、建筑设施都用复合材料的身影。

2.3 高分子材料

高分子材料是指以化合物为基体，根据使用要求向化合物基体中加入与之匹配的添加剂或者助剂，因此高分子材料又称为聚合物材料。生产高分子材料的原料十分丰富，这使高分子材料更加便于获取，像生活中常见的合成纤维以及塑料就是高分子材料的代表。高分子材料可以从自然界中提取，具有可再生与可循环的特性。它和金属材料相比具有很大的优势，金属是不可再生资源，随着机械使用量的增加，金属材料日益减少，高分子材料在很多机械生产可以代替金属材料，例如聚甲醛材料聚甲醛具有很强的耐磨性质，可以拥有齿轮、轴承、螺母等机械设备的生产。因此，在汽车制造业高分子材料被广泛运用，在减少汽车自身重量的同时，也减少了能源的消耗。

2.4 陶瓷材料

陶瓷材料是指用天然或者合成化合物用高温烧结而形成的一种非金属材料。目前，陶瓷材料主要分为：氮化硅与碳化硅两种类型。陶瓷材料的硬度很高，通常被用来制作密封零件，并且陶瓷材料具有耐磨、耐腐蚀的特点，很多化学仪器的制造也会采用这种材料。此外，由于陶瓷材料的电特性，通常用来制造电容器，这种电容器在铁电陶瓷的作用下形状会产生变化，能够将电能转换成机械能，像超声仪、声呐、扩音机都是利用陶瓷材料的这种性能。此外，随着纳米陶瓷技术的出现，像航空航天、卫星通讯等高精领域都运用到了陶瓷材料。

3 材料选择与应用的要点

3.1 材料负荷性

机械设计中对于材料荷载水平的选择是很重要的，这是因为在机械设计的过程中一些材料由于荷载水平较低的原因可能会导致出现后期抑制失效的情况，使得机械零件不能发挥出应有的作用，因此在机械设计过程中应当首先对拟用到的材料进行载荷水平方面的评估，优选载荷水平较高的材料，并在有需要的情况下对材料进行后期处理，以使材料的荷载水平得到进一步的提高，例如对低碳钢进行渗碳以及对中碳钢调质等。

3.2 材料实用性

机械的种类多种多样，材料的可选择性也是如此，在机械材料设计中材料的选择不一定要最好的，但是一定要选择最实用的。例如在汽车制造种，变速箱可以说是磨损度最大的部位，因此变速箱中的零件大多采用锻钢、铸铁等坚固、耐磨性材料；汽车的散热器（水箱）作为引擎的冷却系统，可以让引擎始终在正常温度下运转。冷却系统的零件大多采用铝制品，应为铝制品具有耐腐蚀的特点，在潮湿的环境下不会生锈，此外和其他材料相比铝的质量很轻，可以减少汽车重量。

3.3 材料经济性

在机械设计中要注重材料的经济性。在机械设计当中，使用的材料都要求很高，那么价格上也是会相对昂贵的，所以在材料的选择上往往会注意材料的经济性，也就是价钱，从经济性方面考虑，就是要求机械设计过程中要尽量节约材料成本和加工过程中产生的成本。我们不仅仅要选择质量好的材料，还要对材料的价格进行控制，不能铺张浪费，也不能随意购买，要对材料的性能和价钱多做考虑，选择适合产品机械设计的，同时还要选择价格合理的。

3.4 环保与可持续性

机械行业对经济的发展起到了推动作用。但是，人们在追求经济发展的同时，却忽视了环境保护以及发展的可持续性。金属是机械设计中使用最广泛的材料，在金属材料冶炼的过程中，会投入大量的人力物力，使用成本过大。此外，由于冶炼技术、工序等问题，容易造成重金属污染，导致生态系统遭到破坏。随着机械需求量的增加，金属资源匮乏的情况日益突出。因此，在机械设计中尽量选择环保性的原材料，并且要对报废的机械进行分解，实现资源的可循环利用，尽量使用组合较少的合金，这样可以减少提取材料的成本。同时在不影响机械性能的情况下，可以采用高分子材料、复合材料以及陶瓷材料代替，这些材料都是可以从自然界中直接提取，具有可再生性。通过替代金属材料的方式，来减少金属的使用量，实现金属资源的使用的可持续性。

4 结束语

随着机械设备需求量的不断增加以及机械设备使用概率的不断提升，使得人们对机械设备质量和功能的要求也越来越高，因此做好机械设计工作对于机械设备企业来说具有十分重要的意义。目前，由于经济、技术等原因，我国机械设计大多以金属为主，对于高分子、复合、陶瓷等新型材料的研究还处于起步阶段。这不仅造成金属资源匮乏，也破坏的生态环境，加之缺乏完善的金属开采技术，造成了大量金属资源的浪费。因此，我国应该在提高金属使用效率的同时，还应该加大新型材料研究的投入力度，要站在科学的制高点，研发出更具经济性、环保性、可持续性的机械设计材料，这样也促进社会的和谐发展。

参考文献

[1]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011，（12）.

[2]王杰，程明远，李士晓.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技信息，2011，（11）.

[3]田源.机械设计中配制配合的应用研究[J].农家科技，2011，（4）.

[4]李乐心.我国机械制造业中低碳模式探讨[J].现代商贸工业，2010，（17）.