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高分子材料知識范文1
關鍵詞：固相力化學反應 高分子材料 阻燃
采用固相力化學反應器制備高分子材料，可以把固相力化學反應作用在高分子材料制備、加工以及改性的過程中，該反應器以其獨特的機構和功能，對物料進行粉碎、混合、剝離、分散以及進行化學反應，突破了高分子材料制備常規技術中的瓶頸，為制備高性能的高分子材料提供了新途徑。文本以磨盤形力化學反應器作為進行固相力化學反應的器具，制備膨脹形阻燃劑阻燃聚丙烯復合材料，并對該制備材料進行分析。
一、背景資料
聚丙烯，易燃燒，發熱量大，燃燒時易產生濃煙、釋放有毒氣體，因而限制了其在各行各業的廣泛應用，目前市場上常見的聚丙烯阻燃劑主要以無機、鹵系、氮系、磷系等膨脹形阻燃劑為主，這些膨脹形的阻燃劑因其燃燒發熱小，燃燒時不產生有毒氣體得到了較快的發展。本文主要研究由聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇組成的混合膨脹形阻燃劑，用磨盤形化學反應器制備混合膨脹形阻燃劑阻燃聚丙烯，并深入分析一下磨盤形化學反應器對該混合膨脹形阻燃劑阻燃聚丙烯的熱性能以及阻燃性能。
二、實驗部分
1.主要原料和設備
聚丙烯：獨山子煉油廠
聚磷酸銨：成都武侯技術開發公司
季戊四醇：上海化學試劑有限公司
三聚氰胺：成都科龍化工試劑廠
磨盤形力化學反應器：自制
壓力成型機HP63（D）：上海西瑪偉力橡膠機械公司
雙輥塑煉機SK160B：上海橡膠機械廠
高速混合器GH10DY：北京塑料機械廠
2.樣品制備
把聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺按照5:3:2的比例混合，再將混合物和聚丙烯按照一定的比例相混合，將所得的混合物放入磨盤形化學反應器中，在一定的溫度和靜壓力下進行碾磨。取一定量的混合物粉末樣品，供測試和制備阻燃樣條使用。
3.制備阻燃樣條
首先進行雙輥塑煉，將聚丙烯放入輥溫在165°C的雙輥塑煉機中，塑煉5分鐘，然后加入與聚丙烯相同量的聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺三者混合物，塑煉10分鐘。將雙輥塑煉所得的混合物與磨盤化學反應器中所得的混合物放在190°C的硫化機上進行壓片，10Mpa強度下持續10分鐘即可制得樣條。
4.樣品表征
4.1粒度分析
使用Shimadzu 2001激光光散攝力度分析儀檢測用磨盤形化學反應器制備得到的混合膨脹形阻燃劑粒度分布。
4.2SEM測試
將混合膨脹形阻燃劑樣品用液態氮脆斷，然后，將斷面經真空鍍金，之后，用Hitachi LTDX-650掃描電鏡觀察樣品的斷面形貌。
4.3DSC測試
采用NETZSCH DSC204差示掃描量熱分析儀。所得樣品以10℃/min從40℃升到220°C，停留3分鐘后以同樣的速度降至40℃，得結晶曲線，再以同樣的速度升至220℃，得熔融曲線。
三、結果
1.混合膨脹形阻燃劑在磨盤碾磨的過程中粒度分布的變化
圖1為阻燃劑顆粒粒度的微分布曲線，圖2（a）、（b）為阻燃劑和聚丙烯的混合物在磨盤不同碾磨次數下得到的顆粒粒度微分布曲線，如下圖
從圖1可以看出，阻燃劑粒度微分曲線集中在15～3μm、60～15μm以及700～60μm三個區域，這表明，阻燃劑的粒度分布不均勻。從圖2（a）、（b）可以看出，阻燃劑和聚丙烯的混合物，經過不同的碾磨次數，得到的粒度積累和微分布曲線不同。比如。碾磨5次，阻燃劑和聚丙烯的混合物中，聚丙烯的粒徑由3～4mm降至700μm以下，這說明，磨盤形力化學反應器可粉碎韌性聚丙烯，隨著碾磨次數的增加，這種現象就更加明顯。當碾磨的次數超過22次，會發現高粒徑區域的阻燃劑和聚丙烯體系粒子累積百分比明顯增加，而低粒徑區累積百分比明顯下降?？偟膩碚f，碾磨次數不應過多。由圖2（b）可看出，碾磨次數由5次增加到22次的過程中，高分子材料復合物的粒徑分布向低粒徑區域過度，碾磨次數達到22次時，粒徑小于100μm和200μm處的粒子數均會增加，并且在小于10μm的粒徑區，曲線會有一個小高峰。
2.阻燃復合高分子材料的SEM分析
經過雙輥塑煉以及磨盤碾磨，在分析儀下可得到阻燃復合材料的掃描電鏡照片。相對于常規的混合法所得復合材料，使用磨盤碾磨改善了復合材料中阻燃劑分散的問題，使得阻燃劑在復合材料中分散更加均勻。膽隨著碾磨次數的增加，阻燃劑的分散會受到影響，分散性下降，這也要求在使用磨盤不能進行過度地碾磨。
3.阻燃復合高分子材料的DSC分析
根據NETZSCH DSC204差示掃描量熱分析儀的結晶和熔融參數可以看出，加入阻燃劑對塑煉體系和碾磨體系的聚丙烯來說，他的結晶溫度、起始結晶溫度和起始熔融溫度都有較大的提高作用，這就表明阻燃劑對聚丙烯具有異相成核誘導結晶作用，在阻燃劑的作用下，聚丙烯分子鏈在很高的溫度下能夠快速成核，形成微晶，增加阻燃復合材料中聚丙烯的潔凈度。但過度碾磨會造成阻燃劑重新凝聚，結晶度下降，所以要注意磨盤適宜的碾磨次數。
4.阻燃復合材料的阻燃性能
阻燃復合材料在磨盤碾壓的作用下有著復雜的行為。對于未進行碾壓的混合樣品來說，因為阻燃劑的顆粒大小不均，所以阻燃性能比較差。而隨著碾磨次數的增多，阻燃劑和聚丙烯分散和相互混合達到最佳狀態，這時阻燃劑阻燃性能增加，隨著碾磨次數過度增加，阻燃劑和聚丙烯不能繼續細化，此時阻燃劑和聚丙烯趨向粉碎，導致阻燃劑阻燃性能下降。因此，對于磨盤形力化學反應器來說，適合的碾磨次數才能達到阻燃劑良好的阻燃性能。
四、結語
本文立足于分析利用固相力化學反應制備高分材料，通過采用磨盤形力化學反應器制備混合膨脹形阻燃劑的實踐，證明并分析了磨盤形力化學反應器可以利用聚合物基體中的固相納米分散制備高分子復合材料，為日后利用固相力化學反應制備高分子材料提供了研究的依據。
參考文獻
高分子材料知識范文2
關鍵詞：高分子材料學 表面工程 教學模式
中圖分類號：G642 文獻標識碼： A 文章編號：1672-1578（2012)04-0055-02
“高分子材料學”是我校材料科學與工程專業（表面工程方向）的一門專業課程。表面工程學生的就業領域主要為材料涂裝、防腐等，學生需要熟悉各種工程材料（金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等）的基本性質、制備工藝以及表面處理方面的知識?！案叻肿硬牧蠈W”主要介紹高分子材料的制備、性能、成型、改性及應用等方面的知識。
“高分子材料學”這門課共32學時，所選教材為化學工業出版社出版的《高分子材料基礎》。主要內容包括四部分：高分子材料的合成及制備、高分子材料的結構與性能、常見的高分子材料及其成型加工方法、高分子材料的改性及應用。該教材[1]濃縮了高分子材料與工程專業的四門專業主干課共192學時的內容，即高分子化學（48學時）、高分子物理（64學時）、高分子材料成型工藝（48學時）、聚合物改性原理及方法（32學時）。
1 “高分子材料學”講授過程中面臨的問題
“高分子材料學”課程的講授具有較大難度，主要表現在以下方面：
該課程涵蓋了高分子材料與工程專業學生的專業主干課內容，要深入講解這些內容，需要近200學時，而針對表面工程學生開設的“高分子材料學”僅僅只有32學時，時間緊，內容多，如何合理安排各部分內容占的比重是授課教師面臨的首要問題。
“高分子材料學”相關內容的學習，需要學生具備一定的化學基礎及力學基礎，而對表面工程的學生而言，因專業側重不同，化學課程及機械基礎課開設門類不如高分子材料與工程專業齊全，導致表面工程的學生在學習“高分子材料學”時，對教材內容的理解及掌握有一定難度。這對授課教師備課也提出了更高的要求，如何在有限的學時中適時補充相關背景知識幫助學生理解，是授課教師需要思考的另一問題。
“高分子材料學”雖為表面工程學生的專業課之一，但從歷年就業情況看，表面工程學生就業以金屬材料加工行業居多，而從事高分子材料加工行業的很少。故必然存在學生對該課程重視程度不夠，學習積極性不高的問題，因此授課教師也需要在教學模式上進行探索創新，充分調動學生學習的積極性，引導學生主動參與到教學過程中來。
2 “高分子材料學”課程教學模式探索
2.1梳理重點，側重剖析基本概念
“高分子材料學”學時有限，內容繁多，因此需要授課教師在備課時梳理出各章節的重要知識點和基本概念, 注意各部分內容的銜接,并找出線索將各章散落的知識點貫穿起來。
比如，在介紹高分子材料合成及制備時，著重講授加聚反應及縮聚反應的基本步驟，對比這兩種聚合反應的特點及反應產物特性，便于學生掌握常見高分子材料的合成反應類型，了解制備方法對材料性能的影響?？紤]到表面工程學生的學科基礎及專業側重，對反應速率的計算等知識點不做要求。
再如，課程內容第二部分介紹高分子材料的結構與性能，這部分內容為承上啟下的重點章節，高分子材料的結構及性能特點在其合成過程中奠定基礎，并將在成型過程及改性中得以體現和完善。這部分內容體現了高分子材料與其他材料的本質區別，涉及的基本知識點很多，而且多為表面工程學生不熟悉的內容。因此，同樣需要通過對比，突出高分子與低分子的結構與性能差異，側重高分子溫度——形變關系，結晶過程及晶體結構等重要知識點的講解。
2.2因材施教，適時補充背景知識
“高分子材料學”中很多知識點的理解離不開有機化學、物理化學等基礎課程的支撐，而表面工程方向的學生并未開設相關課程。為此，需要教師在講授過程中適時補充背景知識。
例如，在講授高分子合成反應類型對材料性能的影響時，可簡要介紹常見化學基團的特點并聯想對應的高分子材料的性能特點及成型要點。以聚碳酸酯（PC）為例，這種材料采用縮聚反應制備，分子結構中含有酯基，酯基在一定條件下容易水解，因此可聯想到PC材料在成型時的高溫條件下應避免水分的存在，防止水解反應發生導致材料性能劣化。
此外，為彌補學生基礎知識的不足，講授時還可結合日常生活中的實例進行對照說明。在講授高分子結晶時，可聯想泡面模型以及珍珠形成等實例；講授高分子材料降解及添加劑功效時，可結合塑料制品長期暴曬變色發脆、塑料拖鞋逐漸由軟變硬等學生熟知的生活常識進行分析。
2.3結合專業，調動學生學習積極性
“高分子材料學”為考查科目，且表面工程的學生就業以金屬材料加工行業居多，學生誤認為這門課程與自己的專業及將來就業銜接不緊，從而對“高分子材料學”課程重視不夠，故學習積極性也不高。為此，授課教師應有意識的引導學生思考，并采用靈活的考核方式調動學生的積極性。
筆者在講授此門課程時，并未采用課堂考試的形式進行考核，而是給學生布置了“高分子材料與表面工程”為主題的課程論文撰寫任務，并讓學生制作出相關的PPT將自己的論文進行口頭陳述，最后根據其論文撰寫情況、PPT制作情況及陳述情況給出該門課程的成績[2]。課程論文的完成情況直接跟成績掛鉤，能有效調動學生的積極性及對課程的重視；課程論文的撰寫需要大量專業文獻為基礎，學生在撰寫論文的過程中能自覺關注及閱讀相關專業文獻，有利于拓寬其專業視野；制作PPT的過程是對課程論文內容的凝練，有利于學生理清思路掌握重點；口頭陳述環節能有效杜絕學生互相抄襲論文，教師也能通過學生的口頭陳述情況，觀察學生對該門課程基礎知識的掌握程度。
學生通過獨立搜集資料撰寫論文制作PPT并口頭陳述等環節的訓練，既能讓他們發現“高分子材料學”這門課程與所學專業的緊密聯系，也鍛煉了他們的資料搜集能力及口頭表達能力，為將來畢業答辯及就業面試打下基礎。
3 結語
高分子材料是非常重要的工程材料，對于表面工程的學生而言，應該熟悉并掌握這類工程材料的特性?！案叻肿硬牧蠈W”雖然不是表面工程方向的專業主干課，但涵蓋了高分子材料相關的大量專業基礎知識，也是面向表面工程學生開設的唯一一門有關高分子材料的課程。授課教師應該積極進行教學模式的探索，激發學生的學習興趣，讓學生在有限的學時中掌握相關基礎知識。
參考文獻：
[1]張留成，瞿雄偉，丁會利編.高分子材料基礎[M].北京：中國輕工業出版社，2004.
高分子材料知識范文3
一、強調學好藥用高分子的重要性，激發學生學習熱情
藥用高分子材料指的是一類具有良好生物相容性和安全性而應用于藥物制劑領域的高分子材料。高分子材料在藥學、制藥、制劑領域的應用具有久遠的歷史，早在遠古時期人類就懂得利用淀粉、纖維素、蛋白、多糖等天然高分子材料，尤其是在醫藥領域，古老的藥典中已經記載了應用天然高分子作為藥方的添加劑。20世紀30年代以來，藥用高分子材料更是迅速發展，例如聚維酮被成功合成并在隨后被作為血聚代用品而廣泛應用于藥劑工業。20實際50年代以來，藥物傳遞理論得到迅速發展，而藥用高分子材料是現代藥物傳遞體系的重要組成部分。當藥物傳遞不良時，病人服用的藥物只有很少一部分能作用在受體部位，大部分的藥物在傳遞過程中被破壞或浪費，不僅藥物利用率低而且可能產生較多副作用；而應用藥用高分子材料作為緩釋控釋體系或者包衣體系，可以極大提高藥物的藥理活性和減少藥物對人體的不良作用。隨著科技進步，藥用高分子材料也迅速發展。例如在制劑包衣方面，作為腸溶包衣材料的蟲膠被纖維素衍生物取代，丙烯酸樹脂又以其優良的性能和廣泛的適用能力而與纖維素衍生物同時大放異彩?？梢?，藥用高分子材料的基本知識，己經成為藥劑、制藥等領域的工作者必備的知識，在新藥設計、藥物開發、藥物利用、藥物包裝等方面發揮著重要作用。這些背景的介紹可以使學生對藥用髙分子材料在醫藥領域的重要性產生深刻的認識，從而激發學生對這門課程的學習熱情，更好地學習和掌握藥用高分子材料的相關知識。
二、結合藥學專業特點，組織授課內容
針對藥學專業的學生，教師授課時應注重針對學生的專業背景、特點和興趣來組織課堂內容。首先，要選擇適合的課本，我校藥用高分子材料學課程選用鄭俊民主編的《藥用高分子材料學》一書，該書由中國醫藥科技出版社出版，是全國高等醫藥院校藥物類規劃教材，也是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。該課本面向的正是藥學專業的學生，涵蓋了與藥學相關的高分子化學和高分子物理學知識，以高分子作為藥用輔料的應用為主要內容。其次，由于課程的教學時數為32學時，因此要合理分配各知識點的授課時間。高分子化學和高分子物理部分的重點放在高分子、交聯、柔性等基本概念和重要高分子化學反應如加聚反應、縮聚反應、連鎖聚合反應和逐步聚合反應，其中自由基聚合反應是重點和難點。要特別注意理論聯系實際，因此高分子溶液的配制也是這部分內容的重點，因為藥物制劑過程經常需要用到高分子溶液，而一般市售的藥用高分子大多是顆粒狀、粉末狀，如果將其直接用良溶劑溶解，則很容易聚結成團，得不到均勻分散的高分子溶液。例如聚乙烯醇和羧甲基纖維素在熱水中易溶，則應先用冷水潤濕、分散，然后加熱使其溶解，這樣才能得到均勻的高分子溶液。這樣的授課方式可以讓學生感受到這門課程的實用性，對這門課程更有學習的熱情。再者，講授高分子材料時要結構、性質、應用相聯系，讓學生知道高分子的結構決定了它的性質，而它的性質決定了其應用。例如淀粉在熱水中能發生溶脹，支鏈淀粉分子從淀粉中向水中擴散形成膠體溶液，而支鏈淀粉則仍以淀粉粒形式殘留在水中，通過離心可以很容易將直鏈淀粉和支鏈分離。這種性質與其結構有關，支鏈淀粉構成有序立體網絡，其中間被直鏈淀粉占據，形成固體溶液，在熱水中處于無序狀態的螺旋結構的直鏈淀粉分子伸展成線性脫離網絡，因而分散于水中形成膠體溶液。通過計對藥學專業特點的教學方式，可以使學生對這門課的學習更有興趣，也更容易掌握重點和難點。
三、運用多媒體教學手段
多媒體技術作為一種新的教學手段，可以將文字、圖像、動畫、視頻等數字資源整合在一個整體中。在藥用高分子教學中應用多媒體技術，具有很多的優勢。首先，多媒體技術可以在有限的時間內有效傳遞更大的信息量。其次，多媒體技術的應用可以將抽象的內容具體化，將靜止的內容動態化，更具有視覺沖擊的效果，使學生更容易接受新的知識。比如高分子反應這一章中的自由基聚合反應，其基元反應分成鏈引發、鏈增長、鏈轉移、鏈終止等，如果用傳統的板書教學手段，學生無法理解其瞬間反應的特征。而如果采用多媒體教學手段，可以將其反應過程立體化、整體化，幫助學生更容易理解這些反應。在教學過程中，筆者深刻體會到多媒體技術在這門課程教學的重要性，我們將在后續教學中探索如何更好地將多媒體和傳統教學相結合，更好得突出重點難點，更好地幫助學生理解抽象知識。
四、結語
高分子材料知識范文4
關鍵字：高分子材料；化學
我們先介紹下高分子材料，高分子材料，以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料。
天然高分子是生命起源和進化的基礎。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產資料，并掌握了其加工技術。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀30年代末期，進入天然高分子化學改性階段，出現半合成高分子材料。1907年出現合成高分子酚醛樹脂，標志著人類應用合成高分子材料的開始。現代社會中，高分子材料已與金屬材料、無機非金屬材料相同，成為科學技術、經濟建設中的重要材料。常用的高分子材料按使用特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和功能高分子基復合材料等。
高分子材料在我們的生活中使用越來越廣泛，我們可以試著用一些高分子材料的基本知識來解釋生活中碰到的一些高分子材料的特有現象。
一 為什么用塑料繩綁東西會越綁越松
日常生活中，我們經常用塑料繩綁東西，可你會發現，用塑料繩綁東西，我們越想綁緊，可不久會發現，塑料繩很快好像變長了似的，變得很松垮，于是再使勁綁起，可依然會發現，過了一會又變松了，這是為什么呢？
這里就要提到一個基本概念---力學松弛，什么叫力學松弛呢？應力松弛，是指高分子材料在總應變不變的條件下，由于試樣內部的粘性應變隨時間不斷增長，使回彈應變分量隨時間逐漸降低，從而導致回彈應力隨時間逐漸降低的現象。
我們生活中使用的塑料繩（有的地方叫化學繩）是由線性的聚乙烯或聚丙烯制成，這類高分子材料是典型的非交聯線性高分子，在綁緊的過程中，線性的高分子鏈被拉長，表面看起來很緊，但隨著時間的延長，線性高分子鏈發生了滑移，這種滑移是不可恢復的，鏈發生滑移后，塑料繩被拉伸的變長了，開始變得不能綁緊，假如此時再使勁綁緊，則線性鏈繼續發生滑移。所以用塑料繩綁東西，綁的越緊最后就會變得越松，松弛發生的厲害。因此，有經驗的人用塑料繩綁東西時，都不要綁的太緊，防止線性高分子鏈發生嚴重應力松弛。
那怎么樣才能避免這種現象呢？要用交聯的高分子材料，交聯的高分子材料通過交聯劑使線性高分子鏈變成了網狀結構，高分子網絡鏈被拉伸變形后，仍能有力的回復。如用橡膠繩綁的話會大大改善這種現象，如橡皮筋綁就會好很多，如用交聯很完善的東西綁，譬如用自行車內胎的那種橡膠綁，則基本不會發生松弛現象，會綁的很緊，不信你試試？
二 早上起床刷牙擠牙膏-擠出脹大
我們早上起來刷牙擠牙膏時，發現牙膏從牙膏管口寄出時，牙膏好像突然變大了好多？ 這是因為什么原因呢？
這里就涉及到高分子的一個重要特性---蠕變性。所謂高分子的蠕變，蠕變是指材料在恒定載荷作用下，變形隨時間而增大的過程。蠕變是由材料的分子和原子結構的重新調整引起的，這一過程可用延滯時間來表征。當卸去外力時，材料的變形部分地回復或完全地回復到起始狀態，這就是結構重新調整的另一現象。
牙膏中含有大量的高分子化合物，如濕潤劑、香料、起泡劑等等，這些高分子鏈在牙膏管中是都是呈自然卷曲的，在被擠出牙膏管口那狹小位置時，高分子鏈在管口的作用下被迫發生鏈的舒展成線性狀態，在擠出管口后，外力小時，高分子鏈在無外力作用下回自然呈卷曲狀態，從而使體積變大。
三 泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡
好多人都喜歡吹泡泡糖，剛入嘴的時候，比較硬，后來不斷的咀嚼后泡泡糖就變得很軟，居然能吹出泡泡來？這又是為什么呢？這里我們又要學到一個高分子材料特有的特性---玻璃化轉變。
一般來說，高分子材料在不同溫度下有三種力學狀態，它們是玻璃態、高彈態和粘流態。在溫度較低時，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會發生非常小的形變，此狀態即為玻璃態：當溫度繼續升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區間形變相對穩定，此狀態即為高彈態，溫度繼續升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時形變不可能恢復，此狀態即為粘流態。
我們通常把玻璃態與高彈態之間的轉變，稱為玻璃化轉變，它所對應的轉變溫度即是玻璃化轉變溫度，或是玻璃化溫度。
泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯，它的玻璃化溫度在28度左右，一般情況下低于其玻璃化溫度，其幾乎沒有流動性保持很好的形態，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化溫度，泡泡糖發生玻璃化轉變，有玻璃態向高彈態轉變，呈現出高彈態，所以嚼泡泡糖的時候剛開始嚼兩下是吹不出泡泡的，等溫度升高后，嚼軟了以后才行。
四 礦泉水瓶灌入熱水后，變成白色
生活中經常用到礦泉水瓶，有時候，會在礦泉水瓶灌入熱水，于是會發生一個奇特的現象，透明的礦泉水瓶很快變成白色，這又是為什么呢？
判斷一種材料是否透明，要看當中是否含有對光產生衍射、反射和吸收是物質，晶區的結構規整性比較好，容易有反射和散射，這些結構使光線不能透過，結晶度越低越透明，無定形區譬如玻璃是典型的無定性物質，光線就能很好的透過，透明性就很好。
高分子材料知識范文5
關鍵詞：高中化學教材；前沿科技；合成有機高分子化合物；六國比較
文章編號：1008-0546（2015）07-0057-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.020
21世紀，科學技術已廣泛融入到現代生活各個方面。高中化學教材中前沿科技知識的滲透和編入不僅能體現課程綜合化與融合性的要求，更能使學生深入認識本學科甚至是交叉學科領先的科學技術[1]，讓學生意識到化學學習的意義和價值，認識到利用化學知識解決生活中問題的重要性，感受化學科學的實用性和創造性。世界各國高中化學教材均將科技前沿知識滲透到教學內容中作為在教材內容創新的重要方面，在保證內容選擇的基礎性與時代性的和諧統一方面各有特色。合成有機高分子材料是現代科技硬件的重要載體，被廣泛應用于醫藥衛生、現代工農業生產以及國防科技、航空航天、信息通訊和生物工程等各個領域，是化學前沿科技最具代表性成果之一，也是學生認識化學科技在社會生活中應用最好的學習資源。本文以合成有機高分子材料為切入點，通過研究世界發達國家高中化學教材在內容選擇、編排與呈現方面滲透前沿科技成果的理念與做法，以期為我國高中化學教材內容創新提供啟示。
一、研究對象
研究選取了中國、日本、澳大利亞、新加坡、美國、英國六國的主流高中化學教材作為研究對象，其名稱、出版社、出版信息見表1。
二、內容選取
要認識合成有機高分子材料，“合成有機高分子化合物”是其重要的基礎。我們從“合成有機高分子化合物”內容入手研究。
1. 選取比例
“合成有機高分子化合物”包含“合成有機高分子化合物基礎”（以下簡稱“合成基礎”，主要包含單體、聚合反應、高分子化合物的結構與合成高分子化合物的合成技術等內容）、“合成高分子材料”（主要包含各類合成高分子材料的性質、結構、合成、用途、分類及處理等內容）、“功能高分子材料”和“復合材料”四部分內容。用該四部分內容的知識點數目除以“合成有機高分子化合物”總知識點數目，所得百分比來表示各部分內容選取的比例。六國高中化學教材中四部分內容占“合成有機高分子化合物”的比例見圖1（左側餅形圖）。
由圖1可以看出，“合成高分子材料”在六國教材中均為最主要的內容（比例均在60%以上）；其次是“合成基礎”（比例平均在20%～30%）；“功能高分子材料”各國差異較大：比例最大（11%）為中國教材，其次是日本教材（8%）、新加坡教材（5%），其他國家沒有該部分內容；“復合材料”只有中國和澳大利亞教材涉及，比例均為2%。
“合成高分子材料”包含“塑料”“化學纖維”和“合成橡膠”三部分內容。用同樣的方法求得圖1右側餅形圖的數據，可以看出，“塑料”在六國教材中所占比例均為最大（比例均在45%以上），其次分別為“化學纖維”和“合成橡膠”（美國和英國教材除外）。
2. 內容深度
從學習認知水平角度分析，發現，日本教材在“合成高分子材料”、“合成基礎”部分內容最深，難度最大。
日本教材在“塑料”部分介紹的塑料種類最多，包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尿素樹脂、酚醛樹脂、聚硅氧烷樹脂、聚醋酸乙烯酯、密胺樹脂和離子交換樹脂共10種；澳大利亞教材提到9種，新加坡教材5種，中國和英國教材僅為3種，美國教材最少，為2種。日本教材不僅包含的塑料種類最多，而且都深入詳細地介紹了每一種聚合物的性質或結構以及聚合反應方程式和用途。澳大利亞教材雖然給出的塑料種類多，但是除了詳細介紹聚乙烯、聚氯乙烯這兩種聚合物，其他都是簡單介紹其性質和用途。中國教材包含的塑料種類雖少，但對聚乙烯和酚醛樹脂兩種聚合物的介紹最為詳細。
在“化學纖維”部分，日本教材編入的化學纖維種類最多，包括合成纖維中的6-6尼龍、芳綸纖維、6-尼龍、滌綸、聚丙烯腈纖維、維綸，和人造纖維中的粘膠纖維、銅氨人造絲、醋酸鹽纖維共9種，并且從性質、聚合反應方程式、用途這幾個方面詳細地一一介紹。中國教材僅簡單提及“六大綸”。新加坡教材給出2種，澳大利亞和美國教材僅給出1種。
在“合成橡膠”部分，日本教材提到的合成橡膠種類最多，包含丁苯橡膠、腈基丁二烯橡膠、聚氯丁二烯共3種，并詳細介紹其性質或符號以及聚合反應方程式或用途。中國教材僅講到順丁橡膠一種，但從特點、聚合方程式以及橡膠的硫化和用途等方面很詳細地進行了介紹。美國教材僅提到丁苯橡膠的符號。
在“合成基礎”部分，日本教材提到的聚合反應方式最多，包含加聚、縮聚、開環聚合、共聚合4種，中、澳、新、美、英五國教材僅呈現了加聚、縮聚2種。
3. 課程功能實現
從教材中“合成有機高分子化合物”內容的課程功能實現角度分析，我們發現六國教材中澳、新、美、英教材更加注重對科學方法的教育：
（1）實施技術方法教育。澳大利亞教材把“合成有機高分子化合物”作為技術教育的重要內容，占用一節的篇幅詳細介紹了7種修飾多功能高分子聚合物的手段和3種高分子材料成型技術，以及各種手段和技術的應用[2]。澳大利亞教材中該部分內容將高分子合成的基礎原理和化工生產結合起來，是合成理論過渡到實踐的橋梁，實現了合成技術的“工藝化”，是培養學生技術素養的有效內容。
（2）滲透環保教育。新加坡和英國教材除了介紹塑料的廣泛應用之外還選取較大量的內容來講述其危害性，澳大利亞和美國教材詳細介紹了“分類回收法”的廢舊塑料處理方法，澳大利亞和中國教材提到了可降解高分子材料的研發，這將有利于學生了解材料的使用與環保的關系。
（3）提升實踐能力。澳大利亞和美國教材詳細列出了塑料制品的回收標識、代表的類型名稱及性質、應用。回收標識也是健康證，學生可以在生活中根據編號來判斷塑料的種類和質量，從而有利于幫助學生學會鑒別化學信息的真偽和品質，養成獨立思考及反思的能力，培養學生的批判性思維，同時啟發學生學會利用分類的方法解決生活中的化學問題，引導學生將化學知識應用到實踐中去，提升學生的實踐能力。
三、組織編排分析
表2列出了各國教材中涉及“合成有機高分子化合物”內容的章節編排情況。
依據教材中章節的設置，我們發現其組織編排方式有2種類型：（1）獨立成章。中國和日本教材分設兩章介紹有機高分子化合物，澳大利亞和新加坡教材設置一章。日本教材按合成有機高分子化合物的分類設章，而中國教材是按學習難度于必修2和選修5分設兩章，采用螺旋式的組織編排方式。（2）獨立成節。美國和英國教材如此。
依據教材編寫所體現的課程觀分類，其組織編排方式有2種類型：（1）學科中心設計取向。中、美、新教材以有組織的學科知識作為教材設計的基點，按照學科結構為中心來組織學習內容[3]；（2）社會生活問題中心設計取向。日、澳、英教材以生活、社會問題作為教材編寫設計的基點，巧妙地將合成有機高分子化合物與生活實際聯系起來，使學生在潛移默化中學會利用所學知識原理更科學、深入地認識、利用生活中的有機高分子材料，更大限度地實現其教學價值。
另外，各國教材組織編排各具特色：（1）日本和澳大利亞教材設置了章的上級標題――“研究領域”，使知識體系更加系統、清晰；（2）澳大利亞和新加坡教材的節標題設置詳細、具體，核心概念界定清晰。中國教材章下的節標題少，每個節標題包含內容范圍過大，且節標題下的小標題很少，導致框架不清晰，文字閱讀量大，不利于學生進行信息提取，加之該部分知識內容多，分類復雜，這無形之中加大了學生學習難度。
四、結論與啟示
通過對六國教材“合成有機高分子化合物”內容分析和組織編排的比較，我們可以獲得如下結論：
“合成有機高分子材料”均已成為高中化學教材中合成有機高分子化合物的核心內容。教材中增加合成高分子材料種類與反應類型，可為學生廣泛認識生活中的高分子材料奠定堅實的理論基礎，使學生深入理解有機化學基礎，拓展有機合成的創新性思維，以化學學科思維更科學深入地認識身邊的高分子材料制品；同時，高分子材料制備技術方法的介紹對于提升即將面臨職業定向的高中生的應用創造能力和技術素養有著重要作用；再有基于合成有機高分子化合物的介紹，滲透環保意識，有利于使教材向多維化和融合性發展。
我國高中化學教材在核心內容的選取上同各國一致，并采取由淺入深螺旋式的組織編排方式，這些是值得肯定的，但合成高分子化合物類型單一，缺乏與生活相聯系和對科學方法的滲透這些問題值得我們深思。由此我們提出如下建議：在內容選取方面，應適當豐富合成高分子化合物的種類；充分發揮前沿科技類內容所特有的教育功能，注重對技術方法、環保意識、實踐能力和批判性思維的教育，全面提升學生的應用和創新能力。在組織編排上，前沿科技類內容更適合采取社會生活問題中心設計編排，注重化學與社會生活實際的緊密聯系；對于內容繁雜的部分建議采用細致詳細的標題設置，同時可選擇性增設“研究領域”等標題。
參考文獻
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高分子材料知識范文6
關鍵詞： 聚合物材料 成型加工 教學改革 課程建設
聚合物的成型加工是獲取高分子材料制品、體現材料特性和開發新材料、新產品的重要手段，是高分子學科的重要組成部分，已形成獨特的理論體系和技術方法[1]。因此，聚合物成型加工課程與高分子化學和高分子物理課程一起，成為高分子材料專業學生最重要的專業基礎課程。為使學生以大工程的整體觀來了解和掌握聚合物的成型加工，這門課程將涉及諸多內容，包括影響聚合物性能的物理化學因素、添加劑的分類和作用、配方設計方法、聚合物流變學、成型加工設備、成型工藝條件及控制等。如何使學生通過本課程的學習，具備高分子材料科學的專業知識和專業素養；培養學生解決實際問題和創新科研的能力，為以后從事高分子材料制品的研發、設計和生產工作奠定堅實的理論與實踐基礎，一直是廣大高分子專業教師在教學過程中關注的重點[2]。這需要我們在多方面進行改革。
1.課堂教學改革
1.1明確培養目標，強化理論基礎。
江蘇大學高分子材料與工程專業成立于2002年，最初聚合物成型加工課程主要圍繞塑料和橡膠的主要品種及其制品的生產原料、成型工藝、加工方法、材料、性能和產品質量控制等內容開展教學。我們在總結前幾屆畢業生從事工作的實際情況和企業對本專業畢業生在知識結構、能力要求的基礎上，于2012年再次修訂了本科生培養計劃。本科院校需要培養既有一定理論基礎，又具備較強實踐能力的高素質應用型人才，這與高職類院校主要培養服務于生產一線的操作型、技能型人才不同。具體到聚合物成型加工這門與實踐聯系緊密的課程，在教學過程中，仍然要重視對基礎理論知識的講解，讓學生不僅“知其然”，更“知其所以然”。除了高分子物理、高分子化學及聚合物流變學等聚合物成型加工的基礎理論外，成型加工技術本身也存在系統的原理知識，不容忽視。教師在課程教學中應注意結合本學科前沿研究領域和最新研究動態、介紹重點科技成果，豐富和活化教學內容，使教學跟上時代的步伐，讓學生能夠掌握更多、更新的專業知識。
1.2圍繞課程主線，精心組織教學內容。
在成型加工課程學習中，學生需要系統學習和掌握聚合物的加工流變性能、聚合物加工過程中的物理化學變化、助劑的作用及配方設計原理、各種物料的混合和分散機理，以及成型加工的設備和工藝等。與其他課程相比，聚合物成型加工的課程內容較為龐雜而分散，理論知識的半經驗性較強，這給課堂教學帶來了一定的困難。因此，抓住課程內容的主線，突出理論重點就顯得尤為重要。
根據聚合物成型加工涉及的主體內容，本課程主要圍繞“高分子材料—成型加工—制品性能”這條主線來組織教學內容。教學過程中，要著重講明高分子材料的成型加工不是簡單的工藝操作，高分子材料、成型加工、制品性能這三方面是相互關聯的，制品的性能取決于高分子材料和成型加工方法及工藝的選擇，而制品的性能又反過來指導聚合物的改性、應用及加工，優化成型工藝。因此，如何抓住教學主線，讓學生全面掌握高分子材料、成型加工及制品性能各自特性及相互關系，使學生融會貫通、舉一反三，是這門課程教學的重點。
在教學過程中，始終圍繞教學主線，從高分子材料的結構與性能和材料的加工原理出發，以成型加工的工程觀點為著眼點，剖析各種高分子材料成型加工的共性和區別，這樣可以使原本較為分散的理論知識相對集中并系統化，讓學生更為清楚地了解和掌握抽象概念和半經驗理論所反映的實質問題。比如在講解聚合物材料的壓制成型時，分別介紹了適用的熱固性塑料、橡膠及復合材料的特性及成型工藝性能，不同加工方法和成型工藝條件生產制品的特點及控制條件，并通過具體的例子說明了成型加工工藝與制品性能的相互關系。這樣的講解生動地體現了“高分子材料—成型加工—制品性能”這條高分子材料成型加工的主線，使教學內容由龐雜繁多變得簡單易懂，通過理論結合實際，強化了學生的專業知識，教學效果良好。
1.3結合課程特征，采取靈活教學方法。
聚合物材料制品的性能既與聚合物本身的性質有關，同時又在很大程度上受到成型加工過程的影響。這其中不但涉及很多高分子化學和物理的理論問題，而且與生產實際密切相關。因此，本課程是一門理論性和實際性都很強的課程，如何在教學過程中將基礎理論和生產實際結合起來，用理論知識來解釋具體生產中遇到的實際問題，或以實驗和實際生產中的具體例子來說明基礎理論，使學生在學習過程中掌握專業知識，是本課程教學的核心問題。
因此，我們根據聚合物成型加工課程具有很強的綜合性和實踐性的特點，借助于江蘇大學目前多數教室都安裝了多媒體教學設備的優勢，將圖像、聲音、動畫和視頻等各種多媒體信息引入到教學過程中，利用工廠和車間的場景圖像、成型設備的實物照片、加工工藝過程的動畫仿真模擬等信息對授課內容進行補充和深化。這樣不但可以豐富課堂內容，增加信息量，而且可以大大加深學生對基礎知識的理解和印象，使學生對成型加工原理和工藝獲得理性和感性的雙重認識，從而提高教學效率。
為進一步將課堂教學與實際生產結合起來，在教學中緊密貼近工廠實際，江蘇大學高分子材料與工程專業專門安排了兩門為期各兩周的課程設計，即高分子材料生產工藝設計和聚合物反應工程及設備設計。讓學生在專業教師的指導下，針對具體的通用或特種高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）及其制品，設計出相關聚合物材料及其產品項目內容，包括原料品種、型號選擇、工藝流程及設備確定、產品質量檢測，以及廠房布局和規模，等等。通過課程設計，可以有效地讓學生系統地掌握所學知識，并獲得一定的靈活應用的能力，為后期的畢業設計乃至畢業后走上工作崗位打下基礎。
2.實驗實踐教學改革
前面已經談到，聚合物材料成型加工是一門實踐性很強的專業課程，僅憑課堂教學是難以真正實現教學目標的，并且容易使學生學習時感覺枯燥，實際工作時不能學以致用。因此，這門課程的實驗是不可缺少的。只有讓學生在實驗室和工廠中實地了解和直觀認識成型設備、工藝控制和生產線管理，對聚合物成型加工的整個工藝流程進行整體和全面的認知，他們才有可能創造性地利用學習的理論知識來真正解決生產中遇到的具體問題[3]。
目前江蘇大學高分子材料與工程專業建有約200m2的專業實驗室，購置有注塑機、擠出成型機、高速混合機、平板硫化儀等成型加工設備，以及拉伸實驗機、沖擊實驗儀、硬度儀、紫外老化儀、高低溫實驗箱等各種材料及制品性能檢測儀器。利用這些儀器設備，我們圍繞課程主線，將聚合物材料的制備、成型加工、結構表征及性能測試等方面有機地聯系起來，開設了一系列的綜合性實驗。比如，在聚合物的注射模塑成型實驗中，要求學生從原料的選擇開始，分析原料的結構和性能特點，有針對性地設定成型加工工藝參數，并在注塑成型得到制品后，對其熔點、熔融指數、熱變形溫度及力學性能等進行表征和測試。通過對這些聚合物原料—成型加工工藝—制品性能數據之間關系的分析與總結，使學生形成科學研究的思路，掌握解決實際問題的方法。
此外，聚合物材料成型加工具有很強的工程應用性，需要學生建立起大工程的整體觀。要達到這樣的教學水平和目標，僅靠課堂的學習和實驗室實驗是不夠的，還應該讓學生到工廠、車間參觀實踐，實地了解成型設備、工藝控制及生產線管理等，使學生對工業化生產有具體、直觀的感受。
針對這樣的問題和現狀，本專業積極與周邊高分子材料企業加強聯系和交流，目前已建成近10個實習實踐基地，涉及聚合物成型加工領域的各個方面，包括模壓發泡成型、壓延成型、注射成型、擠出成型等。通過與這些企業的合作，學生可以現場實地對各種成型加工涉及的原料準備和處理、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。在此基礎上，組織學生針對成型過程中的某一感興趣的內容，或參觀實踐中發現的具體問題進行資料查閱和文獻調研，對涉及該內容和問題的基本原理和基礎知識進行更深入的學習，在此基礎上提出解決問題的思路和方案并驗證。這樣就使學生真正將基礎理論與實際應用結合起來，掌握科研的方法，培養科學的思維，成為真正有創造力的人才。
參考文獻：
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[3]程絲，王新波.高分子材料專業聚合物加工實驗的改進與探索，高校實驗室工作研究，2009，2：50-51.
