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高分子材料的研究

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高分子材料的研究

高分子材料的研究范文第1篇

一、功能高分子材料的介绍以及其研究现状

1.功能高分子材料的简介

功能高分子材料是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料,或具体地指在原有力学性能的基础上,还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料,通常也可简称为功能高分子,也可称为精细高分子或特种高分子。

2.功能高分子材料的研究现状

在原来高分子材料的基础上,可将功能高分子材料分为两类:一类是以改进其性能为目的的高功能高分子材料;另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料。

2.1高功能高分子材料

2.1.1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,可制成各种透镜、棱镜、塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维、感光树脂、光固化涂料及黏合剂等。这类材料主要包括光记录材料、光导材料、光加工材料、光转换系统材料、光学用塑料、光导电用材料、光合作用材料、光显示用材料等。在光的作用下,实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料

2.1.2生物医用高分子材料

生物医用高分子材料需要满足的基本条件:除具有医疗功能外,还要强调安全性,即要对人体健康无害。不会因与体液或血液接触而发生变化;对周围组织不会引起炎症反应;不会产生遗传毒性和致癌;不会产生免疫毒性;长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能;具有良好的血液相容性;能经受必要的灭菌过程而不变形;易于加工成所需要的、复杂的形态。

2.1.3电功能高分子材料

导电高分子材料通常是指一类具有导电功能、电导率在10-6S/cm以上的聚合物材料。这类高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜,以及电导率可在绝缘体-半导体-金属态(10-9到105S/cm)的范围里变化。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型(或本征型)导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。

2.2新型功能高分子材料

2.2.1高吸水性高分子材料

高吸水性树脂是一种三维网络结构的新型功能高分子材料,它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水,自身含有强亲水性基团同时具有一定交联度。,此外,高吸水性树脂的保水性能极好,即使受压也不会渗水,而且具有吸收氨等臭气的功能。高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等;在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料,并可用以改造沙漠,防止土壤流失等;在日常生活中,高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。

2.2.2形状记忆功能高分子材料

形状记忆功能高分子材料自19世纪80年现热致形状记忆高分子材料,人们开始广泛关注作为功能材料的一个分支——形状记忆功能高分子材料。形状记忆功能材料的特点是形状记忆性,它是一种能循环多次的可逆变化。即具有特定形状的聚合物受到外力作用,发生变形并被保持下来;一旦给予适当的条件(力、热、光、电、磁),就会恢复到原始状态。

2.2.3生物可降解高分子材料

生物降解高分子材料具有无毒、可生物降解及良好的生物相容性等优点,所以其应用领域非常广,市场潜力非常大。高分子的降解主要是各种生物酶的水解,其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料,生物降解高分子材料除了在包装、餐饮业、农业、医药领域的应用外,在一次性日用品、渔网具、尿布、卫生巾、化妆品、手套、鞋套、头套、桌布、园艺等多方面都存在着潜在的市场,有很好的发展前景。

二、新型高分子材料的应用

现代高分子材料是相对于传统材料如玻璃而言是后起的材料,但其发展的速度应用的广泛性却大大超越了传统材料。高分子材料不仅可以用于结构材料,也可以用于功能材料。

这些新型的高分子材料在人类的社会生活、医药卫生、工业生产和尖端技术等方方面面都有广泛的应用。在生物的医用材料界中研制出的一系列的改性聚碳酸亚丙酯(PM-PPC)的新型高分子材料是腹壁缺损修复的高效材料;在工业污水的处理中,可以利用新型高分子材料的物理法除去油田中的污水;开发的苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂及聚酰亚胺等热固性树脂复合材料,这些材料比模量和比强度比金属还高,是国防、尖端技术等方面不可缺少的材料;同样,在药物的传递系统中应用新型的高分子材料,在包转材料中的应用,在药剂学中应用等等。

三、开发新型高分子材料的重要意义

从上世纪30年代高分子材料的出现开始到现代,世界工业科学不再只是满足与对基础高分子材料的开发研究,从90代开始,科学家们就将注意力转到了高智能的高分子材料的开发上。新型高分子材料的开发主要是集中在制造工艺的改进上,以提高产品的性能,减少环境的污染,节约资源。目前而言,合成树脂新品种、新牌号和专用树脂仍然层出不穷,以茂金属催化剂为代表的新一代聚烯烃催化剂开发仍然是高分子材料技术开发的热点之一。在开发新聚合方法方面,着重于阴离子活性聚合、基团转移聚合和微乳液聚合的丁业化。同时,也更加重视在降低和防止高分子材料生产和使用过程中造成的环境污染。新型高分子材料的开发,不但能够满足现代工业发展对于材料工业的高要求,更重要的是能够促进能源与资源的节约,减少环境的污染,提高生产的能力,体现现代科技的高速发展。加快高分子材料回收、再生技术的开发和推广应用,大力开展有利于保护环境的可降解高分子材料的研究开发。

四、结束语

材料是人类用来制造各种产品的物质,是人类生活和生产的物质基础,是一个国家工业发展的重要基础和标志。我国国民经济和高技术已进入高速发展时期,需要日益增多的高性能、廉价的高分子材料,环境保护则要求发展环境协调、高效益的高分子材料制备和改性新技术,实施高分子材料绿色工程。作为材料重要组成部分的高分子材料随着时代的发展,技术的进步,越来越能影响人类的生活,工业的进步。

参考文献

[1]严瑞芳.高分子形状记忆材料.材料科学技术百科全书[M].北京:中国大百科全书出版社,2008:382~383.

[2]陈莉主编.智能高分子材料[M].北京:化学工业出版社,2006.

[3]何天白,胡汉杰主编,功能高分子与新技术,北京:化学工业出版社,2009.

高分子材料的研究范文第2篇

关键词:高分子材料;加工;形态控制

一、引言

高分子材料的性能与大分子的化学与链结构有着密切的关联,且材料形态也是重要影响因素之一。聚合物氛围结晶、取向等几种形态,多相聚合物择优扩相形态。聚合物制品形态的形成源自于加工中复杂的温度场与外力场作用。由此可见,关于加工过程中高分子材料形态控制具有重要的研究意义。

二、我国高分子材料加工中形态控制研究现状

高分子材料形态与物理力学性能之间的关联十分紧密,这也是高分子材料的重点研究课题。相较于其他材料,高分子材料具有非常复杂的形态,具体表现为高分子链的拓扑结构、共聚构型以及刚柔性非常复杂,在分子设计与结构调整中,可以对一些合成方法加以运用;其次,在高分子长链结构的影响下,其熔体的粘弹性非常突出;此外,高分子具有非常宽的弛豫时间,就是受到很小的应变作用,其产生的非线也会非常强烈。

对于聚合物的成型过程而言,在非等温场、不同强度的剪切与拉伸场的影响之下,就分子尺度而言,其大分子链会发生一系列化学反应;就纳米与亚微米尺度而言,大分子会有结晶与取向现象发生,如此一来就会有超分子结构的形成;而根据亚微米与微米尺度,多相聚合物会有不同相形态的形成,甚至会出现一些缺陷。而这些形态的影响因素非常广泛,例如加工中的外场强弱、作用频率、作用方式以及时间等。然而,现阶段关于这些问题的研究虽然有所深入,但相应的理论体系尚未成熟。此外,随着新聚合物的开发不断深入,在高分子材料加工中涌现出越来越多的成型加工方法,显然这使聚合物加工中的形态控制成为了一个长期的研究课题,对于高分子物理领域的发展无疑有着重要的影响。

在我国,关于新材料的研究起步以跟踪模仿为主,在知识产权与创新理论方面有所欠缺,并且基础研究与技术推广的通畅性也有待提升。其次,相关人员并不重视传统材料的升级与优化,很多高性能材料品种对进口的依赖性依然较强。再者,材料成型与加工设备也没有得到应有的关注,与一些发达国家相比,我国材料研究与整体发展依然存在诸多不足,显然这与国民经济与设备的发展需求不相适应。

聚合物的性能取决于形态,因此,在高分子材料领域中,聚合物形态与性能关系的研究一直以来都受到高度重视,然而在实践中,我们在二者之间的结合方面的研究上依然有所欠缺,具体可以从以下几个方面得到体现:

第一,在剪切速率与剪切应力非常低的情况下,聚合物共混物相形态的演化研究不断深入,然而在实践中,一些主要聚合物成型加工的剪切速率主要在10?~104s-1范围内,显而易见,相关研究成果对实际生产的指导作用依然有所欠缺。

第二,基于不同条件的不同特性聚合物,其共混物形态发展与演化研究依然是主要研究内容,而形态与性能关系的研究依然有所欠缺。

第三,在加工过程中,受到部分特殊外场的作用,聚合物凝聚态结构与相形态结构的研究有待深入。

截至今日,在聚合物及其复合物的成型加工中,就算成型设备与工艺条件属于常规,在外场作用下,人们依然没有彻底了解结构形态受到的影响,仅仅对一些粗略的定性关系有所认识,甚至有的推断还是错误的。以双螺杆挤出过程为例,人们仅对不同螺杆原件组合下外力场作用的不同会改变温度场,进而对产品产量、外观与内在性能产生影响这一规律有所了解。然而这一影响的具体方式却没有清楚的认识,业界研究人员也无法制定出定量的指导方案。在管材生产中,不管是落锤冲击不达标,还是纵向收缩产生波动,都没有搞清楚原因,也无法拿出改进方案,大部分情况下都是凭借经验进行处理。因此,现阶段很多成型设备与工艺控制的效果是否取得理想效果,我们依然难以准确判定。

一直以来,关于生产实践中的问题研究一直没有得到基础工作研究人员的关注。在成型设备与工艺技术的研究与开发中,相关规划也缺乏系统性。现阶段,我国塑料制品年产量超过了2200万吨,塑料机械工业取得了迅猛发展。然而在很多企业生产实践中,整个效率与质量依然有待提升,产生的能耗也没有得到有效控制。鉴于此,高分子材料成型加工将会成为未来高分子材料领域的研究重点,必须将侧重点放在高分子材料制品的研究上来,而不是过分的关注材料这一因素,只有如此,才能够提高高分子材料志制品质量。

三、高分子材料加工中形态控制的研究趋势

第一,基于常规的成型设备条件,聚合物及其复合物典型制品成型或型材生产在成型加工时,在设备与工艺条件改变的情况下,其形成的外场会有所差异,进而发生相应变化,例如塑化、结晶、赋型以及流动等,这些变化会改变制品形态、结构以及性能。

第二,极端的加工条件极端会改变聚合物及其复合物的形态结构变化规律,例如结晶结构、晶体大小等,在这类条件下,还需要尽可能对大尺寸高分子晶体的制备进行探究。

第三,在对新外场条件的分析、推断以及设定之下,通过对聚合物及其复合物结构形态与性能受到的影响研究,才能够围绕新的成型方法或具有特殊性能的高分子材料的制备进行探索,进而实现高分子材料性能的改善,并将节能性、经济性等方面的优势充分发挥出来。

四、结束语

总而言之,在未来工业领域的发展中,高分子材料的应用具有重要意义,而高分子材料加工中的形态控制则成为发展高分子技术的关键。作为相关研究人员,必须结合高分子材料加工中的形态控制研究与实践中存在的问题,采取相应的改进与优化对策,提高高分子加工整体水平,如此才能够从真正意义上推动我国高分子材料加工领域的进步。

参考文献:

[1]李忠明,马劲.加工过程中高分子材料形态控制的研究进展[J].中国科学基金,2004,18(3):154-157.

[2]李又兵,申开智.形态控制技术获取自增强制件研究[J].高分子材料科学与工程,2007,23(1):24-27.

高分子材料的研究范文第3篇

【关键词】食品包装;高分子材料;成分;快速鉴别

在食品包装及接触材料中,高分子类材质占比非常多。在日常实际检验监管中,不同高分子材料对应不同的理化检测安全限量指标,在抽样和监督检查工作中,核实并快速鉴别材料类别,对于做到精准检测、做好执法把关工作意义重大。高分子材料种类繁多,从常用的通用塑料到工程塑料、橡胶、纤维树脂等,每种材料都有各自独特的化学构成、微观结构,也具有不同的理化性能。本部分围绕部分特定的几类常见高分子材料,重点研究并总结其快速鉴别方法。

1.红外光谱技术在快速鉴别中的应用研究

本部分采用傅立叶红外光谱法对相关的食品包装材料进行快速鉴别。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的,分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动,多原子分子可组成多种振动图形。

按量子力学的观点,当分子吸收红外光谱发生跃迁时,要满足一定的要求,即振动能级是量子化的,可能存在的能级满足下式:

E 振 =(V+1/2)hn

n :化学键的 振动频率; V :振动量子数。

任意两个相邻的能级间的能量差为:(用波数表示)

其中:K为化学键的力常数,与键能和键长有关;m为双原子的折合质量。

发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数,即取决于分子的结构特征。红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键,也可以作为表征和鉴别化学物种的方法,红外光谱具有高度特征性。

1.1 试验处理及准备

实验仪器:傅立叶红外光谱仪Varain 670IR

对食品包装材料表面进行溶胀处理,其目的是尽可能地去除食品包装材料里的添加的其它的成分,其方法是选择合适的有机溶剂对样品进行浸泡或回流处理,使样品溶胀。将样品表面溶胀的部分刮下,去除溶剂,粉碎后,按红外测定的溴化钾压片法制样,上机分析,适当扣背景,并与标准红外谱进行比对分析。

1.2 聚丙烯材料红外光谱检测

从红外谱图1分析可以看出:2900-2850cm-1是甲基和亚甲基伸缩振动的吸收峰;1702cm-1是测试方法引入的C=O的伸缩振动的吸收峰;1469cm-1-1431cm-1是CH2、CH3面内弯曲和面内弯曲反对称的吸收峰;1378cm-1是CH3面内弯曲对称振动吸收峰;经比对表谱,和聚丙烯的相似度较高。产品的主成分聚丙烯树脂。

1.3 聚苯乙烯样品材料的红外光谱

从红外谱图2分析可以看出:3081cm-1、3060cm-1、3025cm-1是芳环骨架振动的吸收峰;2923-2850cm-1是甲基和亚甲基伸缩振动的吸收峰;1943、1871、1799cm-1是芳环骨架泛频的吸收峰;1703cm-1是测试方法引入的C=O的伸缩振动的吸收峰;1658cm-1、1544cm-1、1451cm-1是芳环骨架振动的吸收峰;1373cm-1是芳环的面外弯曲振动吸收峰,722cm-1芳环-CH-面外弯曲振动吸收峰。经比对表谱,和聚苯乙烯树脂的相似度较高。产品的主成分聚苯乙烯材质。

由于食品包装材料的多样性及构成食品包装材料的材料复杂,使得采用傅立叶红外光谱法对相关的食品包装材料进行快速鉴别时,进行前处理时时间较长。但是当选择合适的试剂后,试验证明,分析结果比较理想,快速鉴别应用技术科学可靠。

2.基于理化性能差异的快速验证鉴别方法

2.1 观察法

各种聚合物都具有各自的外观性状特征,可以依据这些特征对聚合物进行初步的鉴别。塑料薄膜主要有PE、PP、PVC和PET(聚酯),粘胶纤维和醋酸纤维膜等六种。它们各自的特点如下:PET薄膜:其特点是较硬,拿在手中快速晃动能发出哗哗的响声,受力折叠以后易留下折叠痕迹。PVC薄膜:按照食品安全法规定:普通悬浮聚合聚氯乙烯由于单体残留较高而不允许作为食品包装。不过允许单体含量较低的本体聚合聚氯乙烯用物食品包装。仔细比较可以发现:聚氯乙烯薄膜比聚乙烯薄膜稍硬,但是最准确的鉴别还是燃烧法。PP和PE薄膜:目前主要是以高压聚乙烯(即低密度聚乙烯)制作的食品包装膜。聚丙烯薄膜由于其结晶度较高而表现明显的各向异性。粘胶纤维膜和醋酸纤维膜(俗称玻璃纸):前者是天然纤维素经碱化以后再与二硫化碳反应生成水溶性的纤维素黄原酸盐,最后在硫酸浴中通过狭缝成膜;后者是纤维素经乙酰化以后采用溶液法成膜。粘胶纤维膜是一类最传统、最安全的糖果包装透明薄膜。它的特点是没有PE膜那么柔软,与聚酯薄膜相比较粘胶纤维薄膜在不怎么受力的情况下也很容易起皱纹,整理过程中同样能发出声音。燃烧试验能够闻到与燃烧棉纤维类似的气味。

2.2 燃烧试验法

不同种类聚合物具有不同的燃烧特征和气味,依据此特征可以有效鉴别聚合物,下面列表予以比较。

2.3 溶解试验法

各种聚合物的溶剂和溶解特性各不相同,可根据它们在常见溶剂中的溶解表现作出初步鉴别,现列表比较。

高分子材料的研究范文第4篇

关键词:高分子材料;阻燃方法;研究与分析

前言

高分子材料的燃烧要满足两个条件,一个是适宜的温度,一个是分解出的可燃物的浓度,由此可见,要想阻止高分子材料燃烧就要从这两个方面着手,只要能有效的提高高分子材料的阻燃性,就能够拉动企业的经济建设的稳定发展。文章将针对高分子材料的阻燃方法进行详细的分析。

1 高分子材料的阻燃方法

1.1 通过在高分子材料中加入阻燃剂实现阻燃

通过在高分子材料中嫁娶阻燃剂实现阻燃的方法是目前我国应用最为广泛的阻燃方式,利用阻燃剂与高分子材料分解出来的可燃物之间的结合,来实现提高高分子材料阻燃性能的目的,这种方法最大的优点就是它的成本比较低,而且在对不同的高分子材料的阻燃剂调整上面也比较的灵活,是一种经济适用的高分子材料阻燃方法,与此同时,这种方式也存在一定的弊端,技术添加的阻燃剂中的元素可能会与高分子材料之间发生化学反应,从而影响高分子材料的性能[1]。因此,在阻燃剂的选择上面一定要非常的慎重,要在不影响高分子材料或者是影响较小的前提下,加入合适的阻燃剂来阻止高分子材料的燃烧。

1.2 通过与高分子材料进行化学反应进行阻燃

化学反应一直是一个非常复杂的过程,可能你改变了其中的一个分子机构就会产生不一样的效果。高分子材料的化学反应阻燃就是使用了这种方法,将某种元素通过化学反应接入或者替换高分子材料的化学链中,在不影响高分子材料的性能的前提下,改变高分子材料的性能,将高分子材料从可燃性极强转变到具有阻燃性能的高分子材料。能够实现高分子材料阻燃性的元素有很多,像是硼、硅、金属原子等都可以做到。

1.3 通过改变高分子材料表面的阻燃性能来实现阻燃

通过化学反应来实现高分子材料的阻燃主要是通过将某种元素接入或者替换高分子材料的化学链上,可能会影响高分子材料的性能,但是改变高分子表面材料的阻燃性能就不一样了,同样也是采用专业的技术将元素接入或者替换,但是这种方式没有将元素接入到高分子材料的主链上,而是只对高分子材料的表面进行改进,这样就不会影响到高分子材料的性能的同时,还实现了对于高分子材料的阻燃,避免了阻燃剂以及化学反应给高分子材料性能上带来的影响[2]。但是这种方法也存在一定的弊端,就是在它的操作过程非常的复杂,在时间上耗费也比较久,而且在资金成本上面也非常的昂贵,因此在实际生产中并不适用。由此可见,我国的专家学者还需要对于高分子材料的阻燃性能不断的研究。

1.4 将高分子材料与阻燃性能好的高分子材料合成在一起

为了加强高分子材料的阻燃性,我们可以将高分子材料与阻燃性能好的高分子材料合成在一起,这种方式不仅有效的阻止了高分子材料的燃烧,在持续的时间上也是非常的长久的,在实际的应用中可以说是效果最好的高分子材料的阻燃方法[3]。另外,这种将高分子材料与阻燃性能好的高分子材料合成在一起的方式在保护高分子材料的性能上也有也有很大的帮助,避免了阻燃剂等给高分子材料带来的负面影响。

1.5 采用纳米科技的方式来实现高分子材料的阻燃

随着时代的不断变化,我国的科学技术也在不断的提高,近几年来,我国在纳米科技方面也有着广泛的应用,高分子材料的阻燃就是其中一项,采用纳米技术实现高分子材料的阻燃可以说是为我国的科学事业开辟了一条全新的道路。通过纳米技术进入到高分子材料的内部,对其内部结构进行一系列的改造工作,将普通的高分子材料改造成阻燃性能比较强的高分子材料,极大的降低了危险的发生[4]。使用纳米技术来改变高分子材料的阻燃性能的方法虽然很好,但是在资金成本上的耗费也是非常的巨大的,因此,截止到目前为止,纳米技术的方法还是在研究阶段,实际的生产中的应用是非常少的。

1.6 对高分子材料采取两种或两种以上的阻燃方式

对高分子材料采取两种或者使两种以上的阻燃方式,来进行高分子材料的阻燃主要是为了要满足各方面的要求,既能够不改变高分子材料的性能或者是将高分子材料的性能改变降到最低,又能保证高分子材料的阻燃性能,可以说是一个一举两得的方法,在我国很多企业的建设中都有实际的应用,这种方法为高分子材料的阻燃提供了一个多重的保障。

2 结束语

综上分析可知,高分子材料的应用已经渗透到了我国的各行各业,甚至在人民群众的日常生活中也有高分子材料的广泛应用,为了保证企业经济建设的稳定发展,以及人民生活不受到影响,就要积极的对高分子材料的阻燃性能进行分析,找到最有效解决高分子材料燃烧的问题。

参考文献

[1]井蒙蒙,刘继纯,刘翠云,等.高分子材料的阻燃方法[J].中国塑料,2012,2:13-19.

[2]徐怿,曹 .高分子材料的阻燃技术探讨[J].消防技术与产品信息,2011,1:48-50.

[3]程买增,曾幸荣,李伟明,等.阻燃性有机硅高分子材料的研究进展[J].有机硅材料,2003,6:21-25+46.

高分子材料的研究范文第5篇

关键词: 民族院校 《高分子材料进展》 教学方法

《高分子材料进展》课程是高分子材料专业的一门知识全面且内容丰富的专业限选课程。该课程以高分子物理、有机化学、聚合物材料研究方法、高分子化学、聚合物合成工艺等课程为基础,涉及面极为广泛[1]。课程总学时为32学时,参考教材为化学工业出版社出版的《高分子材料进展》,为研究生规划教材,全书共分为5章,分别简要地介绍高分子材料合成反应、高分子合成反应实施技术、多组分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究进展。[2]考虑到《高分子材料进展》课程是高分子专业在大三的上学期开设,而且民族院校学生的专业基础较为薄弱,课程学时短的特点,因此重点讲解高分子材料领域中的发展重点和热点。本课程的教学目的是帮助学生对异彩纷呈的高分子材料发展的热点领域有一个相对完整的了解,达到开阔视野的目的。针对《高分子材料进展》课程涉及知识面广、学生基础差及对考查课不重视的特点,有必要在教学过程中不断改进教学方法和考试模式,以期获得较好的教学效果。[3]

一、本民族院校《高分子材料进展》课程的基本情况

针对我校民族学生基础知识薄弱,而《高分子材料进展》课程“内容多、范围广、课时少”的特点,我们重点介绍高分子材料中发展迅速、发展前景广阔的功能高分子材料,推荐的教材有《高分子材料进展》和《功能高分子材料》[4]等。该课程总学时为32学时,学分为2学分,课程类型为专业限选课,课程以高分子材料的合成方法进展、吸附分离功能高分子材料、高分子分离膜与膜分离技术、导电高分子、感光性高分子和医用高分子材料等功能高分子材料的进展为重点学习内容,同时穿插一些国内外近几年新发表的文献和专利,以及国内相关会议等。本教学采用多媒体教学方式,采用课堂提问和讨论等多种形式进行学习,期末通过考查的方式考核学生,采用写论文与平时成绩相结合的方法,平时成绩包括上课出勤和课堂讨论情况,论文成绩与平时成绩各占70%和30%。表1为《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配情况。

表1 《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配

二、强化基础,突出重点

首先,《高分子材料进展》授课内容看似丰富多彩,千变万化,但是万变不离其宗,归根到底都是由高分子专业的基础知识衍生出来的,比如《高分子物理》、《高分子化学》中的经典理论和概念等。从另一个角度看这些材料的出现印证了基础知识的重要性,它们的诞生是经得起检验的理论和概念的应用和发展的。因此通过介绍高分子材料的前沿进展,既使学生对异彩纷呈的高分子材料世界有一定宽度的了解,又从深度上加强学生对基础知识的理解和掌握,使学生知道这些材料是如何得到的,自己又能通过什么途径得到想要的材料。

其次,因为《高分子材料进展》这门课的每一章都是高分子材料领域中发展迅速、成果颇丰的较大分支,独立出来都能独立设课,而在本课程中必须在几个课时内讲完,所以在授课过程中,什么该讲,什么略过,讲的这些内容是否能激发学生的兴趣,是该课程的一个教学难点,要求教师对这些前沿分支有全面而深入的理解,对它们所涉及的基础知识熟练掌握,这对教师的专业知识和教学方法提出了更高要求。

三、调动学生的学习积极性,启发式教学

《高分子材料进展》是学生在已经掌握高分子化学、高分子物理基础知识的前提下进行的学习。内容除了基本概念之外,有很多设计路线、研究方法,可以引导学生运用已学知识进行思考。比如第3章吸附分离高分子材料和第4章高分子分离膜及膜分离技术中涉及自由体积和渗透压的概念,这些都是《高分子物理》中学过的内容,通过回忆这些知识,使学生加深对这些基础知识的理解,并对基础知识的应用有一定的了解。其次,要注意生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展中与所讲述内容相关的部分,通过联系生活实际,引出将要介绍的高分子材料。这样既能让学生认识到这类高分子材料的重要性,提高学习的积极性,又能让学生了解到这类材料的最新的研究成果,提高对科学研究的兴趣。如从全球都非常关注的环保问题出发,引出废水和废气处理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料,介绍这些高分子材料的设计路线和原理,让学生从理论和实际相结合的角度深入理解所学的功能高分子知识。同时可以提出一些生活中材料的不足,让学生发挥主观能动性,提出解决这些材料不足之处的方法或设计新的功能高分子材料的想法。这样,学生的学习兴趣会大大提高,教学效果也会得到显著增强。

另外,还要有效利用网络资源,紧跟最新研究进展,适当补充新的教学内容。高分子材料进展课程是综述高分子材料领域发展热点的一门课程,所介绍的内容每隔一段时间可能都有新的研究成果诞生,我们应根据情况适当补充那些热门和重要的研究成果到教学内容中。比如该课的学时少,可以在课程快结束的几周时间重点介绍一些最新的前沿进展和相关会议,让学生了解到高分子材料的发展趋势,提高学生对高分子材料的兴趣。互联网资源丰富,内容更新快,是老师补充教学内容的最佳途径。目前,利用网络资源作为课堂教学的辅助手段,是学生喜闻乐见的形式。老师可以提供一些高分子专业的权威网页,方便学生浏览查阅。同时,可以鼓励学生在网上搜索最新的研究成果,再在课堂上以口头报告的形式传达给学生。这样,既能让学生对高分子材料进行全面的了解,又能让学生主动地参与教学,达到较好的教学效果。

四、科研与教学相结合,以科研促进教学

把科研引入本科教学是培养大学生创新能力的重要措施,也是高等教育的显著特点。在《高分子材料进展》课程本科教学过程中,正确有效地将教学与科研相结合,有利于提高教学效率,丰富教学内容,营造学术氛围并提高创新能力,全面提高教学质量。教师在课堂教学中可以介绍自己的科研成果,介绍本专业课题组正在研究探索的科研项目,引导学生参观实验室和课题组,鼓励学生积极参与到教师的科研中。例如,作者介绍自己硕士和博士期间所从事的科学研究,以及科研小组的一些趣闻趣事,激发学生的学习热情和学习兴趣。

总之,在高分子材料进展课程的教学过程中,教师首先应进行教材分析和学情分析,再采用比较适合的教学方法,在知识和技能的传授中针对民族学生基础差的弱点,采取强化基础、突出重点的教学方式,了解学生的情感态度与价值观,做到教学方法灵活多样,教学内容及时更新,这样才能调动学生的学习积极性和主动性。教师还应继续努力提高业务能力,理论联系实际,使学生在这门课程的学习中得到切实的收获。

参考文献:

[1]周立,孙荣欣.科技信息.2010,21,151.

[2]张留成,闫卫东,王家喜.高分子材料进展[M].北京:化学工业出版社,2005.