时间:2023-09-18 17:33:27
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高分子材料行业现状,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【关键词】功能材料;高分子;现状;发展
材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类文明的重要里程碑,如今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱。进入本世纪80年代以来,一场与之相适应的“新材料革命”蓬勃兴起。功能材料是新材料发展的方向,而功能高分子材料占有举足轻重的地位,由于其原料丰富、种类繁多,发展十分迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料[1]。
1.功能高分子材料
功能高分子材料在其原有性能的基础上,赋予其某种特定功能。诸如:化学性、导电性、光敏性、催化性,对特定金属离子的选择螯合性,以及生物活性等特殊功能,这些都与在高分子主链和侧链上带有特殊结构的反应基团密切相关。
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]。
2.1高功能高分子材料
2.1.1化学功能高分子材料
化学功能高分子材料通常具有某种化学反应功能,它将具有化学活性的基团连接到以原有主链链为骨架的高分子上。离子交换树脂是一种带有可交换离子的活性基团、具有三维网状结构、不溶的交联聚合物,在水中具有足够大的凝胶孔或大孔结构,由于它具有高效快速分析和分离功能,目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化、溶液浓缩和净化、海水提铀,特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛。
2.1.2光功能高分子材料
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。近年来,在数据传输、能量转换和降低电阻率等方面的应用增长迅速。感光性树脂由感光基团或光敏剂吸收光的能量后,迅速改变分子内或分子间的化学结构,引起物理和化学变化。光致变色高分子具有光色基团,不同波长的光对其照射时会呈现不同的颜色,而当其受到特定波长照射后又会恢复为原来的颜色。利用这种可逆反应可以实现信息的存储、信号的显示和材料的隐蔽,应用前景十分诱人。
2.1.3电功能高分子材料
依据材料的结构和组成,可将导电高分子分为两大类:一类是依靠高分子结构本身所能提供的载流子导电的结构型导电高分子,在电致显色、微波吸收抗静电、等领域显示出广阔的应用前景。另一类是高分子材料本身不具有导电性能,依靠添加在其中的炭黑或金属粉导电的复合型导电高分子,具有制备方便,实用性强的特点,在许多领域发挥着重要的作用,常用作导电橡胶电磁波屏蔽材料和抗静电材料。
2.1.4生物医用高分子材料
生物医用高分子包括医用高分子和药用高分子两大类。
医用高分子材料材料科学应用于生物医疗的交叉学科,将加工后的无生命的材料用来取代或恢复某些组织器官的功能。医用高分子材料作用于人体必须具备生物相容性、化学稳定性、耐腐蚀老化、易于加工等优点,主要用于人工器官、治疗疾患、诊断检查等医疗领域中。目前,医用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系统的矫正等方面获得了较大成果。
新型高分子药物,具有缓释、长效、低毒的特点,分为两类:一类药物即为高分子本身,可以直接用作药物,也可以通过合成获得某些疗效。另一类高分子药物高分子本身没有药用价值,而是作为药物的载体,以离子键或共价键的形式连接具有药理活性的低分子化合物,制成高分子药物控制释放制剂。一方面达到将最小的剂量在作用于特定部位产生治效的目的;另一方面使药物的释放速率可控,在提高疗效的同时降低了毒副作用[3]。
2.2新型功能高分子材料
2.2.1高吸水性高分子材料
近年来开发的高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料,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 CO2功能高分子材料
在不同催化剂作用下,以CO2为基本原料与其他化合物缩聚成多种共聚物。其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把长期以来因石化能源燃烧和代谢而排放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源。利用它与其他化合物共聚,合成新型CO2共聚物材料,对解决当今世界日趋严重的CO2含量增高等问题有重要的现实意义。
2.2.3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。根据不同的触发材料记忆功能的条件,可将其分为电致型、光致型、热致型和酸碱感应型。形状记忆高分子材料是高分子功能材料研究新分支,在电子、印刷、纺织、包装和汽车工业中具有良好的发展前景。
2.2.4生态可降解高分子材料
随着人类对环境的重视,材料的可降解性成为新的性能指标,因此生态可降解高分子材料受到广泛重视。目前我国生态可降解性高分子材料的发展还处于复制和仿制国外产品的初级阶段,国外产品占据主要市场。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,尽管已形成了多个品种,但目前应用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和缓释性等方面仍存在较多问题,有待进一步研究[4]。
3.开发功能高分子材料的重要意义
功能高分子材料其独特的功能和不可替代的特性已带来各个领域技术进步,甚至质的飞跃,且在各行业已产生相当高的经济和社会效益,并导致许多新产品的出现。随着人们对有机高分子材料研究的逐步深入和加强,功能高分子材料的方向包括两方面:一方面,改进通用有机高分子材料,在不断提高它们的使用性能的同时,扩大其应用范围。另一方面,与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强。因此,功能高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向,必将影响人类的生产和生活产[5]。
【参考文献】
[1]张恒翔,蔡建,邱莎莎.功能高分子材料在军用包装中的应用[J].包装工程,2011,(23):60~62.
[2]杨晓红,王海英.新型有机高分子材料发展[J].科技资讯,2009,(4):7.
[3]杨北平,陈利强,朱明霞.功能高分子材料发展现状及展望[J].广州化工,2011,(6):17~18.
关键词: 高分子材料 加工助剂 多媒体 案例教学
高分子材料在工业、农业、交通运输、国防工业、人民生活、医疗卫生等各个领域有广泛应用,是现代社会中衣、食、住、行、用各个方面不可缺少的材料[1]。高分子材料的成型加工是高分子专业研究的重要主题,相应助剂对提高高分子材料的合成效率、加工性能、使用性能有着至关重要的作用,随着助剂行业的发展,助剂品种日益繁多[2]。《高分子材料加工助剂》就是面向高职、高教学生开设的一门高分子专业课程,通过多年本门课教学,笔者总结出以下教学方法。
1.讲明本课程在高分子专业知识构成中的作用
合成与加工成型是高分子材料专业研究的两大主题,其中加工成型离不开高分子加工助剂相关专业知识,因为对助剂的品种和性能不了解,成型加工的工艺设计与控制难以进行[3]。助剂在配合塑炼和基本成型过程中起这样的作用:加工过程中改善聚合物的工艺性能,影响加工条件,提高加工效率;改进制品性能,提高它们的使用价值和寿命。概括起来说,助剂和聚合物是相互依存的关系。聚合物的研究和生产先于助剂,但只有在具备适当助剂和加工技术的条件下,它们才有广泛的用途。
因此,高分子材料加工助剂是高分子专业知识构成中重要组成部分,本专业学生应形成这样的概念:从事高分子材料加工成型过程的工艺设计和控制工作离不开高分子材料加工助剂的相关知识。
2.本课程教材的选择
目前,市面上有不同教材可供教学选择,针对不同教学对象和教学大纲的具体要求,老师应相应选择教材。笔者选用方海林主编的《高分子材料加工助剂》,该教材面向本科生教学,通过教材学习,学生对高分子材料加工中常用助剂的概况、作用机理、品种合成、性质及其应用等有全面深入的理解;通过具体工艺及配方学习,认识它们对材料的工艺和性能的影响,具有一定解决实际问题的能力。当然,由于教学过程中课程设定为32学时,老师可根据学生学习兴趣适当取舍,如第九章剂、发泡剂、着色剂、发泡剂的讲解可以适当缩减一些,而第二章增塑剂内容可以适当补充一些书本以外的知识。
3.本课程的教学方法
3.1多媒体结合板书
信息拓展展示以多媒体为主,重点问题讲解以板书为主[4]。对于《高分子材料加工助剂》课程教学,多媒体课件重点在以下三个方面突出应用:(1)当涉及大量信息拓展或者多种形式的直观展示时,以多媒体为主,如各种助剂的外观图片、合成助剂的工艺流程图、同一类助剂各种典型的化学结构式展示等。(2)对于大量公式推导、文字描述可以通过多媒体方式进行,这样可以比较准确完整地反映同时节省大量授课时间。板书的引导会带动学生的思维层层深入,更容易将一个知识点讲透。如讲热稳定剂、光稳定剂的作用机理时,通过板书讲解与分析,可以引导学生思考,更容易将难点讲透。
3.2案例教学法
案例教学法是一项系统工程,需要教师精心创设教学情境,巧妙设置探究问题,引导学生在分析案例中研究问题,从而形成认识、发展能力、升华情感,并借助情境与问题实现教学目标[5]。对于《高分子材料加工助剂》课程教学,工厂已经采用的一些助剂配方设计实例都是鲜活的案例,教师可以在课堂上大量引入配方实例,通过对配方实例的分析,告诉学生各种助剂在配方中起什么作用,在配方设计时遵循什么样的设计规律,为学生将来从事配方设计打下良好的基础。
3.3课后在线答疑
现在学生几乎达到人手一台电脑,学生对电脑的常用操作基本熟练,特别是一些交流工具,如电子邮件、QQ在线聊天甚至视频对话等,笔者认为借助互联网进行学生课后答疑是一种教学辅助方法。学生在课后学习,如在做课后作业时遇到问题,借助电子邮件向老师提问,可以提高学生学习效率。当然,这种答疑方法有待进一步探索,如果老师每天进行大量邮件答疑会增加教学负担,这时可以采取更灵活的方法如建立QQ群,在指定时间内在线群聊进行答疑等。
4.成绩考核与评价
《高分子材料加工助剂》考核可以选用考试、小论文、大作业等方式进行,由于这是一门应用性很强的课程,学生将来运用相关知识时需要很强的主观能动性。笔者经过多年实践认为用小论文考核更符合这门课的学习规律,因为写小论文本身就是学生一个再次学习的过程,这个过程需要查阅比较多的资料,将内容很好地组织,还要形成自己的认识及评价。布置完小论文题目后,一般会提出以下写作要求:写作紧扣论文题目、不出现偏题、有学术性;写作条理清晰,内容安排有序;写作重点突出;写作参考资料充分、全面;写作中能提出自己的观点、对现代企业管理的认识;写作字迹清晰、工整,表达流畅,字数3000左右。批改小论文的时候按学生对以上写作要求的执行情况进行评分。学生最终成绩按学校、系部要求进行,结合平时考核和期末考试成绩综合评分。
5.教学效果与评价
通过本课程学习,需要实施培养专业面宽、知识面广和工程能力强的应用型本科人才这一课程教学目标,绝大部分学生应掌握常用高分子材料加工助剂的作用机理、结构、特点、性能、用量,并具有初步设计聚合物材料配方的能力。从已经毕业的学生反馈看,学习这门课为从事相关工作打下很好的基础,学生进入工厂后将在比较短的时间内满足岗位要求,从事聚合物配方设计及工艺设计、控制等工作。
目前,新的高分子材料加工助剂不断被研发出来,知识更新非常快,而学生的学习方式、学习兴趣也有时代特征,如何上好《高分子材料加工助剂》这门课需要不断探索、持续研究。
参考文献:
[1]周鹏.高分子材料的发展及应用.科技创新,2015(11):69.
[2]冯嘉春,郑德,陈鸣才.我国高分子助剂研发现状及思考.透视,2007(2):33-36.
[3]向明.高分子助剂在聚合物成型加工中的应用研究.年全国高分子学术论文报告会,2007:799.
【摘要】构建适应经济发展方式转变和产业结构调整要求的现代职业教育体系,必须探讨“中高本衔接”高级技术型人才培养模式。本文以高分子专业(广东省中高衔接的试点专业)为例,探讨 “3+2”中高职教育“宽口径衔接”的人才培养模式,及高职本科“对口衔接”的人才培养模式,为满足区域产业需求,促进产业升级培养高级技术型专业人才。
【关键词】 中高职“宽口径衔接”模式、高职本科“对口衔接”模式、高分子专业
【中图分类号】G640 【文献标识码】
[作者简介]吴丽旋(1965- ),女,广东人惠州人,广东轻工职业技术学院,副教授,硕士,研究方向为高分子材料加工技术和职业教育;王玫瑰(1965- ),女,广东省汕头人,广东轻工职业技术学院副院长,教授,硕士,研究方向为高分子材料加工技术和职业教育
[课题项目]本文系广东省高等教育教学改革工程项目“高职教育高分子材料加工技术专业标准与课程标准的建设与实践研究”的阶段性研究成果。(课题编号:gzzd2011016,课题主持人:王玫瑰)
中图分类号: G712, 文献标识码: A
一、 中高职、本科教育衔接的现状分析
(一)广东省中高职招生方面衔接现状
到2009 年底,广东省中职毕业生升学的途径主要有两条:一是3+X 考试,与高考相似,为中职毕业生专门设置。1995年由广东省统一组织单独命题考试, 实行“3+1” 考试模式,“3” 为语文、数学、英语三科, “1” 为专业技能课程。从1998开始,普通高等院校高职班面向中等职业学校的招生考试由原来的“3+1” 改为“3+证书”[1] “证书” 为广东省职业技能证书。 二是成人高考,这是中职毕业生主要选择的升学方式。
从2010年开始广东省实施“3+2”中高职教育,到2012年,有32所高职院校与149所中职学校对接, 开展对口自主招生三二分段中高职衔接培养技能型人才招生试点工作[2]。广东轻工职业技术学院高分子专业作为2012年试点专业,面向广东省石油化工职业技术学校化工大类专业的中职毕业生,实行自主招生三二分段“宽口径”专业衔接。
(二)中高职专业设置方面的衔接现状
广东省中等职业学校专业设置多为文科、计算机、汽车等办学要求没那么高的专业,没有围绕产业结构和人才需求的变化设置专业,已不能满足广东省经济建设和社会发展对各级各类人才的需求,实现职业教育更好地服务地区经济社会发展。广东省是塑料大省,产值位居全国第一,从业人员超过50万主要以农民工为主体。由于高分子专业涉及面广,专业知识有一定的深度,本科院校开设较多;广东地区有四所高职院校开设了高分子材料加工相关专业;而广东省中职学校没有高分子专业,不能适应塑料产业升级的需要。
(三)高职、本科专业设置方面的衔接现状
虽然广东省有27 所高职和100 所中职的10个专业大类参与中高衔接三二分段一体化人才培养模式改革试点,但是目前还没有进行高职、本科一体化人才培养模式;虽然本科院校有设置高分子专业,但是以“学术目的为主”的学科型的本科。2011年第二次修订的《国际教育标准分类法》将高等教育分为两个阶段,第一阶段序数为5,相当于专科、本科和硕士生教育;第二阶段序数为6,相当于博士生教育。第一阶段又分为理论型5A和实用型、技术型5B。其中5A又分为5A1和5A2,前者按学科分设专业,后者按行业分设专业[3],见图1。
第三级教育(中学后教育)
图1 国际教育标准分类法
参照该分类框架,我国大部分研究者将5A和5B分别对应普通高等教育和高等职业教育。一般而言,5A1系列的高校在我国被认为包括“985”大学、部分“211”大学, 5A2则包括一部分“211”大学以及大量地方本科大学,人才规格由高到低有硕士、本科和专科;5B则是指高职高专院校,也包括硕士、本科、专科层次院校,但目前我国只有专科层次院校。在我国,研究者和普通大众通常以人才培养目标和课程内容为标准来区分三类高校:5A1高校培养学术型人才,教学内容一般以纯理论知识为主;5A2高校培养技术型人才,教学内容包括理论知识和实践知识,教学注重理论与实践的相互转化;5B高校则培养技能型人才,教学内容包括理论知识和实践知识,但偏重实践性技能。毫无疑问,5A1与5B的人才类型界限比较明确,5A2与5B的界限则不太明显,但基于我国地方大学培养的主要是本科层次人才,而高职高专院校培养的主要是专科层次人才。在普通高等教育系统,很多高校都是按学术型人才模式进行培养,即便是本应定位培养技术型人才的5A2类高校也都有意无意地按学术型人才方向去办学,导致学术型人才过剩而技术型人才匮乏,高校人才培养与市场需求间极不匹配。
二、 中高职教育“宽口径”衔接及高职本科“对口衔接”的必要性(一)能够满足区域产业需求,促进产业升级
随着广东省“三促进一保持以及产业和劳动力双转移战略的实施,对人才结构和素质也产生了新的需求。与社会经济发展联系密切的广东职业教育迎来前所未有的机遇和考验,实现中高本教育的有效衔接成为一个亟待解决的问题。国家推进中高等职业教育管理体制改革的国家的利好政策推动了中高职的衔接,在政策支持下,广东省职业教育得到快速发展,中高职衔接也几经波折并逐渐优化。广东省是塑料大省,从业人员超过50万主要以农民工为主体,初、中级层次人员严重缺失,亟需进一步提升从业人员技能水平,由于高分子专业涉及面广,专业知识有一定的深度,本科院校开设较多;广东地区有四所高职院校开设了高分子材料加工相关专业;而广东省中职学校没有高分子专业,所以,与广东省石油化工职业技术学校化工类专业“3+2”合作,通过中职学校招生,实行“宽口径”专业衔接。
高分子材料加工技术相关产业是广东省支柱产业,广东省“十二五”优先发展产业LED、新材料技术、航空航天、新能源汽车、生物制药等产业与高分子材料加工相关,又由于高分子加工专业涵盖了化工、机电、控制及高分子材料等相关专业知识,具有一定的宽泛性和专精要求,培养目标的定位要随着相关产业的发展不断更新。从广东省的人才培养来看,开设有高分子相关专业的本科院校偏重于科研,实训时间及条件严重不足,对加工生产线缺乏总体认识;而高职院校由于学制短了一年,在基础理论方面和思维提升锻炼方面存在不足,工作中自主创新能力和自我提升空间不足。因此,目前的教育培养的人才出现了“本科的学生深入不下去,高职学生提升不上来”的尴尬局面,使技术型人才匮乏;教育发展的规律及生产力发展都要求双方改革目前的人才培养模式,实施资源互补,专业“对口衔接”协同培养新型高级技术型人才。
(二)发挥中高本教育资源效益,构建广东特色现代职业教育体系
广东省2012 年度教育工作会议提出,今年广东将进一步构建适应经济发展方式转变和产业结构调整要求,中高等职业教育纵向衔接、职业学历教育和职业培训横向贯通的现代职业教育体系。中高打通以后,从职业教育整体发展的角度出发,以国家职业标准为依据,构建专业课程新体系,实现专业课程内容和职业标准对接。面向广东省石油化工职业技术学校等中职学校化工大类的中职毕业生,实行自主招生三二分段试点,打通中职学生继续深造的通道,探索中高衔接培养应用型人才新路子,构建广东特色现代职业教育体系,增强职业教育吸引力和实现职业教育优秀人才梯队建设。
本科院校具有雄厚的学科优势及师资等资源,高职院院校具有丰富的校企合作等资源。根据国家、省教育规划改革文件精神,选择石油化工特色院校广东石油化工学院的高分子材料与工程专业合作,协同培养高分子材料与工程专业高级技术型人才,既符合教育改革的大方向要求,在获得政策支持的基础上也充分发挥了两种类型院校的资源优势,实现资源共享,为打造新型办学模式、最终实现培养高质量的高级技术型人才的目标提供有效途径与措施。探索高职、应用本科对口衔接,培养高级技术型人才新路子,构建广东特色现代职业教育体系,增强职业教育吸引力和实现职业教育优秀人才梯队建设。
三、 中高职教育“宽口径”衔接及高职本科“对口衔接”的可行性
1.国家推进中高等职业教育管理体制改革为“中高本”衔接提供了契机
2011年教育部出台了《关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见》政策推动了中高职的衔接,广东省教育厅以“通知”或者“意见”的形式,也出台了一系列中高衔接执行条例;2012年广东省出台《广东省人民政府办公厅转发省教育厅关于以协同创新为引领全面提高我省高等教育质量若干意见的通知》(粤府办[2012]103号)文件,要求优化高等教育结构,大力发展应用型本科教育和高职高专教育。在政策支持下,广东省职业教育得到快速发展,广东中高职衔接渐成体系;高职院校也开始与应用型本科合作,专业对口衔接,协同培养高级技术型人才,充分发挥了两种类型院校的资源优势,实现资源共享,打造新型办学模式。
2.产业结构和人才需求的变化对“中高本衔接”提出了要求
广东省是塑料大省, 截止2009年,广东省规模以上企业3796家,中小企业星罗棋布,从业人员超过50万,年产值2372亿元,产值位居全国第一;广东同时也是高分子材料加工新技术发源地。塑料企业行业调研表明,高分子行业的从业人员涵盖了初级、中级、高级等几个层次,初、中级层次人员严重缺失,主要以农民工为主体,亟需进一步提升从业人员技能水平。另外,另外,教育部的数据显示,1997年~2005年,小学一年级新生入学人数持续九年走低,已从2574万人降低到1694万人,此后四年,该数据保持在1700万人左右。高中毕业生的生源逐渐减少,未来高职的主要生源是中职生,中高职如何衔接,研究相应的人才培养方案日显迫切。
“十二五”时期是广东省全面建设更高水平小康社会,向基本实现社会主义现代化目标迈进的关键时期,是深入实施《珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008-2020年)》,加快转变经济发展方式的攻坚时期。高分子材料加工技术相关产业是广东省支柱产业,广东省“十二五”优先发展产业LED、新材料技术、航空航天、新能源汽车、生物制药等产业与高分子材料加工相关,又由于高分子加工专业涵盖了化工、机电、控制及高分子材料等相关专业知识,具有一定的宽泛性和专精要求,培养目标的定位要随着相关产业的发展不断更新,这要求高校提供大批本科层次的高级技术型人才,因此,通过开展应用型本科院校和高职院校协同培养的改革,形成四年的高级技术型人才培养,满足广东省产业结构和人才需求的变化。
3.国家示范性重点专业为“中高本衔接”提供了保障
高分子材料加工技术专业始创于1960年,办学历史长,基础扎实,是国家示范性建设重点专业,通过几年的努力,形成了一支结构合理、业务水平高、勤奋务实,勇于创新的专兼并举的教师队伍;建立了以小型生产为依托,融教学、生产、研究、技能培训和职业技能鉴定功能“五位一体”的综合化实训基地,这些教育资源为“中高本衔接”提供有力保障。
4.职业资格标准实施为“中高本”课程衔接提供了依据
中高本教育衔接模式的核心是课程体系一体化,而中高本一体化课程设计的关键是根据产业行业的需求,认真分析职业岗位的要求,按照企业职业分类和职业标准研究技术型人才由初级到高级的职业能力标准和层次结构,构建中职、高职、本科院校整体育人的职业教育人才培养体系,明确区分中、高职、本科培养技术人才的目标差异。[4]由中国轻工业联合会牵头,联合多家高职院校、相关企业,制订的《塑料制品配料工》、《塑料成型制作工》国家职业标准,已上报劳动部审批,每个工种均分为初级、中级、高级、技师4个等级,为合理构建中高本专业课程标准提供了依据。
四、 中高职教育“宽口径”衔接人才培养模式的实践
(一)中高职“宽口径”专业衔接
根据“3+2”中高职教育衔接模式的一体原则,无论中职教育,还是高职教育,都是为区域经济或者行业培养高素质高技能型人才,两所院校的培养目标、课程改革与设置要一体化。专业是中高职衔接的必要条件,只有中高职专业建设规范化,才能促进中高职课程的有效衔接[5]。本案例,选择广东轻工职业技术学院高分子专业与广东省石油化工学校化学工艺专业、石油化工专业进行三二分段“宽口径”衔接,以期达到优化中职学校布局和专业结构,为经济发展加力。
(二)“3+2”分段人才培养模式的衔接
人才培养模式的有效合理衔接,是中高等职业教育衔接的源头,也是确定课程内容的基础。根据高分子专业教学指导委员会、相关院校的代表到我校参加《材料类专业中高衔接专业标准与课程标准研讨会》的研讨意见,再结合与中职学校化工大类专业宽口径衔接的特点,高分子专业三二分段五年制的人才培养模式按2+0.5+0.5+1.5+0.5形式进行,具体见图1:
图1高分子专业三二分段五年制的人才培养模式
中职学校公共基础课、职业基础课一般安排在第一至第三学期完成,职业技术课与专业综合实践课一般安排在第三至第四学期完成,衔接课程安排在第五学期,第六学期顶岗实习。高职学校公共基础课、职业基础课一般安排在第七学期完成,职业技术课与专业综合实践课一般安排在第八至第期完成,顶岗实习与毕业设计安排在第十学期进行。
五、 高职、本科教育“对口”专业衔接人才培养模式的实践
围绕广东经济发展方式转变、产业结构调整、社会发展需求以及双方办学现状等方面,广东石油化工学院和广东轻工职业技术学院开展了一系列的调研和论证。广东石油化工学院现有的“高分子材料与工程”和广东轻工职业技术学院现有的“高分子材料加工技术专业”具有较强的办学实力和良好的发展前景,其专业群建设基础扎实,并可依托双方的校外实训基地、广东轻工职业技术学院现有的省级工程中心(广东高校高分子材料加工工程技术开发中心)开展高级技术技能型人才培养采用“2+1+1”的“对口衔接”协同培养模式,即:第1~4学期在广东石油化工学院就读,主要由广东石油化工学院教师承担教学任务;第5~6学期在广东轻工职业技术学院就读,主要由广东轻工职业技术学院教师承担教学任务;第7~8学期在企业进行顶岗学习,由广东石油化工学院教师、广东轻工职业技术学院教师以及企业兼职教师共同承担教学任务。
参考文献
(1)谢文静. 广东省高职院校达标性考试加开放式招生模式的思考. 高教探索,2008 (4)
(2)赖红英, 广东中高职衔接试点再扩大, 中国教育报, 2012-5-15.
(3)方泽强,分类视角下高职本科与应用型本科探略,职业技术教育,2012(13)
(4)吕江毅,刘敏杰,“3+2”中高职教育衔接模式研究,教育与职业,2012(11)
高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质,其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射,三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率,所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此,通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂,添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法,而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。
(一)添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中,目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
(二)与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子(或聚合物)是由许多小的重复出现的结构单元组成,当在材料两端加上一定的电压,材料中就有电流通过,即具有导体的性质,凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同,它属于分子导电物质。根本上讲,此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料,但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差,无法直接单独应用,一般作导电填料与其它高分子基体进行共混,制成抗静电复合型材料,这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性,效果更好更持久。
(三)添加抗静电剂法
1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,其结构通式为RYx,其中R为亲油基团,x为亲水基团,Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性,C12以上的烷基是典型的亲油基团,羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团,此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类:阳离子型抗静电剂;阴离子型抗静电剂;非离子型抗静电剂;两性型抗静电剂。
导电机理无论是外涂型还是内加型,高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种:(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,吸收空气中的水分子,形成“海一岛”型水性的导电膜。(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。(4)增加制品的表面平滑性,降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻,增加导电性和加快静电电荷的漏泄;二是减少摩擦电荷的产生。
2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物,它们与基体树脂有较好的相容性,因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下,经较低的剪切力拉伸作用后,在基体高分子表面呈微细的筋状,即层状分散结构,而中心部分呈球状分布,这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻,并且具有永久性抗静电性能。
二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种,以非离子表面活性剂为主,目前常用的品种有,大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS(烷基苯氧基丙烷磺酸钠)、DPE(烷基二苯醚磺酸钾);上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN(十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐),另外该厂生产的抗静电剂PM(硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物)、抗静电剂P(磷酸酯与乙醇胺的缩合物);北京化工研究院开发的ASA一10(三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物)、ASA一150(阳离子与非离子表面活性剂复合物),近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品,其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂;ASB系列产品则为有机硼表面活性剂(主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯)与其他非离子表面活性剂复合而成;ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成,杭州化工研究所开发的HZ一1(羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物)、CH(烷基醇酰胺);天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂(咪唑一氯化钙络合物);上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂,已经形成系列产品,在使用效果和性能上处于国内领先地位,部分品种可以替代进口,如SH一102(季铵盐型两性表面活性剂)、SH一103、104、105等(均为季铵盐型阳离子表面活性剂),SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂;济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。(聚氧乙烯烷基胺复合物)等;
河南大学开发的KF系列等,如KF一100(非离子多羟基长碳链型抗静电剂)、KF-101(醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂),另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂,聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等;抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的,主要用于合成纤维领域。
从抗静电剂发展来看,高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品,尤其是在精密的电子电气领域,目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
三、结语
我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好,针对目前国内研究、生产、应用与需求现状,对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。
(一)加大新品种开发力度
近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂;用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯;用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物;适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等,总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求,开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种,并不断强化应用技术研究,以满足国内需求。
(二)加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产
今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配,向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料,如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾,国内要加快抗静电母粒的开发与研究,促进我国抗静电剂工业发展。
参考文献:
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[2]张淑琴,抗静电剂,化工百科全书,第1版,化学工业出版社,1995(4):667.
[3]陈湘宁、王天文,用于最佳静电防护的本征导电聚合物的最新进展[J].化工新型材料,2002,30(11):4750.
论文摘要:高分子量聚丙烯酸钠是一类广泛用于烧碱和纯碱行业盐水精制、氧化铝生产的赤泥沉降分离、味精厂废水中蛋白质回收和制糖等行业的高分子材料。也是丙烯酸使用量很大的一类产品。本文论述了高分子量聚丙烯酸钠的国内外研究状况、应用领域和应用现状、生产概况、市场需求情况和应用前景,对促进我国丙烯酸产业的发展,提高我国高分子量聚丙烯酸钠的生产水平都具有重要意义。
随着我国丙烯酸工业的迅速发展,对丙烯酸下游产品的研究不断深入,应用范围不断扩大。聚丙烯酸钠作为丙烯酸的一种主要下游产品,近年来在国内外的研究受到重视,生产也不断增加。聚丙烯酸钠产品包括水溶性产品和水不溶性产品。水溶性聚丙烯酸钠产品广泛应用于食品、纺织造纸、化工等领域[1-3]。水不溶性聚丙烯酸钠产品具高吸水性,主要用于农林园艺、生理卫生等领域。聚丙烯酸钠的分子量从几百至几千万以上,不同分子量的聚丙烯酸钠各有各的用途。超低分子量(700以下)的用途还未完全开发;低分子量(1000-5000)主要起分散作用;中等分子量(104-106)显示有增稠性;高分子量(106-107)的则主要做增稠剂和絮凝剂;超高分子量(107以上)的在水中溶胀,生成水凝胶,主要用作吸水剂。水溶性聚丙烯酸钠中又包括高分子量和低分子量两类。
1.高分子量聚丙烯酸钠研究现状
目前高分子量聚丙烯酸钠合成是采用丙烯酸经氢氧化钠中和形成丙烯酸钠溶液,然后再聚合的工艺路线。在水溶性高分子量聚丙烯酸钠的合成中,通常是高浓度丙烯酸钠溶液和低浓度氧化还原引发剂在低温下进行水溶液聚合。制备的关键是在聚合前要除去丙烯酸中的阻聚剂。去除阻聚剂的方法有减压蒸馏或加人活性炭吸附。高分子量聚丙烯酸钠聚合时往往因为自交联作用或聚合速度过快使产品水溶性降低,因此需加入抗交联剂和缓聚合剂。日本专利报道了以过硫酸盐和有机苯胺的复合引发体系,常温下催化丙烯酸钠水溶液聚合,制得溶解性能好的聚丙烯酸钠。戚银城[4]等采用氧化-还原体系,添加氨水和氯化钠,在30℃时合成了分子量几百至几千万的聚丙烯酸钠。水溶液聚合法具有设备简单,操作容易的特点,但缺点是所得到的聚合产物含水量高达60%-70%,难干燥。反相悬浮聚合法也可用于合成高分子量聚丙烯酸钠。韩淑珍[5]报道了北京化工大学开发出反相悬浮聚合法合成聚丙烯酸钠絮凝剂,并建成1000L聚合釜装置。反相悬浮聚合法工艺复杂、设备利用率低。
2.水溶性高分子量聚丙烯酸钠的应用
聚丙烯酸钠是一种线状、可溶性高分子化合物,其分子链上的梭基由于静电相斥,使聚合物链伸展,促成有吸附团外露到表面上,这些活性点吸附在溶液中悬浮粒子上,形成粒子间的架桥,从而加速了悬浮粒子的沉降。因此可作絮凝剂。
2.1盐水精制
纯碱和烧碱生产中,盐水中的Ca、Mg离子通常用碳酸钠和氢氧化钠或石灰水沉淀,沉淀后盐水中悬浮物质颗粒小、沉降慢,因此要加入絮凝剂促进沉降从而使盐水精制。因此,选用高效、溶解速度快的絮凝剂才是关键。以往生产中使用苛化淀粉或聚丙烯酞胺用于盐水精制的絮凝效果并不理想,使用后盐水澄清度不够,产品质量不高。而用聚丙烯酸钠能大大提高盐水质量。对用作盐水精制的聚丙烯酸钠要求主要有分子量高(>一千万),溶解时间短(15-30min),溶解性能好(无凝胶物)。使用时用量少,产生的矾花大、沉降快,盐水澄清度高。甘肃盐锅峡化工总厂用固体聚丙烯酸钠(分子质量>八百万)作盐水助沉剂助沉效果好,助沉剂用量少,吨碱耗用量为10-15g,且贮存方便。李泽洁[6]对盐水精制中使用聚丙烯酸钠进行了研究。王德怀[7]根据氯碱生产厂家的实际经验开发出了专用于盐水杂质助沉的速溶型固体聚丙烯钠,其分子量高达八百万以上,溶解速度快,30分钟之内可以完全溶解,助沉效果好。2.2氧化铝生产
氧化铝生产中,拜耳法赤泥的分离洗涤采用沉降槽,为加速赤泥沉降,传统方法是添加面粉等天然高分子絮凝剂。随着氧化铝产量不断提高,沉降槽常出现跑浑现象。改用聚丙烯酸钠絮凝,大大增加了赤泥的沉降速度,澄清效果好,从而提高了沉降槽的产能和精盐液质量。我国聚丙烯酸钠中常用的絮凝剂品种是A-1000#。赤泥沉降过程中,为降低絮凝剂与赤泥初聚体“架桥”时的空间效应,江新民[8]将NaOH改性处理的A-1000#絮凝剂用于拜耳赤泥分离和烧结法赤泥分离,效果分别是未处理该絮凝剂的3倍和1.88倍。
2.3回收蛋白质
聚丙烯酸钠作为主要絮凝剂预处理味精浓废水有显著效果。朱莉[9]预处理过程对COD;SS;S042-的去除率分别达69%,91%和41%。张轶东[10]采用自由基水溶液聚合法合成了超高分子量的聚丙烯酸钠,将其直接用于蛋白质溶液等的浓缩,用该方法浓缩蛋白质效率高、浓缩剂用量少,更好地保持了酶的活性。
2.4其他方面
a糖汁澄清
糖汁中悬浮着被石灰吸附的粒子,添加少量聚丙烯酸钠可加速其沉降,使糖汁很快澄清。
b土壤改良剂
聚丙烯酸钠能使土壤形成稳定团粒,来改善土壤耕作和促进植物生长,减少水土流失。
3.高分子量聚丙烯酸钠的需求和应用前景
我国纯碱烧碱产量均居世界第二位。目前,这两碱行业的生产中,盐水精制过程大多不使用聚丙烯酸钠,主要由于一是使用习惯,其次是表面看聚丙烯酸钠价格稍贵,而忽视了聚丙烯酸钠的用量少,效果好的特点。由于使用聚丙烯酞胺导致盐水质量上不去,随着聚丙烯酸钠应用的推广,越来越多的企业倾向于使用聚丙烯酸钠。
1 丙烯酸酯类高分子助剂
聚氯乙烯(PVC)是一种由氯乙烯聚合成的通用塑料,它的用途十分广泛,具有优异的力学性能和低廉的价格,因而被广泛地应用于管材、型材、板材、片材等建材领域。但是,PVC存在加工性能差、热稳定性差、低温冲击强度差等加工和性能缺陷。因而,PVC的配方体系中包含有稳定剂、填充剂、抗冲击改性剂及各种剂等多种助剂。丙烯酸酯类(ACR)就是PVC加工过程中非常重要的一类抗冲改性剂,它能够显著改善PVC制品的低温冲击强度。
丙烯酸酯类抗冲击改性剂是一种具有核壳结构的弹性体,它的“壳”层是一种丙烯酸酯类聚合物,它的玻璃化温度较高,“核”层的玻璃化温度低,是一种交联的丙烯酸酯类单体聚合物(如PBA)。具有抗冲型的ACR分为双层和三层两种核壳结构。具有双层“核壳”结构的ACR的外层是一种共聚物,这种共聚物主要由丙烯酸酯与甲基丙烯酸甲酯组成;三层“核壳”结构ACR又可分为次外层与最外层,次外层通常为苯乙烯聚合物,除核层为轻度交联外,其它层又可根据应用的需要分为线形或交联的2。分步乳液聚合法是目前生产ACR的常用制作方法,这种方法第一步是用种子乳液聚合法来制作种子乳胶粒,再进行适度交联,然后在其中滴加其他单体,从而在种子的乳胶粒表层间形成接枝共聚反应,经过上述化工流程,制成ACR的乳液。第二步是把第一步形成的ACR乳液进行喷雾干燥,制成粉状树脂。
ACR加工助剂的作用机理为:ACR颗粒由数以亿计的丙烯酸酯类的弹性球堆积而成,这些弹性球的粒径通常为350 nm左右,颗粒内没有分子间的互相缠绕,所以ACR冲击改性剂颗粒在高速搅拌机和挤出机的共同作用下,非常容易在PVC中均匀地分散成颗粒直径为0.1 mm~0.4 mm的丙烯酸酯弹性球,进而形成以这种弹性球为“岛”相,以PVC为“海”相的“海一岛”结构,这可以极大地增强PVC的抗冲击性。这种“海一岛”结构,因为PVC和ACR混合形成的“海一岛”结构中,PVC形成的“海”相是由单纯由PVC一种物质构成,并且具有“海一岛”结构的材料的维卡软化点主要取决于“海”相的维卡软化点和“海”相所占的比例。因此,运用冲击改性剂ACR制成的PVC制品具有较高的维卡软化点,又因为材料的维卡软化点越高,它的韧性就会越差,故而运用冲击改性剂ACR制成的PVC制品的韧性较差,这是ACR作为PVC加工助剂的最大缺点。
2 有机硅类高分子助剂
有机硅即,是一种由氧原子和硅原子交替组成的高分子合成材料,在这种化合物的分子当中,至少有一个有机基直接与硅原子相连,从而使有机硅表现出有机和无机双重的化学性能。这种合成材料具有优良的耐紫外线、耐高低温、耐氧化降解、耐红外辐射,同时具有电绝缘性和弹性性能,它的可以是有一定粘度的液体,也可是橡胶体或者固体树脂。
有机硅的表面能很低,它单独使用时可以用来作为耐热涂料、耐候涂料、水性涂料、耐热电绝缘涂料隔离涂料;作为助剂使用时,可以用作流平剂、消泡剂、偶联剂等。
2.1 流平剂
流平剂是粉末涂料中一种最重要助剂产品之一,用有机硅做流平剂,用量少,效率高。硅油、有机硅改性树脂是涂料行业中使用最早、最广泛的一种流平剂。用有机硅做流平剂可以显著降低涂料的表面张力,改善涂料的流平性,减少涂膜的表面张力梯度,防止涂料发花、形成桔皮。并且,有机硅流平剂可以降低涂料与底层之间的界面引力,提高底材的湿润性,从而增加涂料的附着力。
2.2 消泡剂
在工业生产的过程中添加消泡剂,可先显著减少有害泡沫的形成。硅酮树脂是一类优良的消泡剂,它主要由硅脂、防水剂、乳化剂、稠化剂等混合,并加入适量水后经机械乳化而成。其消泡机理为:当硅酮树脂加入溶液,会显著降低局部的表面张力,表面张力降低的部分在周围张力的牵引、延伸下会被拉向四周,从而使泡沫破裂。与流平剂相比,消泡剂分子量要低得多,大约在1000左右,不会影响附着力,但是如果用量过多会则引起
缩孔。
2.3 偶联剂
有机硅偶联剂通式为YR(CH2)nSiX3,n=0~3。此类单体在同一分子中具有两种不同的官能团,可把两种不同化学结构类型和亲和力相差很大的材料在界面间连接起来,增加涂料与无机底层及颜料、填料与树脂基料间的结合。有机硅偶联剂能使涂料的物理机械性能和与底板的附着力大幅增强,是涂料中广泛使用的一类偶联剂。
参考文献
[1]吴廷禄,刘忠仁.氟聚合物加工助剂在PPR中的应用研究[J].塑料工业,31,3:29—31.
关键词:超高分子量聚乙烯;玻璃微珠;改性
1 现状
托辊是带式输送机上的重要部件和易损件,其质量好坏直接决定带式输送机的使用寿命和成本多少。目前国内外带式输送机中普遍使用金属托辊,它存在使用寿命短(约3万h)、运行阻力大、托辊重量重、运行噪音大等缺点。
非金属高分子托辊是近年出现的一种新型产品,它是目前带式输送机行业对托辊向轻型化、超耐磨性要求和发展方面最理想的代替产品,国外此类产品开发的较早。我们国家近年有些企业也在开发高分子托辊产品,但一直没有形成统一的标准和规模。
我公司带式输送机上的托辊,现在使用的是钢制的,结构较复杂,不易维修,其使用寿命一般只有3个月,使用中还容易“卡壳”,易锈蚀,故障率高。为此,我公司准备用超高分子量聚乙烯塑料(UHMW-PE)制造皮带运输机上的托辊。由于超高分子量聚乙烯塑料具有很好的耐冲击、耐磨、耐腐蚀、自身、吸振等特性,制成的超高分子量聚乙烯塑料托辊,其耐磨性好,使用寿命是钢托辊的3~4倍;由于有自功能,可以不用滚动轴承,因而也不会发生“卡壳”,故障率低;耐腐蚀性能好,在潮湿和有浸蚀性环境下作业比钢制托辊更具优越性。但该产品不耐高温,工况温度应在低于90℃下使用,在有防爆要求的工况下,必须采取有效的防静电及阻燃技术措施。
2 超高分子量聚乙烯托辊研究方向
在皮带机运量和带速确定的情况下,胶带的水平运行阻力的大小主要取决于托辊的阻力系数,因此,非金属轻型化托辊的开发主要在于:降低托辊阻力系数,同时可以提高托辊使用寿命、改善皮带机整机运行条件和减轻工人的劳动强度。超高分子量聚乙烯托辊的优异的综合性能使它成为钢托辊的最佳的替代品。
2.1 性能
2.1.1 耐磨损性能
超高分子量聚乙烯(U HMW 2PE) 是一种新型的工程塑料, 它具有耐磨损、耐腐蚀、耐冲击性能, 自为铜的数倍。
2.1.2 冲击性能
超高分子量聚乙烯的冲击强度是既存塑料中最高值, 即使在- 70℃时仍有相当高的冲击强度。
2.1.3 自
超高分子量聚乙烯具有很好的自性能, 摩擦系数小, 如表1 所示。
表1 几种材料摩擦系数的比较
2.1.4吸水率
超高分子量聚乙烯的吸水率在工程塑料中是最小的(见表2 所示)。
表2 几种常见工程塑料的吸水率(%)
2.1.5 机械性能
表3 是超高分子量聚乙烯的机械性能与尼龙的比较。
表3 超高分子量聚乙烯和尼龙的机械性能
2.2针对超高分子量聚乙烯的特性, 结合钢托辊的生产经验,进行以下几方面的研制。
2.2.1 超高分子量聚乙烯托辊辊壳研究方向
超高分子量聚乙烯虽然有许多优良特性但也有许多不足:硬度低、强度低、耐热性能差、有蠕变性等,为了弥补这些不足和进一步提高其耐磨性可对其进行填料(超细玻璃微珠、二硫化钼、滑石粉、玻璃纤维、碳纤维、聚四氟乙烯)改性。
综合考虑比对各种添加剂对超高分子量聚乙烯性能的影响,我们采用玻璃微珠对超高分子量聚乙烯进行改性。玻璃微珠具有导热系数低、质轻、无毒、化学性能稳定、耐高低温、电绝缘性和热稳定性好等特点,而且在聚合物中的分散性也比较好。玻璃微珠与碳纤维相比,它是一种成本低廉、性能优良的理想塑料填料,利用粉煤灰中的玻璃微珠不但能改善塑料等高聚物的综合性能、降低成本,而且能减少环境污染,变废为宝,利国利民。超细玻璃微珠添加到超高分子量聚乙烯中后,分散均匀,使其耐磨性好、应力集中小、冲击强度下降缓慢、硬度大、并能提高其刚度、抗压性、阻燃性、提高加工性能等。通过参照刘光建老师的相关实验,结合托辊生产经验,制定超高分子量聚乙烯与玻璃微珠之间的配比,使改性后所形成的托辊辊壳能够满足实际使用的需要,并较钢托辊有很大的改进。
2.2.2 托辊轴承座研究方向
托辊现在使用的轴承座是碳素结构钢,重量较大,托辊的运行阻力相对也较大。如采用高分子材质的轴承座,不仅能够降低托辊的重量,同时减小它的运行阻力。ABS树脂具有良好的耐热耐磨性、抗冲击强度高、表面硬度高、尺寸稳定、及电性能良好等特点,鉴于它优良的综合性能,采用ABS轴承座替代现用的轴承座,并通过对它结构的改进设计,不仅降低了托辊的总重量,减小托辊的运行阻力,从而提高托辊的整体性能。
2.2.3 提高托辊加工工艺可靠性研究方向
目前公司托辊生产的工艺比较老化,大多工序都要人工进行操作,误差较大,产品的可靠性和精度较差。因此,新型托辊要与国内外相关厂家联合开发国际最先进的全自动轻型托辊生产线,实现主辅分离、全自动加工转接装配,辅线以轴、轴承座全自动加工中心为主,主线完成托辊的全自动装配。配件实现高精度加工,托辊采用定程压装、全自动焊接和装配,在工艺上完全满足托辊高精度装配,保证生产出高品质托辊。增加托辊成套检测、试验设备,完全具备模拟工况的试验条件和产品数据的全面检测分析,为托辊提供精确的设计依据。
3 结束语
超高分子量聚乙烯托辊与金属托辊相比具有很大的优越性。它具有较低的运行阻力;具有很好的冲击能吸收性,能有效地降低运行噪声,可以使带式输送机实现长运距、大运量、高速度的运转工作;使用寿命长(一般在10万h以上),托辊重量轻(一般仅为同规格钢托辊重量的 1/ 2~2/ 3),大大的降低了运行成本和劳动强度,使安装更换更方便,同时也减轻了托辊的使用维护量。
高分子量聚乙烯轻型托辊的设计开发,理论上可以使托辊的阻力系数降低30%,使托辊旋转重量降低50%以上、使用寿命至少增加一倍,并最大程度降低托辊的阻力系数。实现真正意义上的低阻力运行,同时也会为我国在皮带机传动计算理论方面产生重大变革。
参考文献
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关键词:茂金属;聚烯烃;催化剂;技术
烯烃聚合用茂金属催化剂通常指由茂金属化合物作为主催化剂和一个路易斯酸作为助催化剂所组成的催化体系。茂金属化合物一般指由过渡金属元素(如IVB族元素钛、锆、铪)或稀土金属元素和至少一个环戊二烯或环戊二烯衍生物作为配体组成的一类有机金属配合物,常用的配体有环戊二烯基、茚基、芴基等。助催化剂是茂金属催化剂的重要组成部分,主要是指能协助茂金属化合物形成催化活性体的化合物,如烷基铝氧烷或有机硼化合物[1-3]。
茂金属催化剂与一般传统的Ziegler-Natta催化剂比较具有如下特点:
(1) 活性中心较为单一
活性中心相对单一是茂金属催化剂的主要特性,聚合物单体一般只能进入其受限的金属原子催化剂活性点,由于活性一致,分子量、共聚单体含量以及分子量分布、主链分布、晶体结构等控制相对精密,从而得到的茂金属聚合物的立构规整性相对较高,分子量分布相对较窄。
(2) 催化共聚合能力较高
该催化剂的催化共聚合能力相对较高,可以令乙烯同大多数共聚单体发生聚合反应,从而获得新型材料。
(3) 可控性较高
在该催化物作用下可以使α-烯烃单体发生聚合反应,得到聚合物立构规整度极高,并且可以对聚合过程进行精确控制,可以进行结构性能均匀聚合物的连续生产,并且由于可控性高,因此可以根据用户要求对产品性能进行精确设计。
由于该催化剂的性能优势,伴随着茂金属催化剂的工业化和石油化工行业的发展,该催化剂对聚合物生产开发的影响力越来越大,逐步成为行业技术研发的主要方向。
经过对茂金属催化剂有关的专利申请进行统计,其随年份的变化趋势如图1所示。从图1中可以看出,茂金属催化剂的发现始于20世纪50年代初期,早期,虽然有关茂金属催化剂的研究一直在进行,但发展缓慢,一直未得到足够重视。而在上世纪八十年代中期,该技术的开发应用才有了突破进展,并得到了一定的推广,茂金属催化剂的专利申请量开始显著增长,MAO的发现和新的茂金属催化剂的合成被用于制备各种聚烯烃的研究,如等规聚丙烯,间规聚苯乙烯(EP0210615A2),间规聚丙烯(EP0351391A2),环烯烃共聚物(DE3835044A1),长链支化、窄相对分子质量分布的聚乙烯等。1991年,Exxon公司宣布采用茂金属催化剂工业化生产得到茂金属线型低密度聚乙烯(mLLDPE),其商品牌号为Exact,标志着茂金属催化剂开始真正工业化应用于烯烃的聚合。此后,国外各大公司掀起了茂金属催化剂开发及应用的热潮,有关茂金属催化剂的专利申请量增长极为迅速,处于快速发展期,茂金属催化生产的聚烯烃树脂也开始应用于各种领域,如电线电缆(US5246783A)、多层拉伸收缩膜(US5272016A)等。在2003年左右,茂金属催化剂的专利申请量达到高峰,随后专利申请的数量有所下降,这可能是由于新型非茂金属催化剂的出现,造成对茂金属催化剂的研发热度有所下降。
有关茂金属催化剂专利申请的地域分布如图2所示。目前,美国在茂金属催化聚合方面的专利量最多,其次是日本、中国、德国、韩国。这是由于美国在石油化工行业存在几个巨头公司,他们在早期茂金属催化剂的发展中起着决定性作用,而且美国是世界上石油工业聚烯烃催化剂消耗量最大的国家。虽然日本的石油工业起步较西方国家晚,但是发展很快,因此,专利申请量较多。我国中石油、中石化等企业对茂金属催化烯烃聚合方面的研究也较为深入。
图3显示了世界茂金属催化剂领域专利申请量位于前十位的企业,从中可以看出,茂金属催化剂的专利申主要集中在Exxon和Exxonmobil以及由Exxon公司和美国联碳公司成立的合资公司――美国Univation公司,然后就是石油化工行业的巨头,如菲利浦石油公司(PHILLIPS PETROLEUM)、英国BP石油公司(BP CHEM)、巴塞尔聚烯烃(BASELL POLYOLEFINE)以及中国的中石油(CHINA PETROLEUM)。
伴随着石油化工工业的发展,相比较国际先进技术水平,我国茂金属催化剂的技术研发水平还存在很大的差距。当前我国进行该技术研发的主要有中国石化公司、中国石油公司以及浙江大学、中科院研究所以及华东理工大学等,并且国内各大研究机构的研究水平亦参差不齐。尽管目前茂金属催化聚烯烃的市场占有率较低,但是由于茂金属催化剂的高活性、单活性中心能够“定制”产品的性能,在未来该技术研发必然是领域研究的主要发展方向。
参考文献
[1]向明,张博冲,等.茂金属催化剂及其烯烃聚合物研究进展[J].塑料工业,2003,31(4):1-5.
[2]徐兆瑜.茂金属催化剂及烯烃高分子材料研究新进展[J].化学推进剂与高分子材料,2005,3(4):19-24.
寻找商机
振鸿科技成立于1994年,主营业务涉及医药、食品、速递、购物等行业适用的塑料包装产品。随着公司的不断发展,依托广州优越的地理优势,公司业务由内销逐渐直至全部转为外销。“在产品外销的过程中,我们接触到最前沿的市场信息,意识到塑料对环境带来污染的严重性,而且该问题已经引起全社会的重视,作为塑料生产企业,我们有责任去改善目前现状,去寻找更好的解决方案。”石棣兴说道。于是,2004年,振鸿科技开始研究塑料环保材料,在塑料材料的可降解方面进行了深入研究。
2008年,国家“限塑令”要求在全国范围内实行塑料购物袋有偿使用制度,并禁止生产、销售、使用厚度小于0.025mm的塑料购物袋。“当时,‘限塑令’在塑料行业引起了轩然大波,这让很多传统塑料袋企业面临生存危机。但振鸿科技却欣然迎接挑战,从中寻找商机,在精心研究‘限塑令’环保主张的过程中,发现生物基塑料是现‘重复使用、替代使用、回收利用’的最佳选择。”石棣兴说道。
于是,基于在产品外销过程中接触到的最前沿的环保信息,以及国家环保政策的要求,振鸿科技不断调整企业发展方向,最终在生物基塑料的研究上狠下功夫,利用自主研发的专利技术,以天然高分子材料,生产出了满足客户需求的多种生物基环保膜(袋)产品。
产品优势
振鸿科技的核心产品是生物基塑料NPPM,是以淀粉、纤维素等天然材料为基础在微生物作用下生成的塑料,由其制成的塑料膜(袋)制品生物物质含量达40%,高于欧盟、美国标准(生物物质含量大于30%),获得了欧盟生物全降解的认证和欧盟生物基一星级的认证。振鸿科技也成为目前中国内地唯一同时获得欧盟两项生物基材料膜、袋认证的企业。
据石棣兴介绍,生物基塑料NPPM在成本、性能、环保等方面具有得天独厚的优势。首先,生物基塑料NPPM完全使用天然高分子材料,通过自然光合作用生长出来的植物或淀粉,使用完后又可转换成碳水化合物回归大自然,更具普适性,实现了资源的可再生;其次,生物基塑料NPPM具有良好的加工性能及物理性能,使用的生产设备可与传统加工设备完全兼容,企业不需要重新购置设备,省去了设备的投资费用;再者,生物基塑料NPPM可替代传统塑料,制作过程能耗更低,石油使用量更少,焚烧时排放的二氧化碳也更少。
此外,振鸿科技倡立塑料回收体系,进一步推动生物基塑料的循环使用。石棣兴举例道,“以2015年中山市312.09万人,人均每天使用1个购物袋为例,如果采用传统塑料袋,需消耗塑料1.2万吨、石油近4万吨;而采用生物基塑料袋,可节约塑料5000吨、石油15000吨。采用振鸿科技的塑料回收体系,如果按可回收60%来计算,可节约塑料4000吨、石油1.2万吨。那么,按中山市年消耗购物袋约12亿只来算,1年可节约塑料9000吨、石油2.7万吨,节能效果相当可观。”试想如果将其推广到全国各地,其效果我们可以想象。
目前,振鸿科技已经凭借生物基塑料NPPM的突出优势与京东、顺丰速运、屈臣氏、完美、无极限等高端客户达成合作,“生物基塑料将是未来低碳环保市场的主流趋势”,石棣兴信心满满地说道。
打造多功能生物基塑料产业集群
然而,目前生物基塑料NPPM的推广应用仍存在一定难度。谈其原因,石棣兴总结道,“供应是关键问题,比如京东最有诉求的快递购物袋,受地域限制,我们只能供应到广东周边一小部分地区,没办法及时供应距离较远的客户,因此为了打通生物基的普适之路,我们必须在整个塑料行业内建立一个产业集群。”
为此,振鸿科技制定了初步的战略规划。石棣兴郑重地说道:“第一,我们要深耕生物基环保材料的研发和生产制造,整合全国各地相关材料生产商进行按需加工;第二,整合行业资源,提供JIT零库存服务;第三,利用网络优势,搭建生物基环保膜(袋)互联网垂直平台。”
由于传统行业的不景气和校际竞争的加剧,调整专业方向,改革人才培养体系,建设应用技术型高校成为地方院校努力的方向[1]。近年来北部湾地区的发展对人才的培养提出了更高层次、更为迫切的要求。把握我校向应用技术型大学转变的良好契机,结合北部湾发展对人才需求的特点,探索创新型实践人才培养的途径,对于促进学校教育更好地与市场需求对接,完善教学体系、深化教学改革具有重要的参考意义。
1 材料化学学科的实践性和深化改革的重要性
材料化学是由材料科学和化学交叉形成的一个新兴学科领域,涉及材料制备、加工、性能等诸多方面,既有传统学科的基础性,也有新兴学科的工程实践性,在未来的科学研究领域、经济领域都将发挥至关重要的作用[2-3]。
玉林师范学院是北部湾地区较早升级的一所地方性高校,自2006年起就将创办非师范专业作为建设有地方特色的多科性大学的一个重要目标。经过近十年不断的摸索,我院材料化学专业建设从学科核心课程设计、课程体系、实践教学环节等多方面入手,引入了“平台+模块”的教学模式,逐步建立了相对完善的课程体系和人才培养模式。但随着经济社会的不断向前发展,从学生能力培养现状及用人单位反馈的信息来看,现有的教学体系已逐渐不能满足社会发展的需求,对现有教学体系特别是实践教学体系的改革已成为一项迫在眉睫的重要任务。研究探索材料化学专业教育体系的新途径、新思路,不仅有助于改进和完善现有的材料化学教学体系,还将为我校其他非师范专业的培育和建设提供经验参考。
2 现有材料化学实践教学体系中有待改进之处
从我院材料化学专业实践体系的建设来看,存在以下几个方面的突出问题:(1)实践性课程教学安排相对偏少;(2)部分课程实验内容变相重叠,题材陈旧,与生产过程脱钩;(3)教学手段和教学效果评价体系有待改进;(4)实践基地布局不合理;(5)师资队伍结构不合理。这些突出问题的存在,严重制约了我院材料化学专业的特色化发展,不利于学生科学创新思维,以及应用能力的培养,为此,通过多次的教学研讨,材料化学专业教学团队提出了相应的应对措施和整改方案,并先后付诸实施。
3 材料化学实践教学体系建设应对策略与实践
3.1 精选教学内容、强化实验系列教材建设
在材料化学专业的实践课程建设过程中,我们针对材料化学专业学生的培养,除开设《无机化学实验》《有机化学实验》、《物理化学实验》《分析化学实验》等课程外,还先后开设了《材料化学实验》《高分子化学实验》《高分子加工实验》《无机功能材料实验》等课程。虽然从开课的数量上讲基本上能满足学生动手能力的培养,但从实验内容的角度来看,存在一些亟待解决的问题,例如《材料化学实验》和《无机功能材料实验》教学内容存在部分重叠,单纯的《分析化学实验》已无法满足材料分析的要求,如何促进基础实验与专业实验的延续性和融合性,成为我们关注的一个重要内容。经过调研与研讨,材料化学专业教学团队针对这些问题提出了以下几条措施:(1)精选基础实验教学内容,明确实验课程的侧重点。例如《无机化学实验》与《材料化学实验》《无机功能材料实验》三门实验课程在内容上避免重复,无机化学实验强化无机化学基本原理与现象,材料化学实验则以无机材料制备与加工、改性方法为主,功能材料化学实验则突出材料结构对功能的影响,体现教学内容的延续性和层次性;(2)调整课时比重,适当减少基础实验课时,增加专业实验课时;(3)以立项的方式开展教材建设,通过给予适当的经费支持、举办教研活动等方式,鼓励教师以自编讲义为基础,建设规范化的、有地方特色的实验教材。近两年来,材料化学教学团队先后组织人员编写了《硅酸盐工业分析》、《高分子化学合成实验》等具有地方性特色的专业教材,所选题材大部分是以本地产业为背景。
3.2 加强校内专业实验室建设、充分挖掘外部实践基地条件,充实实验教学体系
在实验室建设方面,我们借鉴基础化学实验室建设过程中形成的形成完备的实验制度和教学体系,结合教师科研课题的需要,先后购置了红外光谱仪、紫外光谱仪、荧光光谱仪、粉末衍射仪、单晶衍射仪、扫描电子显微镜、材料显微镜、气体吸附仪、热分析仪等科研设备,具备了基本的材料制备、结构分析、性能研究所需的设备。在此基础上,我们针对有机材料方面实验相对薄弱的环节,购置了密炼机、流化床、螺杆挤出机等高分子材料加工设备,开辟了中试规模的高分子材料实验基地,弥补有机材料加工方面的不足,从建设经费、科研立项方面对高分子以及有机无机复合材料方向倾斜,促进无机材料、有机材料和复合材料方向的协调发展,在保证设备正常运行的前提下,充分挖掘已有实验设备功能,让学生在教学实践活动、毕业论文等环节中掌握相关设备的原理和使用方法、提高分析和解决问题的能力,体验生产过程。
除加强专业实验室建设外,我校积极挖掘本地资源,推动校外实训基地建设、先后在海螺水泥、三环陶瓷、银亿矿冶等相关企业开辟实训基地,建立了稳定的人才培养关系。通过利用这些校外单位的工作平台,借助其行业资源,开展工业实践教育,让学生通过见习、生产实习等方式参与到工业生产过程。结合学生就业,积极推动学生的驻厂实践,协调理论学习、实践教学和生产实践的关系,培养良好的合作关系。
3.3 完善考核体系建设,促进学生多样化发展
如何评价实践教学效果,考核学生能力,近年来一直备受关注。建一个多样化的、重视课程差异、尊重学生个性的竞争型考核方式成为我们教学改革的一个重要任务。我们参照师范生技能考核体系的相关指标,在三年级的专业课学习阶段,设置了应用型材料化学专业人才实践能力考核体系,从内容上融入了课题选题、综合设计、实践操作、实训报告、口头表达等几大模块,结合二级学院“大学生创业大赛”的开展进行考核评价,给出相应的评定结果,并给予适当的精神奖励。从近两年的实践效果来看,学生对于科研体系的价值认识有了一定程度的提高,参与各项竞赛、自主创业的热情都得到了很大的激发。另外,我们将校外实习单位的考核纳入到实践教学考核体系,针对校外实习单位缺乏约束,不容易考核的特点,增加了实习生自评和小组考评。当然考核并非我们教学的目的,只要能够达到教学目的,可以采用多样化的手段和形式,建立考核体系的目的主要还是促进学生自我提升,为后期的教学改革提供相应的参考指标[4]。
3.4 刚柔相济,加强“双师型”师资队伍建设
近几来,结合我校师资队伍建设的需要,我院结合专业发展定位,在材料化学专业人才梯队建设方面努力做到刚柔相济:(1)加强“内培外引”,提高教师队伍学历层次。一方面积极动员青年教师攻读材料科学方向的学位;另一方面加大力度从校外引进有企业实践经历的有机材料、复合材料方面的博士(后)。(2)尽可能挖掘实训基地人力资源。从企业“柔性”引进工程师加入我们的实践教学团队。我院先后从广西三环陶瓷、玉林市陶瓷检测国家重点实验室聘请了具有较高专业素质的工程师兼职参与我校的实践教学。(3)注重高校科研力量与地方产业的融合,加强“双师型”人才队伍的培养力度。通过积极推进部分教师以“科技特派员”等身份分别进入本地企业开展合作研究,促进产业研的直接对接。经过几年的努力,我院教师联合企业申报的省级科技攻关项目在数量和质量上都有了大幅的提高。这些做法对于完善师资队伍结构,拓展校外科研平台,促进产学研的有效融合起到了良好的推动作用。
关键词:建筑工程;技术;创新与发展
一、我国土建工程的现状
近年来,随着我国科学技术的不断发展和经济实力的不断增强,我国土木工程业事业获得了突飞猛进的发展。现如今土木工程在实践和研究方面已经取得了显著的成就,无论是结构力学分析还是结构设计的理论和方法以及结构的施工工艺,都取得了非常大的突破,尤其是近年来,随着科学技术的发展,在高层大跨结构方面的成就更是令世人瞩目。然而,我国土建工程技术仍存在许多问题,在项目建设工程中,常会出现工程结构位移、变形、渗漏水、刚度和强度不足、断面尺寸不精确等问题,这些问题的出现将会严重影响到整个土建工程的质量。一般情况下。出现这些问题的原因除了人为原因和外部环境的影响外,便是由于施工技术存在不足导致的。
二、土建工程技术的重要性
随着土建工程行业的不断发展,土建工程的规模越来越大。因此,为了满足人们日益增长的需要,促进土建施工技术的发展,提高土建工程的施工技术。现阶段,随着社会生产力的不断发展进步,一方面给技术创新的经济和管理基础提供了保障,另一方面,技术实现创新又反过来能够促进生产力的发展进步。但是目前,我国建筑工程施工行业技术创新水平与社会生产力发展的要求还存在着一定的矛盾。技术创新作为土建企业获取竞争优势的重要手段,以及在激烈的市场竞争中立于不败之地的重要保证,就必须利用先进的科学技术来强化企业的实力与竞争力,推动企业施工技术的不断改良与创新,同时积极将建筑施工技术创新的成果应用到实际中去。
三、土建产业技术创新的方法
3.1 土建产业创新过程的人才管理
企业技术中心应是技术创新的基本组织机构,其体系包括决策层、咨询层、管理层和执行层。这些组织机构对于土建工程产业的发展有着至关重要的作用,决策层应是企业技术中心的技术委员会,对企业的科技发展政策、研究开发方向和对集团发展具有全局性、战略性及超前性的重大科技开发项目、重大引进技术、设备的立项和执行,起决策、立法咨询和监督的作用。咨询层是由众多专家构成的,其作用是探讨新的技术规划,提出新的设计方案。管理层是很重要的,主要负责整个生产过程的管理,运筹整个企业的生产转换,技术创新。执行层负责贯彻落实企业的技术创新规划和计划,并结合各成员企业的实际组织开展科技创新、成果推广和成果产业化活动。这些机构进行有效的管理之后,还应该进行整体的人才管理。最重要的就是重视人才,建立有效的激励机制,推动技术创新工作。土建施工企业必须牢固树立人才就是财富,人才就是效益,人才就是竞争力,人才就是发展后劲的观念,积极落实人才队伍的培养工作。不仅如此,还要在企业招聘的过程中把握人才,能够慧眼识英,学历仅仅是考虑的一部分,最主要的还是在于人才的创新能力。企业要稳定和吸收一大批胜任新形势下技术创新工作的骨干力量,为企业的长期发展奠定良好的基础。对于人员的管理还包括培养大家的创新意识,使得人们的创新思想跟上企业的技术创新步伐。
3.2 建立完善的技术创新体制
企业要进行技术革新,首先必须要有合理完整的技术创新体制,这样才能统筹企业的技术创新。这一体制的制定必须要有专门的人员进行长期的规划与探讨,在了解了市场的动向,国家的政策、同行的优势等多方面条件的基础上进行设计与编写,经过一些列的探讨与审核才能通过,保证思路清晰与完整。只有具备了完善的技术创新体制才能够对企业的整体创新发展进行指导,以促进土建产业创新与发展。
3.3 利用社会的创新资源
土建产业企业要进行技术的创新,就要充分利用社会的科技创新资源,大力开展产学研结合, 补充和提高企业的创新能力。其实,就目前的情况来看,我国有一部分土建施工企业一般都是有一定的技术创新能力的,只是,企业还没有这种创新理念,研究的深度还不够。但是,社会上却有很多相关方面的研究,在土建行业来看是可以被运用的。我国众多的科研院所和大专院校却在土建施工的一些方面有独到的研究。这些研究在企业技术创新过程中是可以被很好地应用的。
此外, 这些单位一般都有许多科技信息渠道, 能及时了解到国际土建方面的最新发展水平, 所以, 土建企业应该时刻把握这一信息,建立相关的企业信息部门,或成立专门的外聘专家委员会, 并就有些科技创新项目与这些单位开展联合攻关,这样展开合作就可以更进一步的促进土建企业的技术创新。
3.4 多渠道筹集资金、加大技术创新投入
目前,一些企业之所以不愿意进行技术创新,较为重要的一个原因是他们缺少相关的技术研发资金。所以,最重要的就是解决资金问题。首先政府要对资金问题负起责任,对土建企业的技术创新给予支持,设置多个鼓励项目,如资金补贴、专家咨询、项目管理等,这样的支持对于企业的创新是十分有动力的,尤其是进行资金的补贴,政府在企业进行创新时给予资金的投入,减少了企业的预算,有利于企业本身的技术创新。另一方面,企业自身也有有资金问题的解决方案,进行多渠道的融资。例如设立企业技术创新基金, 多渠道、多形式筹集技术创新资金。企业所属单位或成员企业应按上一年产值的一定比例提取技术创新基金。
3.5新型高分子材料的应用
在土建工程施工过程中,高分子材料的应用能够显著增强地基基础的承载能力,同时对地下水起到一定的阻隔作用,加强地基的安全性和稳固性、延长其使用寿命,改善混凝土的性质,增强建筑物保温、耐火、耐腐蚀的性能。
高性能混凝土技术。这项技术主要应用于高层建筑和大跨度建筑,可以提升建筑物的坚固性,增强建筑物的抗震性能,目前比较常用的种类有:聚合物混凝土、高性能混凝土、浸渍高分子混凝土以及碳纤维材料复合混凝土等。
土工复合材料。该材料目前在土建工程建设中应用较为广泛,因为土工织物具有耐腐蚀和耐微生物侵蚀的优势,所以该技术的主要作用就是保护土体,提高土体的强度、改良土体性质等。该技术常用于水利设施和环境保护工程、公路、铁路等交通设施的建设等方面。
高分子化学灌浆材料。该材料的应用时间较短,是一项新兴的技术。因为其化学性能上的优势,所以在对建筑物,特别是水利建筑物的加固和防渗工作中得到了广泛的应用。目前高分子化学灌浆材料主要有环氧树脂类灌浆材料、聚氨酯类灌浆材料和甲基丙烯酸酯类灌浆材料等。
四、结语
综上所述,我国建筑工程施工技术的整体水平离世界先进水平尚有一定差距,这就要求土建工程企业在今后的发展中,能够结合着我国土建工程的实际发展状况,积极创新施工技术,并在此基础上不断学习国先进的施工技术,将其运用到我国的土建施工中。
参考文献:
[1] 梁雄,土建工程的施工技术创新及其应用,城市建设理论研究,2012
关键词:聚乙烯 微胶囊 无卤阻燃
通常情况下,乙烯单体在聚合的作用下形成的聚合物构成聚乙烯。聚乙烯作为一种质量轻无毒,同时具备良好的绝缘性以及耐腐蚀性,而且容易加工成型,被广泛的应用于食品、加工、电器等行业,其中光电缆行业的使用是最为广泛的。
聚乙烯作为一种热塑性聚合物组成的长链烃链,他具有易燃、耐热性差等性质。由于不同的聚合度和分子量,熔点和玻璃化转变不易被观察到。对于常见的商业等级的介质和高密度聚乙烯的熔点通常是在120℃至130℃的范围内,而他的氧指数仅有17.4%。
鉴于聚乙烯有以上一些物理特性,所以他在高压热放电的条件下很容易发生火灾,燃烧时会产生PE熔体淋漓,容易点燃其他物品,导致火势的蔓延。所以对于聚乙烯的阻燃被广泛研究。PE阻燃剂主要通过加入一些阻止或者抑制其燃烧的阻燃成分和阻燃材料的途径实现的。材料燃烧的过程一般分为受热,降解,燃烧,以及火焰蔓延,如阻燃剂的阻燃效果,在一个或几个燃烧过程发挥,从而实现延迟点火,燃烧,阻碍抑制火焰的传播,为人们躲避、扑救赢得了宝贵的时间,减少人员伤亡和财产损失。总而言之,阻燃机理就是通过物理化学手段使易燃和可燃的高聚物变得难燃、使难燃的高聚物材料变得更加的难燃或不燃,并且使他能够在着火后自动熄灭的特性,即不延燃性,此外,还包括降低烟害以及降低毒害等问题。[1]
1 微胶囊阻燃剂研究现状
微胶囊技术是将微量物质包裹在高分子薄膜中的技术,是一种将固体、液体、气体储存包装技术。[2]微胶囊的合成机理是将某一芯材或内相用天然的或合成的聚合物化合物形成的连续薄膜包覆起来,形成微观胶囊状物质,其中保证芯材物质自身的理化性质,然后通过一些外部的作用刺激发生缓释等,使芯材的功能能够在使用中呈现出来。微胶囊的物理直径一般1~500μm,壁厚为0.5~150μm,近几年已发展到大小低于1微米的超细胶囊。
近年来,微胶囊阻燃剂技术作为一项先进技术[3],它从以下几个方面改善阻燃剂性能[4]:
①气体,经微胶囊处理后,液体阻燃剂成为固体阻燃剂,可直接与聚合物进行混合过程。
②可以减少液体阻燃剂在PE内部迁移时的损失,同时有许多液体阻燃剂易挥发,这样可以提高阻燃剂的有效性。
③根据不同的PE选择适当的囊材,在一定程度上,增加了阻燃材料与聚合物之间的相容性,阻燃剂对PE物理和机械性能的不利影响得以降低。由于乙烯聚合物得到广泛的应用,因此,对其强度、硬度、韧性、阻燃性等方面的性能提出了更高要求。传统的阻燃剂,直接添加到材料,虽然能够提高材料的阻燃性能,但是一种小分子或无机阻燃材料,却难以与聚乙烯材料相容,使得材料的物理和机械性能受到影响。上述的问题通过微胶囊阻燃剂方法可以很好地解决,因为微胶囊的壁材料是一种聚合物,聚合物材料与聚乙烯材料相容性好,对于物理、机械性能影响较小。
④微胶囊化后可以封闭刺激性气味,并改变聚乙烯色泽。
⑤可以减少阻燃剂中有毒成份在聚合物加工过程中的释放量,保护环境。
2 聚乙烯阻燃的芯材
2.1 金属氧化物阻燃剂
目前,在PE行业中广泛使用的阻燃剂为无机金属氧氧化物类阻燃剂,常用的是氧化镁和氢氧化铝[5-7]。相比其他阻燃剂,无机金属氢氧化物阻燃剂燃烧不产生有毒气体或腐烛气体,不易发生挥发现象,抑烟及其他优势。阻燃无机金属氢氧化物的阻燃机理是:在分解过程中发生脱水反应,并产生大量的水蒸汽;脱水反应吸收一些燃烧热,从而抑制高分子材料的降解减少可燃气体产生;水蒸气的产生稀释了可燃气体的浓度;阻燃剂分解形成的金属氧化物起到隔然、隔氧和防溶滴的作用,同时具有烟雾抑制,减少二氧化碳排放量,并促进成碳等作用。
2.2 无机磷系阻燃剂
微胶囊阻燃剂中的磷和磷化合物是一种重要的壁材。无机磷系阻燃剂凭借良好的热稳定性,不产生腐蚀性气体,不易挥发,毒性低等优势获得广泛应用。红磷不能直接使用在聚乙烯中,因为它易吸湿受潮,容易氧化,长期与空气接触会放出剧毒,污染环境。红磷氧阻燃机理是:聚合物燃烧时,红磷形成碳酸衍生物,能够吸收热量,防止形成燃烧产物;产生的PO・自由基可以与火焰的H・与OH・的自由基进行接合,具有阻燃性。
其它无机的磷酸二氢铵,磷酸氢二铵,磷酸铵和有机磷的非卤磷酸酯等磷系阻燃剂都用于PE。其中常用的是聚磷酸氨及磷酸酯,但成本较高。[7]在阻燃机理方面有机磷与无机磷相同,但它对材料的机械和物理性能影响较小,它与聚合物的相容性良好,且渗出性小。
3 微胶囊主制备方法
3.1 超临界流体快速膨胀法
超临界流体是一种具有与液体相近的密度及溶解能力,又具有类似于气体的粘度与高扩散系数等特性的物质,他表现出优秀的流动性,超临界点附近的溶解度对温度和压力很敏感。[8]如果在某种高密度的超临界流体中溶解溶质,然后进行充气减压,进而产生一个较大的过饱和度,恢复常压后,饱和状态的溶质将以固体的形式沉淀,通过微孔超临界流体快速膨胀减压,适当的条件下得到超细粉末颗粒。其中超临界流体通过微孔减压扩散过程是非常快的,超细粉在分离室内与隐蔽粒子相互碰撞,产生的颗粒在囊芯表面上均匀地涂覆,形成微胶囊。2005年胡双起利用超临界流体快速膨胀法制得红磷包覆微胶囊产品并且应用到聚乙烯高分子材料,同时对复合材料的物理性能和燃烧性能进行了分析。对一些拉伸强度,冲击强度等力学性能进行测定。实验结果表明,利用此种技术快速膨胀法制备的微胶囊能够很大地改善聚乙烯的阻燃性能。[9]
3.2 界面聚合法
所谓界面聚合法是指在已溶有囊单体的溶液中加入囊芯,利用乳化剂等化工助剂将其分散成小颗粒,在另外一种溶液中溶解引发剂,确保两种溶液之间互不相溶,在囊芯的界面上壁材发生聚合反应,进而形成包封囊芯物的微胶囊。如果发生缩聚反应,则在互不相溶的两种溶剂中,分别溶解两种单体,其中在某一种溶剂之中溶解催化剂,当两溶液发生扩散现象时,在催化剂的作用下,发生缩聚反应形成微胶囊。其优点是:工艺简单、壁材种类多。
3.3 相分离法
所谓相分离法是根据高分子包囊材料溶解性能的变化,在其中加入非溶剂或不良溶剂、凝聚剂、凝聚诱导剂, 通过凝聚使包囊材料分离出来的方法,[10]主要包括水相分离法和有机相分离法。张明祖等利用W/O/W的方法制备聚乙烯微胶囊。复相乳液法制微胶囊先要制W/O/W复相乳液,然后采用溶剂蒸发、加沉淀剂等方法使油相中的高聚物析出,进而包覆在内水相的表面,对于包覆的膜材料来说,其具有较大的选择余地,并且不影响芯物质的化学活性。
微胶囊阻燃剂不仅可以使聚合物与芯材的相容性增强,同时可以解决阻燃剂与聚合物之间混合不均匀或者分解温度低于材料的实际加工温度而得不到应用等问题。另外,通过对囊材进行化学基团接枝、共聚、表面处理等化学改性的途径实现阻燃剂的微胶囊化,对微胶囊阻燃剂的增塑剂、增强剂等其他理化功能进行扩展。总之,微胶囊阻燃剂作为一种高效的解决聚乙烯燃烧的化学方法值得在未来进行深入及广泛的研究。
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