功能高分子材料的特點(diǎn)范文

時(shí)間:2023-12-18 18:00:18

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功能高分子材料的特點(diǎn)

篇1

關(guān)鍵詞:功能高分子材料;研究現(xiàn)狀;發(fā)展前景

一、功能高分子材料的概念及開發(fā)意義

功能高分子材料,是指具有一定傳遞或存儲(chǔ)物質(zhì)、信息及能量作用的高分子和高分子復(fù)合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學(xué)性能,同時(shí)還兼具如光敏性、導(dǎo)電性、化學(xué)反應(yīng)活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分,功能高分子材料主要可分為4類:①物理功能:具體包括超導(dǎo)、導(dǎo)電、磁化等功能;②化學(xué)功能:具體包括光的聚合、降解、分解等;③生物功能:具體來說包括生理組織及血液的適應(yīng)性等;④介于化學(xué)、物理之間的功能:主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具備特殊的功能,受到了各個(gè)領(lǐng)域的廣泛重視,特別是其不可替代的諸多特性都為很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步提供了基礎(chǔ)和前提,甚至已經(jīng)因此而誕生出了一批先進(jìn)的、符合社會(huì)發(fā)展潮流的新產(chǎn)品。因此,當(dāng)前各國(guó)都加大了對(duì)功能高分子材料的人力物力財(cái)力投入,面對(duì)時(shí)間各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng),我國(guó)也需要盡快加大對(duì)功能高分子材料的研發(fā)力度,從而擺脫我國(guó)國(guó)防、電子、醫(yī)藥和其他尖端領(lǐng)域嚴(yán)重依賴國(guó)外功能高分子材料市場(chǎng)的困境。

二、功能高分子材料的研究現(xiàn)狀分析

目前針對(duì)功能高分子材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應(yīng)型功能應(yīng)用這幾個(gè)方面:

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和應(yīng)用主要體現(xiàn)在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽(yáng)能光板這幾個(gè)方面,這些具體的應(yīng)用能通過對(duì)光的吸收、儲(chǔ)存、傳輸、以及轉(zhuǎn)換功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)光能的有效利用。例如,目前已經(jīng)能夠通過光功能高分子材料的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)光傳導(dǎo)來幫助植物的光合作用。此外,運(yùn)用光功能高分子材料實(shí)現(xiàn)手機(jī)的太陽(yáng)能充電也已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

2.電功能高分子材料

電功能高分子材料,除了具備良好的導(dǎo)電性能外,其電導(dǎo)率還能根據(jù)應(yīng)用狀況的不同,在半導(dǎo)體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進(jìn)行變化。此外,由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工,同時(shí)具備良好的耐腐蝕性,在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域中也被廣泛的應(yīng)用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。如常見的有,由生物功能高分子材料所制成的人體植入物(視網(wǎng)膜植入物、腦積水引流裝置等)以及人體義肢等。

4.反應(yīng)型功能高分子材料

這種高分子材料是一種具備很強(qiáng)化學(xué)活性的高分子材料,能夠有效的促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。它是通過對(duì)構(gòu)建高分子骨架,并將小分子反應(yīng)活性物質(zhì)通過離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵或物理吸附作用進(jìn)行骨架填充,以實(shí)現(xiàn)高分子功能才能的強(qiáng)化化學(xué)合成與化學(xué)反應(yīng)的效果。

三、功能高分子材料的發(fā)展前景及趨勢(shì)分析

功能高分子材料具備很多優(yōu)勢(shì)特征,這些都使得其更加符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需求,這也使得功能高分子材料的研究工作在各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化,和技術(shù)的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學(xué)及日常生產(chǎn)生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發(fā)展趨勢(shì)。

1.復(fù)合高分子材料

目前,功能高分子材料正逐步由均質(zhì)材料向著復(fù)合高分子材料的方向發(fā)展,同時(shí)其材料的功能也向著多功能材料的方面發(fā)展。復(fù)合高分子材料往往是在一種基體材料(如金屬、陶瓷、樹脂等)上,加入增強(qiáng)或增韌作用的高聚物,再通過將多相物復(fù)合成一體,就形成了新的復(fù)合高分子材料,這種高分子材料能夠充分發(fā)揮各相的性能優(yōu)勢(shì),因此具有廣泛的發(fā)展應(yīng)用前景。在今后的發(fā)展中,航天科技、醫(yī)療衛(wèi)生、生活家居、甚至汽車制造等領(lǐng)域,都需要各種高性能的復(fù)合高分子材料。

2.環(huán)境友好型高分子材料

經(jīng)濟(jì)的粗放發(fā)展,給整個(gè)地球h境都帶來了深重的災(zāi)難,而隨著人們對(duì)環(huán)保問題的日益重視,各國(guó)對(duì)各種材料的生態(tài)可降解性要求也日益突出。因此,環(huán)境友好型高分子材料的開發(fā)和深入研究工作,也引起了各國(guó)的重視。當(dāng)前,生物降解技術(shù)和環(huán)境友好型高分子材料技術(shù)大多掌握在發(fā)到國(guó)家,我國(guó)目前還處于追趕階段。隨著世貿(mào)組織對(duì)環(huán)保觀念的更加重視,環(huán)境友好型高分子材料在產(chǎn)品中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也將日益顯著,為了把握這一趨勢(shì),我國(guó)要積極開發(fā)研究出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物降解技術(shù)和環(huán)境友好高分子材料。

環(huán)境友好型高分子材料,通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下,能夠加速材料的水解反應(yīng),幫助材料進(jìn)行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點(diǎn)方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。

3.隱身性能高分子材料

隱身性能高分子材料的研究應(yīng)用主要在軍事領(lǐng)域,其也是當(dāng)前各國(guó)的尖端軍事技術(shù)的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細(xì)微粉,實(shí)踐證實(shí),通過吸收衰減層、激發(fā)變換層以及反射層等多層材料的微波吸收,能夠取得一定的吸波效果,達(dá)到隱身的目的。但是,由于材料制備復(fù)雜,且雷達(dá)技術(shù)的日益發(fā)展,給隱身技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。此后,隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質(zhì)量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發(fā)展。

篇2

關(guān)鍵詞:高分子材料;生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域;人體功能替代或修復(fù)

中圖分類號(hào):R318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2017)01-0214-01

上世紀(jì)50年代,我國(guó)展開了對(duì)人工器官的研究,并經(jīng)過50多年的發(fā)展取得了很大成就。聚乙烯、聚丙烯、硅橡膠等都是醫(yī)用高分子中常用的材料,而常見的醫(yī)用高分子大約有1000多個(gè)品種規(guī)格,其制品主要包括醫(yī)用高分子、醫(yī)療器械制品和人工器官三大類。另外,醫(yī)用高分子材料在醫(yī)學(xué)生有著獨(dú)特的功效,因而受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注和重視,發(fā)展前景十分廣闊,并迅速成為當(dāng)前發(fā)展較快的新型材料之一。

醫(yī)用高分子材料用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的主要包括:藥用高分子材料、人體功能替代或修復(fù)高分子材料和高分子醫(yī)療器材及制品等。下面我們?cè)敿?xì)的介紹一下高分子材料在人體功能替代或修復(fù)中的作用,并對(duì)醫(yī)用高分子材料在未來的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行一定的研究、探討。

1 高分子材料在人體功能替代或修復(fù)中的運(yùn)用

高分子材料運(yùn)用到人體功能替代或修復(fù)中的主要目的是替代、修復(fù)人體內(nèi)受損的組織或器官,從而恢復(fù)其原有的功能。其中用到高分子材料的主要包括部分功能修復(fù)材料、人工器官材料、組織工程材料等。

1.1 部分功能修復(fù)材料

在對(duì)人體缺少的一部分功能的器官或組織進(jìn)行修復(fù),如為了恢復(fù)聽覺功能,制造的人工耳朵;在矯正視力的過程中,制造的人工角膜、人工晶體等;還有假肢、人工等都需要用到高分子材料。另外,部分功能修復(fù)材料一般都有利于改善患者的生活質(zhì)量,并不會(huì)危害到人的生命健康。另外,不同的組織或器官所使用的高分子材料也不同,如隱形眼鏡所采用的材料一般包括聚甲基丙烯酸8一羥乙酯一甲基丙烯酸戊酯、聚甲基丙烯酸B一羥乙酯等;人工角膜則包括聚甲基丙烯酸酯類、硅橡膠等;而人工晶狀體則包括可用聚甲基丙烯酸酯類等。

1.2 人工器官材料

為了治療病患,我們需要對(duì)人體的一些組織或器官進(jìn)行替代性治療,并將人工臟器引入人體系統(tǒng),從而發(fā)揮原有器官的功能,促進(jìn)人體系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行。植入人體內(nèi)的永久性人工臟器主要包括人工氣管、人工血管、人工食道等。另外,手術(shù)過程中還還有一些暫時(shí)性的人工臟器,如人工心臟、人工肝臟和人工腎臟等,起到替代使用的作用。通過不斷的提高高分子材料制作過程中的血液相容性、抗細(xì)菌粘附性和抗凝血性等,確保制造出來的人工心臟瓣膜、人工血管等能夠很好的接觸血液,減少感染現(xiàn)象的發(fā)生。

1.3 組織工程材料

高分子材料在組織工程材料中的應(yīng)用,有利于改善、維持或恢復(fù)研制生物代用品的功能,加強(qiáng)對(duì)正常和病理的哺乳類組織的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系的了解。通過對(duì)生命科學(xué)規(guī)律的了解和運(yùn)用,充分發(fā)揮組織工程的作用,開發(fā)新型智能修復(fù)材料,主動(dòng)激發(fā)、誘導(dǎo)人體組織器官再生修復(fù)的功能。在設(shè)計(jì)該材料的過程中,需要有機(jī)結(jié)合人工材料和活體組織,確保組織細(xì)胞表面的特殊位點(diǎn)能夠與配合基發(fā)生作用,進(jìn)一步提升組織細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)的速度,從而促進(jìn)周圍組織細(xì)胞生長(zhǎng)為預(yù)想功能,達(dá)到修復(fù)人體組織和器官的功能的目標(biāo)。

2 對(duì)醫(yī)用高分子材料未來的發(fā)展方向的展望

高分子材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)廣泛的應(yīng)用,并取得了很大的成就。但目前的技術(shù)還無法滿足人們的需求,還無法提高人工臟器替換病變臟器的成功率,所以我們需要對(duì)醫(yī)用高分子材料的發(fā)展方向進(jìn)行一下詳細(xì)的研究。

首先,高分子材料會(huì)廣泛應(yīng)用于藥物中。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,人們對(duì)藥品質(zhì)量也有了更高的要求,如要求藥品穩(wěn)定、高效、毒副作用小等。高分子材料一般具備無毒、無副作用、水溶性好、不會(huì)產(chǎn)生異變等特點(diǎn)。因此,我們需要將高分子材料應(yīng)用到現(xiàn)代藥物中,如制作緩釋藥物的載體、高分子材料的藥物等。另外,高分子藥物相比低分藥物而言,幾乎沒有副作用,并且可以緩釋藥物的濃度,具體治療人w制定的部位。所以,高分子材料在藥物這一行業(yè)中具有很大的發(fā)展前景,其作用不可替代。其次,高分子材料將會(huì)廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療器械中。高分子材料中的聚酯、硅橡膠等都具有一定的矯形作用,在假肢制造、整形外科等領(lǐng)域中都發(fā)揮著很大的作用。最后,未來的醫(yī)用高分子材料應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大,其發(fā)展趨勢(shì)將以聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯烴為主,開發(fā)滿足生物相容性和血液相容性的材料,發(fā)展便攜帶的小型化人工器官裝置以及開發(fā)醫(yī)療器械、人工臟器和控制生育所用的材料等。

3 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)用高分子材料的廣泛應(yīng)用,有利于促進(jìn)醫(yī)療水平的進(jìn)步,不斷的完善醫(yī)用材料,充分發(fā)揮其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的作用。綜上所述,我們可以發(fā)現(xiàn),加快對(duì)醫(yī)用高分子材料的開發(fā)和研究是目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最重要的任務(wù)之一。

參考文獻(xiàn):

[1]陳志祥,張政委,田華,等.生物降解高分子材料在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料,2005, 3(1):31-34.

篇3

【關(guān)鍵詞】 高分子材料 可降解 循環(huán)利用

1 生物可降解高分子材料的含義及降解機(jī)理

生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下,能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。生物可降解的機(jī)理大致有以下三種方式:生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞;微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為,高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個(gè)過程進(jìn)行的。首先,微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合,通過水解切斷高分子鏈,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi),經(jīng)過種種的代謝路線,合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量,最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。因此,生物可降解并非單一機(jī)理,而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用,相互促進(jìn)的物理化學(xué)過程。到目前為止,有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外,還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。

2 生物可降解高分子材料的類型

按材料來源,生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類,有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1 微生物生產(chǎn)型

通過微生物合成的高分子物質(zhì)。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。

2.2 合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低,強(qiáng)度及耐熱性差,無法應(yīng)用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點(diǎn)較高,強(qiáng)度好,是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料,但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物,這種共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。

2.3 天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子,這些高分子可被微生物完全降解,但因纖維素等存在物理性能上的不足,由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求,因此,它大多與其它高分子,如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酰基多糖等共同混制。

2.4 摻混型

在沒有生物可降解的高分子材料中,摻混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性,這就制成了摻合型生物可降解高分子材料,但這種材料不能完全生物可降解。

3 生物可降解高分子材料的研發(fā)

3.1 傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)利用生物可降解高分子材料的方法主要包括:天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。(1)天然高分子的改造法。通過化學(xué)修飾和共混等方法,對(duì)自然界中存在大量的多糖類高分子,如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足,但一般不易成型加工,而且產(chǎn)量小,限制了它們的應(yīng)用。②化學(xué)合成法。模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),從簡(jiǎn)單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻,副產(chǎn)品多,工藝復(fù)雜,成本較高。(2)微生物發(fā)酵法。許多生物能以某些有機(jī)物為碳源,通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難,且仍有一些副產(chǎn)品。

3.2 酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶學(xué)的發(fā)展,酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì),并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力,從而顯示出了許多水相中所沒有的特點(diǎn)。

3.3 酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性,而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量,因此,為了提高聚合效率,許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著高分子材料合成與加工的技術(shù)進(jìn)步,生物可降解高分子材料在各行業(yè)得到廣泛、深入的應(yīng)用。生物可降解高分子材料助劑、樹脂原料和加工機(jī)械一起組成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。此外,加工工藝水平、配方技術(shù)以及相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施也成為完美展現(xiàn)制品性能的不可或缺的因素。我國(guó)生物可降解高分子材料工業(yè)起步較晚,發(fā)展遲緩,難以適應(yīng)目前的發(fā)展趨勢(shì),必須借助行業(yè)發(fā)展,探索一條具有中國(guó)特色的工業(yè)之路。在消化、吸收、仿制國(guó)外先進(jìn)品種和技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對(duì)不同行業(yè)要求和特點(diǎn),開發(fā)出高效、多功能、復(fù)合化、低(無)毒、低(無)污染、專用化的生物可降解高分子品種,提高規(guī)?;a(chǎn)和管理能力,改變目前行業(yè)規(guī)模小、品種少、性能老化且雷同、針對(duì)性(專用性)差、性能價(jià)格比明顯低于國(guó)外同類產(chǎn)品、創(chuàng)新能力低下、污染嚴(yán)重、無序競(jìng)爭(zhēng)的局面,一些新型功能的生物可降解高分子材料的發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng),消費(fèi)量較低,卻帶來了產(chǎn)業(yè)新的突破點(diǎn)和增長(zhǎng)點(diǎn),豐富完善了整個(gè)體系,其高技術(shù)含量和巨大的增幅顯示了強(qiáng)大的生命力,創(chuàng)造一個(gè)投入產(chǎn)出比明顯高于其他化工產(chǎn)品的新產(chǎn)業(yè)。

篇4

關(guān)鍵詞:高分子 材料阻燃技術(shù) 應(yīng)用 發(fā)展

中圖分類號(hào):TQ31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)10(b)-0198-02

高分子可燃材料具有優(yōu)良的性能,其應(yīng)用的范圍也越來越廣,特別是在建筑、交通、家具、電子電器等行業(yè)領(lǐng)域被大量使用,美化和方便了人們的環(huán)境和生活,獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效和社會(huì)效益,已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。然而大多數(shù)該分子材料都易燃、可燃材料,在燃燒時(shí)熱釋放速率快、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤臁l(fā)熱量高、不易熄滅,還產(chǎn)生大量濃煙和有毒氣體。隨著高分子材料的廣泛應(yīng)用,其潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)性大大增加,因而如何提高高分子材料的阻燃性能,成為當(dāng)前消防工作急需解決的一個(gè)問題。

1 高分子阻燃技術(shù)應(yīng)用

1.1 高分子阻燃材料分類

關(guān)于阻燃高分子材料目前尚無明確分類,通??砂凑斋@取阻燃性能的方式劃分,可將其分為本質(zhì)阻燃高分子材料和非本質(zhì)阻燃材料兩種。一種是材料本身具有阻燃性;另一種是通過加入添加阻燃劑獲得阻燃性能。非本質(zhì)阻燃材料可根據(jù)阻燃劑添加方式分為添加型阻燃高分子材料和反應(yīng)型高分子材料。所謂添加型阻燃高分子材料,即在高聚物加工過程中,將阻燃劑以物理方式分散于基材中而賦予材料的阻燃性;反應(yīng)型阻燃高分子材料的阻燃劑是在高聚物的合成中加入的,它作為一種單體參與反應(yīng),并結(jié)合到高聚物的主鏈或支鏈上,使高聚物含有阻燃成分[1]。

1.2 高分子阻燃技術(shù)

阻燃劑是用于提高材料抗燃性,即阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。在現(xiàn)代化社會(huì)中,阻燃劑具有著諸多的類型,旨在能夠?yàn)榱饲袑?shí)滿足不同環(huán)境下的防火需求,就其所包含的類型來看,主要可以分為以下3種。

第一種,是有機(jī)阻燃劑,主要用于針對(duì)有機(jī)物的燃燒預(yù)防,比如包括磷酸酯、鹵系和紡織物等等,具有著耐久性的特點(diǎn)。

第二種為無機(jī)鹽類阻燃劑,包括的產(chǎn)品主要有氯化銨、氫氧化鋁等等材料,這種類型的阻燃劑具有著無煙、無毒與無害的優(yōu)勢(shì),因此成為了目前應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛的一種阻燃劑。

第三種為有機(jī)和無機(jī)混合類型的阻燃劑,這種類型的阻燃劑通常被科學(xué)界認(rèn)為是無機(jī)阻燃劑的升級(jí)版,擁有著和無機(jī)阻燃劑同等的優(yōu)勢(shì),但相對(duì)來說具有著較高的成本,因此并未普及應(yīng)用。而從不同阻燃劑的阻燃元素上看,又可以劃分為幾種,包括鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑和硅系阻燃劑等,其各自有著相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn),但依然憑借著不同的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于不同的防火領(lǐng)域當(dāng)中[2]。

受到近些年科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的影響,高分子材料的阻燃技術(shù)水平也獲得了突破性的發(fā)展,包括阻燃劑微膠囊技術(shù)、交聯(lián)與接枝改性等等,無論是何種新技術(shù)的應(yīng)用,其作用原理都大體相一致,區(qū)別主要在于對(duì)人工合成技術(shù)的依賴程度有所不同,最明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)更是在于對(duì)傳統(tǒng)材料阻燃之后所產(chǎn)生的有毒有害氣體的轉(zhuǎn)化,最具代表性的便是現(xiàn)代阻燃技術(shù)領(lǐng)域的納米技術(shù)應(yīng)用,不僅能夠有效降低阻燃過程中各類反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染,同時(shí)更憑借較高的技術(shù)水平全面提高了阻燃技術(shù)的安全性。

1.3 高分子材料燃燒及阻燃技術(shù)應(yīng)用機(jī)理

高分子材料在空氣中受熱時(shí),會(huì)分解生成揮發(fā)性可燃物,當(dāng)可燃物濃度和體系溫度足夠高時(shí),即可燃燒。所以高分子材料的燃燒可分為熱氧降解和燃燒兩個(gè)過程,涉及傳熱、高分子材料在凝聚相的熱氧降解、分解產(chǎn)物在固相及氣相中的擴(kuò)散、與空氣混合形成氧化反應(yīng)場(chǎng)及氣相中的鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)等一系列環(huán)節(jié)。當(dāng)高分子材料受熱的熱源熱量能夠使高分子材料分解,且分解產(chǎn)生的可燃物達(dá)到一定濃度,同時(shí)體系被加熱到點(diǎn)燃溫度后,燃燒才能發(fā)生。而己被點(diǎn)燃的高分子材料在點(diǎn)燃源穩(wěn)定后能否繼續(xù)燃燒則取決于燃燒過程的熱量平衡。當(dāng)供給燃燒產(chǎn)生的熱量等于或大于燃燒過程各階段所需的總熱量時(shí),高分子材料燃燒才能繼續(xù),否則將中止或熄滅。從高分子材料的燃燒機(jī)理可看出,阻燃作用的本質(zhì)是通過減緩或阻止其中一個(gè)或幾個(gè)要素實(shí)現(xiàn)的。其中包括6個(gè)方面:提高材料熱穩(wěn)定性、捕捉游離基、形成非可燃性保護(hù)膜、吸收熱量、形成重質(zhì)氣體隔離層、稀釋氧氣和可燃性氣體。目前常采用的阻燃劑行為主要是通過冷卻、稀釋、形成隔離膜的物理途徑和終止自由基的化學(xué)途徑來實(shí)現(xiàn)。燃燒和阻燃都是十分復(fù)雜的過程,涉及很多影響和制約因素,將一種阻燃體系的阻燃機(jī)理嚴(yán)格劃分為某一種是很難的,一種阻燃體系往往是幾種阻燃機(jī)理同時(shí)起作用[3]。

2 高分子材料阻燃技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向分析

2.1 高分子材料阻燃技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展體現(xiàn)

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中,阻燃材料憑借著自身所具有的阻燃優(yōu)勢(shì),已經(jīng)獲得了越來越廣泛的發(fā)展前景。傳統(tǒng)的添加阻燃劑,在熱量不斷加升的同時(shí),其有毒氣體也將被釋放出來,產(chǎn)生有毒氣體將會(huì)嚴(yán)重危害心肺功能,因此,在傳統(tǒng)阻燃劑中,也相應(yīng)增加了磷酸酯等化學(xué)物質(zhì),以便于通過磷酸酯來提升材質(zhì)的氣體吸附能力,相比較來講磷氮化合物擁有更加高等的吸附能力,正是由于添加型阻燃劑中存在以上不同的化學(xué)物質(zhì),因此,阻燃劑安全系數(shù)也將被提升。由此也就確定了磷系阻燃劑的地位。伴隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展各類阻燃產(chǎn)品均獲得了良好的發(fā)展應(yīng)用空間,各類阻燃產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)也開始越來越突出,由于阻燃材質(zhì)中的阻燃性能受到影響,才最終達(dá)到阻燃的實(shí)際效果。相對(duì)來講,阻燃技術(shù)也通過阻燃劑的化學(xué)功能,改變其傳統(tǒng)的分子結(jié)構(gòu),以至于實(shí)現(xiàn)阻燃價(jià)值。因此,阻燃技術(shù)應(yīng)具備一定的高分子材料脫水碳化功能,并在此基礎(chǔ)上,吸收相關(guān)的有毒氣體,當(dāng)值在材料燃燒中,產(chǎn)生有毒氣體,威脅相關(guān)人員的生命健康。對(duì)此應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大對(duì)現(xiàn)有阻燃劑的研發(fā)力度,并在科學(xué)技術(shù)的支撐作用下對(duì)現(xiàn)有的阻燃劑進(jìn)行改善與功能領(lǐng)域的創(chuàng)新,使現(xiàn)有的阻燃劑能夠具備傳統(tǒng)的阻燃性能優(yōu)勢(shì),還同時(shí)具有更多的現(xiàn)代化功能比如耐熱、抗輻射等等[4]。

2.2 高分子阻燃材料的綠色發(fā)展趨勢(shì)

高分子阻燃材料的綠色發(fā)展方向已經(jīng)開始被充分重視,其是社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展需要,阻燃劑在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用量有著明顯的增加,所有新材料與新產(chǎn)品的更新?lián)Q代頻率都在不斷加速。而與此同時(shí),人們的環(huán)保意識(shí)也在不斷提升,因此,阻燃劑的技術(shù)發(fā)展方向也開始逐漸趨向于綠色化發(fā)展。尤其是近些年社會(huì)開始重點(diǎn)關(guān)注對(duì)可持續(xù)發(fā)展的建設(shè),由此直接決定了阻燃劑的發(fā)展需要契合生態(tài)的關(guān)系。目前,國(guó)際當(dāng)中已有一部分發(fā)達(dá)國(guó)家開始致力于從環(huán)保角度出發(fā)來限制對(duì)污染環(huán)境阻燃劑的生產(chǎn)與使用,該文認(rèn)為,這樣的現(xiàn)狀本質(zhì)上也是對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)的另一種形式。不可否認(rèn),中國(guó)作為生產(chǎn)制造大國(guó),高分子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有著顯赫的地位,在國(guó)際阻燃材料飛速發(fā)展的大勢(shì)所趨之下,消防部門同時(shí)出臺(tái)了新的規(guī)定,旨在為阻燃材料的科學(xué)化更新提供明確的方向指引。在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的形式下,阻燃技術(shù)的開發(fā)在外界的推動(dòng)下有了技術(shù)上的提高。尤其是低毒低煙、無鹵高效的環(huán)保阻燃劑更是起到了不可估量的作用。綜上,不管是鹵系阻燃劑還是無鹵阻燃劑,其必然趨勢(shì)都是向環(huán)保型無鹵阻燃劑發(fā)展,發(fā)展方向都以低毒化、環(huán)?;⒏咝Щ?、多功能化為主[5]。

3 高分子材料阻燃技術(shù)的優(yōu)化改革動(dòng)向

當(dāng)前,對(duì)于阻燃技術(shù)的研究,我國(guó)還有待加強(qiáng),在相關(guān)技術(shù)研發(fā)力度,以及自主研發(fā)等環(huán)節(jié),相對(duì)于國(guó)外先機(jī)技術(shù)仍然存在較大的進(jìn)步空間。但根據(jù)我國(guó)當(dāng)前研發(fā)技術(shù)來講,已經(jīng)較傳統(tǒng)技術(shù)提升了許多。近些年國(guó)家積極進(jìn)行科研技術(shù)支持,在研究經(jīng)費(fèi)中,研究技術(shù)中,積極給予幫助,使得各項(xiàng)技術(shù)研發(fā)工作中逐漸擴(kuò)大,研發(fā)力度也逐漸加深,在國(guó)家技術(shù)支持上,當(dāng)前各項(xiàng)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用皆取得了良好的成績(jī),阻燃技術(shù)便是其中一項(xiàng),在國(guó)家的扶持幫助下,阻燃技術(shù)應(yīng)用價(jià)值逐漸得到挖掘,阻燃技術(shù)研發(fā)也漸漸深入到人們的視野之中。

由從傳統(tǒng)阻燃技術(shù)當(dāng)前的阻燃技術(shù)研發(fā),期間經(jīng)歷中眾多變遷,最早阻燃技術(shù)是由物理作用的幫助喜愛,實(shí)現(xiàn)對(duì)氧氣的阻隔,最終達(dá)到阻燃的效果,當(dāng)前新型阻燃技術(shù)的研發(fā),使得性質(zhì)阻燃上升至化學(xué)反應(yīng)界面中,通過對(duì)材質(zhì)化學(xué)分子的改變,使得可燃性材質(zhì)逐漸具備阻燃技術(shù),從融合阻燃逐漸轉(zhuǎn)變成為無機(jī)阻燃,并在阻燃技術(shù)研發(fā)的過程中,更加注重了對(duì)有害有毒物質(zhì)的處理,通過添加可吸附分子,將有毒有害物質(zhì)進(jìn)行吸附,在實(shí)現(xiàn)了阻燃技能的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了無污染的目標(biāo)。這種科技研發(fā)的成果符合了綠色發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展理念的要求。當(dāng)前在阻燃技術(shù)研發(fā)中,微膠囊技術(shù)、納米技術(shù)等其他技術(shù)的影響,使得可燃材料的阻燃效果大大得到提升,阻燃性能也隨著阻燃效果不斷變化。在阻燃技術(shù)應(yīng)用中,復(fù)合型材料的應(yīng)用也為阻燃技術(shù)提供了發(fā)展方向。

該文認(rèn)為,在今后的發(fā)展中,隨著阻燃技術(shù)的提升,阻燃性能的變化,必將使阻燃形態(tài)以及其他性能達(dá)到提高,并在科研技術(shù)的研發(fā)過程中,隨著可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹,堅(jiān)信可燃材料阻燃技能將會(huì)更加環(huán)保。

4 結(jié)論

綜上所述,通過對(duì)阻燃技術(shù)的研究可知,阻燃技術(shù)經(jīng)歷了從物理阻燃向化學(xué)阻燃技能的轉(zhuǎn)變,在化學(xué)阻燃中高分子材料阻燃功能得到了有效的提升。隨著阻燃技術(shù)研發(fā)的不斷加深,我們堅(jiān)信,阻燃材料的發(fā)展也會(huì)與之相適應(yīng),產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也會(huì)相應(yīng)調(diào)整,我們必然會(huì)找到解決的辦法,開發(fā)出符合人們需求的高分子阻燃材料。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭永吉.高分子材料阻燃技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展探究[J].江西化工,2014(4):208-209.

[2] 郭曉林,李娟,李瑩.擠塑聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)塑料,2014(12):6-11.

[3] 高建衛(wèi).我國(guó)建筑保溫技術(shù)進(jìn)展及存在問題分析[J].材料導(dǎo)報(bào),2013(S1):276-280,284.

篇5

Abstract: Function polymer materials are rapidly developing in recently years. But there are not any generalizations to the development of shape memory polymers. The defined, mechanism, characterization and the preparation of the most simulative shape memory polymer are briefly introduced in this paper. Then the developing prospects are also reviewed.

關(guān)鍵詞: 功能高分子材料;展望;形狀記憶

Key words: functional polymer materials;outlook;shape memory polyer

中圖分類號(hào):TB324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2012)31-0303-02

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一般的材料難以滿足日益復(fù)雜的環(huán)境,因此需要具有自修復(fù)功能的智能材料——形狀記憶材料。20世紀(jì)50年代以來,各國(guó)相繼研究出在外加刺激的條件(如光、電、熱、化學(xué)、機(jī)械等)經(jīng)過形變可以回復(fù)到原始形狀的具有形狀記憶功能的材料,它可分為三大類,形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物材料。高分子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,推動(dòng)了功能高分子材料得到了蓬勃發(fā)展。形狀記憶聚合物材料的獨(dú)特性,廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域并發(fā)展?jié)摿薮螅藗冮_始廣泛關(guān)注[1]。

1 功能高分子材料研究概況

功能高分子材料是20世紀(jì)60年代的新興學(xué)科,是滲透到電子、生物、能源等領(lǐng)域后開發(fā)涌現(xiàn)出的新材料。由于它的內(nèi)容豐富、品種繁多、發(fā)展迅速,成為新技術(shù)革命不可或缺的關(guān)鍵材料,對(duì)社會(huì)的生活將產(chǎn)生巨大影響。

1.1 功能高分子材料的介紹 功能高分子材料是指具有傳遞、轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用的高分子及其復(fù)合材料,或具體地指在原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)上,還具有化學(xué)反應(yīng)活性、光敏性、導(dǎo)電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性、磁性等功能的高分子及其復(fù)合材料,通常也可簡(jiǎn)稱為功能高分子,也可稱為精細(xì)高分子或特種高分子[2]。

1.2 功能高分子材料分類 可分為兩類:第一類:以原高分子材料為基礎(chǔ)上進(jìn)行改性或其他方法,使其成為具有人們所需要的且各項(xiàng)性能更好的高分子材料;第二類:是具有新型特殊功能的高分子材料[3]。

1.3 形狀記憶功能高分子材料 自19世紀(jì)80年現(xiàn)熱致形狀記憶高分子材料[4],人們開始廣泛關(guān)注作為功能材料的一個(gè)分支——形狀記憶功能高分子材料。和其它功能材料相比的特點(diǎn):首先,原料充足,形變量大,質(zhì)量輕,易包裝和運(yùn)輸,價(jià)格便宜,僅是金屬形狀記憶合金的1%;第二,制作工藝方簡(jiǎn)便;形狀記憶回復(fù)溫度范圍寬,而且容易加工,易制成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異型品,能耗低;第三,耐候性,介電性能和保溫效果良好。

形狀記憶聚合物(SMP)代表一項(xiàng)技術(shù)上的重要的類別刺激響應(yīng)的材料,在于形狀變動(dòng)的反應(yīng)。更確切地說,傳統(tǒng)意義上的SMP是聚合物變形,隨后能固定在一個(gè)臨時(shí)的形狀,這將保持穩(wěn)定,除非它暴露在一個(gè)適當(dāng)?shù)耐獠看碳ぜせ盍司酆衔锘謴?fù)到它原來的(或永久的形狀)。因此,相關(guān)的反應(yīng)被稱為聚合物內(nèi)的形狀記憶效應(yīng)(SME)。雖然各種形式的外部刺激可以被用來作為恢復(fù)觸發(fā),最典型的一種是直接加熱,通向溫度增加[4]。

2 部分形狀記憶高分子材料的制備方法

2.1 接枝聚乙烯共聚物 在形狀記憶聚乙烯中,交聯(lián)(輻射或化學(xué))是必須的,但是交聯(lián)程度過高會(huì)導(dǎo)致聚合物的加工性能不好,因此最好是將交聯(lián)放在產(chǎn)品制造的最后一步:Feng Kui Li等采用尼龍接枝HDPE獲得了形狀記憶聚合物。他們采用馬來酸酐和DC處理熔融HDPE在180℃反應(yīng)5分鐘,然后在230℃下和尼龍-6反應(yīng)5分鐘得到產(chǎn)物。SEM照片顯示尼龍微粒小于0.3μm,在HDPE中分散良好,兩者界面模糊,顯示兩者形成化學(xué)粘合;而尼龍和HDPE簡(jiǎn)單混合的SEM照片中兩者界面明顯試驗(yàn)同時(shí)表明,隨著DCP含量和尼龍含量的提高,共聚物中形成了更多的共聚物具有和射線交聯(lián)聚乙烯(XPE)SMP相似的形狀記憶效應(yīng),形變大于95%,恢復(fù)速度好于射線交聯(lián)的聚乙烯SMP,該聚合物在120℃左右形狀恢復(fù)達(dá)到最大。對(duì)其機(jī)理研究表明,接枝在PE上的尼龍形成的物理交聯(lián)對(duì)形狀記憶效應(yīng)有重要作用。值得注意的是該共混物是僅僅通過熔融混合得到的,工藝非常簡(jiǎn)單,而且采用的是通用聚合物,因此該方法值得推廣[5]。

2.2 聚氨酯及其共混物 聚氨酯是含有部分結(jié)晶相的線性聚合物,該聚合物可以是熱塑性的,也可是熱固性的。聚氨酯類形狀記憶材料,軟段的結(jié)構(gòu)組成和相對(duì)分子質(zhì)量是影響其臨界記憶溫度的主要因素,硬段結(jié)構(gòu)對(duì)記憶溫度影響不大。

采用聚氨酯和其它聚合物共混,可以改善性能,得到所需要的產(chǎn)物。有報(bào)道采用聚己內(nèi)酰胺(PCL)、熱塑性聚氨酯(TPU)和苯氧基樹脂制得的形狀記憶材料。發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物隨著組成的變化而玻璃化轉(zhuǎn)化溫度不同;同時(shí)發(fā)現(xiàn)PCL部分在混合物中結(jié)晶相消失,說明結(jié)晶過程被阻礙。改混合物具有形狀記憶效應(yīng)的原因在PCL/苯氧樹脂作為了可逆相。該混合物的玻璃化溫度可以通過TPU/苯氧基樹脂的混合比例和種類決定,增加混合物中固定相和減少TPU鏈長(zhǎng)度可以減少滯后效應(yīng)。報(bào)道采用PVC和PU共混也能得到SMP。該混合物中存在PVC/PCL形成的無定形相,混合物的玻璃化的溫度也隨著PVC/PCL的組成變化而平穩(wěn)的發(fā)生變化,固定相記憶著最初形狀[6-8]。

3 國(guó)內(nèi)外形狀記憶高分子材料研究現(xiàn)狀

3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)研究的形狀記憶高分子材料多以聚氨酯和環(huán)氧樹脂基為主,加入添加劑或固化劑進(jìn)行改性,可以得到滿足基本要求的SMPs,但是由于其自身缺點(diǎn)的約束,所以限制了其使用范圍。最近幾年來,形狀記憶合金以利用聚合物為基體添加其他成分,突出各個(gè)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比,得到一些性能良好的形狀記憶材料因此我們列舉國(guó)內(nèi)最新的SMPs研究。

魏堃等人將新型聚合物固化劑與環(huán)氧樹脂(EP)進(jìn)行機(jī)械共混,進(jìn)行適度交聯(lián)固化后,制出具有較低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的無定型EP體系,得出結(jié)果顯示適度交聯(lián)固化的EP體系具有良好的形狀記憶特性。

高淑春等人利用活化濺射方法制備TiO2薄膜,以Ni-Ti形狀記憶合金生物材料為基體,附著在形狀記憶和金材料的表面,其跟血液相容性比較好,因此具有較高的臨床使用價(jià)值。

3.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 對(duì)比國(guó)內(nèi),國(guó)外的SMPs發(fā)展比較早,例如:美國(guó)、日本、德國(guó)等由于具有先進(jìn)的設(shè)備和理論基礎(chǔ),因此在各個(gè)方面相對(duì)國(guó)內(nèi)都比較成熟,所以本人參考最近國(guó)外SMPs相關(guān)研究在此論述。

Y.C.Lu等人利用環(huán)氧基的形狀記憶材料設(shè)計(jì)模擬服務(wù)環(huán)境所能反映出的預(yù)期性能要求即

①暴露在紫外線輻射下循環(huán)為125分鐘;②在室溫下沉浸油內(nèi);③浸泡在熱水中49℃。一種新穎的高溫壓痕法評(píng)估適應(yīng)條件的SMPs的形狀和力學(xué)性能。結(jié)果表明對(duì)于有條件的比較一般環(huán)境條件SMPs的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低與較高模和敏感應(yīng)變速率。如果溫度設(shè)定低環(huán)境條件影響的SMPs形狀恢復(fù)能力。特別是紫外線暴露和浸入水中的SMPs回復(fù)率明顯低與無條件的材料。當(dāng)回復(fù)溫度高于Tg,材料的回復(fù)能力相對(duì)保持不變。

R.Biju等人用雙酚A(BADC)與縮水甘油醚或者雙酚A(DGEBA)與苯酚螯合物(PTOH)通過一系列聚反應(yīng)合成熱固性聚合物表現(xiàn)出具有形狀記憶性能。利用差示掃描量熱分析、紅外光譜及流變儀來表征其固化特征。以不同比例DGEBA/PTOH/BADC混合,研究了它們的彎曲、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能以及熱性能;對(duì)于一個(gè)給定的成分,彎曲強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性隨著氰酸酯濃度增加而增加,而這些特性隨著PTOH濃度的增加而降低,儲(chǔ)存模量表現(xiàn)出相似的趨勢(shì)。這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度(Tt)隨著整體氰酸酯含量的增加而增加。這些聚合物在形狀記憶性能顯示出良好的恢復(fù)形狀,并且形狀恢復(fù)時(shí)間減少。而顯示恢復(fù)時(shí)間與形狀恢復(fù)模量增加(Eg/Er)剛好相反。這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度可調(diào)諧反應(yīng)物組成及變形恢復(fù)速度隨驅(qū)動(dòng)的溫度增加而增加。這些環(huán)氧基氰酸鹽系統(tǒng)具有良好的熱、力學(xué)和形狀記憶特征很有希望用在智能電氣領(lǐng)域。

4 展望

由于SMP有著豐富的后備資源,而且形狀記憶的方式靈活,具有廣闊應(yīng)用和發(fā)展前景。因此本文認(rèn)為,有很多重要因素影響將SMPs技術(shù)成功轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)應(yīng)用,例如:標(biāo)準(zhǔn)化的不同方法描述為量化形狀記憶材料的性能。應(yīng)該進(jìn)一步完善形狀記憶原理,在分子結(jié)構(gòu)理論和彈性形變理論基礎(chǔ)之上,建立形狀記憶的數(shù)學(xué)理論模型,為開發(fā)新材料奠定了理論基礎(chǔ);運(yùn)用分子結(jié)構(gòu)理論、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理和改性技術(shù)知識(shí),提高形狀記憶各項(xiàng)性能、豐富品種、滿足不同的應(yīng)用需要,增強(qiáng)應(yīng)用和開發(fā)研究,拓寬應(yīng)用領(lǐng)域,盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

形狀記憶高分子與形狀記憶合金相比具有感應(yīng)溫度低,且形狀記憶高分子因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用前景,但是我們也應(yīng)該看到在開發(fā)應(yīng)用上仍存有一些不足[22]:形變回復(fù)力?。恢挥袉纬绦螤钣洃浌δ?,沒有雙程性記憶和全程記憶等性能;優(yōu)化制作設(shè)計(jì)與工藝,開發(fā)更多優(yōu)秀的品種,在研究聚合物基的SMP中有許多重要工作需要我們一步步努力去做,在完善SMP過程中,同時(shí)要研究復(fù)合社會(huì)不同需求的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn):

[1]陳義鏞.功能高分子[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1998:1-5.

[2]江波等.功能高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].石油化工動(dòng)態(tài),1998,6(2):23-27.

[3]古川淳二.對(duì)21世紀(jì)功能高分子的期待[J].聚合物文摘,1994,(6):17.

[4]Tao xie. Recent advances in polymer shape memory[J].Polymer, 2011,(52):4985-5000.

[5]Han Mo Jeong Europen polymer ourn [M].2001,(37):2245~2252.

[6]饒舟等.形狀記憶聚氨酯高分子材料的研究進(jìn)展[J].聚氨酯,2011,110(7):1-7.

篇6

專業(yè)大觀

生活在鋼筋水泥森林里的我們,對(duì)金屬材料一定不陌生。從汽車外殼到小小螺絲釘,從建筑用材到鍋碗瓢盆,處處充斥著金屬感??梢哉f,金屬材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,日益深入和改變著我們的生活。

金屬材料工程是一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè),通過對(duì)金屬材料制備工藝及其原理的探索,研究成果可以直接應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)。該專業(yè)開設(shè)的主要課程有材料熱力學(xué)、金屬學(xué)、材料力學(xué)性能、材料分析技術(shù)、金屬材料學(xué)、材料成型加工工藝與設(shè)備、計(jì)算機(jī)在材料工程中的應(yīng)用等。通過學(xué)習(xí)這些課程,同學(xué)們將被培養(yǎng)成為具備金屬材料科學(xué)與工程等方面的知識(shí),能在冶金、材料結(jié)構(gòu)研究與分析、金屬材料及復(fù)合材料制備、金屬材料成型等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。

金屬材料工程發(fā)展歷史很長(zhǎng),基礎(chǔ)非常雄厚,可以說從事這方面研究的人員一開始就站在了巨人的肩膀上,但需要注意的是,借助學(xué)科雄厚的基礎(chǔ),初學(xué)者雖然很容易入門,但入門后看見的是一片片整整齊齊的田野,仿佛沒有值得開墾的地方,要想取得突破性進(jìn)展必須下一番力氣。因此學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)需要注重培養(yǎng)自己的觀察和判斷能力,不盲目迷信書本和權(quán)威,要敢于放開自己的思維不斷探索新知。

經(jīng)過本科階段的學(xué)習(xí),金屬材料工程專業(yè)的畢業(yè)生將被授予工學(xué)學(xué)士學(xué)位,畢業(yè)后如果希望從事專業(yè)相關(guān)工作,可以去相應(yīng)的研究所(比如北京有色金屬研究院)參加工作,或是在寶鋼、首鋼等國(guó)有大中型鋼鐵集團(tuán)以及其他相關(guān)企業(yè)擔(dān)任中高級(jí)工程技術(shù)人員,當(dāng)然也可以選擇留校或者出國(guó)。當(dāng)你看見自己辛勤勞動(dòng)的成果在鋼花飛濺中誕生,為國(guó)家和人民創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)利益的時(shí)候,你一定會(huì)由衷地感到高興。也許到時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己對(duì)別的領(lǐng)域更感興趣,不要擔(dān)心,你所學(xué)的知識(shí)和方法完全可以幫助你適應(yīng)其他的工作,因?yàn)樵谶@里養(yǎng)成的分析問題、解決問題的能力,會(huì)令你左右逢源、游刃有余。

報(bào)考點(diǎn)津:由于本專業(yè)涉及到金屬材料的設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用等專業(yè)領(lǐng)域,因此,有創(chuàng)新意識(shí),吃苦精神,且在繪圖、計(jì)算機(jī)等方面有專長(zhǎng)的同學(xué)更適合報(bào)考該專業(yè)。

高??煺眨罕本┕I(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、鹽城工學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)等。

專業(yè)大觀

高分子材料與工程屬于理工科類,是研究有機(jī)及生物高分子材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能和加工應(yīng)用的高新技術(shù)專業(yè)。目前高分子材料已被廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)、科研和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域,成為我國(guó)科學(xué)研究的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。

高分子材料與工程培養(yǎng)的是高新技術(shù)方面的人才,該專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)高聚物化學(xué)與物理的基本理論和高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能知識(shí)及高分子成型加工技術(shù)知識(shí),具體的課程有有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理、聚合物流變學(xué)、聚合物成型工藝、聚合物加工原理、高分子材料研究方法??凑n程的名稱,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),高分子材料與工程主要涉及化學(xué)、物理、材料知識(shí)。但是,不要以為你高中的物理、化學(xué)學(xué)得好就能把高分子材料與工程專業(yè)學(xué)好,我們高中時(shí)學(xué)的物理、化學(xué)其實(shí)都只是基礎(chǔ)知識(shí),并沒有朝深方向延伸。因此說,高中所學(xué)的物理、化學(xué)知識(shí)只能算是在為學(xué)高分子化學(xué)、物理打基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)了高分子材料與工程的主要課程后,充其量只能說你學(xué)到了知識(shí),還不具備有開發(fā)研究高分子材料的能力。為了幫助該專業(yè)學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能,學(xué)生在校期間的大部分時(shí)間都被用來做實(shí)驗(yàn),同時(shí)學(xué)校也會(huì)適當(dāng)?shù)陌才乓恍┥鐣?huì)實(shí)踐,同學(xué)們可以進(jìn)行金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與上機(jī)實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)等。此外,同學(xué)們自己還可以利用寒暑假的時(shí)間到工廠、企事業(yè)單位實(shí)習(xí)。

總而言之,只有經(jīng)過社會(huì)實(shí)踐并且反復(fù)摸索驗(yàn)證課本上的理論知識(shí),同學(xué)們才能掌握高分子材料的合成、改性的方法,獲得聚合物加工流變學(xué)、成型加工工藝和成型模具設(shè)計(jì)的基本技能,具有對(duì)高分子材料改性及加工過程進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和管理的初步能力。當(dāng)同學(xué)們?cè)趯W(xué)校就具有以上這些能力,那可以說已經(jīng)很優(yōu)秀了,畢業(yè)時(shí)那會(huì)是企業(yè)爭(zhēng)搶的香餑餑。

關(guān)于就業(yè),高分子材料與工程專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后,可以到高分子材料及高分子復(fù)合材料成型加工、高分子合成、化學(xué)纖維、新型建筑裝飾材料、現(xiàn)代噴涂與包裝材料、汽車、家用電器、電子電氣、航天航空等企業(yè)從事設(shè)計(jì)、新產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)管理、市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)及貿(mào)易部門工作,也可以到高等學(xué)校、科研單位從事科學(xué)研究與教學(xué)工作,還可以到政府部門從事行政管理、質(zhì)量監(jiān)督等工作。

報(bào)考點(diǎn)津:對(duì)物理、化學(xué)感興趣的學(xué)生較適合本專業(yè)。另外,由于該專業(yè)要與計(jì)算機(jī)、英語(yǔ)打交道,因此你要有計(jì)算機(jī)、英語(yǔ)方面的學(xué)習(xí)熱情。還有,按照相關(guān)招考規(guī)定,色弱、色盲者不能報(bào)考該專業(yè)。

高??煺眨核拇ù髮W(xué)、浙江大學(xué)、華南理工大學(xué)、大連理工大學(xué)、華僑大學(xué)等。

專業(yè)大觀

復(fù)合材料與工程是實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè),它分為復(fù)合材料設(shè)計(jì)與加工和復(fù)合材料工程兩個(gè)專業(yè)方向,這樣可以術(shù)業(yè)有專攻,使同學(xué)們?cè)诔蔀楸緦I(yè)通才的同時(shí)又是某個(gè)方向的專才。

既然復(fù)合材料與工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)的是如何研發(fā)復(fù)合材料,那么復(fù)合材料究竟有何魔力驅(qū)使同學(xué)們?nèi)パ芯克??人們獲取知識(shí)時(shí)常用的方法是去粗取精,從而使知識(shí)更上一層樓。復(fù)合材料其實(shí)和同學(xué)們汲取知識(shí)的方法是一樣的,它是由兩種或多種性質(zhì)不同的材料通過物理和化學(xué)復(fù)合,組成具有兩個(gè)或兩個(gè)以上相態(tài)結(jié)構(gòu)的材料。簡(jiǎn)單的說,就是它具有合成材料共有的優(yōu)點(diǎn),性能要高出任何一個(gè)合成的部分。其實(shí),在現(xiàn)實(shí)生活中,我們會(huì)看到很多的復(fù)合材料產(chǎn)品,如休閑座椅、工藝花盆、燈飾、廣告燈箱、汽車配件、電話亭等。當(dāng)我們驚訝于復(fù)合材料與工程何以如此強(qiáng)悍時(shí),羨慕和期待的眼光便落在了復(fù)合材料與工程專業(yè)上。

看著五花八門的工藝花盆、燈飾,同學(xué)們可能會(huì)難掩內(nèi)心的激動(dòng),也想自己動(dòng)手制作出漂亮的燈飾。有這樣的心情,表示同學(xué)們已經(jīng)愛上了復(fù)合材料與工程專業(yè)了。由于該專業(yè)所要解決的是了解復(fù)合材料的組成特點(diǎn)、主要應(yīng)用領(lǐng)域、復(fù)合原理和主要制備工藝等問題,因此該專業(yè)的同學(xué)們需要學(xué)習(xí)的專業(yè)課程有復(fù)合原理、復(fù)合材料學(xué)、復(fù)合材料工藝設(shè)備、材料學(xué)概論、復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、高分子化學(xué)及物理、復(fù)合材料工藝學(xué)、復(fù)合材料聚合物基礎(chǔ)等。

羅列出這么多專業(yè)課程,你可能會(huì)發(fā)出感慨,怪不得該專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生能夠研制出許多性能各異的產(chǎn)品,因?yàn)樗麄兯鶎W(xué)的知識(shí)不僅專,而且全。該專業(yè)同學(xué)畢業(yè)后可以到航空航天、汽車、船舶、建材、化工防腐、電機(jī)、電子、石油、通信、國(guó)防等行業(yè)的科研院所、高校、公司、企業(yè)工作。即使是新入職的該專業(yè)的畢業(yè)生,薪酬也不會(huì)很低,一般薪水在3000左右,不過也分地域、單位和各人能力。

報(bào)考點(diǎn)津:能吃苦,有創(chuàng)新精神,且對(duì)化學(xué)、物理感興趣的最適合報(bào)考本專業(yè)。盡管沒有性別限制,但從往年的男女就業(yè)情況來看,男生比女生更受企業(yè)的歡迎。

高校快照:武漢理工大學(xué)、蘭州交通大學(xué)、江蘇大學(xué)、華東理工大學(xué)、濟(jì)南大學(xué)等。

專業(yè)大觀

生物功能材料專業(yè)是生命科學(xué)和材料科學(xué)的前沿叉學(xué)科,是生物醫(yī)學(xué)工程、組織工程和藥物釋放等交叉學(xué)科技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)專業(yè)人才的迫切需求而設(shè)立的。

生物功能材料專業(yè)的魅力,就在于敢于實(shí)踐李寧的那句名言——“一切皆有可能”。就在前不久,青島即發(fā)集團(tuán)成功研制出了“高性能殼聚糖纖維材料”,而它的原料就是不起眼的蝦皮、蟹殼。蝦皮、蟹殼與用來做紡織面料材料的棉花相比,在纖維等特性上相差十萬(wàn)八千里,但就是這樣不可能的事實(shí),科研人員利用甲殼素經(jīng)化學(xué)處理和拉纖工藝制備,制出了可紡性高、抗菌性強(qiáng)、隔熱性能好等特點(diǎn)的“高性能殼聚糖纖維材料”??蒲腥藛T之所以可以變不能為可能,完全歸功于生物功能材料專業(yè)。

科研人員有如此“特異功能”,與天生無關(guān),而在于他們都接受過生物功能材料方面的專業(yè)學(xué)習(xí)。他們必學(xué)的主要課程有:生物化學(xué)、分子生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、高分子化學(xué)、高分子物理、生物醫(yī)學(xué)材料學(xué)、生物材料制備與加工、生物材料綜合實(shí)驗(yàn)等專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課程。要學(xué)好這些專業(yè)知識(shí),沒有勤奮刻苦的精神,以及科學(xué)的學(xué)習(xí)方法是學(xué)不好的,因?yàn)檫@些課程比較深?yuàn)W難懂,同學(xué)們除了在課堂上認(rèn)真聽講,認(rèn)真做好筆記,在課后消化以外,還必須給自己“加餐”,以接觸更多的相關(guān)知識(shí)。

因?yàn)樯锕δ懿牧鲜巧婕懊婧軓V的專業(yè),因此一般的學(xué)校都會(huì)加大選修課的比例,主要開設(shè)的課程有:生物醫(yī)用高分子改性、組織工程學(xué)、控制釋放理論與應(yīng)用、生物可降解高分子、環(huán)境材料基礎(chǔ)等。

學(xué)習(xí)了主要課程和選修課程之后,同學(xué)們可能還會(huì)關(guān)心,學(xué)習(xí)了這么多知識(shí),究竟能把自己塑造成一個(gè)什么樣的人才?從開設(shè)的主要課程來看,生物功能材料的目標(biāo)很明確,就是培養(yǎng)能在生物材料的制備、改性、加工成型及應(yīng)用等領(lǐng)域從事基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和技術(shù)開發(fā)等的綜合型高級(jí)技術(shù)人才。該專業(yè)就業(yè)面寬,同學(xué)們畢業(yè)后可在研究院所、設(shè)計(jì)院、大專院校和企事業(yè)單位工作。

篇7

關(guān)鍵詞:高分子材料; 專業(yè)英語(yǔ); 教學(xué)改革

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-3315(2013)11-153-002

高分子材料相對(duì)于傳統(tǒng)材料如玻璃、陶瓷、金屬等而言是后起的材料,但其發(fā)展的速度及應(yīng)用的廣泛性卻大大超越了這些傳統(tǒng)材料,已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科技等領(lǐng)域的必不可少的材料。高分子材料除了作為通用材料使用外,同時(shí)向著功能化、智能化和復(fù)合化發(fā)展,這些都要求高分子材料專業(yè)的學(xué)生及時(shí)了解國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì),具備閱讀英語(yǔ)專業(yè)資料的能力。

高分子材料專業(yè)英語(yǔ)作為高分子材料專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,是大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。學(xué)生畢業(yè)后無論在企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)或高校進(jìn)一步學(xué)習(xí)或工作,只要從事科技開發(fā),需要大量查閱英文科技信息資料,這些信息多存在于當(dāng)前發(fā)表的專利、期刊等專業(yè)文獻(xiàn)中。因此,培養(yǎng)高分子材料學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)技能是科學(xué)研究和實(shí)際工作的迫切需要。針對(duì)目前高分子材料專業(yè)英語(yǔ)的實(shí)際教學(xué)狀況,本文從高分子材料專業(yè)英語(yǔ)的特點(diǎn)著手,對(duì)于詞匯教學(xué)、課堂教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方法,考核方式等方面進(jìn)行了研究和教學(xué)實(shí)踐。

一、專業(yè)英語(yǔ)詞匯教學(xué)

專業(yè)詞匯是用來專門描述某一學(xué)科、某一領(lǐng)域中的具體事物或者過程的詞匯,一般其詞義較單一,應(yīng)用范圍僅限于專業(yè)領(lǐng)域。專業(yè)英語(yǔ)詞匯是學(xué)習(xí)專業(yè)英語(yǔ)的基礎(chǔ),因此要求學(xué)生必須掌握大量的專業(yè)英語(yǔ)詞匯。經(jīng)過大學(xué)英語(yǔ)的學(xué)習(xí),學(xué)生積累了豐富的普通詞匯,對(duì)于浩繁復(fù)雜的專業(yè)詞匯還知之甚少。這些專業(yè)詞匯看似難識(shí)別和難記憶,但實(shí)際上大多數(shù)專業(yè)詞匯的構(gòu)成是有規(guī)律的,不少是由一些含有具體意義部件,即詞根、前綴、后綴等所構(gòu)成的組合體。如高分子材料專業(yè)中常見的表示元素的詞綴有hydro-(氫),-oxy(氧),thio-(硫),chloro-(氯),fluoro-(氟);bromo-(溴)等;表示數(shù)量的詞綴有poly-(聚,多),mono-(單);di-(二),tri-(三),tetra-(四),penta-(五)等;表示化學(xué)基團(tuán)的詞綴有methyl-(甲基),ethyl-(乙基),propyl-(丙基),butyl-(丁基),vinyl-(乙烯基),phenyl-(苯基)等;烷烴多以-ane結(jié)尾,烯烴多以-ene結(jié)尾,醇類多以-ol結(jié)尾等;表示屬性的詞綴有thermo-(熱),electro-(電),cyclo-(環(huán)),opto-(光)等。以polytetrafluoroethylene(PTFE,聚四氟乙烯)為例分析,該詞匯是由poly-,tetra-,fluoro-,ethyl-,-ene五個(gè)詞綴構(gòu)成,取前四個(gè)詞綴的首字母就構(gòu)成PTFE,記憶起來就簡(jiǎn)便多了。課堂上講授這些規(guī)律對(duì)于學(xué)生專業(yè)詞匯的掌握就會(huì)收到事半功倍的效果,同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

二、以教材內(nèi)容為基礎(chǔ),適當(dāng)補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容

目前高分子材料專業(yè)英語(yǔ)的教材有不少,覆蓋了高分子化學(xué)、高分子物理和高分子材料加工等課程內(nèi)容。但這些內(nèi)容大多摘選自國(guó)外早期的原版專業(yè)書籍,不少內(nèi)容陳舊,體裁單一,一方面不能反映高分子材料專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,同時(shí)讓學(xué)生感到應(yīng)用性不強(qiáng),缺乏學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)以上教材內(nèi)容的缺陷,筆者在有選擇的講述教材內(nèi)容的同時(shí),精心選擇一些著名國(guó)際高分子專業(yè)期刊,如《Macromlecules》、《Polymer》、《Macromolecular Rapid Communications》等期刊的部分相關(guān)內(nèi)容作為教材的補(bǔ)充,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生上網(wǎng)搜索一些相關(guān)資料,如美國(guó)化學(xué)會(huì)下的Chemical & Engineering News下有關(guān)高分子材料方面的報(bào)道,這些內(nèi)容反映當(dāng)今高分子材料發(fā)展的前沿,拓寬了學(xué)生的知識(shí)面。同時(shí)考慮到學(xué)生畢業(yè)之后在工作中或進(jìn)一步深造中會(huì)接觸到專利、說明書、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)報(bào)告等多種體裁的專業(yè)文獻(xiàn),在課堂教學(xué)中適當(dāng)增加這部分實(shí)用性的內(nèi)容,起到學(xué)以致用的效果。

三、課堂理論教學(xué)方法的革新

專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容一般為專業(yè)知識(shí)的論述,具有很強(qiáng)的邏輯性和學(xué)術(shù)性。為提高學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)閱讀、翻譯、初步寫作的能力,筆者采取的方法如下。

1.師生互動(dòng)是專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)的重要手段

傳統(tǒng)專業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)模式是先講解詞匯,再閱讀和翻譯課文,這樣的課堂單調(diào)且冗長(zhǎng),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高??紤]到語(yǔ)言教學(xué)的特殊性,為達(dá)到好的教學(xué)效果,需要學(xué)生在課堂中的積極參與,嘗試改變以往教師講學(xué)生聽的簡(jiǎn)單教學(xué)模式,采用多種形式與學(xué)生互動(dòng)交流。通過提前布置作業(yè),學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作,每次帶著問題上課,在課堂上再隨機(jī)指定學(xué)生朗讀并講解翻譯,其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充或修正,最后教師結(jié)合專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng),并講解相關(guān)的重要知識(shí)點(diǎn)和專業(yè)詞匯。這樣,充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使之從被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí),加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)。

2.適當(dāng)進(jìn)行多媒體教學(xué),豐富課堂教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)在多媒體及網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)手段已廣泛引入到課堂教學(xué)中,這些教學(xué)手段使課堂教學(xué)更加直觀生動(dòng),增大了課堂的信息量,提高課堂效率,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。為此,在每次課文內(nèi)容講解結(jié)束后,筆者播放一些相關(guān)內(nèi)容的科普性英文短片,比如介紹高分子材料合成、成型、應(yīng)用等方面。由于剛學(xué)完相關(guān)內(nèi)容,所以學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的興趣,通過看、聽、講述,留下了直觀的知識(shí),同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的聽說能力。把一些信息量大、實(shí)用性強(qiáng)的專利、論文、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等專業(yè)資料制作成多媒體課件進(jìn)行課堂講解,在有限的課堂時(shí)間內(nèi)給學(xué)生傳遞了較多的信息內(nèi)容,提高了課堂效率。

3.教學(xué)效果的檢驗(yàn)

考核方式是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)教學(xué)效果和鞏固學(xué)生所需知識(shí)的重要手段。考核主要涉及兩個(gè)層次,平時(shí)考核與期末考試。平時(shí)主要考核學(xué)生以英語(yǔ)為工具進(jìn)行專業(yè)信息交流的能力,期末考試則通過試卷形式檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)專業(yè)詞匯的掌握情況,以及快速閱讀科技論文并從中獲取信息的能力。在完成每一階段的教學(xué)環(huán)節(jié)后,教師要不斷總結(jié),了解學(xué)生對(duì)所授知識(shí)的掌握程度,確定考核指標(biāo),根據(jù)考核結(jié)果來修正下一階段的目標(biāo),設(shè)計(jì)下一階段的教學(xué)內(nèi)容。平時(shí)的階段性考核可以有多種方式,如根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生抽簽選擇一個(gè)題目用英語(yǔ)講述,考察聽說能力?;蜥槍?duì)知識(shí)點(diǎn),把常見的錯(cuò)誤總結(jié)出來,引導(dǎo)學(xué)生糾錯(cuò),考察語(yǔ)法知識(shí)的掌握情況。在課堂教學(xué)將結(jié)束的時(shí)候,我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組合作完成一次科研課題的匯報(bào),學(xué)生自行分工,查找資料、設(shè)計(jì)制作多媒體課件、上臺(tái)匯報(bào)講演。在這個(gè)過程中,學(xué)生不但提高了自己的專業(yè)英語(yǔ)水平,還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作的能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,對(duì)于高分子材料專業(yè)的學(xué)生而言,高分子材料專業(yè)英語(yǔ)是繼大學(xué)英語(yǔ)后非常重要的英語(yǔ)教學(xué)課程,教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生以英語(yǔ)為工具解決專業(yè)學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題的能力,為學(xué)生今后畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)際工作或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。為此,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式及內(nèi)容等方面改革高分子材料專業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)是很有必要的。

參考文獻(xiàn):

[1]曹同玉,馮連芳,張菊華.高分子材料與工程專業(yè)英語(yǔ)[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011

篇8

關(guān)鍵詞:磁性高分子聚合物;吸附;重金屬

1 磁性高分子聚合物l展現(xiàn)狀

1.1 磁性高分子聚合物的合成方法

復(fù)合型磁性高分子材料主要是指在塑料或橡膠中添加磁粉和其他助劑,均勻混合后加工而成的一種復(fù)合型材料。復(fù)合型磁性高分子材料根據(jù)磁性填料的不同可以分為:鐵氧體類、稀土類和磁性高分子聚合物晶磁粒類。根據(jù)不同方向上的磁性能的差異,又可以分為各向同性和各向異性磁性高分子材料。能夠作為功能材料應(yīng)用的主要有磁性橡膠、磁性塑料、磁性高分子微球、磁性聚合物薄膜等。復(fù)合型磁性高分子材料中的磁性無機(jī)物主要是鐵氧體類磁粉和稀土類磁粉。稀土永磁材料是近年來備受關(guān)注的磁性材料,其粘結(jié)磁體的磁性可超過燒結(jié)鐵氧體及其他金屬合金,從第一代的SmCo系到第二代的NdFeB系,發(fā)展非常迅速。目前我國(guó)的NdFeB產(chǎn)量居世界前列,質(zhì)量逐步提高,并且已有一些自己的專利技術(shù)。20世紀(jì)90年代以后,又出現(xiàn)了新型稀土磁性材料,如稀土金屬間化合物,稀土永磁材料及磁性高分子聚合物及納米晶復(fù)合交換耦合永磁材料等。

稀土磁粉出現(xiàn)后,樹脂粘結(jié)磁體飛速發(fā)展。作粘結(jié)劑的高分子主要是橡膠、熱固性樹脂和熱塑性樹脂。橡膠類粘結(jié)劑包括天然橡膠和合成橡膠,主要用于柔性復(fù)合磁體的制造,但與塑料相比,一般成型加工困難。熱固性粘結(jié)劑一般用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂。熱塑性粘結(jié)劑主要為聚酞胺、聚丙烯、聚乙烯等,聚酞胺P(A)類最為常見,綜合考慮機(jī)械加工性、耐熱性、吸濕性,目前最常用的PA基體是Nylon6、Nylon66等。除了上述這些聚合物基體外,劉穎等還用結(jié)構(gòu)型的磁性高分子-二茂金屬高分子鐵磁體(OPM)粉作粘結(jié)劑與快淬NdFeB磁粉復(fù)合制成磁性高分子粘結(jié)NdFeB磁性材料,其磁性能比環(huán)氧樹脂粘結(jié)NdFeB的磁性能高。磁性高分子微球所采用的高分子材料主要是蛋白質(zhì)、生物多糖、脂類等生物高分子和人工合成的兼有各式各樣功能基團(tuán)的合成高分子。將合成高分子作為微球殼層的研究報(bào)導(dǎo)較多,同時(shí),考慮到生物高分子的優(yōu)良特性,近年來對(duì)生物磁性高分子微球的研究也正成為新型生物材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)??梢杂糜谥苽浯判跃酆衔锬さ木酆衔锘w較多,原則上能用于制備高分子膜的聚合物都可以,如纖維素、氟碳塑料、聚醋、聚酞胺等。作者曾用聚偏氟乙烯和醋酸纖維素作基體膜,在其中分散磁性氧化鐵粒子用于氣體分離。聚醋磁性薄膜多用來制成磁帶。目前國(guó)內(nèi)外研究較多的是以核徑跡蝕刻膜為基板的磁性高分子聚合物磁性材料,它實(shí)際上是采用模板法,以聚碳酸酷核徑跡蝕刻膜為基體,在其中電沉積磁性粒子,利用其規(guī)整膜孔來控制得到的有序磁性高分子聚合物磁性材料。

1.2 磁性高分子聚合物的功能

復(fù)合型高分子磁性材料分為樹脂基鐵氧體類高分子共混磁性材料和樹脂基稀土填充類高分子共混磁性材料兩類,簡(jiǎn)稱為鐵氧體類高分子磁性材料和稀土類高分子磁性材料,目前以鐵氧體類高分子磁性材料為主。以高分子化學(xué)和無機(jī)磁學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的磁性高分子材料,是高分子功能材料研究的熱點(diǎn)。復(fù)合型磁性高分子材料,由于其具有高磁性、易加工和成本低等優(yōu)點(diǎn),使它廣泛應(yīng)用于微型電機(jī)、辦公用品、家電用品和自動(dòng)控制等領(lǐng)域,但如何提高磁性微粒在高分子基體材料中的分散度是提高其磁性能的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)型磁性高分子材料,由于其具有輕質(zhì)、低磁損、常溫穩(wěn)定、易加工及抗輻照等優(yōu)點(diǎn),且其介電常數(shù)、介電損耗、磁導(dǎo)率和磁損耗基本不隨頻率和溫度變化,其適合制造輕、小、薄的高頻、微波電子器件,廣泛應(yīng)用于軍工、通訊、航天等高技術(shù)領(lǐng)域,改進(jìn)合成方法以提高它的磁性能是以后研究的重點(diǎn)。磁性高分子微球作為一種新型的有機(jī)一單倍線無機(jī)復(fù)合功能材料,由于其兼具高分子的眾多特性和磁響應(yīng)性,它被用做酶、細(xì)胞、藥物等的載體廣泛地應(yīng)用到了生物醫(yī)學(xué)、細(xì)胞學(xué)和生物工程等領(lǐng)域。對(duì)于磁性高分子微球,如何制得高磁響應(yīng)性、高比表面和單分散性好的微球,以及高分子結(jié)構(gòu)的精細(xì)化和功能化是以后研究的熱點(diǎn)。隨著新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,高分子磁性材料必將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。

2 傳統(tǒng)重金屬的處理

2.1 傳統(tǒng)處理方法

2.1.1 化學(xué)法

臭氧接觸池的臭氧投加采用布?xì)饷蓖都臃绞?,均設(shè)有尾氣破壞裝置,避免臭氧泄漏污染大氣。純水具有接近7的pH(既不是堿性的也不是酸性的)。海水的pH值范圍為7.5至8.4(中等堿性)。如果水是酸性的(低于7),可以加入石灰、蘇打灰或氫氧化鈉以在水凈化過程中提高pH。石灰加入增加了鈣離子濃度,從而提高了水的硬度。對(duì)于高度酸性的水,強(qiáng)制通風(fēng)脫氣器可以通過從水中去除溶解的二氧化碳,這是提高pH的有效方式。使水成為堿性有助于凝結(jié)和絮凝過程有效地工作,并且還有助于最小化鉛從管道和管道配件中的鉛焊料中溶解的風(fēng)險(xiǎn)。足夠的堿度還降低水對(duì)鐵管的腐蝕性。在某些情況下,可將酸加入堿性水中以降低pH。堿性水(高于pH7.0)不一定意味著來自管道系統(tǒng)的鉛或銅不會(huì)溶解到水中。水沉淀碳酸鈣以保護(hù)金屬表面并降低有毒金屬溶解在水中的可能性。所有高級(jí)氧化工藝(AOP)的特征在于具有共同的化學(xué)特征,在驅(qū)動(dòng)氧化過程中利用HO自由基的高反應(yīng)性的能力,其適合于實(shí)現(xiàn)完全減弱和通過甚至更少反應(yīng)性污染物的轉(zhuǎn)化。處理的目的是去除水中不需要的成分,并使其安全飲用或適合于工業(yè)或醫(yī)療應(yīng)用中的特定目的。廣泛的技術(shù)可用于去除污染物,如固體、微生物和一些溶解的無機(jī)和有機(jī)材料或環(huán)境持久的藥物污染物。方法的選擇將取決于被處理的水的質(zhì)量,處理過程的成本和處理水的預(yù)期質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 物理法

重金屬處理系統(tǒng)可以包括砂或砂粒通道或室,調(diào)節(jié)進(jìn)入的污水的速度以允許沙子、砂礫、石頭和碎玻璃的沉降。這些顆粒被去除,因?yàn)樗鼈兛赡軗p壞泵和其他設(shè)備。對(duì)于小型下水道系統(tǒng),可能不需要砂粒室,但是在較大的工廠需要除去砂粒。砂粒室有3種類型:臥式砂粒室,充氣砂粒室和渦流砂粒室,該過程稱為沉降。流動(dòng)均衡澄清劑和機(jī)械化二級(jí)處理在均勻流動(dòng)條件下更有效。均衡池可用于臨時(shí)存儲(chǔ)日間或潮濕天氣流量峰值。盆地提供在工廠維護(hù)期間臨時(shí)保持進(jìn)入的污水的地方,以及稀釋和分配可能抑制生物二級(jí)處理的有毒或高強(qiáng)度廢物的排放。對(duì)廢水沉淀后的污泥進(jìn)行離心脫水,形成泥餅委托專業(yè)的公司處理。水廠處理是從海水或者其他水源中中去除污染物的過程。它包括物理、化學(xué)和生物過程,以去除這些污染物并產(chǎn)生可以安全使用的水。水廠處理的副產(chǎn)品通常是稱為污水污泥的半固體廢物或漿料,其在適于處置或土地應(yīng)用之前必須進(jìn)行進(jìn)一步處理。水廠處理也可以稱為凈水處理,其也可以應(yīng)用于處理工業(yè)農(nóng)業(yè)廢水。

2.1.3 生物法

與單功能離子交換樹脂不同,生物重金屬處理法含有多種功能性位點(diǎn),包括羧基,咪唑,巰基,氨基,磷酸酯,硫酸酯,硫醚,苯酚,羰基,酰胺和羥基部分。生物重金屬處理法是更便宜,更有效的替代方法,用于從水溶液中除去金屬元素,特別是重金屬。廣泛應(yīng)用于重金屬去除的生物重金屬處理法,主要集中在細(xì)胞結(jié)構(gòu),生物吸附性能,預(yù)處理,修飾,再生/再利用,生物吸附建模(等溫和動(dòng)力學(xué)模型),新型生物重金屬處理法的開發(fā),旨在提高吸附能力的生物重金屬處理法的預(yù)處理和改性。分子生物技術(shù)是解釋分子水平機(jī)制的有力工具,并構(gòu)建具有較高生物吸附能力和目標(biāo)金屬離子選擇性的工程生物。盡管生物吸附應(yīng)用面臨著巨大的挑戰(zhàn),但金屬去除的生物吸附過程的發(fā)展有兩個(gè)趨勢(shì)。一種趨勢(shì)是使用混合技術(shù)去除污染物,特別是使用活細(xì)胞。另一個(gè)趨勢(shì)是使用固定技術(shù)開發(fā)商業(yè)生物重金屬處理法,并改善生物吸附過程,包括再生/再利用,使生物重金屬處理法可以進(jìn)行大力市場(chǎng)開發(fā)。

2.2 存在的不足

重金屬的常規(guī)處理有著眾多的不足,物理法通過吸附進(jìn)行處理,大部分時(shí)候采用活性炭,但是近年來,活性炭有被濫用的嫌疑,因其表面積并沒有所宣傳的那樣效果,同時(shí)活性炭?jī)r(jià)格較高,因此在重金屬處理中并不十分合算。化學(xué)法采用大量化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行沉淀與pH調(diào)整,但是這樣會(huì)使得水質(zhì)受到破壞,這樣得到的水源可能無法有著更加合適的用途。

2.3 改進(jìn)方向

使用磁性高分子聚合物凈化池具有以下優(yōu)點(diǎn):增加凈化池的可用功率,減少凈化所需的時(shí)間。這些是通過用磁性高分子聚合物顆粒涂覆電極的表面來實(shí)現(xiàn)的,這樣增加了電極的表面積,從而允許更多的電流在電極和凈化池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)之間流動(dòng)。當(dāng)凈化池不使用時(shí),磁性高分子聚合物材料可用作⒌緙與凈化池中液體分開的涂層。在當(dāng)前的凈化池技術(shù)中,液體和固體相互作用,導(dǎo)致低電平放電,這降低了凈化池的使用壽命。磁性高分子聚合物技術(shù)在凈化池中的應(yīng)用也存在著一些問題,磁性高分子聚合物顆粒具有低密度和高表面積。表面積越大,空氣表面越容易發(fā)生氧化反應(yīng),這可能使凈化池中的材料不穩(wěn)定。由于磁性高分子聚合物顆粒的低密度,存在較高的顆粒間電阻,降低了材料的導(dǎo)電性。磁性高分子聚合物材料難以制造,增加成本。雖然磁性高分子聚合物材料可能大大提高凈化池的能力,但它們可能成本高昂。

3 磁性高分子聚合物在重金屬處理中的應(yīng)用

3.1 作用機(jī)理

主要依靠順磁性進(jìn)行重金屬吸附,順磁是一種磁性的形式,其中某些材料被外部施加的磁場(chǎng)吸引,并且在所施加的磁場(chǎng)的方向上形成內(nèi)部感應(yīng)的磁場(chǎng)。與此相反,抗磁材料被磁場(chǎng)排斥,并在與所施加的磁場(chǎng)相反的方向上形成感應(yīng)磁場(chǎng)。順磁材料包括大多數(shù)化學(xué)元素和一些化合物,它們具有大于或等于1的相對(duì)導(dǎo)磁率(即非負(fù)磁化率),因此被吸引到磁場(chǎng)。施加場(chǎng)誘發(fā)的磁矩在場(chǎng)強(qiáng)中呈線性,相當(dāng)弱。通常需要敏感的分析天平來檢測(cè)效應(yīng),并且常規(guī)用SQUID磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行順磁材料的現(xiàn)代測(cè)量。順磁材料對(duì)磁場(chǎng)具有較小的敏感性。這些材料被磁場(chǎng)略微吸引,并且當(dāng)外部場(chǎng)被去除時(shí)材料不保持磁性。順磁特性是由于存在一些不成對(duì)的電子,以及由外部磁場(chǎng)引起的電子路徑的重新排列。順磁材料包括鎂,鉬,鋰和鉭。與鐵磁體不同,在沒有外部施加的磁場(chǎng)的情況下,輔助磁鐵不會(huì)保留任何磁化,因?yàn)闊徇\(yùn)動(dòng)使自旋取向隨機(jī)化。一些順磁性材料即使在絕對(duì)零度下仍保持旋轉(zhuǎn)紊亂,這意味著它們?cè)诨鶓B(tài)下是順磁性的,即在沒有熱運(yùn)動(dòng)的情況下。因此,當(dāng)施加的場(chǎng)被去除時(shí),總磁化強(qiáng)度降至零。即使在場(chǎng)的存在下,只有很小的感應(yīng)磁化,因?yàn)橹挥幸恍〔糠值淖孕龑⒈粓?chǎng)取向。這個(gè)分?jǐn)?shù)與場(chǎng)強(qiáng)成正比,這解釋了線性相關(guān)性。鐵磁材料的吸引力是非線性的,而且更加強(qiáng)烈。通過細(xì)乳液聚合制備的磁性聚合物磁性高分子聚合物球的表面改性和定量表征的新穎有效的方案。由聚合物涂覆的氧化鐵磁性高分子聚合物顆粒組成的復(fù)合磁性高分子聚合物球通過甲基丙烯酸甲酯和二乙烯基苯在磁性流體存在下的細(xì)乳液聚合制備。使用磁性聚合物與聚(乙二醇)(PEG)的表面改性反應(yīng)獲得親水羥基官能化的磁性磁性高分子聚合物球。然后將親和染料Cibacron blue F3G-A(CB)共價(jià)偶聯(lián)以制備磁性無孔親和吸附劑。通過透射電子顯微鏡和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)檢查所獲得的聚合物磁性高分子聚合物球的形態(tài)和磁性?;贗C-O-C/IC=O的強(qiáng)度比和PEG的含量之間的線性關(guān)系,通過使用擴(kuò)散反射傅立葉變換紅外光譜定量測(cè)量表面改性的含量。X射線光電子能譜(XPS)用于檢測(cè)磁性磁性高分子聚合物球的表面同時(shí)比較與CB配體偶聯(lián)的染料涂覆的和未涂覆的磁性磁性高分子聚合物球的XPS光譜,發(fā)現(xiàn)效果較好。

3.2 效果分析

以水廠凈化為例,通過水廠的凈水、輸水管、取水泵三部分入手。對(duì)于凈水廠的產(chǎn)能評(píng)估,應(yīng)該著重于預(yù)臭氧的接觸區(qū)域的進(jìn)水量評(píng)估。因其采用石灰投入來改變酸堿性,因此對(duì)于水池中的水量進(jìn)行預(yù)估是極為重要的,通過石灰投放量投入的調(diào)研可以正確預(yù)估凈水部分的產(chǎn)能。在輸水管道的輸送過程中,可以對(duì)其流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析,通過進(jìn)出水的流量與出水的沉淀物數(shù)值、pH值、微生物量來確定凈水能力的實(shí)際水平。在取水泵的環(huán)節(jié),通過對(duì)原水渾濁度、pH值與電導(dǎo)率的測(cè)定,對(duì)其潔水能力作出預(yù)估與在線的檢測(cè)。在深度處理環(huán)節(jié),對(duì)高壓放電方式進(jìn)行調(diào)研,對(duì)臭氧接觸池的運(yùn)行速率進(jìn)行分析。在中央監(jiān)控系統(tǒng),可以直觀地看到目前正在進(jìn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)的處理過程,進(jìn)出水量、水的各種理化數(shù)值,系統(tǒng)還可以對(duì)其進(jìn)行預(yù)估,預(yù)測(cè)未來可能出現(xiàn)的水量變化并加以提前控制。在中控室可以更好地計(jì)算水廠的實(shí)際產(chǎn)能,并且與各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行比較,推斷數(shù)據(jù)的真實(shí)性與有效性,對(duì)水廠的凈水產(chǎn)能進(jìn)行精確的復(fù)核。完善的中央監(jiān)控系統(tǒng):可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、供配電系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、管網(wǎng)壓力等方面進(jìn)行全面監(jiān)控,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)參數(shù)的異動(dòng),借助自動(dòng)化的控制來進(jìn)行反饋與解決,從而最小化故障的波及范圍,保證水質(zhì)的要求。采取穩(wěn)定高效的通信管理,使得工作人員可以在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障并且上報(bào)與解決。集成化的中央自動(dòng)控制管理也是現(xiàn)代工廠的重要方向。

4 發(fā)展前景

通過采用磁性高分子聚合物,工作人員可以加強(qiáng)凈水環(huán)節(jié)中的重金屬處理能力,可以利用高新的技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)能的提升與設(shè)備的改進(jìn)。凈水效率的提升是一條光明而曲折的路,在這條路上會(huì)出現(xiàn)很多難題與挑戰(zhàn),這個(gè)任務(wù)長(zhǎng)期而又艱巨,需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),不斷地進(jìn)行總結(jié)歸納。為實(shí)現(xiàn)自身的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而進(jìn)行大膽革新,利用創(chuàng)新思維進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè),從而大踏步地走向科學(xué)高效的重金屬處理目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]施冬梅,鄧輝,杜仕國(guó),等.雷達(dá)隱身材料技術(shù)的發(fā)展[J].兵器材料科學(xué)與工程,2002(01).

[2]陶長(zhǎng)元,吳玲,杜軍,等.磁性高分子材料的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào),2003(04).

[3]丁明,孫虹.Fe_3O_4/殼聚糖核殼磁性微球的制備及特性[J].磁性材料及器件,2001(06).

[4]楊鵬飛,孟凡君,魯成學(xué),等.磁性聚合物研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].磁性材料及器件,2004(04).

[5]秦潤(rùn)華,劉宏英,姜煒.磁性高分子微球在生物、醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國(guó)粉體技術(shù),2004(04).

[6]謝鋼,張秋禹,羅正平,等.單分散磁性P(St/BA/MAA)微球的制備[J].高分子學(xué)報(bào),2002(03).

篇9

關(guān)鍵詞:高分子化學(xué);新工科;教學(xué)改革

“高分子化學(xué)”是研究高分子化合物合成和反應(yīng)的一門科學(xué),是化工和材料類專業(yè)學(xué)生在具備了必要的有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)之后,必修的專業(yè)主干課。該課程為高分子材料的制備和功能化提供重要的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),是學(xué)生將來從事高分子材料研發(fā)和生產(chǎn)必備的理論基礎(chǔ),在專業(yè)課程體系中起著關(guān)鍵性作用。然而,由于該課程知識(shí)點(diǎn)繁瑣,涉及概念、原理抽象,學(xué)生普遍反映難以理解,學(xué)習(xí)效果不佳,而且,在新工科背景下,傳統(tǒng)的理工科已不足以應(yīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展,需要重構(gòu)一些核心知識(shí),重新整合課程體系,以實(shí)現(xiàn)更新的教育理念、更好的教學(xué)模式、更高的教育質(zhì)量,滿足大學(xué)畢業(yè)生創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的需求,使畢業(yè)生能支撐新興產(chǎn)業(yè),甚至創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域。按照新工科的要求,本文根據(jù)“高分子化學(xué)”等工科專業(yè)的特點(diǎn),結(jié)合以往教學(xué)授課經(jīng)驗(yàn),在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)踐性教學(xué)方法等方面進(jìn)行了一系列的探索,以期提高該課程的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)出滿足新工科建設(shè)要求的綜合型高分子材料類專業(yè)人才。

1“高分子化學(xué)”課程的內(nèi)容和特點(diǎn)

“高分子化學(xué)”主要是學(xué)習(xí)如何以小分子原料合成高分子化合物的原理和方法,通過學(xué)習(xí)縮聚與逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚合、離子聚合、配位聚合、開環(huán)聚合和聚合物化學(xué)反應(yīng)等內(nèi)容[1],使學(xué)生掌握高分子合成的原理和方法,明確如何尋找合適的單體和引發(fā)劑及合適的反應(yīng)條件,以合成預(yù)定結(jié)構(gòu)的聚合物?!案叻肿踊瘜W(xué)”課程涉及基本概念繁多,學(xué)生記憶有困難[2]。以第一章內(nèi)容為例,高分子的基本組成就涉及到重復(fù)單元(鏈節(jié))、結(jié)構(gòu)單元和單體單元;談到高分子的分子量,聚合物往往是同系聚合物的混合物,因此具有分散性,測(cè)得的分子量為平均分子量,又分為數(shù)均分子量、重均分子量、Z均分子量、粘均分子量,分別對(duì)應(yīng)不同的測(cè)試方法;聚合物命名也有多種方法,僅習(xí)慣命名法就有中文和英文俗名,諸如PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、ABS(丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物)等需要識(shí)記。另外,“高分子化學(xué)”課程中有些原理抽象,難以理解。諸如自由基聚合反應(yīng)和離子聚合反應(yīng)以及配位聚合反應(yīng)和開環(huán)聚合反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理,單體結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)類型的選擇和判定,聚合反應(yīng)過程中影響聚合物分子量的鏈轉(zhuǎn)移因素等。高分子的立體異構(gòu)也是一個(gè)抽象而不好掌握的難點(diǎn),學(xué)生往往將構(gòu)型和構(gòu)象混淆。構(gòu)型是分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列,這種排列是穩(wěn)定的,要改變構(gòu)型需經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組;構(gòu)象是由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài),由于熱運(yùn)動(dòng),分子的構(gòu)象是可以改變的,因此高分子鏈的構(gòu)象是統(tǒng)計(jì)性的。

2“高分子化學(xué)”課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)探索

2.1抓住經(jīng)、緯線,有效梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)

盡管“高分子化學(xué)”課程所涉及知識(shí)點(diǎn)浩繁,貌似雜亂無章難以梳理,學(xué)生覺得難學(xué),老師覺得難教,其實(shí)不然。經(jīng)過細(xì)心總結(jié),你會(huì)發(fā)現(xiàn)這門課程各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間有著很強(qiáng)的規(guī)律性。正如“高分子化學(xué)”教材作者潘祖仁老先生在書序中指出,“以聚合反應(yīng)和聚合物化學(xué)反應(yīng)作主經(jīng)線,以聚合物品種作副緯線,相互交織深化”。高分子合成的聚合反應(yīng)按照聚合機(jī)理可以分為由活性中心引發(fā)單體聚合的連鎖聚合反應(yīng),和無活性中心,單體通過官能團(tuán)間相互反應(yīng)而發(fā)生的逐步聚合反應(yīng)。大部分縮聚反應(yīng)屬于逐步聚合機(jī)理,對(duì)應(yīng)于教材中第二章內(nèi)容:縮聚和逐步聚合,介紹縮聚反應(yīng),縮聚反應(yīng)的機(jī)理,縮聚動(dòng)力學(xué),縮聚物聚合度及其分布,這是清晰的經(jīng)線(縱向),接下來聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺等典型縮聚物的介紹就是緯線(橫向),將抽象的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)等知識(shí)通過具體例子進(jìn)行闡述說明。再來看由活性中心引發(fā)的連鎖聚合反應(yīng),當(dāng)活性中心是自由基時(shí),對(duì)應(yīng)第三章內(nèi)容:自由基聚合,介紹自由基聚合反應(yīng)特點(diǎn)和自由基產(chǎn)生體系,自由基聚合機(jī)理,聚合動(dòng)力學(xué),聚合物的聚合度及其分布,講解說明過程中引用乙烯、氯乙烯、苯乙烯等單體聚合的典型例子。接下來討論了聚合單體為兩種不同結(jié)構(gòu)單體時(shí)的聚合反應(yīng)規(guī)律,對(duì)應(yīng)第四章內(nèi)容:自由基共聚合。自由基聚合反應(yīng)的具體實(shí)施工藝,對(duì)應(yīng)第五章內(nèi)容:聚合方法,分別為本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。當(dāng)活性中心為離子時(shí),對(duì)應(yīng)的是第六章內(nèi)容:離子聚合?;钚灾行臑殛庪x子,對(duì)應(yīng)的陰離子聚合,活性中心為陽(yáng)離子時(shí),對(duì)應(yīng)的為陽(yáng)離子聚合,具體授課內(nèi)容為反應(yīng)體系、聚合機(jī)理和聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。第七章的配位聚合是陰離子聚合性質(zhì),第八章的開環(huán)聚合反應(yīng)屬于離子聚合性質(zhì),均遵循陰、陽(yáng)離子聚合反應(yīng)原理。前八章介紹了高分子的合成反應(yīng)特點(diǎn)(高分子生成),第九章介紹高分子之間所能發(fā)生的反應(yīng)及其衍生出的功能高分子,為另一門課程“功能高分子”奠定了基礎(chǔ)。

2.2講述科學(xué)故事,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生在大量專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中常常會(huì)覺得枯燥乏味,我們可以講講自然規(guī)律、科學(xué)原理發(fā)現(xiàn)背后的科學(xué)故事,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)高分子科學(xué)的熱愛。比如,緒論部分關(guān)于高分子科學(xué)的形成和發(fā)展就蘊(yùn)藏著一段科學(xué)故事。什么是高分子呢?追溯高分子的發(fā)展歷史,人們對(duì)高分子的認(rèn)識(shí)和發(fā)展經(jīng)歷了一段曲折的過程。1861年,英國(guó)化學(xué)家格雷阿姆認(rèn)為高分子是由小的結(jié)晶分子形成,提出了高分子的膠體理論。在一定程度上解釋了某些高分子的特性,得到許多化學(xué)家的認(rèn)可。直到1922年,德國(guó)化學(xué)家施陶丁格在研究天然橡膠加氫過程中得出高分子是由長(zhǎng)鏈大分子構(gòu)成的觀點(diǎn)。這一觀點(diǎn)一經(jīng)提出,就遭到膠體論者的強(qiáng)烈反對(duì)和譏諷。但施陶丁格仍然堅(jiān)持開展相關(guān)課題的深入研究,直到1926年瑞典化學(xué)家斯維德貝格測(cè)量出蛋白質(zhì)的分子量,從而證明了施陶丁格大分子理論的正確性。通過講述科學(xué)故事,不僅激發(fā)了學(xué)生對(duì)高分子學(xué)科的興趣和熱愛,還培養(yǎng)了學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威、維護(hù)真理的求是科學(xué)精神。在高分子學(xué)科,這樣的科學(xué)巨匠不勝枚舉,美國(guó)化學(xué)家Flory也是其中之一。他通過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)聚合物增長(zhǎng)鏈的活性與它的末端結(jié)構(gòu)有關(guān),而與高分子鏈的長(zhǎng)度無關(guān),并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法推導(dǎo)出高分子分子量的數(shù)學(xué)表達(dá)式,稱為“弗洛里分布”。專業(yè)教師在課堂上講述這些科學(xué)故事的同時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生在國(guó)家新工科發(fā)展理念下,追求精益求精的“工匠精神”。

2.3研討性教學(xué),變被動(dòng)學(xué)為主動(dòng)學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師講,學(xué)生聽,學(xué)生一開始還能精神飽滿,漸感枯燥后可能會(huì)跟不上教師思路,于是思想和精神也開小差去了,導(dǎo)致課堂教學(xué)效果差。為了更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)教學(xué)模式中融入研討式教學(xué)方法[3]。每次課上根據(jù)當(dāng)次授課內(nèi)容為學(xué)生布置課下討論問題,于下次課上進(jìn)行研討,可采取主動(dòng)發(fā)言或隨機(jī)抽查的方式來進(jìn)行,以便學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容有更好的理解。另外還可根據(jù)授課內(nèi)容安排一到二次學(xué)生的報(bào)告機(jī)會(huì),鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生課下查閱文獻(xiàn),培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的自學(xué)能力。比如,在講授第五章聚合方法時(shí),伴隨乳液聚合技術(shù)的發(fā)展,涌現(xiàn)出種子乳液聚合、核殼乳液聚合、微乳液聚合等一系列新的乳液聚合技術(shù)。教師講授了經(jīng)典乳液聚合的基本概念、機(jī)理和動(dòng)力學(xué),可以讓學(xué)生根據(jù)聚合速率、微結(jié)構(gòu)、分子量及其分布等控制目標(biāo),結(jié)合乳膠粒度和粒度分布、顆粒結(jié)構(gòu)和形貌、表面積等影響因素,講述對(duì)新的乳液聚合方法的認(rèn)識(shí)并列舉實(shí)例。有效的師生互動(dòng)有助于提高學(xué)生在“高分子化學(xué)”學(xué)習(xí)過程中對(duì)知識(shí)的理解與掌握,形成正確的“高分子化學(xué)”學(xué)習(xí)方法和思維模式[7]。教師在研討式互動(dòng)過程中完成了“教”的任務(wù),同時(shí)也和學(xué)生一起延伸“學(xué)”的活動(dòng)。討論過程方便教師及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在的問題,不斷地對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行必要恰當(dāng)?shù)母隆鹘y(tǒng)的課堂線下教學(xué)教師和學(xué)生可以問答互動(dòng),討論研究。即使疫情期間的網(wǎng)絡(luò)教學(xué),教師與學(xué)生也可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)如雨課堂中的彈幕互動(dòng)、騰訊會(huì)議教學(xué)模式中的小窗口對(duì)話來進(jìn)行高效高質(zhì)的師生活動(dòng)。

2.4結(jié)合實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生科研實(shí)踐能力

為使學(xué)生加深認(rèn)識(shí)和理解高分子科學(xué)理論,有必要配套開設(shè)“高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程,讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行高分子合成。在學(xué)習(xí)自由基聚合時(shí),許多單體聚合至10%轉(zhuǎn)化率后,都出現(xiàn)明顯自動(dòng)加速現(xiàn)象,即凝膠效應(yīng)。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為例,進(jìn)行本體聚合時(shí),轉(zhuǎn)化率低于10%,聚合體系從流動(dòng)液體轉(zhuǎn)變成粘滯狀,轉(zhuǎn)化率為10%~50%,體系從粘滯狀轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w,加速明顯,直至80%轉(zhuǎn)化率才減速終止。出現(xiàn)凝膠效應(yīng)的原因,鏈自由基的終止反應(yīng)包括鏈自由基的平移、鏈段重排和雙基化學(xué)反應(yīng)。隨著反應(yīng)進(jìn)行,體系粘度增加,鏈段重排受阻,鏈終止速率常數(shù)kt下降;40%轉(zhuǎn)化率時(shí),kt降低上百倍而kp變化不大,導(dǎo)致聚合反應(yīng)加速。甲基丙烯酸甲酯本體聚合體系的微觀動(dòng)力學(xué)變化可以體現(xiàn)宏觀體系特征,從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以明顯觀察到自由基聚合的凝膠效應(yīng),因此強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程效果,有助于深入理解“高分子化學(xué)”課程的理論知識(shí)。另外,新工科背景下,需要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,可通過推行“本科生導(dǎo)師”制,為學(xué)生創(chuàng)造科研工作機(jī)會(huì)[4]。教師可根據(jù)自己的研究方向給學(xué)生提出研究導(dǎo)向,指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料,制定實(shí)驗(yàn)方案,并開展實(shí)驗(yàn)、測(cè)試以及數(shù)據(jù)分析和整理。這些過程不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力,為以后的科研活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5-6]。比如,高分子材料因?yàn)樗哂械木忈?、控釋和靶向作用而廣泛作為藥物基因載體應(yīng)用,不僅可以提高藥物療效,還能提高藥物的安全性、合理性和精密性。其中,對(duì)藥物起到保護(hù)和運(yùn)輸功能的載體就是通過兩親嵌段共聚物組裝而形成的具有疏水性的核和親水性的殼(“核-殼”)結(jié)構(gòu)的膠束。嵌段共聚物聚乳酸聚丙烯酸是通過陰離子開環(huán)聚合和RAFT聚合相結(jié)合的方法合成的。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中反復(fù)熟練課堂學(xué)習(xí)的陰離子開環(huán)聚合原理知識(shí),真正做到活學(xué)活用。而且,應(yīng)用到的RAFT聚合是可控自由基聚合技術(shù)中的一種,讓學(xué)生在實(shí)際操作中體會(huì)“引入自由基控制劑,實(shí)現(xiàn)快引發(fā)、慢增長(zhǎng)、無鏈轉(zhuǎn)移和無鏈終止的活性自由基聚合技術(shù)”,不僅使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)領(lǐng)悟深刻,還能培養(yǎng)學(xué)生的開拓鉆研精神。此外,教師還可以鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽,提升學(xué)生的科研素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作精神,開闊視野,拓寬未來發(fā)展平臺(tái)。用科研和科創(chuàng)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),有利于學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際,并且將理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,有效避免了課堂灌輸?shù)目菰锓ξ?,寓教于研,更好地發(fā)揮科學(xué)育人的目的。

3結(jié)束語(yǔ)

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命,將培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力的科技創(chuàng)新型人才作為新工科培養(yǎng)目標(biāo),本文在這種大背景下對(duì)“高分子化學(xué)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索。提出以經(jīng)、緯線編織知識(shí)網(wǎng),建立知識(shí)體系內(nèi)部框架;挖掘科學(xué)知識(shí)背后的故事,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)科學(xué)精神;采用研討性教學(xué)模式,變學(xué)生被動(dòng)式學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí);緊密結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過以上舉措,在教學(xué)科研結(jié)合的氛圍中實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng),專業(yè)課堂才能成為培育科技型創(chuàng)新人才的重要途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]潘祖仁.高分子化學(xué)[M].5版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2014.

[2]王柏臣,李偉,高禹.面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的“高分子化學(xué)”課程教學(xué)改革探索[J].化工時(shí)刊,2021,35(1):42-44.

[3]李繼航,張強(qiáng).高分子化學(xué)教學(xué)中的互動(dòng)式教學(xué)的應(yīng)用探索[J].山東化工,2020,49(24):159-160.

[4]霍利軍,倪健領(lǐng).“強(qiáng)基計(jì)劃”背景下高分子化學(xué)教學(xué)改革與探索[J].化學(xué)教育(中英文),2021,42(24):17-22.

[5]張?jiān)丛?高校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].山東化工,2018,47(6):147-148.

[6]楊金燕,賴?yán)?基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].高分子通報(bào),2019(9):87-91.

[7]王建國(guó).有機(jī)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)注重師生有效互動(dòng)[J].大學(xué)化學(xué),2022,37(3):172-176.

篇10

關(guān)鍵詞:快速原型技術(shù);復(fù)合材料;成形;應(yīng)用

中圖分類號(hào)TU5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2012)66-0146-02

隨著復(fù)合材料制造市場(chǎng)發(fā)展的多元化,快速原型技術(shù)的產(chǎn)生對(duì)復(fù)合材料產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)、加速新型產(chǎn)品的開發(fā)、制造技術(shù)的提高都有很大的推動(dòng)作用。它綜合了數(shù)控、檢測(cè)、激光、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、CAD等許多學(xué)科的先進(jìn)技術(shù),很快在復(fù)合材料成形方面得到了廣泛的應(yīng)用?,F(xiàn)如今,RP技術(shù)已經(jīng)是制造業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1 快速原型技術(shù)的概述

RP技術(shù)是基于物體分層原理來進(jìn)行產(chǎn)品原型的制作的一種方法,RP技術(shù)的基本原理是:根據(jù)CAD/CAM技術(shù)構(gòu)造出的理想物體的三維模型,將其進(jìn)行分層處理,然后分析各層截片的輪廓數(shù)據(jù),利用CAD/CAM設(shè)計(jì)軟件將數(shù)據(jù)原型系統(tǒng)的激光裝置,有選擇的利用激光對(duì)物體進(jìn)行切割箔材、燒結(jié)粉末、固化樹脂、熱熔材料等操作,這樣可以使介質(zhì)行成一系列薄層,再進(jìn)行層層迭加使其形成我們?cè)O(shè)計(jì)的三維實(shí)體,從而完成所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品三維實(shí)體模型。

2快速原型技術(shù)(RP技術(shù))的工藝方法

2.1熔融沉積造型工藝

這是一種將各種熱熔性的絲狀材料(蠟、ABS和尼龍等)加熱熔化成形方法,它技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單,運(yùn)行費(fèi)用便宜,這種工藝適用場(chǎng)合比較靈活,沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn),工藝相對(duì)于其它成型方法,比較干凈、操作比較簡(jiǎn)單、且不產(chǎn)生多余的垃圾??梢钥焖俪尚蜆强漳P?,原材料以線的形式提供,相對(duì)于其它成型方法易于搬運(yùn)和更快速更換。但是問題在于精度相對(duì)低,難以成型結(jié)果比較復(fù)雜的零部件。在垂直方向上強(qiáng)度較小,成形速度也較慢,不適合構(gòu)建大型零部件。這種工藝方法適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模以及產(chǎn)品的功能測(cè)試。其原理圖如圖1:

2.2三維打印成型工藝

其工藝原理圖如圖2:

如圖所示,左側(cè)是一個(gè)儲(chǔ)料容器,是材料放置在快速成型設(shè)備中的起始位置,工作平臺(tái)中間有一個(gè)平整的金屬平臺(tái),上面有一層層的粉末材料,它由成型機(jī)的滾筒設(shè)備鋪開,由成型機(jī)打印頭噴出的粘結(jié)劑進(jìn)行粘接,這種工藝的成形速度快,運(yùn)行成本也較低,可以使用淀粉、石膏粉等常見的材料做原材料,且廢棄物較少,任意結(jié)構(gòu)和形狀的零件都適用。

2.3立體印刷成型工藝

其工藝原理圖如圖3:

它是快速原型技術(shù)中技術(shù)應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種方法。它在工作過程中首先在成型機(jī)工作臺(tái)上鋪一層液態(tài)樹脂,CAD/CAM軟件控制的激光束依照截面輪廓做橫、縱向上的激光掃描,使輪廓內(nèi)的樹脂固化,然后把工作臺(tái)下降一定的位置,在涂上一層樹脂,再進(jìn)行掃描,如此反復(fù)進(jìn)行直到整個(gè)原型成形完畢。這種工藝可以成形任何形狀的三維實(shí)體,仿真性很強(qiáng),成形的精度及材料的利用率都很高。

3 RP技術(shù)在復(fù)合材料中的應(yīng)用

3.1復(fù)合陶瓷材料的制備

RP技術(shù)首先借助支撐材料把陶瓷制品內(nèi)的可動(dòng)件和主體聯(lián)成一體,再經(jīng)過預(yù)燒工藝除去支撐材料,然后經(jīng)過燒結(jié)工藝獲得陶瓷制品。雖然陶瓷制品都需要經(jīng)過高溫?zé)乒に?,但其在制胚過程中可以在常溫下進(jìn)行。

3.2高分子基復(fù)合材料的制備

有機(jī)高分子材料具有熔點(diǎn)低、密度小、其自身在熔融狀態(tài)具有一定的粘性,不需要外加粘結(jié)劑的特點(diǎn),所以它是非常理想的快速原型技術(shù)的材料。但是有機(jī)分子高分子材料的機(jī)械的綜合性能較低,就連高密度聚乙烯的抗壓強(qiáng)度也只有20MPa~ 40MPa。所以,一般都要摻入增強(qiáng)材料來組成有較高機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合材料。例如:美國(guó)用粒度3μm~6μm的玻璃纖維增強(qiáng)的PVC,制備出了大量的特種模具和零件,它們的精度高,抗拉強(qiáng)度好,且其強(qiáng)度是鋼材的3.5倍左右。

快速原型技術(shù)在制備高分子材料時(shí),要注意盡管增強(qiáng)纖維在引出工作頭前已經(jīng)進(jìn)行過浸膠處理,即在增強(qiáng)纖維的表面涂抹一層熔融有機(jī)高分子材料,這樣可以使新原材料間的相互粘接問題得到解決。但是由于零件的形狀具有多個(gè)凹槽、空洞、凸起等結(jié)構(gòu),這就使得工作頭在越過這些結(jié)構(gòu)時(shí),有些長(zhǎng)纖維在離開原來位置時(shí)唄自動(dòng)剪斷,而到達(dá)新的位置時(shí)又自動(dòng)與工件粘牢的問題。

3.3金屬基復(fù)合材料的制備

在室溫或者較低的溫度條件下,高分子材料可以使工作頭引出的新料和固化的舊料黏結(jié)在一起,在常溫的條件下,陶瓷材料本身雖然不會(huì)出現(xiàn)黏結(jié)的現(xiàn)象,但是經(jīng)過塑化后的熟料和外加有機(jī)黏結(jié)劑可以讓陶瓷材料黏結(jié)成胚,但是,這些工藝都不適合制備金屬材料。

金屬材料的新、舊料之間的黏合比其它復(fù)合材料的要困難和復(fù)雜。制備金屬和金屬基復(fù)合材料制品使用快速原型技術(shù)有快速凝固的特點(diǎn)。作為基體材料的金屬在熔融狀態(tài)時(shí)是以金屬流的形式從工作頭引出的,這點(diǎn)和快速凝固工藝中的Taglor抽絲方法較為相似。例如:用碳纖維作增強(qiáng)芯料制備復(fù)合材料,它既能夠有優(yōu)良的快速凝固金屬的性能,又可以制的具有綜合性能的纖維增金屬基復(fù)合材料。所以,使用RP技術(shù)制備金屬基復(fù)合材料是非常具有可行性的。

4結(jié)論

RP技術(shù)突破了傳統(tǒng)機(jī)械零件加工制造的材料成形的工藝,它引入了自動(dòng)控制學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、計(jì)算機(jī)、材料學(xué)等多種學(xué)科的先進(jìn)制造技術(shù),并且它在下面兩個(gè)方面還有非常突出的作用,制備高分子材料基復(fù)合材料各復(fù)合陶瓷制品方面;在解決金屬材料新舊料之間的黏合問題上它使用的是局部跟蹤加熱技術(shù)和焊接技術(shù),對(duì)這個(gè)問題也有很大的幫助,尤其是RP技術(shù)應(yīng)用在復(fù)合材料成形方面,使復(fù)合材料的發(fā)展得到了很好的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]胥光申.用于高精度小尺寸零件制作的光同化快速成型技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2004,23(10):1222-1224.

[2]唐一平,周宏志,王平,等.基于快速成型技木的電火花加I用石墨電極研磨技術(shù)[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2000,34(11):61-64.