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关键词:化工原理;高分子材料与工程专业;教学改革
化工原理是一门工程性、实践性很强的专业基础课程,是高分子材料与工程(以下简称“高材”)专业重要的必修课。其教学水平、教学内容、教学方法及教学质量被视为衡量本专业本科教育的重要因素及评价指标,是从基础到专业的连接。高材专业的学生在学习化工原理的过程中,存在较多问题,其原因有如下几点:①高材专业的学生没有学习过工科基本课程,缺乏基本的工程观念,在学习过程中很难做到联系实际的设备、工艺流程。②部分学生先修课程基础薄弱,面对大量公式推导、计算,会存在一定难度。③化工原理这门课程具有很强的实践性,对初学的学生来说,难免会有一种不得要领的感觉,认为这门课程很难,逐渐失去了学习的积极性,等等。因此,我们在教学中进行了探索与实践。
1.教学内容的改革
随着现代化生产和科技的飞速发展,对我们的教学内容提出了更高的要求。化工原理课程,其教学内容也应该反映化学工程学科的一些新理论、新技术和新装备。高质量、高品质的教材能为高素质人才培养打下坚实的基础。我们要将现代化工技术应用于典型单元操作的定量分析和教学描述,启发学生用不同的方法处理单元操作过程中的工程问题,使学生不断确立工程思想,为解决以后的实际问题打下基础,从而达到理论与实际相结合的教学目的。
2.教学方法与教学手段的改革
近年来,随着教学改革不断深入,新的教学理念越来越被广大教师所认同,鉴于化工原理是一门工程性、实践性很强的专业基础课程,将计算机引入化工原理课程教学已成为一种趋势。有了优秀的课程教材和配套的多媒体CAI教学软件,我们上课时可以省去大量的板书时间用以对课程重点进行更深入地剖析,引导学生主动思考和参与讨论,这种互动方式不但可以活跃课堂气氛,提高学生的参与意识和学习兴趣,还有利于知识的深化和创新。使学生既掌握了理论知识,又增强了感性认识,提高了教学效率和效果。[1]另外,根据教学内容的特点,要将课堂讲授与课堂讨论相互结合。公式推导繁多是化工原理课程的一大特点。对于较简单的推导,留给学生自己解决,而对于思路较复杂的公式则由教师讲解。阐述原理的部分,简单的就可由学生讲解,难度偏大的就以启发式教学为主,达到学生明白实质、加深过程理解的目的。
3.实验教学的改革
实验教学环节是全面推进素质教育、培养学生创新精神和实践能力的关键。学生通过实践教学不但可以巩固加深对课堂教学内容的理解,而且可以获得相关技能并且积累一些经验。我们目前采取尽量让学生多思考,实验前多查资料的方式。教师在指导学生实验的同时,抓住实验预习,实际操作,实验数据,实验处理和分析等几个主要环节并逐一把关,对学生的多方面能力认真考核评分,让学生针对设备运行过程中出现的现象进行讨论、分析。教师认真研究实验教材,熟悉各个实验装置,在讲解中,应有意识地讲解与实验相关的章节所要验证的理论,使理论与实践更好地结合起来,同时也避免了由于符号、公式、方法的不同,使学生无所适从的现象。与其他化学学科的实验不同,化工原理实验属于工程试验范畴,每个实验相当于化工生产中的一个单元操作,通过实验学生能建立起一定的工程概念。同时实验过程中会遇到大量的工程实际问题,学生可以更实际、更有效地掌握工程实验方面的原理及测试手段,发现复杂的设备与工艺过程同相关数学模型之间的关系。[2]
4.考核方式的改革
化工原理教材中的习题可以分为两类:一类是巩固基本概念,使学生更好地掌握化工原理的基本概念和基础知识;另一类是培养解决实际问题能力,让学生灵活运用课堂或书本上的知识。通过这两类练习,不但可以将学生学习中的薄弱环节暴露出来,及时解决教学中存在的问题,而且可以增强学生运用所学知识分析和解决问题的能力。所以教师就平时成绩从习题中计分的方式,多布置一些练习题给学生课后练习,让他们积极完成课后习题。
参考文献:
【文章编号】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工产品的一个分支,是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品;高分子行业的迅猛发展,急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面,对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群,为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而,广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程,且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业,开设的专业课程很多,所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下,本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。
一、教材的选用
广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时,选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》,学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用,全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中,学生反映这本教材的难度太大,因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程,需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后,对学生进行综合训练。
“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课,此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课,然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课,高分子材料方面的基础较差,加上这本教材讲述的理论知识较少,所以学起来较吃力。根据学生的反映,学院及时更换了教材,采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材,该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识,对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍,全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺,也兼顾了新技术和新方法,难度适中,得到学生好评。
二、教学内容的改革
高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科,“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程,需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识,学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容,重点掌握三者的关系,强调成型加工对制品性能的重要性,这是本课程的主题思想,也是高分子材料的工程特征;选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态,不断更新及补充教学内容,确保教学内容的先进性;在教学内容安排上,以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点,以宽专业为目标,概况高分子材料理论基础和概念(详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学),从高分子材料的加工原理出发,着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发,对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授,然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别,对于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺,教师建立了QQ群这样的交流平台,并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上,经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台,引导学生关注,激发学生的学习积极性,让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念,对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍,而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容,在有限的学时内,节选核心内容,把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结,而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲,但不同章节会选不同的材料体系来进行,比如讲橡胶的压延,那么注塑可能选塑料,而挤出可能选复合材料,这样来兼顾各类高分子材料的成型。
三、教学方法的改革
教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点:一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性;二是该课程的理论性和实践性都很强,如何在教学过程中实现理论与实际的结合,用理论来解释生产中的实际问题,或以具体实例来说明理论,促使学生真正掌握知识。针对这些问题,“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。
(一)现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性,同时,该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材,利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息,并根据需要设计各种演示效果,将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生,激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力,大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备,教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课,同时广泛收集案例、动画演示及成型录像,不断补充到授课内容中,让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识,对课件内容进行更新和完善,丰富课堂内容,加大课堂信息量,使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识,使教学达到事半功倍的效果。
同时,教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点,将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中,并用眼神、情感、心灵与学生沟通,必要时还要进行板书,让学生彻底把握一些关键问题。
(二)采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同,笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法,从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂,转变为组织和引导;从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时,并没有按照书本来进行,而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”,让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题,并在学生完成后让他们用PPT来展示成果,通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。
启发式互动式教学强调先让学生积极思考,再进行适时启发;教师不仅要加强自身专业素养和知识积累,而且更重要的是建立师生互动的教学过程,并营造良好的课堂教学氛围,实现教学相长;教师注意自己角色的转变,良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息,从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣;在教学过程中,对于重要的知识点,通过案例教学,与学生共同分析和讨论,启发学生进行思考,培养学生的创新能力。
关键词:高分子材料 化学 分子
中图分类号:U465.4文献标识码:A
高分子材料:macromolecular material,以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
一、按特性分析高分子材料
高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。
①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。
②高分子纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。
③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料。
④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。
⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。
二、现代新型高分子材料
高分子材料包括塑料,尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展,但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质,即所谓的通用高分子,它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而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。
1.高分子分离膜
高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜,以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力,使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比,具有省能、高效和洁净等特点,因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种,一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如,利用离子交换膜电解食盐可减少污染、节约能源:利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小;利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。
2.高分子磁性材料
高分子磁性材料,是人类在不断开拓磁与高分子聚合物的新应用领域的同时,而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石,以后才利用磁铁矿(铁氧体)烧结或铸造成磁性体,现在工业常用的磁性材料有三种,即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆,加工性差。为了克服这些缺陷,将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料,因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品,还能与其它元件一体成型等特点。
3.光功能高分子材料
光功能高分子材料,是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前,这一类材料已有很多,主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料、光转换系统材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射,可以制成品种繁多的线性光学材料,又可以开发出非线性光学元件,如储存元件兴盘的基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳酸脂。此外,利用高分子材料的光化学反应,可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂;利用高分子材料的能量转换特性,可制成光导电材料和光致变色材料;利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性,可开发出光弹材料,用于研究力结构材料内部的应力分布等。
4.高分子复合材料
高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的多相材料。高分子复合材料最大优点是博各种材料之长,如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质,根据应用目的,选取高分子材料和其他具有特殊性质的材料,制成满足需要的复合材料。高分子复合材料分为两大类:高分子结构复合材料和高分子功能复合材料。以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分:①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物,如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。②基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂,如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂,这种复合材料的比强度和比模量比金属还高,是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。
三、高分子材料的合成与加工
[关键词]高分子材料 可降解 生物
我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料,是指在 自然 界微生物,如细菌、霉菌及藻类作用下,可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便,只要保持干燥,不需避光,应用范围广,可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3 种方式: 生物的细胞增长使物质发生机械性破坏; 微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理,现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。
1、生物可降解高分子材料概念及降解机理
生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下,能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。
生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为,高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先,微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合,通过水解切断高分子链,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摄入人体内,经过种种的代谢路线,合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量,最终都转化为水和二氧化碳。
因此,生物可降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用,相互促进的物理化学过程。到目前为止,有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外,还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。
2、生物可降解高分子材料的类型
按来源,生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类,有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。
2.1微生物生产型
通过微生物合成的高分子物质。这类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,可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici 公司生产的“biopol”产品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低,强度及耐热性差,无法应用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔点较高,强度好,是应用价值很高的工程塑料,但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定结构的共聚物,这种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
自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子,这些高分子可被微生物完全降解,但因纤维素等存在物理性能上的不足,由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求,因此,它大多与其它高分子,如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。
2.4掺合型
在没有生物可降解的高分子材料中,掺混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得产品具有相当程度的生物可降解性,这就制成了掺合型生物可降解高分子材料,但这种材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的开发
3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法
传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通过化学修饰和共混等方法,对 自然 界中存在大量的多糖类高分子,如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足,但一般不易成型加工,而且产量小,限制了它们的应用。
3.1.2化学合成法
模拟天然高分子的化学结构,从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻,副产品多,工艺复杂,成本较高。
3.1.3微生物发酵法
许多生物能以某些有机物为碳源,通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难,且仍有一些副产品。
3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶学的 发展 ,酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质,并拥有了催化一些特殊反应的能力,从而显示出了许多水相中所没有的特点。
3.3酶促合成法与化学合成法结合使用
酶促合成法具有高的位置及立体选择性,而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量,因此,为了提高聚合效率,许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料
4、生物可降解高分子材料的应用
目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途:(1)利用其生物可降解性,解决环境污染问题,以保证人类生存环境的可持续发展。通常,对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法,但这几种方法都有其弊端。(2)利用其可降解性,用作生物医用材料。目前,我国一年约生产3000 多亿片片剂与控释胶囊剂,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片,而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素,羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。
参考 文献 :
关键词:高分子材料;抗静电技术;应用
前言
现阶段,高分子材料在很多行业中得到应用,是一种非常关键的材料。高分子材料的静电问题是人们十分关心的,好多学者开展了关于高分子材料抗静电技术的研究。笔者首先介绍了高分子材料抗静电技术,接下来探讨了抗静电高分子材料的应用情况。
1 高分子材料抗静电技术
目前,比较常见的高分子材料抗静电技术主要有三种,分别如下:
1.1 添加抗静电剂
为高分子材料添加抗静电剂是一种十分常用的技术,这种技术的主要作用是为高分子材料提供一个导电层,从而降低高分子材料表面的电阻率。在这种情况之下,当出现静电荷时,静电荷在高分子材料表面停留的时间也就是缩短。与此同时,在静电剂的作用之下,原有高分子材料的表面度也会得到一定的增强,这样摩擦作用也就得到而来减弱。一般来讲,抗静电剂主要有三种类型,第一种是阳离子型,第二种是阴离子型,第三种是非离子型。就第一种抗静电剂而言,它不具有较强的耐热性,但是它的抗静电能力比较强。就第二种抗静电剂而言,它不旦具有较强的抗静电能力,还具有较强的耐热性。但是,该种抗静电剂的劣势主要体现在:无法和树脂较好的融合到一起。就第三种抗静电剂而言,它的存在解决了前两种抗静电剂在使用中的问题。此外,该种抗静电剂对于原来高分子材料的影响相对较小,不会改变原材料的物理性能。然而,非离子型的抗静电剂也存在一定的不足之处,主要体现在使用量相对较大。目前,在向高分子材料添加抗静电剂时,一般都会讲上述三种不同的抗静电剂融合到一起。
为高分子材料添加抗o电剂的方式有很多,比较常见方式是外涂,具体包括浸涂、刷涂以及喷涂等。外涂方式的劣势主要体现在在:比较容易产生脱落的现象,从而减弱高分子材料的抗静电能力。现阶段,人们越来越重视内加的方式。具体来讲,就是将抗静电剂和树脂配料混合到一起,从而为高分子材料提供抗静电的表层。和外涂的方式相比,内加的方式可以为高分子材料提供时间更长的抗静电保护层。而且,在抗静电剂的作用之下,材料的表面平滑性也会得到一定的增强。
1.2 与结构型导电高分子共混
在使用该种技术时,主要借助的是导电型高分子材料的抗静电能力。然而,导电性高分子材料的具有一定的劣势,那就是稳定性不是很好,而且不是很容易成型。因此,在利用导电型高分子材料时,一般都不会单独使用,会将该种材料和一些基体高分子结合到一起,从而得到复合型导电高分子材料。目前,获得复合型高分子导电型材料的方式主要有两种,第一种是机械法,第二种则是化学法。
在制备复合型高分子导电型材料时,如果选择机械方式,具体就是将结构型导电高分子材料和基体高分子材料结合到一起。在制备过程中,将导电填料质量分数控制在2%和3%之间,这样就可以使得高分子材料具有一定的抗静电能力。如果选择化学制备的方式,具体方式就是在微观尺度将结构型导电高分子材料和基体高分子材料混合到一起。在制备过程中,需要借助于一些氧化剂的作用,如氯化铁等。
1.3 添加导电填料
该技术的基本原理就是将无机导电填料融入高分子材料中。目前,添加导电填料的抗静电方式已经在很多领域得到了应用。如:在炭黑中加入一定的石墨和碳纤维;在金属中加入一定的金属粉末和不锈钢云母等。添加导电填料方式的优势主要体现在:第一,成本投入相对较低;第二,稳定性相对比较好。该技术也存在一定的劣势,主要体现在:最终得到的抗静电高分子材料是黑色的,从而影响了材料的可调性。
2 抗静电高分子材料的应用
现阶段,抗静电高分子材料在很多领域都得到了应用,下面简单介绍一下:
2.1 聚烯烃类抗静电塑料的应用
聚烯烃类塑料就是一种比较典型的抗静电材料。为了使得聚烯烃类塑料具有一定的抗静电能力,最为常用的方式就是为其添加一定的抗静电剂。具体如下:可以在PE塑料中加入一定的羟乙基脂肪胺类抗静电剂,这样具有了抗静电行的PE塑料就可以使用在电子元件中,也可以作为包装薄膜。研究人员通过一系列的研究发现,如果将PE塑料中抗静电剂的质量分数控制在3%,或者是1%,具体类别是HZ-1,那么PE塑料的抗静电性能也就相对较强。
2.2 聚氯乙烯抗静电塑料的应用
软质聚氯乙烯本身就有一定的抗静电能力,然而硬质聚氯乙烯自身则不具有抗静电能力。因此,需要通过一定的操作对硬质聚氯乙烯进行防静电处理。在研究人员的努力之下,目前已经存在了很多的防静电处理技术。当处理对象是硬质聚氯乙烯材料时,比较常用的方式是添加导电填料。
2.3 ABS抗静电工程塑料的应用
为了使得ABS工程塑料具有一定的抗静电能力,比较常见的方式是为其添加表面活性相对比较强的抗静电剂,有时也可以使用一定的复配抗静电剂。目前,ABS抗静电工程塑料的应用相对比较广泛,主要应用在了一些设备的外壳中,如仪器仪表以及录音机等。此外,ABS抗静电工程塑料也被使用在了高压电缆中。
3 结语
21世纪是一个全新的时代,在新的时代背景下,高分子材料得到非常广泛的应用。在使用过程中,高分子材料的抗静电能力是非常值得研究的问题。在本次研究中,笔者主要探讨了高分子材料抗静电技术,希望可以为相关人员提供一定的参考。
参考文献
[1]杜仕国.高分子材料的抗静电技术与应用[J].材料导报,1994,04:58-61+57.
[2]刘立锦.高分子材料抗静电技术的应用研究[J].河南科技,2013,24:71.
[3]曾化雨.高分子材料抗静电技术的研究与应用[J].化工管理,2013,10:98.
[4]陈国华,翁文桂.高分子材料抗静电技术[J].塑料,2000,04:31-34+52.
[5]许祥.两亲分子设计在抗静电聚烯烃材料与防水抗菌纸中的应用[D].华东理工大学,2012.