高分子材料的配方分析

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高分子材料的配方分析范文第1篇

關鍵詞：塑料制品；配方設計；理論；實踐；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）27-0063-02

從事高分子材料專業學習的學生知道，“高分子成型加工”、“高分子物理”和“高分子化學”，共同構成了高分子材料專業的三大主干基礎課程。而“塑料材料與配方設計”是高分子材料與工程專業成型加工分支下一門重要的專業課程，對合成樹脂及塑料助劑的深入了解，正確的選用塑料原料和塑料助劑，合理的進行配方設計，在塑料成型加工過程中至關重要，也是獲得品質優良塑料制品的技術保障。然而，“塑料材料與配方設計”在課程教學環節中，只是片面的理論介紹涉及某一材料的某一性能，大部分同學覺得課堂內容比較單一，理論性過多，實踐性較少。鑒于以上不足，為了培養和提高學生理論聯系實踐的能力，適應目前社會對高分子人才的實際需求，力求學生能在較短的時間內掌握該課程的教學內容，特別是課程理論與實踐教學有效的結合學習，改變傳統的教學模式，本文從以下幾個方面的教學改革進行了有效的探索。

一、圍繞人才培養目標，夯實課程建設的教學改革探索

立足貴陽學院的人才培養目標――“突出實用、服務本地”，緊扣《貴州省新材料產業“十二五”發展規劃》中涉及的高分子材料人才培養方向領域，我校根據具體情況和要求，對專業人才培養方案進行了認真地討論，不斷完善課程的教學大綱與基本要求，力求符合實際的需求。材料科學與工程本科生的課程和教學大綱應主要集中在材料科學與工程的四個基本要素――合成和加工、結構、性質、使用性能及其相互關系[1]。“塑料材料與配方設計”課程以每種塑料材料的合成、結構與性能關系、加工性能、應用性能、成型方法、改性以及最新的發展狀況等角度，完整地將通用熱塑性塑料、工程塑料、熱固性塑料展現在每位高分子專業學生面前，從而使學生可以完整、全面地了解每種塑料材料以及各種助劑的功效、添加量、作用機理和最新發展狀況。目的是使學生掌握高分子材料加工助劑的概況、合成、作用機理及其應用，重點掌握塑料增塑劑、抗氧劑、熱穩定劑和阻燃劑的結構特點和作用機理，了解其結構與性能之間的關系，熟悉塑料制品實際應用配方設計。力求緊扣工程應用型人才培養的目標和工程實際，從應用型本科生學習的實際出發，重視理論與工程實際的結合，突出應用性較強的內容，有利于工程應用。通過該課程的學習，再配以一定的配方設計方法的講授，為培養高素質應用型人才，提高學生綜合素質打下堅實基礎。

二、完善教學內容的教學改革探索

1.教學內容與專業特色相結合。“塑料材料與配方設計”是我校高分子材料專業一門重要的專業課，根據在以往的教學過程中的觀察與經驗，教學多采用傳統模式，課程具有與物理化學聯系密切、抽象概念多等特點，大多數學生覺得課堂內容難以理解，不感興趣，喪失學好該課程的信心，然后就逐漸厭學甚至放棄學習。該門課程的授課對象是大學三年級的學生，處于這個時期的學生學習興趣和學習熱情處于整個大學的全盛時期，求知欲強，精力充沛。面對這樣的學生，如何有效地利用他們的求知欲，激發起學習該課程的興趣，并針對他們的缺點，制定行之有效的方法及對策，使其通過該門課程的學習，培養起運用創新教學理念、聯系科學研究和提高解決實際問題的能力，是值得我們教學工作者思考并認真對待的問題。如何圍繞塑料制品的化學組成、結構及聚合方式、添加劑及其配比以及成型加工工藝、工藝條件及其控制、成型設備等知識內容對學生開展有效教學是一個重中之重。教學內容必須與專業特色有效結合，在向學生傳授課程理論基礎知識的同時，又要圍繞當前貴州省高分子材料人才培養領域涉及的塑料成型加工新技術、新發展方向進行有效的結合介紹。遵循高分子材料的成型加工基本原理，著重對新的成型加工工藝進行研究，尤其是通用塑料與工程塑料的成型加工區別。在日常教學過程中，將高分子材料基礎理論與實際日常生活中常見塑料制品的例子相結合，開展與學生的分析和討論，啟發學生在學習過程中牢牢抓住本課程的主題思想。例如：在介紹五大通用塑料制品尤其是PVC制品生產時，介紹了生產PVC軟硬制品過程中各類助劑的選擇及添加量控制，合理的配方設計，不同的成型加工方法，以及不同成型工藝生產的制品具有不同的特殊性能，應用的不同的場合，讓學生掌握“高分子材料-成型加工-制品性能”三者之間的關系。

2.教學內容與科研實踐相結合。“塑料材料與配方設計”課程教學內容應與教師科研實踐有效結合，使兩者達到互助互促的作用，以科研促進教學發展，將教師科研工作有效融入到教學實驗中，體現教學與科研的互動，提高學生分析問題、解決問題、實驗操作和使用計算機軟件的能力。例如：塑料制品的增韌途徑有多種方法，可將教師科研課題與相關課程知識相結合來進行教學，如聚合物納米復合材料對塑料增韌的影響，尤其是近年來較熱門的稀土偶聯劑的研究，在增加粒子與基體樹脂結合力的同時，兼顧一定的內作用等，可以鼓勵感興趣的學生參與到教師的科研實驗中來，學以致用，加強對知識點理解的同時，拓寬視野，鍛煉科研及動手能力。

三、豐富教學方法的教學改革探索

1.傳統與先進多媒體輔助、計算機技術運用等教學手段相結合。傳統的教學手段――板書由于其單調、枯燥的特點已不能完全適應當前的教學要求，而多媒體輔助――PPT教學使原本量大、抽象、復雜、枯燥無味的理論知識，通過形象、生動、直觀的圖文并茂形式表現出來，調動了學生的積極性和學習興趣，便于學生對知識的理解和掌握[3]。比如通過多媒體電子課件輔助教學，對于高分子塑料制品成型加工過程中塑料助劑的作用機理的演示以及擠出成型、注射成型等成型加工過程的演示，更加直觀和生動，利于學生對理論知識的進一步掌握。塑料配方設計是指確定配方中各種助劑加入量的方法。一個塑料配方中往往包括增塑劑、熱穩定劑、抗氧劑、光穩定劑、劑、填充劑、阻燃劑等多種添加劑。多種助劑的合理搭配，通過利于計算機技術（word、cad）來對配方設計進行科學地設計，有效地減少了實驗次數，節省實驗時間，使配方設計更加準確、快速，達到事半功倍的效果。

2.教師理論實踐指導與學生自主學習相結合。在理論教學中，我們知道塑料配方設計的方法有兩種：一種是單因素變量配方設計法；一種是多因素變量配方設計法。在課程理論教學過程中，尤其是正交設計法介紹環節，我們在教學中采用重點難點教師講授、學生自主學習的方法。學生自主學習之后，采用課堂提問的方式以檢驗學生自主學習的學習成果，讓學生了解正交設計法的使用特點，掌握多因素變量的實驗方法，優化出最佳配方。學生具有較強的學習興趣和能力，通過教師理論指導與學生自主學習相結合，我們將學生能力激發出來，使學生的學習變被動為主動，從而收到事半功倍的教學效果。在實踐教學中，秉承貴州省的綠色發展觀念，保護自然生態環境，走節能減排可持續發展之路，在塑料制品成型加工及廢舊塑料回收及再生利用中，始終貫徹綠色生態理念，對日常生活廢棄塑料，譬如食品包裝、各類飲料瓶、儲存容器及薄膜等塑料制品，有意識地進行分選挑撿，改性再生利用，將實驗課程內容涉及到的包括塑料的混煉，塑料的雙螺桿擠出成型、注射成型等各種加工方法工藝，通過相容性混煉技術來進行廢舊塑料的再生利用。比如：回收的PP耐應力開裂性能較差且低溫脆性較大，可選擇回收HDPE及LLDPE制備再生共混物，也可以回收農膜與PP制備合金，利用適當設備經過混煉實施。這既增加了學生的實踐操作能力，又培養了綠色環保創新意識。同時，成立課外實踐興趣小組，讓學生充分調動主觀能動性，開展探討思考，與教師共同討論分析，提出解決思路，找出解決問題辦法，提高學習興趣和逐步培養科研創新能力。

3.企事業工廠參觀學習。本專業目前與貴州省材料產業技術研究院、龍里藍圖新材料公司等企事業單位建立了良好合作關系，建立了實習基地。通過與這些合作企業的協作，學生可以現場實地對各種成型加工所涉及的原料處理、設備、工藝流程、質量控制等實際生產過程進行近距離的感受，讓學生們了解橡膠和塑料加工過程使用的原材料、工藝方法及工藝流程以及生產過程中所使用的儀器和設備。將知識與生產進一步聯系和認識，毋庸置疑對學生有了很大的幫助。比如：參觀塑鋼門窗加工工廠時，講解員詳細地向學生介紹了加工車間的工作情況及以聚氯乙烯樹脂為基本原料進行成型工藝的加工流程。通過參觀，每一個學生都受益匪淺，知道了PVC，這也為我們以后專業方向的選擇和學習打下了良好的基礎。

隨著市場對塑料制品需求的不斷擴大以及塑料工業的高速發展，培養出高素質應用型人才，使其具備更加牢固的知識基礎，更加靈活地運用知識的能力，成為當務之急。本課程通過幾個方面的課程理論與實踐教學改革，極大地調動了學生的學習興趣，提高了學生的邏輯推理能力以及分析問題和解決問題的能力，在培養學生的積極自主學習能力、配方設計能力、實踐能力等方面都取得了良好的效果。

參考文獻：

高分子材料的配方分析范文第2篇

關鍵詞：計算機；科學技術；材料；高分子；制備

中圖分類號：TB383.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 04-0000-01

從概念上來看，計算機高分子復合材料則是屬于將高聚物以及相應增強材料或者是填充材料有機組成的多相復合體，這種材料的基體是有機聚合物，在此基礎上連續纖維是增強材料組成。高分子復合材料之所以可以屬于理想載體，這主要是其所擁有的高模量特性與高強度纖維。擁有特別好粘結性能的基體材料可以牢固粘合纖維，還可以讓纖維對剪切載荷與壓縮承受。具備特別優良的復合在基體與纖維兩者從而能夠將這兩者的優點充分顯示，還讓結構設計可以做到最佳狀態實現。針對這樣的情況，高分子復合材料是屬于一類最廣泛應用與最迅速發展的復合材料。

一、計算機高分子復合材料特性與結構

（一）特性。一是用于良好的耐疲勞性能。相對來說計算機高分子復合材料包含著基體與纖維界面可以對擴散裂紋進行有效的阻止，相當一部分金屬材料疲勞強度極限是這種金屬材料拉伸極限的三成至五成，那么聚酯復合材料或者是碳纖維相對來說則是這種材料拉伸極限的七成至八成范圍之內；二是比模量與比強度都大。在計算機高分子復合材料當中，在玻璃纖維復合材料中往往不管是比模量還是比強度都會比較高，比強度聚合物材料當中的增強有機纖維、硼纖維、碳纖維是三倍至五倍的鈦合金強度，而在進行比模量則是四倍以上的金屬所具備的模量，那么所具備的性能在某一特定范圍內在不同纖維排列進行變動；三是良好減震性。不僅計算機結構形狀影響受力結構自震頻率，自震頻率和結構材料比模量平方根呈現正比例關系，這也就是指復合材料具備比較高的比模量，那么相應也會存在著比較高的自震頻率。而且在這一過程當中，復合材料存在吸振能力在界面上，這樣就可以對阻尼振動在所使用材料。從相關試驗結果顯示，停止振動輕合金梁必須九秒，同樣大小的振動停止在碳纖維復合材料梁僅僅是2.5秒；四是可設計性的各向異性與性能。各向異性這是高分子復合材料的一個突出特點，那么性能可設計性預期存在相關性。按照不同工程結構使用條件與載荷分布，那么在對鋪層設計與相應材料選取以便來對既定要求滿足；五是統一性的結構和材料。在對高分子復合材料進行制造的過程當中，還應該做到對相應制件獲取，也就是所謂的一次成型，一次成型同樣可以使用在復雜形狀結構的大型制件當中，往往從一般的工程塑料實現卻比較困難；六是過載時擁有良好的安全性。往往存在著足夠的增強纖維在符合材料當中，如果過載材料擯棄少量的纖維斷裂的時候，那么則會將相應的載荷在尚未破壞的纖維當中實施迅速的重新分配，那么可以在短時間內整個構建并不會對相應承載能力失去。

（二）結構。往往聚合物這是計算機高分子復合材料的基體，那么精彩使用的則有酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、各種熱塑性聚合物、環氧樹脂。往往基體從一邊意義上比較是屬于單一性質的聚合物，那么其中聚合物是其中的主要成分，還應該將其他的輔助材料包含其中。在這些基體材料當中，相應的其他組成成分還有稀釋劑、固化劑、催化劑、增韌劑等，這些輔助材料同樣是屬于高分子復合材料基體當中必不可少的組成成分。正是在高分子復合材料當中加入這些輔助材料，這樣就可以將形式多樣的使用性能提供給復合材料，將成本有效降低，將應用范圍擴大，將工藝性進行改進。

對聚合物性質與結構的關系進行了解則是對聚合物結構實施研究的根本目的，這樣就可以對聚合物材料能夠正確的使用與選擇，從而可以對聚合物極其復合材料的成型加工工藝條件更好掌握。將其性能進行有效改變，達到具備指定性能的聚合物合成與設計的目的。

那么在高分子復合材料當中，相應的結構性能主要包含著：將外界環境狀態進行隔絕以便做到對內部物體實施相應的保護；對裝置各個儀器、配件等這些附件的空間進行提供；結構當中可能承受的各種載荷，以便做到對使用壽命內的安全做到確保。

二、計算機高分子復合材料制備

從本質上來看，制備計算機高分子復合材料其主要就是設計配方。配方的設計絕對不屬于經驗性與簡單組合各種原料，這是屬于充分研究計算機高分子材料性能和結構關系背景下實施綜合所獲得的結果。如果相應的制品具備良好的效果，并不應該將其停留在設計配方的層面，還包含著成型設備選型與設計成型加工工藝，設計模具、設計制品外觀、設計結構等。有鑒于此，那么對其進行更為嚴格的規定，這也就是指設計制品。相應的部分就是設計配方，要想獲得比較好的制品，除開相應的配方設計比較好，還應該依賴于其他要素對其進行配合。

而針對制品所做的設計則是立足于科學判斷與預測制品的使用性能、結構、形狀等因素，從而對計算機高分子材料實施正確選用與充分把握。在設計制品的過程當中所把握的原則為經濟、高效、實用，按照這樣的思路，這也就是指計算機制品生產效率要高、實用性要強、成本要低、成型加工工藝要好，以便做到對人們需求的滿足。而且在這一過程當中，還應該對能夠進行選擇的計算機高分子化合物多樣性的品種、計算機制品應用領域特殊性等這些因素進行考慮。

根據相關文獻資料顯示，當前往往具備兩種設備配方的方法：一是多因素的變量配方設計方法，從這種方法的適用范圍來看，往往是只能一個因素影響材料制品性能的佩服。通常具體來看主要有斐波那契搜集法、平分法、逐步提高法、拋物線法、黃金分割法、分批實驗法等；另外一個則是指多因素變量配方設計方法，這種方法則是指制品的性能受到兩個或者是兩個以上因素影響的佩服。具體來看，主要有回歸分析法、正交設計法。

三、結束語

總而言之，在計算機高分子復合材料擁有各種各樣的制備方法，如果選取的材料不同，那么相應的加工方法也并不相同，甚至在同一種材料當中也可以具備好幾種方法，這樣就必須按照實際情況來實施相應的選擇與斟酌，在對生產成本降低的過程中，還應該做到對優質產品獲得，這樣就能夠得到最佳的性價比。可是在研究過程還看到雖然高分子復合材料擁有比較好性能，更廣應用范圍，可是依然存在著部分缺點，這就應該在今后對其實施進一步改善研究。

參考文獻：

[1]李侃社，王琪.導熱高分子材料研究進展[J].功能材料，2002（02）.

高分子材料的配方分析范文第3篇

關鍵詞:高分子材料;高分子化學;實驗教學

高分子化學實驗是高分子化學課程教學的一種最有效的實踐教學形式,它可以幫助和促進學生課堂理論知識的學習與消化,建立和鞏固高分子化學基本概念和理論,獲取高分子化學知識,培養科學素質和操作技能。我國著名化學家戴安邦指出:“只傳授化學知識和技術的化學教育是片面的,全面的化學教育要求既傳授化學知識和技巧,又訓練科學方法與思維,還培養科學精神和品德,學生在化學實驗中是學習的主體,在教師指導下進行實驗,訓練用實驗解決化學問題,使各項智力皆得到發展”。這番話指出了開設化學實驗課的深刻內涵和重要價值。2004年國家教育部頒布的《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》在評估指標的二級指標“實踐教學”中,從“實踐教學內容與體系,綜合性、設計性實驗課的比例及效果,實驗室開放”三個方面明確了實踐教學改革和發展的方向。近幾年高校的化學類實驗教學改革取得了令人矚目的成果。高分子材料科學與工程專業是很多高校在近年來新開設的專業,在實驗教學與改革方面的成果積累較少,尤其高分子化學實驗教學采用陳舊的教學內容和教學方法依然居多。通過調研發現,目前國內高校高分子材料科學與工程專業的高分子化學實驗教學依然不同程度地存在一些問題。

一、高分子化學實驗教學現狀剖析

1.實驗教學體系和內容欠爭理

多數的實驗教學附屬于理論教學,沒有單獨設課和單獨考核,實驗課時相對較少雖然有些高校高分子化學實驗已經獨立設課,但僅作為考查課。實驗教學內容中傳統的、陳舊的實驗較多,而體現現代科學技術發展成果的實驗很少認知性、驗證性實驗所占的比理偏高,培養學生創新能力的綜合性、設計性、應用性和創新性的實驗偏少,而且實驗環節偏重于理論,突出高分子材料應用性特點的實驗太少,不利于培養學生的工程觀念。

2.實驗教學方法單一

學生按照實驗講義預習,然后進實驗室。實驗前教師把實驗目的、實驗原理、儀器使用方法、測試方法、實驗步驟和數據記錄表格及數據處理方法等進行詳細的集中講解。學生只需按教師指導的過程按部就班或者依照講義“照方抓藥”,就可以完成一個實驗。一部分學生糊里糊涂地來到實驗室,只動手不動腦地完成實驗,然后又迷迷糊糊地離開實驗室。實驗的現象和結果沒有給他們留下太深的印象,對學生觀察能力、分析問題和解決問題的能力以及創新意識的培養都很不夠。這種統一模式、統一要求、齊步走的教學方法,一方面造成了學生對教師的過分依賴,另一方面抑制了學生個性思維的發展和創新能力的培養。

3.實驗嫩學手段落后

在現代信息技術迅速發展的今天,雖然網絡技術、多媒體技術等現代教學技術在理論教學中得到了普遍應用,但虛擬、仿真等實驗技術手段未能在實驗教學中推廣應用。這樣對于一些耗費過高、時間過長、毒性過大、危險性過高的實驗,只能最低限度地開設,且開設過程中費用大和危險性高,導致學生對此類重要實驗缺乏足夠的認知和感受的機會。

二、新教學模塊的實踐性探索與成效

針對目前國內高校高分子材料科學與工程專業高分子化學實驗教學中存在的一些問題,借鑒其他化學實驗教學改革的優秀成果,提出了基礎技能實驗、綜合設計實驗、研究創新型實驗的三個高分子化學實驗教學模塊體系,并在每個模塊中結合常熟理工學院教師的科研成果引入_些新的實驗教學內容,采用開放式實驗教學方法。通過實驗教學實踐發現新的體系和教學方法在培養學生的創新意識和工程實踐能力方面起到了較好的效果。

1.基礎技能實驗教學模塊

基礎技能實驗模塊構建的目的著重建立高分子化學實驗與相關基礎理論知識之間的有機聯系。培養學生的實驗安全意識、清潔衛生習慣和嚴謹的實驗態度。訓練學生掌握熟練規范的實驗操作技能和技巧,為后續的實驗教學模塊的實施打下良好的基礎。

基礎技能實驗模塊的教學內容設計在課時總量的40%～50%為宜,課時數約30學時,開設8～10個實驗。教學內容設計涉及到高分子化學反應機理,如自由基、陰離子,陽離子等連鎖反應機理,縮聚、基團轉移聚合等逐步反應機理,開環聚合反應機理等。在實驗實施方法方面涉及到本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合、熔融縮聚、界面縮聚等。如設計膨脹計發測定苯乙烯本體聚合動力學實驗,讓學生直觀感受到了誘導期概念、聚合過程體積減小的現象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化學理論知識。設計過硫酸鉀引發甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合實驗,除讓學生明確了乳液聚合的基本原理外,還了解到了聚合物大分子鏈端基的重要作用。設計己二酰氯和己二胺界面縮聚實驗,讓學生深入理解了界面縮聚的概念和聚合物的可紡成纖性能等主要高分子知識。通過設計一些自由基、陰離子、陽離子等連鎖反應機理的實驗,使學生進一步掌握了活性中心的概念,同時在實驗過程中認知了這些引發劑的活性、安全使用和貯存事項。

2.綜合設計實驗教學模塊

綜合設計實驗教學模塊旨在培養學生較強的實際動手能力,自主設計和分析解決問題的能力。本實驗模塊是實驗教學的較高層次,注重學生實驗的自主設計性和綜合性。

教學內容設計在課時總量的20%～25%為宜,課時數約15學時,開設2～3個實驗。本教學模塊的特點之一是實驗內容的綜合性,可以將同一門課的幾個實驗,或者是幾門課的實驗組合在一起,形成一個大實驗。本教學模塊的特點之二是實驗方案的靈活性和設計性,側重培養學生的自主實驗和學習的意識和良好習慣。例如關于高分子合成實驗先確定好采用的聚合機理和聚合方法,在原材料配方組成、引發劑種類及用量、合成溫度等工藝條件方面給出一個大致的框架,然后讓學生在所給的框架內進行自行設計和實施實驗。譬如懸浮法制備聚苯乙烯珠粒實驗,水的用量范圍為苯乙烯質量的100%～200%、分散劑為磷酸鈣或聚乙烯醇兩種、引發劑過氧化二苯甲酰用量為苯乙烯質量的0.2%～1.0%、反應溫度設定在75℃～85℃范圍等。學生通過自行設計的方案實施實驗獲得了不同的實驗結果,通過對不同組之間實驗結果的綜合分析,找到了影響懸浮法制備聚苯乙烯珠粒的一些因素,激發了學生動手實驗的興趣,發揮了學生自主實驗和學習的主觀能動性。

3.研究創新實驗教學模塊

設置研究創新實驗教學模塊培養學生的科研和創新意識、提高學生的綜合素質和應用開發能力,為實現培養高質量的應用型人才的教育目標提供重要的教學內容實體支撐。　本實驗模塊是實驗教學的最高層次,注重學生實驗的獨立自主陛、綜合性、應用性和創新性,教學內容設計在課時總量的20%～25%為宜,課時數約15學時,開設2～3個實驗。本實驗教學模塊的特點之一是實驗項目的獨立自主性和綜合性。也就是說確定好實驗項目之后,讓學生在實驗教師指導下獨立自主地進行實驗項目方案的調研、設計、實施和結果分析。本實驗教學模塊的特點之二是實驗項目的應用性和創新性,所擬定實驗項目必須關聯生產實踐中的聚合物產品,充分體現實驗項目的應用性。實驗項目設計主要針對這些高分子產品生產實踐中存在的共性問題和關鍵問題的解決來進行設計。通過研究創新實驗的實施,發現學生學習積極性很高,樂此不疲,為培養學生創新意識和展示高分子化學實驗的應用性特征提供了最佳學習平臺,尤其是開發一些聯系生活實際的應用型實驗,可使學生親身感受到高分子化學實驗的實用價值,能強烈激發學生的創造動機。此外,研究創新實驗往往需要多名學生共同完成,有利于培養學生的團隊合作精神。例如,聚氨酯絕緣漆的制備及性能測定實驗,每個學生做一個實驗配方,每5名學生一組,5名學生的實驗結果綜合在一起可以得出高分子樹脂配方組成與漆膜性能之間的關系曲線,以及固化條件與漆膜性能之間的關系曲線。在實驗過程中,5名學生要共同安排實驗方案,盡量保持操作的一致性,最后得出的結果要呈規律性變化。如果有一名學生操作有誤,這個實驗點就會落在規律性以外,影響其他學生對實驗現象的觀察。因此,實施研究創新實驗項目對教師也提出了更高要求。在每次實驗前,教師要指導學生擬定方案,并對可能出現的實驗現象和各種影響因素進行分析,實驗過程中,又有多種意外的實驗現象出現,這勢必要求師生共同分析和討論造成這些現象的原因,幫助學生透過現象深刻理解事物的本質。這樣做需要教師有相當的知識儲備量,并且要求教師也不斷進取,充分體現了教學相長的教育理念。

高分子材料的配方分析范文第4篇

[關鍵詞]高分子材料與工程； 綜合實驗； 教學探索

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.183

高分子材料與工程專業綜合實驗不同于基礎實驗，專業綜合實驗重視學生自主設計、自主操作和自主探究能力的培養。本課程一般開設在大三下學期和大四上學期，學生已經完成“高分子化學”“高分子物理”和“聚合物近代儀器測試”等專業基礎理論課程和基礎實驗課程，對本專業的理論知識、實驗操作和性能表征已有掌握。[1]該課程的開設可以鍛煉學生對專業知識的綜合運用、分析和解決問題的能力，培養學生勇于探索、不斷創新的精神和團隊協作能力。本文主要從教師輔“教”和學生主導性“學”的角度出發，提出筆者對專業綜合實驗教學的探索，與大家進行交流。

1 教師的“教”

顧名思義，專業綜合實驗具有較強的綜合性和自主設計性，因此教師在本課程的教學過程中要摒棄“教為主導”的傳統教學模式，不能以教師控制為中心，簡單機械地把學生當成知識的被動接收者，因此教師主要擔任引導者的角色。

1.1 課程設置

本課程一般沒有固定的出版教材，多是任課教師設計多個可供選擇的實驗項目[2]，3～5名學生為小組開展實驗。我校是應用型人才培養單位，目前實驗項目來源主要是以下兩類。

（1）與本專業實際生產緊密結合的應用型課題。例如，聚丙烯是目前第二大通用塑料，隨著汽車、建筑、家電和包裝等行業的發展，廢棄聚丙烯產量逐年增加。對廢棄聚丙烯進行回收再利用雖能節約資源，減少污染，但其力學性能已不能滿足工業制品的性能要求。因此，可讓學生采用成核劑、無機填料和界面增容劑等對廢棄聚丙烯改性，提高廢棄聚丙烯的力學性能和熱穩定性，具有一定的工業生產前景。此類課題適合于本科畢業就擇業的學生，有助于他們熟悉本專業的就業領域以及工作內容。

（2）任課教師個人的科研課題。湖南工學院目前不具備培養研究生的資格，因此教師的科研項目主要依靠教師所在課題組成員之間協作完成。專業綜合實驗的開設有利于教師將課題的一部分轉化為實驗素材，既能使學生接觸本專業的先進研究領域，也能較好地調動學生參與課題的積極性。此類課題適合于有意讀研深造的學生，有助于他們參與課題、鉆研課題，也可嘗試參加創新型實驗競賽。

為了達到較好的教學效果，教師應當結合本校學生的實際情況，認真設計整個課程的進度，例如湖南工學院專業綜合實驗為32課時，具體的課程進度設計見下表。通過下表的試驗進度設計，可以讓學生清晰地了解到本課程內容設置與各個環節的時間安排，防止實驗過程的盲目性。

1.2 課程引導

專業綜合實驗雖以學生的自主性、探索性學習為基礎，但教師的引導作用至關重要。[3]一是因為學生已習慣了以往有“步驟”可依的實驗教學模式，缺少獨立思考的主動性；二是學生對綜合性實驗課題研究背景了解較少，還不具備獨立設計實驗方案的能力，普遍感覺綜合實驗無從下手。因此，任課教師可在課程的不同階段，發揮不同的引導作用。

（1）開題階段：教師先進行開題引導，將本實驗課題的研究背景和實驗目的等相關內容介紹清楚，并當場與學生互動解惑。課下讓學生以小組為單位查閱相關文獻資料，設計實驗方案，準備開題報告。在學生開題過程中，老師應及時與學生交流，遵從自然科學規律，設計合理可行的實驗方案，并預期實驗結果。

（2）實驗過程：在此階段教師應該引導學生多思考，多嘗試。以“聚丙烯/納米碳酸鈣復合材料的制備與性能測試”課題為例，學生知道聚丙烯復合材料的制備方法為熔融共混法，但對樣品的配方設計感到困惑，不了解實際生產過程碳酸鈣用量的具體范圍，用量太少不能降低生產成本，用量太大又會導致聚丙烯性能下降。另外，學生能夠獨立操作雙螺桿擠出機、注塑機等成型加工設備以及微機控制電子萬能試驗機和擺錘式沖擊試驗機等測試儀器，但學生很少思考設備的參數和測試條件的設置依據，也未考慮參數和條件調整對實驗結果的影響。因此，教師應提醒學生思考樣品物化性質和設備參數、測試條件之間的關系，并從中獲得規律，進而指導今后的實驗。

（3）結果與討論階段：筆者在教學過程中發現大多數學生對于實驗數據的分類較為籠統，甚至把所有樣品的數據混在一起，并未進行分類，導致其測試數據規律性不明顯，無法獲得結論。另外，學生對于測試結果的分析僅局限于對實驗現象和數據的簡單描述，并未探究其中的規律，尋找導致該結果的原因。例如，β-成核劑雖能提高聚丙烯的沖擊韌性，但并非β-成核劑用量越多，聚丙烯的沖擊強度就越大。對此現象，學生僅提出在某一用量下的增韌效果最佳，并未對其原因進行思考。

2 學生的“學”

專業綜合實驗的開設目的在于培養學生的文獻檢索能力、初步設計實驗的能力、分析實驗結果、撰寫實驗報告和科研論文的能力。該課程以指定實驗題目，學生自主設計實驗方案、自主操作實驗和自主分析實驗結果的方式進行。因此，課程開展以學生為中心，學生的“學”起到至關重要的作用。[4]

2.1 開題階段

在以往的實驗課程教學中，老師會結合所使用的教材，詳細講解實驗目的、實驗原料與配方、實驗設備、實驗步驟和數據分析等，學生只需按部就班進行樣品制備和性能測試。因而，從某種層面講學生只是單純的執行者，幾乎沒有或很少有獨立的思維參與其中。

而本課程要求學生獨立完成老師給定的實驗題目，教師僅進行開題引導。學生需要主動查閱相關科研文獻，熟悉該課題的研究背景與意義，從相關文獻中尋找實驗方案的設計思路和預期的實驗結果，并通過PPT進行開題報告。

2.2 實驗過程

由于此階段教師并未直接參與，學生在實驗過程中會需要許多問題。比如，在使用雙螺桿擠出機之前，需要依據加工材料的熔點設置成型溫度，那么不同部位的溫度設置相同嗎？在納米碳酸鈣的填充量過高時，如何使其與聚丙烯粒料混合均勻？還有使用微機控制電子萬能試驗機的過程中，同種高分子材料在不同的拉伸速率下會導致不同的斷裂方式：高速拉伸形成脆性斷裂，低速拉伸多為韌性斷裂，那么測試過程如何設置拉伸速率？這就需要學生積極查閱資料，并重復實驗步驟，嘗試不同測試條件，從而獲得材料與設備之間的關聯性，進而指導進一步實驗。

2.3 結果與討論階段

學生雖會簡單的數據處理和圖表制作，但對樣品的分類模糊，圖表格式大多不規范。這都需要學生根據查閱的文獻資料進行修改。此階段的難點在于學生面對大量數據，不知從何分析。例如，當實驗原料包括滑石粉、硅烷偶聯劑和聚丙烯的時候，學生就應該使用控制變量法對樣品進行分類：① 固定滑石粉和聚丙烯用量，僅改變硅烷偶聯劑用量；②固定硅烷偶聯劑用量，調整滑石粉和聚丙烯的質量比。結果與討論部分包括硅烷偶聯劑用量對聚丙烯/滑石粉復合材料性能的影響和滑石粉填充量對聚丙烯復合材料性能的影響，這樣進行結果分析時變量把握就很明確，討論重點也清晰。

3 結 論

本課程的開設可使學生熟悉高分子材料的物理和化學性質，掌握不同類型高分子材料的制備方法和成型加工技術，并了解高分子材料的性能表征方法。在課程結束后，筆者同一些學生進行交流，發現學生普遍對綜合實驗較為感興趣，并且認為自己從頭到尾參與了實驗。在此過程，他們學到了很多，尤其是學會了思考和獨立解決問題的能力。以前在實驗過程中出現任何問題，學生第一反應就是找老師，而在綜合實驗中他們必須依靠自己解決問題。同時，學生不再拘泥于課本的理論知識，而是深入其中探索規律、發掘現象本質。專業綜合實驗雖是由小組共同完成，但其性質和內容類似于學生的畢業設計（論文），涵蓋了文獻查閱、配方設計、樣品加工成型、性能表征和結果討論部分。這既能提前消除學生對于畢業設計（論文）的陌生和恐懼心理，也幫助他們了解畢業設計（論文）的要求和內容，有利于學生順利開展畢業設計（論文）。

參考文獻：

[1]何明，雷文.高分子材料與工程專業綜合實驗的幾點思考[J].化工時刊，2008，22（8）：73-75.

[2]巴志新，王章忠，蔡璐.材料科學與工程專業綜合實驗周的改革探索[J].中國冶金教育，2009（3）：34-36.

高分子材料的配方分析范文第5篇

關鍵詞：塑料成型工藝學；教材；多媒體教學；考核機制

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）23-0053-02

《塑料成型工藝學》課程是高分子材料科學與工程學院塑料工程專業的核心主干學科，也是一門理論與實踐緊密結合的學科。《塑料成型工藝學》課程講授的是從最初始的塑料原料到最終的成型制品這一系列的生產過程中的配方、工藝條件等基本問題。它涉及塑料原料與助劑、塑料配方設計、塑料成型機械與模具、塑料二次加工等課程，因此這門學科教學效果的優劣對學生能否深入地了解塑料制品的生產、設計、應用的狀況十分重要。

我們不是要培養學生掌握純科學知識，而是“傾向于把較大的視野放在真實材料和工業的相關性上”[1]。考慮到《塑料成型工藝學》課程的開設一般在大三的下學期，學生們面臨考研復習和找工作的壓力，難以平心靜氣地深入學習，所以，為使學生從大工程的整體觀，把握這門學科的精髓，需要在教學內容、教學方式、考核機制等方面進行改革。下面，筆者就《塑料成型工藝學》課程的教學改革探索進行論述。

一、教材選定與內容精講

自高分子學科誕生以來，高分子材料的加工業發展非常迅猛，為了獲取行業的最新發展狀況，教師們應在堅持采用講授常用的成型工藝知識的同時，不斷為學生講述行業最新工藝發展狀況，雖然這些內容可能是現有教材沒有的，但是對開拓學生的視野、知識面，激發學生的學習興趣非常有必要。通過行業最新工藝的講授，不僅讓學生對塑料行業中的通用塑料、工程塑料、特種工程塑料的基本理論知識及發展近況有整體的認識，而且要給學生補充新的知識點，使學生們更快更好地適應未來的現代化企業工作。

目前為止國內所見教材已有十幾種，經過對不同教材的比較，我們選定黃銳老師編著的由中國輕工業出版社于2007年出版的教材。針對課時有限、授課內容較多的矛盾，在講授過程中應突出重點，層次分明，在熱門和重點章節進行精講，例如在擠出成型、注射成型、中空吹塑、壓延成型、熱成型等這幾章著重講解成型特點、工藝、設備等，其他章節，例如層壓塑料和增強塑料的成型、泡沫塑料的成型、澆鑄、涂層、塑料的機械加工、修飾和裝配等章節進行略講或以作業的形式讓學生自學。對于不同章節的各種重點和難點進行總結歸納，方便學生進行舉一反三的思考，學生們易學易記，教學效果很好。

二、提高教師業務能力與綜合素質

影響教學質量的因素很多，教師是一個非常重要的因素。作為《塑料成型工藝學》的老師應該具有充盈的知識、成熟的經驗和熱愛學生的心，只有這樣才能激發學生的求知欲，在講授必要知識的同時，教授學生這門課程的學習方法，并有計劃地培養學生們分析問題、解決問題的能力。所以，我們授課老師不僅要準備好每一堂課的理論授課內容，深入地把握專業知識，而且還要很好地掌握相關成型實驗的技巧和工藝條件，只有這樣才能有血有肉地將各種塑料成型方式呈現到學生的面前，即可將塑料成型工藝學實驗課程中關鍵的、部分內容有機地嵌入到《塑料成型工藝學》的課程中，使整個課程的講授不僅有充盈的理論知識，還不脫離生產實踐，使學生們更加深入地掌握課程內容。

在具有上述基本的業務能力的同時，塑料成型工藝學課程教師還應把業務能力和綜合素質進一步提升，即把教學工作和科研工作相結合，緊跟高分子材料加工方面的研究前沿，將教學內容進行適當的延伸，融入我們科研過程中碰到的問題，例如，講述在木塑復合材料中碰到的常見問題，具體如何對木粉進行處理以改善木塑復合材料的綜合性能等等，使原本單調的內容變得活潑生動，帶動學生們共同思考，活躍課堂氣氛，提高學術氛圍。

三、傳統教學方式與多媒體教學相結合

高分子材料的成型加工工藝學是一門綜合性、實用性很強的學科。教學中大量的塑料材料、加工設備及成型技術，在傳統的現場課堂教學中很難展示、演示，例如，教材中的模壓成型過程、注射成型過程等插圖無法清晰地展示塑料成型的動態過程，因此我們將傳統的教學方式與多媒體教學相結合，將抽象、枯燥、難教難學的知識生動地展示到學生面前。

媒體的主要含義有兩個，一是指承載信息的載體；二是指存儲和傳遞信息的實體[2]。多媒體教學以幻燈片為載體，配以圖片、視頻、動畫文件，通過精致的編輯、制作，可有效地提高學生對教育內容的認識和感知，激發和促進學生們深入地理解和思考教學內容。基于本課程的特點，我們可以結合大量的圖片，例如成型的設備見圖、工藝流程圖和成型動畫等，使其能在較短的課堂時間內傳遞大量的信息知識，一目了然地講授各種成型工藝的特點及控制因素等。我們還可以通過購買《聚合物加工工藝素材庫》，內容包括壓制成型、擠出成型、注射成型等重要章節，在課堂上播放并同時講解[3，4]。然而，單一多媒體教學也存在著一些缺陷，例如，重要的理論公式的推導很難通過多媒體教學來使學生充分地理解，因此，我們提倡采用傳統教學方式與多媒體教學相結合的方式進行講授，即在授課過程中將板書和多媒體教學有機地結合起來。通過在教學中板書的運用，引導學生把握教學重點，全面系統地理解教學內容，要做到這一點，教師的板書必須重點突出、詳略得當；通過多媒體課件的觀看，可以拓寬學生們的視野，帶來豐富的課程量，這樣既保證學生對課程感興趣，又保證學生能夠深入地理解各種高分子材料加工成型的知識點。

四、理論聯系實際，樹狀層次講解

在《塑料成型工藝學》課程的講授過程中，我們要理論結合實際，樹狀層次講解。因為該課程就是一門綜合性強、知識性強、技術性強、應用性強的技術基礎課程。在這門課程的開設過程中，我們嘗試了很多的教學方法，其中啟發式和互動式的教學方法最受師生們推崇。課堂討論式的教學方法就是啟發式和互動式的教學方法中的一種。教學過程是一種復雜、特殊的認知過程，也是多級的信息交流過程。在這種教學方式中，學生不僅可以掌握各類知識點，而且還能提高思維能力和分析能力。因此，我們在每一章節講述結束后，要運用學生已經掌握的塑料成型知識，聯系生活中的塑料制品，分析其成型過程、設備及工藝。

教師可以采用精選案例式互動，在運用多媒體和傳統教學相結合講述一章結束后，呈現精選個案，抓住重點深入分析和總結，高度概括相關章節的理論知識，加深同學們的印象，活躍課堂氣氛。例如，在中空成型這一章講解結束后，可以選用礦泉水瓶作為例子，進行樹狀層次講解，即從原材料的選用、配方設計、成型設備到工藝參數，逐一講授，活靈靈地將礦泉水瓶制品的生產過程展示于學生面前，從而易于學生融會貫通，激發他們的興趣，促動他們的思維，減少學習的困難，并能幫助學生在掌握理論的基礎上，不脫離實際生產。教師們還可以給學生布置設計性的作業，讓學生們在實驗室進行實驗操作，強調學習和生產實際的結合，重視學生們的自學能力。

同時，教師們還可以提出生活中制品成型的不足之處，例如，塑料薄膜如何做到表面防霧滴的功效，讓學生發揮主觀能動性，提出解決方案，共同思考，將塑料專業知識融會貫通，這樣既可使學生的學習興趣大大提高，對整個塑料課程的開設有了深入的認識，又可以豐富授課內容，明顯改善教學效果。

五、改革考核機制，提高自主學習的積極性

徹底擯棄過去以最終考試成績作為考查學生們學習效果的唯一標準的做法，而是將學生的成績考核分為兩個部分，一部分是考試成績，另一部分是平時課堂及各類學習活動中表現。一般考試成績占總成績的60%~70%，平時課堂及各類學習活動中表現占30%~40%。平時課堂及各類學習活動中表現主要是指學生的出勤情況、回答問題情況、小組作業情況等部分構成。這樣會使同學們更加注重平時課堂學習環節，提高聽課質量，提高學習的積極性，教學效果也能得到明顯的改善。

六、結束語

教學內容、教學方式和考核機制的改革是教育改革的重要組成部分。作為青年教師，應該不懈努力，提高自身業務水平，總結經驗教訓，為社會教育事業不斷培育出高水平人才。在《塑料成型工藝學》的教學過程中，我們獲得了一些經驗，但是如何更好地提高教學質量，還需要長期的努力和探索。我們將以滿腔的熱忱，全方位、各層次地交流、請教，取長補短，繼續在塑料工程專業上開拓進取，為《塑料成型工藝學》的教學做出自己的貢獻。

參考文獻：

[1]材料科學與工程教學指導委員會.高等學校材料化學專業規范（討論稿）[Z].2006.

[2]王洪錄.現代教育技術[M].北京：高等教育出版社，2003.

[3]唐頌超.高分子材料成型加工課程建設與教學改革[J].化工高等教育，2008，（01）.