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南京高分子材料研究

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南京高分子材料研究

南京高分子材料研究范文第1篇

邱宁(南京财经大学招生办老师):金融学专业与金融工程专业的区别较小,这两个专业师出同门,都属于同根生的经济学学科门类,专业基础课大体相同,都要求掌握现代金融理论和方法。但是,金融学专业历史久远,主要是研究资金融通方式、金融市场和金融机构的职能与运作的专业。国内传统的金融学包括货币银行和国际金融两部分,研究理论问题、质的问题较多,知识多属文科范畴。金融工程专业是金融学中的新贵。我国对金融工程的理论研究起步较晚,与西方发达国家存在一定的差距,所以对此类人才的培养和需求显得较为迫切。2002年,西南财经大学和中央财经大学等四所大学在国内高校中首先招收金融工程专业本科生。学生主要学习现代金融理论、现代数理工具和计算机信息技术,较注重数学和计算机在金融产品及衍生品技术开发、资产定价等方面的应用,研究数理技术、量的问题较多。因而,金融工程专业一般只招理科生,对数学的要求比较高。

金融学专业的毕业生主要面向银行、证券、投资、保险及其他经济管理部门,从事相关的业务和管理工作;金融工程专业的毕业生的就业去向主要是商业银行、证券公司、保险公司、基金管理公司等金融机构和其他相关单位,从事资产定价、金融风险管理、金融产品设计等工作。

前者属工商类,后者属经济类

邱宁(南京财经大学招生办老师):财会专业与财政学专业都是财经类中带“财”字且引人注目、较为看好的专业,但两者的学科门类、培养目标等并不相同。财会专业一般指会计学、财务管理等,学科大类属于工商管理类,而财政学专业属于经济学学科大类。财会专业主要侧重于培养会计、审计、财务、投资、金融等方面管理的专门人才,就业涉及面广,有政府机关、企事业单位,也可具体到某个会计事务所,单位不论性质与大小,都有用武之地,是“吃百家饭的”。而财政学专业主要侧重于培养财政资金分配、政府预算、资产管理、资本运作、税收规划与咨询等方面的专门人才,特别是利用财政税收来合理配置各种资源、调节收入分配,对宏观经济进行调控和监督,就业面向国家及地方政府的层面需求要多一些。从这点上来说,该专业培养的是国家税务部门的“会计”,是“吃公务饭的”。就职业特点来说,财会专业人士的特点以按部就班、忠于职守,以逻辑的头脑、对数字的敏感性而著称,性格内向些、思想保守些也无妨。而财政学专业人士的特点则在于精通税收理论与实务,在强调“核算”能力的同时,擅长灵活把握与策划财力保证、关注横向协调等方面。

前者研究基因,后者学制药

褚惠萍(南京师范大学生命科学学院副书记):南京师范大学的生物工程专业从生物技术专业延伸出来,其前身是生物技术的生物制药方向,2008年升格为生物工程专业并开始招生。这两个专业的最大区别是,生物技术专业的学生学习与生物相关的技术知识,课程相对来说偏理论,毕业生拿理学学士学位,成为生物技术领域相关的科技人才。近一半优秀学生通过保送或考研进入国内著名大学和研究机构继续研究生学习,也会在高等学校、科研机构及医药、化工、食品、农林、牧渔、环保、园林等行业的企事业单位和管理部门,从事与生物技术相关的应用研究、技术开发和推广、生产管理、行政管理等工作。

生物工程专业偏重于生物医药方向,主要培养与生物制药领域相关的生物工程科技人才。前两年的基础课程和生物技术类似,但后两年的专业课主要与药学相关,比如药事管理、生物制药等课程,所学知识应用性更强,毕业生拿工学学士学位。毕业生能够在生物医药、生物化工等行业的高新技术企业从事相关产品、工艺及装备的研究、开发、设计、管理及市场营销等工作,也可在商检、药检、药事、海关、工商、税务和政府管理部门从事相关的监督管理工作。

前者是传统的中文系,后者高等数学、计算机等课程都要学

骆冬青(南京师范大学文学院副院长)、李葆嘉(南京师范大学语言科技研究所所长):汉语言文学专业与汉语言专业的区别很大。汉语言文学专业就是传统的中文系,在我国起步较早,目前国内的很多高校都开设有汉语言文学专业。该专业的学生主要学习汉语和中国文学方面的基本知识,受到有关理论、发展历史、研究现状等方面的系统教育和业务能力的基本训练。汉语言文学专业培养具备一定的文艺理论素养和系统的汉语言文学知识,能在新闻文艺出版部门、高校、科研机构和机关企事业单位,从事文学评论、汉语言文学教学与研究工作,以及文化、宣传方面的实际工作的汉语言文学高级专门人才。

汉语言专业则是南京师范大学文学院在2001年6月成立的,国内目前只有南京师范大学开设有该专业。这门专业本应叫“语言科学与技术系”,是在当时的普高本科专业目录框架内设置的,旨在培养语言科技跨学科的复合型人才的汉语言专业(语言信息处理方向),但由于国家规定的专业名称中没有“语言科学与技术专业”,因此就采用了“汉语言”这个名称。该专业招收文、理科学生,一般每年招收20人左右,以理科为主。目的是用科学的手段来研究语言,以语言学为本,沟通计算机科技、应用数学和认知科学等相关学科。学生要修读语言学、计算机、认知科学、数学等专业。目前南京师范大学设有该专业的本科生、硕士生、博士后培养点,毕业生就业范围较广,可以从事软件开发、网站研发方面的工作。

前者强调应用,后者注重研发

周华(南京工业大学药学院党总支书记):生物医药是我国七大战略性新兴产业之一。制药工程专业与药学类专业的相同点在于同属于生物医药领域,就业前景好。不同点在于所属的学科门类不同,培养方向也有侧重。制药工程专业属于工科专业,学生毕业后被授予工学学士学位;药学类专业属于医学专业,学生毕业后被授予医学学士学位,目前开设药物化学、药理学、药物分析及药物制剂四个专业方向,其中药物制剂方向的毕业生也可被授予工学学士学位。

以南京工业大学为例,制药工程专业以工程应用研究为主,专业学习主要围绕药物制造过程中的工艺技术、生产设备和药品质量控制等方面进行。依托学校教育部首批“卓越工程师”试点高校的平台,注重培养学生的工程实践能力,打造“卓越制药工程师”。大四时,学生将进入大中型医药企业接受工程实践方面的训练。学生就业后大多进入知名药企,从事医药企业的工程技术、生产管理和质量控制等领域的工作。药学类专业偏重学生科研能力的培养,主要以新药开发为主。专业学习围绕新型药物设计制造、药物安全性评价、药物新剂型开发和药品质量控制方法等方面进行。依托江苏省药物研究所、江苏省中美转化医学研究院等学科平台,学生毕业后可胜任新药研发、药品质量检验及药品临床应用等领域的工作。

前者偏化学,后者偏物理

徐蔡余(南京理工大学招生办主任):在研究领域方面,高分子材料与工程专业顾名思义,是研究材料中种类非常丰富的一个大类――有机高分子材料(橡胶、塑料等);材料科学与工程专业主要研究金属材料、无机非金属材料(陶瓷、水泥、混凝土材料)以及各种新型材料的研制方法,另外本专业也着眼于一些功能材料和复合材料的研制以及材料改性方面的研究,例如如何提高金属材料的强度、韧性、使用寿命等。

在课程设置上,高分子材料与工程专业主要学习四大化学(无机化学、分析化学、有机化学、物理化学)、高分子化学和物理、高分子材料成型加工原理和设备等基本理论课程,相比较而言更偏向于化学方向,尤其是有机化学和高分子材料合成与制备;材料科学与工程专业则有很多物理理论的课程,如固体物理、量子力学、材料物理等,比较强调对原子物理结构的认知,要求学生有良好的物理基础和求知欲。

在就业方向上,高分子材料与工程专业的学生的就业领域主要包括科研院所等事业单位和在化工、汽车、电子、医药、航空等国有及外向型企业从事研发和管理工作,如陶氏化学、京东方等;材料科学与工程专业的学生的就业领域主要包括与金属材料相关的大型传统机械制造类企业(汽车、航天、船舶、重工业)、电子类制造业、建筑类行业、特种材料制造加工单位、环保检测行业、科研院所、高校和一些特殊的认证类机构等。

前者强调金属的提炼,后者注重金属的使用

马立群(南京工业大学材料科学与工程学院教授):冶金工程专业关注的是金属产业的前期过程,主要是从矿石中冶炼提取金属与合金,包括黑色冶金的炼铁、炼钢、轧钢和有色冶金的炼铜、炼铝、炼锌等,偏重于化学知识的运用。就业一般面向黑色冶金行业的炼钢厂、炼铁厂、设计院等,有色冶金行业的铝业公司、铜业公司等。目前冶金行业的人才需求量大,就业形势很好。

金属材料工程专业关注的是金属产业的后期过程,主要是将已经提炼出的金属与合金进一步进行铸造、锻造、焊接、热处理、形变处理和腐蚀防护,使其广泛应用于工业生产和人民生活。注重金属材料的结构、性能和应用的结合,物理知识和化学知识均有所涉及。就业一般面向金属、机械、汽车、化工等与金属材料相关的行业。

前者偏应用,后者重理论

张鹏(南京航空航天大学招生办主任):这两个专业相当于信息家族中绝代双骄的“两兄弟”,名称相近,却大不相同。信息工程专业主要培养具有信息处理系统分析、设计、开发、集成及应用等方面基础知识的人才,具备通信系统、移动通信、卫星通信、广播电视、信息处理以及航空、航天、民航等领域的专业应用技术,能够独立设计、开发专门化信息处理系统。

南京高分子材料研究范文第2篇

[关键词]应用型本科院校 高分子材料成型加工实验 实践教学研究

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)22-0091-02

本文结合地方性应用型本科院校江苏常熟理工学院在高分子材料成型加工实验课程的教学实践和探索,对应用型院校工科实验的教学模式进行了研究,总结了应用型地方本科院校在高分子材料成型加工实验课程教学方面积累的经验和不足。

一、当前高分子材料成型加工实验教学中存在的问题

(一)实验教学处于从属地位,教育观念和实验内容陈旧落后,管理考核体制不完善,对实验系列教师考核标准不公

领导和任课教师普遍对实验课不重视,实验课教师在职称晋升、待遇上都处于相对弱势,由此导致了很多专职实验技术人员及管理人员缺乏进取心和工作责任感;还有些学校把实验教学依附于理论课的教学,实验成绩与理论成绩的综合即为该门课程的总成绩,实验成绩占总成绩的比重一般不会超过20%,导致了师生都不重视实验教学。

(二)实验教学缺乏系统性和科学性,更谈不上先进性和与时俱进性

具体教学内容上,验证性实验占了绝大多数,传统、经典的实验内容较多,体现现代高分子科学新手段的内容较少;单个、小型、离散的实验项目较多;注重承上启下的连贯性、综合性、复杂性,尤其是工程系统性的实验项目较少;能够培养学生创新能力的设计性、应用性实验项目更少。

(三)教学模式落后,实验方法具有极大的被动性

高分子材料成型加工实验课的教学模式基本上是学生依葫芦画瓢,无论是双棍开炼机塑炼实验、密炼机塑炼实验、双螺杆挤出造粒实验、热塑性塑料测试样品注射实验还是拉伸实验、冲击强度试验,都主要是讲述各自的实验原理、设备原理、具体工艺参数的设定;再由教师操作演示,指导学生操作机器。学生实验时只是按照实验指导书上规定的内容,按部就班被动地进行,缺乏主动性,更谈不上组织实验和解决实验中出现的问题。

(四)高校教学模式和培养人才的定位越来越同质化

导致目前工程人才培养上出现专业结构失衡、层次类型过于集中、就业率不高等现象的主要原因之一就是不少高校在工程人才培养上普遍的同质化。无论是研究型的国家重点高校、教学研究型的省部属重点院校,还是普通的本科教学型的地方性应用型院校,在教学模式和培养人才定位上都趋向于一致。同一专业各层次院校的培养方案基本上没本质区别,甚至有些教学型应用性院校片面追求考研升学率,还特地选用重点大学的理科教材。

二、高分子材料成型加工实验课的改革及探索

常熟理工学院近几年对高分子材料成型加工实验课程的建设进行了大力改革和探索。

(一)转变实验教学观念,改革实验教材,适应教改新形势

首先从教学管理和制度上进行改革。提高相应实验人员的待遇,在职称晋升和培训进修政策上适当向实验教师倾斜。对实验教材进行改革,按照培养应用型一线工程技术人才的要求,在加强学生专业基本概念、基本理论、基本方法、基本技能培养的前提下,增加应用性、综合性、设计性、创新性实验的比例。理论联系实际,丰富实验内容,根据学校所处的苏南地区的产业特点和人才需求以及任课教师的横向科研课题,在实验讲义中适当增加一些综合性研究型经过精炼的特色实验项目供学生选用,例如车用环保绿色聚丙烯专用料的开发,高级环保阻燃聚烯烃电缆料的开发等。

(二)重组实验体系,提高实验教学的系统性和科学性,建立大工程的概念

注重承上启下的连贯性、综合性、复杂性、先进性,尤其是工程系统性。把高分子材料的成型加工、测试样品制备及性能测试三个部分的实验项目统一为不可分割的有机体。从原材料的选取到加工成型、性能测试做到针对一个具体的典型实用性产品进行实验,如聚丙烯的增韧合金的制备。从合金的加工制备到样品制备,性能测试,各个环节承上启下,相互联系。

(三)与理论课紧密结合,相互统一,加强实验室软硬件建设,改进教学方法

高分子材料加工实验课是重要的专业必修实践课。实验课要与理论课教学紧密结合,不要相互割裂。要充分认识到实验课对于应用性本科院校的重要性。拨付必要经费把高分子材料成型加工实验室建设完善。在经费条件允许的情况下,投资建设一个高分子材料成型加工中心以满足校内教学需要。

一些重要的实验项目,例如热塑性塑料双螺杆挤出造粒实验,在教学过程中,不仅仅由教师设置好正确合理的实验工艺参数进行实验,还要尽量通过适当地改变工艺参数,给学生现场演示一下,喂料转速过快、螺杆转速过快及机头温度设置过低等会引起螺杆电流过载、熔压超限、双螺杆挤出机报警停机等后果,从而让学生直观现场地了解掌握双螺杆挤出机的操作规程和注意事项,使学生印象深刻。

(四)实验考核方式的改进

传统的实验考核成绩一般由四部分按比例构成:实验预习报告成绩、平时实验操作成绩、实验报告成绩、期末实验考试成绩。一般期末考试成绩占比重较小。常熟理工学院大幅度提高了高分子材料实验考核成绩占总成绩的比重,使其占总成绩的60%左右。这样就要设计合理的考试考核方式。

借鉴一些学校在高分子材料设计性、研究性、应用性大实验中的探索经验,把实验期末考试和以前单独开设的高分子材料成型加工设计课程结合起来,既兼顾了高分子材料成型加工设计的课程内容,节约了学时,解决了实践性学时有限的突出矛盾,又对学生的实验成绩进行了测试评定,一举两得。学生按照个人意愿自愿组成一个规定人数的小组,实施一个设计性、综合性、应用性的大实验。要求提交完整的实验报告,包括文献综述、实验部分、实验结果和参考文献等。实践表明,该种考核方式既考核了学生的学习效果,又进一步提高了学生分析问题和解决问题的能力,拓宽了学生的学习视野和空间,加强了学生团队协作精神。

(五)加强实验师资队伍建设,重视“双师型”师资的培养

在新形势下努力培养一支具有丰富实践经验的“双师型”师资队伍,这是培养应用型人才的重要前提。教师不仅要传授相关学科的理论基础知识,还要能够胜任引导学生熟悉生产岗位操作、相关设备的性能、使用领域等。“双师型”师资队伍的建设,一靠从工程领域引进具有相应学历的经验丰富的生产科研专家;二靠大力进行已有师资队伍的培训,从学校制度层面上保障青年骨干教师到一线生产企业锻炼的机会,让教师到相关企业服务的同时,不断丰富自己的工程实践经验,从而有利于更好地从事教学和科研工作。

三、结语

高分子材料成型加工实验课是一门综合性与实践性很强的专业技术课程,依据应用性本科院校的培养目标、教学定位,常熟理工学院在实验课教学改革中收到了较好的效果,增强了学生的实践动手能力,培养了学生理论联系实际的科学作风,提升了学生对本专业知识的学习兴趣和在实验中的主动性及创造性,加深了对所学理论知识的理解和掌握,提高了分析问题及解决问题的能力。但在实验教学中仍然存在一些不足,例如人多机少,设备台套数不够,有些加工测试设备仍然缺乏等问题。希望以后能进一步加大实验教学的改革和实验经费的投入,在应用型本科院校的实验教学上继续探索和提高,不断满足社会对高素质的应用型一线技术工程师日益增长的需求。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 郭福全,胡治元,余东升,等.高分子材料专业综合性、设计性实验教学探索[J].陕西教育,2007,(12).

[2] 张德震,潘肇琦,唐颂超,等.拓宽学习空间、培养创新能力[J].华东理工大学教育研究,2000,(2).

[3] 林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究,2011,(2).

南京高分子材料研究范文第3篇

关键词:聚全氟乙丙烯 表面改性 生物相容性 抗菌性

中图分类号:TQ320 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(a)-0001-02

聚全氟乙烯(FEP)材料具有良好的耐腐蚀性、无毒、化学稳定性和良好的加工性能,被广泛应用于生物医学领域。近几年来,研究发现通过对生物医用高分子材料表面进行适当的改性,在材料表面偶合或者结合具有抗菌性能和抗凝血性能的高分子,赋予材料表面优良的生物相容性能,能够有效阻止在生物体体内的细菌感染[1]和凝血现象[2]的形成。

环丙沙星为第三代喹诺酮类抗菌药物,具广谱抗菌活性,杀菌效果好,对大肠杆菌、绿脓杆菌、流感嗜血杆菌、金黄色葡萄球菌等具有优良的抗菌作用。本文为了在FEP表面化学键合环丙沙星和肝素混合物,以提高其抗炎性和抗凝血性。

1 实验部分

1.1 实验材料与仪器

聚全氟乙丙烯(FEP)膜:0.1 mm厚,切成2 cm×4 cm样品,用丙酮、去离子水依次超声清洗各3次,5 min/次,室温真空干燥24 h后密封保存备用;金黄色葡萄球菌、大肠杆菌,菌株来源-中国科学院微生物研究所菌种保藏中心;环丙沙星,市售;肝素钠(Hp,优级纯)、N,N'-二甲基甲酰胺(DMF,分析纯),国药集团(上海)化学试剂有限公司;N,N′-二环己基碳二酰亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)为化学纯,中国医药集团(上海)化学试剂公司;丙烯酸(AAc)为分析纯,天津市福星化学试剂厂;Ar:99.999%以上的高纯气体。

XPA-5型升降式光化学反应仪,南京胥江机电厂;PECVD500-HF辉光等离子体设备,北京泰科诺科技有限公司;衰减全反射红外光谱仪(ATR-FIIR),Tensor 27型、德国Bruker公司;X射线光电子能谱仪(XPS),AXIS ULTRA型,英国Kratos Analytical公司;HH-6s数显恒温水浴锅,金纺市精达仪器制造厂;101-OAB型电热鼓风干燥箱,天津市泰斯特仪器有限公司;DZF-6020真空干燥箱,上海一恒科技有限公司;TGL-16M高速台式冷冻离心机,长沙湘仪离心机仪器有限公司。

1.2 实验步骤

1.2.1 接枝聚合AAc

将FEP膜放入PECVD500-HF辉光等离子体发生器中,抽真空至1Pa以下。在(6 kV、50 Pa、3 min)条件下处理后取出并在空气中暴露20 min;接着浸入浓度为6%(v/v)的AAc水溶液中,置于光化学反应仪中(紫外灯:1000 W,波长:350 nm),通氮排氧进行接枝聚合反应。实验完毕后,将样品置于恒温振荡器中,在60 ℃水浴中中搅拌清洗6 h,蒸馏水清洗3次,以除去未反应的AAc单体和均聚物。在35 ℃下真空干燥48 h,样品记为FEP-pAAc。

1.2.2 接枝Hp

将FEP-pAAc膜(1 cm×1 cm)、0.08 mmol DMAP放入100 ml的烧杯中,依次加入30 mL DMF、25 mg Hp;随后,置于冰水浴中,缓慢加入0.4 mmol DCC,搅拌反应6 h。反应完毕后,将样品依次用DMF搅拌清洗4 h、蒸馏水清洗4 h。在35 ℃下真空干燥48 h,样品记为FEP-pAAc-Hp。

1.2.3 接枝Hp/Cip混合物

将FEP-pAAc膜(1cm×1cm)、0.1 mmol DMAP放入100 ml烧杯中,依次加入50 ml DMF、25 mg Hp;随后将烧杯放入冰水浴中,缓慢加入0.5 mmol DCC,搅拌反应4 h后继续加入0.1 mmol DMAP、25 mg Cip、缓慢加入0.5 mmol DCC,继续搅拌反应4 h。反应完毕后,样品依次用DMF冲洗4 h,蒸馏水清洗4 h。在35 ℃下真空干燥24 h,样品记为FEP-pAAc-Hp/Cip。

1.3 表征方法

表面结构变化通过ATR-FTIR测定;表面组成分析采用XPS。

1.4 生物相容性能测试

1.4.1 血小板黏附实验

抽取50 ml健康人体的新鲜血液,加入一定浓度的柠檬酸钠溶液抗凝。将血液1200转/min离心12 min,小心取上清液,得到贫血小板血浆(platelet poor plasma,PPP)。收集贫血小板血浆,4550转/min离心10 min,小心取上清液,得到富血小板血浆(platelet rich plasma,PRP)。取50 ml PRP 滴在样品(1 cm×1 cm)表面,30 min后,用PBS(pH=7.2)冲洗,除去未紧附的血小板。随后用1%(wt.%)戊二醛溶液浸泡30 min,用去离子水冲洗几次。紧接着,将粘附血小板的样品表面依次用30、40、50、60、70、80、90、100%乙醇/水溶液(v/v)浸泡,15 min/次。最后自然晾干,喷金置于SEM下观察。

1.4.2 抑菌圈法抗菌实验

将金黄色葡萄球菌和大肠杆菌于试管斜面中活化,37 ℃培养24 h后,加入适量无菌水将菌体刮除并制备成菌悬液。将菌悬液稀释相应倍数后与营养琼脂培养基混合后倒入培养皿中。待培养基凝固后,将原始FEP膜、FEP-pAAc膜和FEP-pAAc-Hp/Cip膜裁剪为1 cm×1 cm大小,置于培养基表面。培养皿置于37 ℃培养24h后,分别在24 h和48 h时观察抑菌圈的大小。

2 结果与讨论

2.1 ATR-FTIR分析

与a和b比较,图c看到在1650 cm-1和1050 cm-1处出现特征吸收峰分别为-NH-和-SO3,表明Hp成功接枝到FEP-pAAc膜表面。图d看到在2930 cm-1和2810 cm-1出现了-CH2-吸收峰位,在2500 cm-1处出现的峰是由于与氮相邻的亚甲基和次甲基的碳氢伸缩振动引起的,在1648 cm-1处峰位明显变强,这是由于Hp和Cip分子中的-NH-叠加引起的,在1048 cm-1处为-SO3的特征吸收峰峰位,在1500 cm-1处峰形明显变宽,这是由于Cip分子中芳环中环变形振动引起的,表明Hp/Cip混合物成功接枝到FEP-pAAc膜表面。

2.2 血液相容性分析

2.4 抗菌性能分析

不同膜表面的抑菌圈照片。(a,a',e,e')看到在24 h和48 h时,样品周围无抑菌圈,表明原始膜本身不具有抗菌性。(b,b')看到FEP-pAAc膜周围无抑菌圈出现,表明对金黄色葡萄球菌不具有抗菌性。然而(f, f')所示,FEP-pAAc膜周围有微弱的抑菌圈出现,对大肠杆菌具有略微的抗菌性,这是由于形成的pAAc层具有羧酸环境,对革兰氏阴性菌具有一定的杀菌作用。(c,c',g,g')看到接枝Hp/Cip混合物的膜周围均形成了明显的抑菌圈。在24 h和48 h时,对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为19.2 mm和18.6 mm,对大肠杆菌的抑菌圈直径分别为18.2 mm和16.4 mm。此结果表明,接枝Hp/Cip混合物可以体现出Cip本身优良的抗菌性能,能够有效改善材料表面的抗菌性能。

3 结语

(1)在冰水浴下,通过酯化反应,将Hp/Cip混合物接枝到FEP-pAAc膜表面。通过ATR-FTIR、SEM、AFM测试分析,证明Hp/Cip混合物成功接枝到FEP-pAAc膜表面。

(2)通过体外血小板黏附实验和抗菌性能测试,表明接枝Hp/Cip混合物的膜表面有优良的抗凝血性能和抗菌性能。

(3)本研究通过DCC/DMAP酯化反应,在FEP-pAAc膜表面成功接枝具有良好抗凝血性能和抗菌性能的Hp/Cip混合物,赋予材料表面优良的复合性能,拓展了惰性FEP膜在生物医用高分子材料领域内的应用,提供了一种高效的表面改性技术。

参考文献

南京高分子材料研究范文第4篇

陈玲1,黄润州1,刘秀娟1,徐信武1*,吴清林2

(1.南京林业大学材料科学与工程学院,南京 210037;

2.美国路易斯安娜州立大学林产品试验室)

摘要:木橡塑复合材料(WRPC)是以废旧塑料为胶黏剂、以木粉和废旧橡胶为增强材料而制备的新型复合材料。基于该材料在生命周期终端处置方式的考虑,研究了其作为潜在燃料的燃烧降解特性。针对不同橡胶含量的WRPC材料,采用锥形量热仪测定其燃烧过程中的点燃时间(TTI)、热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、质量损失速率(MLR)、发烟总量(TSP)以及CO、CO2的释放速率等燃烧降解性能指标。结果表明:与木塑复合材料相比,WRPC材料的点燃时间缩短,CO2释放量有所减少,而热释放速率、总热释放量及发烟总量均有所提高。因此,废旧的木橡塑复合材料可作为优良的燃料予以回收利用,废旧橡胶则能发挥助燃作用。

关键词 :废旧橡胶;复合材料;燃烧特性;固废处理

Combustion and thermal degradation characteristics of wood?rubber?plastic composite

CHEN Ling,HUANG Runzhou,LIU Xiujuan,XU Xinwu,WU Qinglin

Abstract:Wood?rubber?plastic composite (WRPC) is a newly developed material with waste plastic as adhesive, and wood flour and waste rubber as reinforcing materials.This paper explored the combustion and thermal degradation characteristics of WRPC to lay a foundation for the disposal method in the final stage of its life cycle.For WRPC with different rubber contents, thermal stability time to ignition (TTI),heat release rate (HRR), total heat release (THR),mass loss rate (MLR),total smoke production (TSP) and emission of CO and CO2 were tested using cone calorimeter.The results showed that WRPC had shorter TTI,lower CO2 release,and higher HRR,THR and TSP values compared with that of the wood?plastics composites.WRPC waste can be recycled as an excellent fuel,and waste rubber may promote the combustion of WRPC.

Key words:waste rubber; composite; combustion characteristics; solid waste disposal

First author’s address: College of Materials science and Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China

收稿日期:2014-11-20

修回日期:2015-02-24

基金项目:江苏省教育厅自然科学重大研究项目(13KJA220003)。

作者简介:陈玲(1990-),女,硕士生,主要从事木橡复合材料的研究工作。通信作者:徐信武,男,副教授。E?mail:xucarpenter@aliyun.com

任何新材料和新产品均遵循“从摇篮到坟墓”的生命周期理论,应全局考虑原料、工艺、装备、应用及废弃处理等要素。木橡塑复合材料(WRPC)是近年来出现的新型复合材料,是以废旧塑料(如高密度聚乙烯HDPE)为胶黏剂、木粉(如人造板和家具工业中的砂光粉)和废旧橡胶(如废旧轮胎)为增强材料,通过均混、混炼和挤制而成,可广泛应用于建筑、包装、交通等各个领域。WRPC包含木材、塑料和橡胶三大有机组分,三者均难以快速、自然降解,但燃点较低、易于焚烧、热值较高(如废旧轮胎热值29~37 MJ/kg,优于标煤的29.3 MJ/kg),且硫氮含量低、焚烧环境风险小[1-2] 。因此,对WRPC新材料在生命周期终端的处置,除了采用传统有机高分子材料催化裂解等方式外[3-4],还可考虑将其用作燃料或助燃材料。

在美国、日本、德国、英国等发达国家,废旧轮胎橡胶作为一种衍生燃料,在发电厂、水泥厂和供热企业等应用广泛,甚至占废旧橡胶总量的60%以上[5-9]。笔者通过研究木橡塑复合材料的燃烧特性,分析各组分含量对燃烧特性的影响,为木橡塑复合材料及其制品的燃烧处理提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

废旧橡胶粉为废旧轮胎粉碎所得,粒径0.106~0.180 mm;美国南方松木粉,粒径0.150~0.180 mm;合成树脂为HDPE,型号AD60-007,密度0.96 g/cm3,熔体流动速率(MFR)为0.7 g/10 min(190 ℃/2.16 kg),美国埃克森美孚化工有限公司;偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE),型号G2608,MFR为0.6 g/10 min(190 ℃/2.16 kg),摩尔质量为65 000 g/mol,酸值为8 mg KOH/g,美国伊士曼化工股份有限公司。

1.2复合材料制备及样品处理

按表1配置物料(废旧橡胶含量为占HDPE、MAPE和木粉三者质量总和的百分比)并均混,一次性投料,采用平行双螺杆挤出机进行混炼、挤匀化和挤出成型,螺杆转速40 r/min。出机喂料区温度设置为150 ℃,塑化和匀化区温度为175 ℃,挤出后产品经水冷定型。

1.3试验设备及条件

采用英国FTT公司生产的标准型锥形量热仪,按照ISO 5600-2测试标准,采用50 kW/m2的热流辐照样品。样品尺寸100 mm×100 mm×6 mm,采用锡箔纸包覆样品的背面及四周。研究内容主要涉及点燃时间(TTI)、热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、有效燃烧热(EHC)、质量损失速率(MLR)、生烟速率(SPR)、发烟总量(TSP)及CO和CO2的释放速率,通过分析上述各项指标,评价不同橡胶含量复合材料的热释放特性、烟释放特性及质量损失特性等。

2结果与分析

木橡塑复合材料的燃烧性能测试结果如表2所示。

2.1点燃时间(TTI)

从样品暴露于热辐射源开始,到表面出现持续点燃现象为止的时间为材料的点燃时间。在50 kW/m2的热辐照条件下,由表2可看出,木塑复合材料的点燃时间为25 s,当橡胶添加量为5%,10%和15%时,WRPC的点燃时间分别为22,19和17 s,材料的点燃时间明显缩短,因此,橡胶成分具有助燃作用。作为高分子材料的橡胶极易燃烧[10-12],并且在燃烧过程中会分解出可燃性物质,其分解产物与橡胶结构组成有关,废旧轮胎中橡胶(主要为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶)的分解产物主要为单体,而另一些物质的分解产物主要为相对分子量不同的烷烃和烯烃等,这些易燃分解产物支持并促进了燃烧。

2.2复合材料燃烧过程的热释放特性

2.2.1热释放速率(HRR)

平均热释放速率与时间有关,在实际燃烧过程中,初期的热释放速率最为关键,所以常采用从开始燃烧到60,180和300 s的初期平均热释放速率进行表征[13]。由表2可以看出,在燃烧的前60 s内,橡胶的加入可使复合材料的平均热释放速率有不同程度的提高,而在燃烧后期(180和300 s)则表现为降低复合材料的平均热释放速率。图1可见,在燃烧初期橡胶添加量由5%增大至15%时,复合材料的热释放速率逐渐增大,表明橡胶的存在,可以从热释放的角度起到助燃的作用;而根据180和300 s的平均热释放速率数据,橡胶的添加在一定程度上降低了材料的平均热释放速率,尤其橡胶添加量为15%时,降幅明显。由此可见,橡胶只在燃烧初期增大材料的热释放速率,在燃烧后期并不能支持燃烧。在进行与煤等燃料的联合燃烧时,可充分利用橡胶燃烧的这一特点,将复合材料废旧物作为初期引燃成分加以利用。此外,除WPC-10稍不明显,其他复合材料的热释放速率曲线基本都有两个峰值,即初始的最高峰和熄灭前的另一高峰,这是木材等成炭材料燃烧的典型特点。

2.2.2总热释放量(THR)

总热释放量如图2所示。在前300 s内,不同橡胶含量的复合材料总热释放量几乎一致,燃烧进入最后阶段,5%和10%橡胶添加量的两种材料总热释放量明显提高。整体而言,橡胶的加入会使复合材料燃烧过程的总热释放量大于木塑复合材料,在燃烧初期,表现为高橡胶含量的复合材料总热释放量较高,

但在后期可能是由于在一般燃烧条件下,高橡胶含量复合材料中的废旧橡胶成分燃烧不完全,导致材料的总热释放量变小。

2.2.3有效燃烧热(EHC)

有效燃烧热是燃烧过程中材料受热分解形成的挥发物中可燃成分燃烧放出的热,各复合材料的EHC曲线见图3。由图3可知,木塑复合材料在燃烧的最后阶段,挥发物会大量放热,说明高密度聚乙烯分子链断裂分解,形成大量的挥发性气体。添加橡胶成分后,材料的有效燃烧热在总体上呈上升趋势,但当橡胶添加量达到15%时,材料的有效燃烧热在整个燃烧过程中却呈下降趋势,其平均值仅为19.33 MJ/kg,低于木塑的19.86 MJ/kg。综上所述,不同橡胶添加量WRPC在燃烧过程中的释热特性(HRR、THR及EHC)均呈相似变化趋势。

2.3质量损失速率(MLR)

复合材料的质量损失速率反映材料的热稳定性。由表2可知,各WRPC的质量损失速率均低于木塑复合材料。在复合材料的主体成分中,木材在200 ℃左右即发生分解,主要为纤维素、半纤维素的分解,较高温度下则是木质素等的分解[14-16];废旧轮胎橡胶的热解燃烧主要为天然橡胶和合成橡胶,以及油类添加剂和硅质等的分解,分解温度范围较宽,在200~400 ℃之间[1];高密度聚乙烯分解温度较高。橡胶分解后残余的炭黑成分会包覆在材料表面,阻止或减缓材料的进一步分解,从而降低了材料的平均质量损失速率。

2.4复合材料的烟释放特性

2.4.1比消光面积(SEA)

比消光面积反映材料燃烧时挥发物的生烟能力[17],图4为不同橡胶添加量复合材料的比消光面积曲线。橡胶受热到一定程度,断裂的分子链开始分解,会产生可燃性气体,如甲烷、乙烷、乙烯、甲醛、丙酮和一氧化碳等,同时也会生成不燃性气体,如卤化氢、二氧化碳等[18-20]。因此,各WRPC的比消光面积均高于木塑复合材料,表明各WRPC燃烧时,挥发物产烟量增加。由图4可以看出,木塑复合材料燃烧过程中比消光面积的变化比较平稳,当橡胶添加量大于10%时,WRPC的比消光面积出现较大波动,挥发性气体大量逸出。

2.4.2发烟速率(SPR)和发烟总量(TSP)

复合材料燃烧时的发烟速率和发烟总量见图5。发烟速率表示单位时间内挥发物产生的烟量,发烟总量则为样品在燃烧过程中产生烟的总量。由图5可以看出,随着橡胶添加量的增大,由于伴随挥发性气体的产生,材料的发烟速率与发烟总量均有所增加,当橡胶添加量为15%时,发烟速率和发烟总量的增幅明显。结合材料的释热特性可知,橡胶添加量为15%时,材料的热释放速率和总热释放量均有所降低,但材料的发烟总量增加明显,充分说明其燃烧不完全。挥发性气体及残余炭的不完全燃烧是材料燃烧过程中烟释放明显增加的主要原因。

2.5复合材料的CO和CO2释放速率

在50 kW/m2的热辐照条件下,复合材料燃烧过程中的CO和CO2产率曲线分别如图6a,b所示,最初少量的CO和CO2释放可能是由木材燃烧所致[21]。由图6a可知,10%橡胶含量WRPC的CO释放速率最小,甚至低于木塑复合材料,而15%橡胶含量WRPC的CO释放速率最大。结合WRPC的热释放特性,当橡胶含量为15%时,可能是由于材料的不完全燃烧,导致出现CO释放量激增,总热释放量降低的情况。根据图6b,橡胶的加入可降低CO2的释放,这可能是因为橡胶分解后产生的炭黑成分包覆在高密度聚乙烯材料表面,阻碍了其进一步分解,燃料中CO2释放的减少,对维持燃烧是有利的。结合CO释放速率和总热释放量可知,材料燃烧过程中,应保证其充分燃烧,降低CO的释放量,提高总热释放量。

3结论

1)由木粉、高密度聚乙烯、废旧轮胎橡胶经挤出成型的木橡塑三元复合材料,具有优良的燃烧性能。与木塑复合材料相比,随着橡胶含量的增大,木橡塑三元复合材料的点燃时间逐渐缩短,材料的引燃特性明显增强。

2)橡胶的加入,使木橡塑复合材料燃烧过程中的热释放速率、总热释放量、平均质量损失速率和有效燃烧热等指标在总体上均高于木塑复合材料,且在燃烧初期,各指标呈现出随橡胶含量增加而增大的趋势。复合材料在燃烧过程中,需保证充分燃烧,以降低CO等有害气体的释放,并提高总热释放量。

3)综合考虑各燃烧性能指标,当橡胶添加量为10%时,燃烧过程中材料在保持较高释热特性的同时,由于燃烧充分,烟释放量增加不明显,有害气体CO的释放量较小。

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南京高分子材料研究范文第5篇

【关键词】聚酰亚胺;配向膜;PI印刷;液晶取向层

平板显示,作为信息产业的重要构成部分。平板显示中液晶显示的生产技术不断提高,市场需求量急速增长,为了提高LCD产品质量,把好生产过程中的工艺关、成盒工艺中配向膜印刷质量的好坏直接影响成盒质量从而影响LCD质量。本文重点阐述了配向膜印刷对LCD的影响。

1.液晶取向原理及配向膜材料特性

1.1 摩擦法液晶分子取向技术

在早期的LCD生产中,由于使用易水解的西夫碱液晶,因此必须使用能确保器件长期可靠的低熔点玻璃密封剂。那时使用的取向膜材料主要是Si0x系列的无机材料,此种薄膜耐热性好,曾一度作为高可靠性的、能承受低熔点玻璃密封加热温度的取向膜而广为人知。

Si0x薄膜的典型形成法是斜向蒸镀法。但斜向蒸镀法的主要问题是均匀性和批量生产性差。随着LCD工业的发展,人们对取向膜材料提出了更高的要求。取向膜材料应具有良好的成膜性(均匀的膜厚)、机械特性、取向特性、电气特性及其他特性。

有机高分子材料的特性随液晶变化较小,作为取向膜材料适于工业化生产。已见报导的用作LCD取向膜的高分子材料有聚苯乙烯(PS)及其衍生物、聚乙烯醇(PVA)聚酯、环氧树脂、聚氨酯等,但最常见的是聚酰亚胺(PI)。聚酰亚胺是一种耐高温、抗腐蚀、高硬度、绝缘性好、易成膜、制作成本低的优良高分子材料。聚酰亚胺作为液晶取向剂具有以下的优点:膜本身具有使液晶分子取向的功能;对所有的液晶材料都具有良好的取向效果,适应性比其它取向材料优越;可以根据基片的大小选用旋转、滚动、浸渍、喷雾和凹板涂敷等手段,生产工艺简单。实际生产中,在导电玻璃板的内侧涂覆上一层高分子材料,然后在一定温度下固化成膜。液晶分子的取向是同作用尼龙、纤维或棉绒等材料按一定方向对取向膜作定向摩擦处理,使膜表面状况发生改变而实现的。关于摩擦处理如何使液晶分子发生取向,其机理尚无定论。目前较为流行的说法有两个,即表面摩擦尝试的密纹(microgrooves)或划痕使液晶分子取向和摩擦过程中取向膜近表面打分子链发生取向从而导致液晶分子的取向。Tokashi等人详细研究了PI表面摩擦产生的密纹对液晶分子取向的影响。具体做法是:使用Ru04将经摩擦的聚酰亚胺表面进行染色,头骨扫描电镜(SEM)观察到了窄细的规整度很好的平行密纹。通过X-射线微分析仪(EPMA)观察到了在PI取向膜表面上沿着摩擦方向存在许多细线。采用同样方法对聚酰亚胺、明胶及聚乙烯醇进行摩擦处理再用Ru04将经摩擦的表面进行染色,结果发现在其表面虽有密纹结构,但其宽度比聚酰亚胺大,而且规整度也差,对液晶分子的取向效果不好。对于PVC与PS则基本观察不到清晰的纹理,不存在规整结构。由此得出结论,因摩擦处理而在取向膜表面产生的密纹或划痕结构是液晶分子发生取向排列的主要原因。

关于摩擦处理对液晶分子的取向机理目前还在不断的探索之中,但有一点是肯定的,那就是对于取向机理的研究在很大程度上关系到液晶显示器的应用发展,特别是随着更高级显示器的不断发展,这方面的研究显得越来越重要。

1.2 PI配向膜材料特性

1.2.1 PI导向膜的组成

对于加温聚合固化的PI,PI导向膜原液的组份是聚酰亚胺和DMA、NMP或BC溶剂。

对于紫外线聚合固化的PI,PI导向膜原液的组份是带紫外线光敏基团的聚酰亚胺和溶剂,这种PI由于照射方向就是液晶定向方向,所以有很快的生产效率和操作的方便性,但由于它聚合时往往不够充分,目前使用它制作成的产品在显示时单点缺陷率较高,只适用于一些光线转换幕墙的制作上,在LCD显示上应用很少,以下不再描述。

1.2.2 PI导向膜的特性

LCD使用的PI导向膜固含成份在原液中是小分子化合物,它在高温下产生聚合反应,形成带很多支链的长链大分子固体聚合物聚酰胺。聚合物分子中支链与主链的夹角就是所谓的导向层预倾角。这些聚合物的支链基团与液晶分子间的作用力比较强,对液晶分子有锚定的作用,可以使液晶按预倾角方向排列。

PI原液或未曾聚合完全的小分子聚酰亚胺则与水分子结合后呈溶胶状,它会抑制聚酰亚胺的聚合反应,得不到完整的主链,并让支链失去原有的排列方向,得不到LCD制作所需的预倾角。所以PI原液要防潮,作业环境要严格控制湿度。

有些STN及TFT专用PI,聚合固化后会在支链的基础上会形成次支链,次支链与支链间的夹角与液晶分子的端部结构相吻合或相近,所以对液晶有更强的锚定作用。由于有了次支链,等若加大了液晶分子与导向层的接触面积,在一定程度上补偿了一些导向层处理缺陷。这种PI在大面积显示上让显示效果更均匀。同时也避免了在摩擦处理工艺中为了在高强度的摩擦下得到更高的摩擦密度,损伤相对脆弱的CF层和TFT发生器。

已聚合固化的PI导向膜也容易吸收水份,并且会在水中分解。而经过摩擦处理后的PI层则同样更加脆弱,长时间暴露在空气中,会与空气中的水和二氧化碳结合,从而打乱原有的支链排列状态,让预倾角不均匀,甚至会产生预倾角塌陷的现象。

2.配向膜印刷原理

2.1 配向膜的涂布工序流程

前清洗-->IR/UV清洗-->PI涂布-->预固化-->主固化

2.2 各工序目的

(1)前清洗:洗净玻璃表面异物

(2)IR/UV清洗:对玻璃深层洗净

(3)PI涂布:将PI液印刷到玻璃表面

(4)预固化:烘干PI液内部溶剂

(5)主固化:PI液固化反应过程

2.3 PI配向膜涂布原理

PI液印刷采用柯式转印法,匀胶挤胶辊是橡胶辊,PI涂布辊为钢质。这两个辊均由伺服电机拖动。齿轮传动。匀胶挤胶辊的匀胶就是把胶均匀地涂在涂胶辊上,它是靠匀胶挤胶辊的左右摇动来实现的。由摇动电机和偏心轮来带动匀胶挤胶的左右摇动。因为匀胶挤胶辊需要在轴向上来回移动。所以用的不是普通轴承。而是滚珠轴套。挤胶就是通过控制匀胶挤胶辊和涂胶辊之间的间隙来控制涂胶辊的上胶量。来达到控制基板PI膜厚度的目的。它们之间的间隙可以手动调节。并用百分表监视调节的间隙。

APR版胴辊的作用是固定APR版胴。在运转中和对位平台上的基板接触。将PI胶印刷到基板上,这里必须考虑到一个APR版胴和基板同步的问题。所以,APR版胴辊的牵引电机和平台的牵引电机均是伺服电机。还有一个问题是,在印刷时,我们需要APR版胴和涂胶辊接触。印刷结束后,平台回原点。APR版胴辊回原点。在这个运转过程中,我们不希望APR版胴和涂胶辊接触。设备上是用两个置位复位气缸来实现这个功能的。

来回滴胶装置由储胶罐,滴胶电磁阀。N2压力调节组成。来回移动电机和丝杆,使滴胶针来回移动。用N2压力调节器调节滴胶的量。滴胶电磁阀的开闭,控制是否滴胶。

3.配向膜印刷要求

配向膜涂布质量要求:

(1)PI液与玻璃基板粘附良好,不能有胶脱落现象,涂层厚度均匀一致不能有厚有薄,涂层表面状态不能有麻点、黑点、白点等缺陷。

(2)涂胶环境。涂胶工序应在洗净的条件下进行,环境温度要求在22℃±3℃,湿度低于63%

4.结束语

在目前所探索到的配向膜原材料主要是聚酰亚胺,我们要按上述最佳印刷涂布工艺进行调整,以提高LCD配向膜印刷质量,从而提高生产合格率。但聚酰亚胺对涂胶环境(涂胶工序应在洗净的条件下进行,环境温度要求在22℃±3℃,湿度低于63%)要求很高,涂布工艺条件稍有变化,配向膜印刷质量影响很大。所以,我们今后要寻求对工艺和环境要求相对宽松的配向膜材料或更佳的工艺组合,以满足大尺寸tft-lcd的质量需求。

参考文献

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