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高分子材料研究課題范文1
關鍵詞：高分子專業；實驗教學；改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0098-02
長期以來，國內高校高分子材料專業教學偏重理論課，專業實驗課所受重視程度不夠，基本上還是傳統的實驗。針對現存問題，筆者所在高校進行了高分子材料專業實驗教學改革，取得了良好的教學效果。鑒于此，高分子材料本科專業實驗教學改革應著力于以下五個方面。
一、正確認識實驗教學的作用，提高實驗課程在專業培養計劃中的比重
正確認識實驗教學是提高實驗教學效果的基礎。高分子材料專業理論教學與實驗教學這兩個方面相對獨立、相互依存、相互促進。實驗教學與理論教學相比，更具有直觀性、趣味性和連貫性，對于培養學生的動手能力、科學能力和創新能力具有不可替代的作用。實驗教學內容以理論教學內容為基礎，但比理論教學內容更加注重實際，強調動手能力與運用知識的能力。學生通過實驗教學的各個環節，能提高分析問題、解決問題以及創新的能力。由于以往過于強調理論教學，對實驗教學重視不夠，因而高分子材料專業實驗教學課時少，在專業培養計劃中的比重相對較小。為改變這一狀況，本實驗課程新增了60課時用于綜合性實驗教學，另外還新增了課時用于設計性創新性實驗。這樣，高分子材料專業實驗教學課時大幅增加，為保證實驗教學質量打下了基礎。
二、引入開放式實驗教學模式
集中實驗教學有其本身的優點，能在規定的時間內訓練學生的基本實驗操作技能，引導學生形成科學的實驗方法和嚴謹的實驗作風。然而，所有專業實驗都集中開課的話，學生實驗的積極性和主動性難以提高，主觀能動性不能得到很好的調動，不利于創新能力的培養。針對集中實驗的缺點，需要做大幅的改革。在學生接受了一定的集中實驗訓練，具備基本實驗技能之后，新增了綜合性與設計性創新性實驗，以激發主觀能動性，鍛煉學生分析問題解決問題的能力。將該部分專業實驗設置為開放性實驗，學生根據自己的課表選擇實驗時間，預約實驗平臺進行實驗，可提高學生的實驗主動性，也能解決實驗場地與時間難以安排的問題，從而彌補了集中實驗教學的缺陷。
三、補充更新實驗儀器設備，并將科研儀器用于實驗教學
由于全?；瘜W實驗教學的整合，高分子材料專業實驗儀器設備人均占有率下降，并且部分專業實驗教學儀器設備老化。通過申請專項經費，補充更新了實驗教學設備，保證學生能及時開展實驗。同時，針對開展綜合性實驗和設計性創新性實驗，為緩解實驗教學儀器設備的不足，學院測試中心為學生專業實驗提供免費測試分析服務。筆者所在學院測試中心由儀器分析中心和高分子材料加工中心兩部分組成，屬于211工程和985項目投資建設的公共實驗平臺，具有較大的規模，總面積達900平方米，擁有50余臺先進精密的大中型儀器設備，并且高端先進儀器設備還在不斷地引進當中。此外，還有雙螺桿擠出機、注射成型機、開煉機、密煉機和平板壓機等加工設備，面向高分子材料加工研究方向。該中心能為專業實驗教學提供強大的分析測試平臺支撐。學院還動員各課題組參與實驗教學，并可免費使用各課題組自有的儀器設備。
四、對實驗教學各部分內容進行合理組織，分階段進行教學
1.加強基礎實驗，訓練基本實驗技能。高分子材料專業基礎實驗以演示性和驗證性實驗為主，側重于某個反應、某個性能、單一操作的基本訓練，以鞏固和加深對專業基礎理論的理解，培養學生基本實驗操作技能，是養成良好實驗習慣的基本環節。通過這些基礎實驗的訓練，為后續的綜合性實驗和設計性創新型實驗打下了基礎。根據高分子材料三門專業課的內容，可以安排如表1所示的20個基礎實驗，基本涵蓋了高分子化學實驗、高分子物理實驗和高分子材料加工實驗。
2.增加綜合性實驗，提高綜合運用專業知識解決問題的能力。綜合性實驗要求對所學理論知識和基礎實驗知識進行有機融合，去解決比較復雜的實驗問題，其目的是綜合運用專業知識能力去分析和解決問題。綜合性實驗的選題在注重科學性的同時還要兼顧可行性和實用性，難度也要適中，最好能涵蓋高分子化學實驗、高分子物理實驗和高分子材料加工實驗這三部分內容。綜合性實驗要體現多門課程的融合，實驗操作涉及多種實驗技能的運用。在之前專業基本實驗的基礎上，再通過綜合性驗的訓練，讓學生經歷一個循序漸進的提高實驗技能的過程，掌握專業研究的基本方法。高分子材料專業綜合性實驗安排在基礎實驗之后進行，在大學第六個學期開課，綜合性實驗目錄如表2所示。
3.通過設計性創新性實驗提高創新能力。設計性創新性實驗本質上屬于“真刀真槍”的科研工作，共分為兩部分。第一部分是新型高分子材料實驗的設計，訓練學生實驗的構思、設計能力。學生與指導教師互選，共同確定感興趣的研究課題。學生查閱資料，了解課題研究背景與創新性，明確研究目標，提出具體實驗方案。與指導教師討論，修改、確定實驗方案，最后撰寫實驗設計報告。在上述實驗設計訓練的基礎上，可通過學校的PRP（Participation in Research Program）項目，開展創新性實驗工作，這是設計性創新性實驗的第二部分內容。PRP項目是我校專門為本科生開展創新性實驗提供的科研項目，有專門經費支持。通過師生互選，共同申報該類項目，學校批準后實施。PRP項目在老師指導下進課題組實驗室完成，屬于開放式實驗，包括課題立項、開題、中期匯報和結題答辯四個過程。
設計性創新性實驗是實驗教學方式方法的革新。由指導教師提出實驗項目、實驗目的，學生綜合運用專業知識設計實驗方案與具體步驟，在老師指導下完成實驗，最后總結，寫出實驗項目報告。通過設計性創新性實驗的訓練，動手能力、分析與解決問題的能力得到了提高，逐步了解科學研究的思路和方法，全方位地提升學生的創新能力。
五、采用實驗操作與實驗報告并重的評價方式
學生實驗成績的評價是實驗教學的重要環節，也是專業實驗教學改革的重要部分。以往基本上依據實驗報告做評價的方式存在嚴重弊端，需要進行改革。新的實驗成績的評價注重操作、注重過程、注重綜合運用知識的能力。根據實驗教學類型，成績評價有以下三種方式。對于基礎實驗，出勤和實驗預習報告占20%，實驗操作技能及實驗結果占50%，實驗報告占30%。對于綜合性實驗，實驗開題報告占30%，實驗操作技能及實驗結果占50%，實驗報告占20%。對于設計性綜合性實驗，考核成績由實驗總結報告成績和項目答辯的成績組成，分別占60%與40%的比重，強調綜合運用專業知識解決實際問題的能力。
綜上所述，對高分子材料專業實驗教學改革進行上述五個方面的改革實踐，并通過這一系列專業實驗的科學訓練，高分子材料專業學生能熟悉使用常見專業實驗儀器，達到掌握基本的實驗技能和實驗方法，綜合運用專業知識的能力得到加強，分析與解決問題的能力顯著提高，為畢業論文及以后的科研工作打下牢固的基礎。
參考文獻：
[1]卞軍.高分子材料與工程專業基礎實驗教學改革探析――借鑒美國大學理工科實驗教學及管理經驗[J].教育教學論壇，2014，（9）：26C28.
[2]韓哲文高分子科學教程[M].第2版.上海：華東理工大學出版社，2011.
高分子材料研究課題范文2
【關鍵詞】情境認知 聚合物結構分析 研究性教學
基于情境認知下的研究性教學是指在教學過程中由教師創造有利于創新思維的學習環境，激活學生探究問題的熱情，引導學生創造性地運用自身知識去自主發現問題、解決問題，在解決問題過程中拓寬知識面，具有適應環境與改造環境的能力，捕捉信息與把握機遇的能力；具有良好的合作精神和團隊意識，從而獲得成功的教學方式。
一、社會實踐、實驗操作、結構模型制作等環境下研究性學習的實施
研究性教學并不是全盤否定知識的傳授，知識傳授仍然是大學專業課程教學的重要任務之一，但是大學專業課程的教學還有另一項更為重要的任務，就是引導學生自主探究和體驗知識的形成過程，鼓勵學生合理地質疑和批判書本知識，發表獨立見解，培養學生的創新意識和創新能力。
1.社會實踐。社會實踐要求教師從學生的實際出發，考慮學生的認知需求和興趣愛好，注意收集、挖掘和提煉聚合物的實際應用和生活中適合課程研究性教學的素材，精心設計既能培養學生綜合應用能力，又具有一定探索性的研究課題，供學生學習研究，號召學生做課題調查，收集第一手資料。
2.聚合物結構模型制作。教師要帶領學生制作聚合物結構模型，在制作的過程中讓學生親自體會應考慮的“原子顏色”、大小、化學鍵的長度及聚合物的結構特點等諸多因素。熟悉和了解不同聚合物的結構、特點、應用和合成方法。
3.實驗操作。實驗的優勢在于直接培養學生解決實際問題的能力，根據認知心理學知識，實驗的技能屬于程序性知識，它與認知領域和動作技巧息息相關。盡可能地讓學生到高分子實驗室親自操作聚合物合成實驗，加強對實驗原理、規則和實驗動作要領的認識，初步形成認知技能和技術操作技能。積累必要的高分子材料知識，提高動手操作能力，加強感性認識。
二、多媒體環境下研究性學習課堂教學的實施
1.模擬實驗。精心編制聚合物結構分析模擬實驗課件，模擬實驗不僅是高新科學技術的產物，更主要的是集中了教師集體的智慧和教學經驗的成果。課件從實驗理論、內容、方法、步驟、技巧，甚至教書育人等方面都給予了周到和充分的考慮。教師可根據自身的教學經驗，提高聚合物結構分析實驗教學的效果。另外，課件提供的聲情并茂的背景資料，也能夠最大限度的吸引學生的注意力。
2.明確課堂教學目的，理論聯系實際，提高教學效果。研究性教學使教師非常明確所講授的內容，講授起來非常具體生動。而學生也十分明確所學的知識。由于問題有明確的時空定性，學生具有一種親切感，很容易接受，而且容易產生聯想，學習的主動性明顯提高，能主動發現問題、解決問題。所以教學目的非常明確，具有很強的教學針對性。相對于教材一般系統性和理論性較強，但案例分析不夠，研究性教學具有理論聯系實際，在大量案例分析中，能夠靈活地運用理論知識，并與實際緊密結合，學生容易接受，也能從中學會理論聯系實際的方法，提高了學習的主動性和積極性。
3.開闊學生的學術視野，增強創新思維。學生的學術視野一般來自教師的教學內容、教材和網絡等資料，如果不加以總結，這些學術知識比較零散、孤立，而且學術知識的深度不夠。研究性教學把聚合物教學問題作為研究課題，可以統攬高分子材料方面多家學派的學術觀點。全面深入地討論所涉及的學術問題，而且使學生學會如何去捕捉聚合物學術信息，并把這些信息應用于自己的學習和研究。學生進行發散性思維去追尋事物發展的內在聯系和本質，這是聚合物等高分子材料方面的知識躍遷和解決現實中材料等問題的有效途徑，也易于培養學生的創新思維能力。
三、基于網絡環境下研究性學習的實施
1.布置任務，創設情境。根據聚合物課堂教學目標，教師提前布置學習任務，要求學生上網查閱相關資料，了解相關的工業應用、研究現狀等知識。教師既可以直接給學生提供相關網址，也可以指導學生學會搜索引擎的使用技巧，由學生自行在網上查找聚合物方面的相關資源。教師利用多媒體網絡軟件聲、色、動畫與文字相結合的優勢，創設疑難情境，在教學內容和學生求知的心理之間創設一種“不協調”。設疑尋導，使學生產生較強的求知欲。
2.啟發思考，自主探究。通過與教師在線交流，對查閱資料加以整理、分析、修改、歸納、總結。得出個人觀點和看法。教師組織學生參加討論，并對討論進行指導和引導，讓學生自由暢述、相互啟發，積極發表見解，交換彼此意見，加深對問題的理解，獲取更深入的體驗，形成良好的合作學習氣氛。在此基礎上圍繞研究主題開展靈活多樣的研討活動，教師及時的有針對性地進行提醒、點撥與啟發，幫助他們進一步提高學習聚合物結構分析的積極性。
3.指導求新，展示成果。體現研究性學習成果的形式(聚臺物方面的論文、聚合物方面的調查報告等)由學生自主選擇，具體可通過網頁、演示文稿等形式展示給其他學生，并通過創建E-mail、論壇、博客、聊天室等平臺聽取他們的反饋和建議。展示學生的探究成果。一方面，能給全體學生創造一個向他人學習的機會，另一方面，展示者能獲得成就感，保持自己的探究興趣。
4.激勵創新，效果評價。在網絡環境下的聚合物結構分析研究性學習中，教師應引入完善的評價機制，選擇有效的評價方法，以激勵和監督學生的學習和研究。例如，運用檔案法為每個高分子材料專業的學生建立檔案，通過追蹤和記錄學習過程的信息和資料、郵件、論壇記錄及所創建的網頁等，來完成基于過程和結果的評價。
高分子材料研究課題范文3
一 、凝膠滲透色譜的發展概況
茨維特（Tswett）創立的液體色譜技術，由于分離效率低、分離時間長、適用范圍窄等缺點，使它的發展一直受到很大的限制，長期停留在原始的實驗階段。直到1959年，Porath和Flodin用交聯的縮聚葡萄糖制成的凝膠來分離水溶液中不同相對分子量的物質，如蛋白質、核酸、酶和多糖等。他們制備的具有一定孔度和強度的凝膠立即以商品“Sephadex”出售，并正式以“凝膠過濾”一詞表示這一分離過程。
有機溶劑體系的凝膠色譜首先需要解決適用于有機溶劑的凝膠的制備問題。1964年，Moore以苯乙烯和二乙烯苯在不同的稀釋劑存在下制成一系列孔徑不同的凝膠這些凝膠可以在有機溶劑中分離相對分子量從幾千到幾百萬的試樣。第二年，Maly以示差折光儀為濃度檢測器、以體積指示器為相對分子質量檢測器制成凝膠色譜儀，這些凝膠和儀器立即被制成商品出售。這樣，凝膠色譜技術很快就成為在高分子科學領域內被廣泛應用。幾十年來，凝膠色譜一直是一個非常活躍的研究課題，無論在凝膠制備、儀器技術性能、數據處理和理論研究上都有較大進展，它的應用范圍逐步從生物化學、高分子化學、無機化學向其它領域滲透，已經成為化學領域內一種重要的分離手段。
二 、凝膠色譜測定相對分子質量或排布的方法
1.直接法
直接法是指凝膠色譜儀和粘度計或光散射儀聯用；而最常用的間接法則用一系列分子量已知的單分散的（分子量比較均一）標準樣品，求得其各自的淋出體積Ve，作出logM對Ve校正曲線（圖1）。
圖1 凝膠色譜分離范圍
logM=A-BVe， 當logM>logMa時，曲線與縱軸平行，表明此時的流出體積（V0）和樣品的分子是無關，V0即為柱中填料的粒間體積，Ma就是這種填料的滲透極限。當logM
2.普適法
上述訂定的校準曲線只能用于與標準物質化學結構相同的高聚物，若待分析樣品的結構不同于標準物質，需用普適校準線。SEC法是按分子尺寸大小分離的，即淋出體積與分子線團體積有關，利用Flory的粘度公式：
R為分子線團等效球體半徑。[η]M是體積量綱，稱為流體力學體積。眾多的實驗中得出[η]M的對數與Ve有線性關系。這種關系對絕大多數的高聚物具有普適性。普適校準曲線為
因為在相同的淋洗體積時，有[η]1M1=[η]2M2
式中下標1和2分別代表標樣和試樣。它們的Mark-Houwink方程分別為
因此可得
或
將上式代入，即得待測試樣的標準曲線方程
K1、K2、α1、α2可以從手冊查到，從而由第一種聚合物的M-Ve校正曲線，換算成第二種聚合物的M-Ve曲線，即從聚苯乙稀標樣作出的M-Ve校正曲線，可以換算成各種聚合物的校正曲線。
三、凝膠滲透色譜在制漿造紙中的應用
1.測定木素相對分子質量及其分布
凝膠色譜法廣泛地應用于木素樣品相對分子質量及其分布的測定，然而由于木素結構的復雜性和特殊性，在溶劑中表現出不同的流體力學性質。因此，并沒有一個普遍適用的測定木素相對分子量及其分布的色譜條件。對于不同的樣品，需要用不同的凝膠柱、流動相和標樣相配合，才能收到良好的效果。
另一方面，除了木素磺酸鹽易溶于水外，各種木素在四氫呋喃（THF）中溶解度都很小。若不能充分溶解，會影響結果的準確性。另外，木素的酚羥基可以與THF形成氫鍵，從而使其流體力學體積增大，使測定結果偏高，因此木素樣品需經衍生化處理才能測定，一般木素、硫酸鹽木素、堿木素、有機溶解木素都用乙酰化或甲基化處理。
乙?；椒ǎ簩⒛舅貥悠啡芙馀c已經純化的吡啶-醋酐混合液（體積比1∶1）中，通N2保護，在室溫下置于暗處反應24h以上。反應結束后，過量的酸酐可以通過加入甲醇-冰水分解?；旌险舾珊?，加甲苯，使乙?；旌衔飸腋∮诩妆街?，再蒸去甲苯。殘留的乙?；噭╇S共沸物蒸去。這種方法有不能使全部羥基乙?；约翱赡茉斐赡舅丶壏謥G失的缺點，有人提出在常規乙?；?，用醋酐、吡啶和甲苯進行共沸蒸餾改進。
高分子材料研究課題范文4
關鍵詞：生物化工 發展 作用
一、生物化工的發展前景
1.生物化工的發展狀況
近年來社會討論最多的莫過于能源問題，石油、煤炭等都是不可再生能源，一旦消耗殆盡就會影響人類的生活和社會發展，人們也致力于尋找新的能源。而生物能源恰好可以滿足人們的需求，它可再生，對環境污染小，儲藏量大。比如說，氫能儲藏量大分布范圍廣，利用它解決能源短缺很有效；燃料酒精的開發很有價值，利用玉米等農作物提煉酒精作燃料，既環保又有發展空間。尤其近十年來，世界生化技術迅速發展促使生化領域取得了許多重大科技成果，主要表現在：一能源方面，纖維素發酵連續制造乙醇已成功，煤制甲醇、煤制烯烴技術已成熟；二環保方面，固定化酶處理氯化物已實際應用；微生物法生產丙烯酰胺、脂肪酸、 乙二酸等產品的生產已達到了一定規模。
常軼智說過，“由于人們對生物發展的越來越重視，生物技術和生物化工技術已經初具規模，例如微生物法生產丙烯酰胺、透明質酸、己二酸等。還有，我國檸檬酸的產量已經達到世界領先水平，在生物農業，食品等方面也有很多成就。
我國在氨基酸的發展中，谷氨酸的發展及產業已經獨具規模，谷氨酸俗稱味精，是世界上銷售量最大的氨基酸，我國在谷氨酸的發展中僅次于抗生素的發展。近年來，我國還開發了許多的生物農藥——蘇云金桿菌、井岡霉素、公主嶺霉素等，這些生物農藥都具有高效安全、低毒方便等特性，在對農作物殺蟲方面都很有效。我國在生物催化劑發展方面也有很快的提高，2009年光生物催化劑已經有近兩億美元的市場。
2.我國生物化工發展存在的問題
政府不夠重視生物化工，資金的投入不夠，政府對生物技術產業因為了解不深故認可度不高，不能成長遠角度看生物化工產業，導致生物化工產業發展總是有一些障礙。另外，產業化程度低，科技研究成果不能很好的轉化為生產力。由于生物化工技術研究費時，周期長，不能在短期內見效，不能實現經濟效益的立即體現，所以研究力量不均勻，企業對其投入不大。我國沒有像發達國家一樣的強大的研發隊伍，團隊力量不夠。
二、生物化工的應用
生物化工涉及多個領域，主要是生物高科技醫療制藥產品、資源能源和環保三方面的領域。像生物降解高分子材料指的就是能被生物體侵蝕而降解的材料。生物降解高分子材料的應用十分廣泛，一是可以利用在醫療方面，外科手術的縫合線，人造血管等制品，骨骼代替物如人工關節等；二是可以利用在工業方面，無污染可再生的降解再生的包裝材料；三是農業方面可用作殺蟲劑的釋放可控制材料。生物轉化的實現，促進了酶在藥物合成中的應用。用酶和細胞代替化學催化劑進行有機合成具有選擇性專一、步驟簡單、過程溫和的特征，一些用常規化學方法不能進行的反應可以由酶和細胞來完成。但是酶和細胞的弱點是不穩定、造價高，反應速度也十分有限，致使生物轉化大都停留在研究階段。要克服這一弱點，必須通過生物和化學的方法穩定酶和細胞。
脂肪酶生物技術被廣泛應用于修復生態和被污染的環境，石油開采中重大漏油事故都可以靠脂肪酶來解決。脂肪酶可以用作處理廢水，通過脂肪酶可以制造液體肥皂，可以說生物化工是應用廣泛的，還例如，米曲霉可以用來處理毛發，假單胞菌可以用作改造被石油污染的土壤和有毒有害的氣體，不同的微生物可以用來處理廢水、廢棄的食用油、生物膜的沉積物、聚合物廢物等。由于煤炭、石油都屬于不可再生能源，迫切的需要找到替代物品，其中生物能源就被廣泛的應用。酒精就是一種很清潔并且環保的能源，我國就選出很優良的菌種使用玉米，為了減輕污染加大投入對傳統的制造酒精技術加以改進，使用低溫蒸煮的方式向快速發酵方向發展，成功的研制了生物燃料。
生物化工在藥物的研制方面也有很大的成就，天然藥物資源的自然生產是很有限的，而利用生物化工生產的天然資源則能滿足人們的需求，生產的可控制性是其很大的優勢，可適時地提高資源的品質，使藥物優化，所以這項技術具有很大前景。在中草藥資源上，利用規?；囵B技術可減少、甚至免去對天然植物的依賴，對于我們這樣一個植被破壞面積大、沙漠化嚴重、大面積干旱缺水的國家是可持續發展的一項戰略措施。其次在天然產物的制備上，要充分發揮生物化工分離技術的優勢，用層析、膜分離等高效分離純化技術和高效選擇性精度取代現有中草藥制備中的某些落后工藝，對整個過程進行優化，提高產物收率、純度，實現組分的綜合利用，同時降低溶劑消耗量，從而可以達到降低成本，保護環境的作用。
木質纖維素生物轉化產品被廣泛的應用，可再生性的木質纖維素的開發已經被發達國家列入了戰略性研究課題，是纖維素，半纖維素，木質素重組，將生物能源，生物化肥，生物飼料，生物微生物材料作為了生物化工的重要應用領域。
另外，我國檸檬酸的生產量和出口總量每年都在不斷提高，是世界上檸檬酸出口第一大國。所以我建議我國的有機酸行業應該多向生產檸檬酸產業靠攏，可以加大力度再進行研發新項目并且努力在技術上創新，可以擴大企業的規模改善經營的模式，擴大檸檬酸的應用領域。
三、總結
生物化工的發展前景是很廣闊的，其應用領域也很廣泛，生物化工產業必將成為未來炙手可熱的行業。
參考文獻
[1]俞志明.《中國化工商品研究》[M].北京大學出版社，2009.
[2]師兆忠.《生物學報告》[J].開封大學學報，2011.
高分子材料研究課題范文5
【關鍵詞】廢塑料，降解塑料，裂解油化，環境保護
1前言
廢塑料自然環境下很難直接被降解，造成嚴重的環境污染；塑料制品在生產過程中加入的大量助劑、填料、溶劑等添加劑，會析出進入環境，從而污染土壤及水體。廢塑料如粘有污染物，會吸引蚊蠅和繁殖細菌，危害人體健康。從能源角度，塑料原料主要來自不可再生的煤、石油、天然氣等化石資源，如果廢塑料不加以控制、回收利用，將加重能源危機。
隨著塑料應用領域的拓寬和使用量的急劇增加，廢塑料的污染問題已越來越為社會所關注。各國紛紛投入大量的人力、物力、財力解決其污染問題，在其替代品開發和回收再利用方面取得了較好的成效。
2廢塑料的環境危害
2.1對生物體的危害
通常組成塑料的高聚物是安全無毒的，但為改善塑料制品的加工和使用性能，一般需添加各種添加劑。例如，在有些聚氯乙烯制品中，加入量達35%～50%甚至更高的鄰苯二甲酸酯類增塑劑，在許多塑料中都加有含重金屬的穩定劑、著色劑，這些添加劑可遷移到外環境。研究發現，這些添加劑在大氣、生物質、水體、土壤以及河流底泥、城市污泥等介質中均有殘留，且分解緩慢，研究表明，鄰苯二甲酸酯類有類雌激素作用，能干擾內分泌，
甚至可能造成生殖功能異常。還有，在其單體聚合以及制品加工過程中會殘留有毒有害的單體和有毒有害的助劑，這些都是潛在的危害因素。
2.2對土壤、水資源的危害
農地膜對提高土地利用率，有效提高農作物的產量和質量發揮了巨大作用。但目前我國使用的地膜多為聚烯烴膜，難以自然降解，破壞了土壤性狀及肥料的均勻分布，影響其水分養分的吸收，阻礙了土壤與外界的空氣交換，使土壤中的微生物難以存活，影響植物根系生長，最終使土壤板結，嚴重的會造成土地鹽堿化，從而導致農作物減產，甚至難以生長。
粘有污物的生活和工業廢塑料無法回收利用，衛生填埋因其體積大而效率低，因其密度小造成填埋場地基松，使垃圾中的有害物質滲入地下，危害地下水及周圍環境。
2.3石化資源的浪費
合成塑料的原料主要是煤、石油和天然氣等化石資源。全世界每年數億噸的塑料消費量，將產生上億噸的塑料廢棄物，如果沒有采取積極的治理措施，將對日益緊缺的化石資源產生巨大的浪費。
3 廢塑料的技術防治措施
作為廢塑料的技術防治措施目前主要是使用降解塑料和循環利用。
3.1開發使用降解塑料
塑料是合成高分子材料，一般在自然環境中的光降解和生物降解速度都比較慢。可降解塑料是一類其制品的各項性能在保存期內可滿足使用要求，性能不變，而使用后在自然環境條件下，能降解成對環境無害的物質的塑料，從而避免破壞環境。 塑料降解主要指大分子鏈的斷裂，主要方式有光降解、化學降解、生物降解，實際應用中往往相互增效、協同使用。
3.1.1光降解塑料
光降解塑料是利用光化學反應使大分子鏈的化學鍵斷裂，塑料失去其物理強度并脆化，在自然力作用下變為粉末，進入土壤，在微生物作用下重新進入生物循環。光降解產品開發早技術成熟，但完全降解不容易，且完全降解的時間長。
3.1.2光-生物雙降解塑料
光-生物雙降解塑料是利用光降解和生物降解相結合制得的一類可降解塑料。和部分生物降解塑料一樣是在母體中加入一些促進其降解的淀粉、纖維素、微生物聚酯、光敏劑、生物降解劑等，產品使用后，在自然條件下，其化學結構完整性受到破壞，降解為水、二氧化碳和其他物質。 此類產品在自然環境中只能降解為細小顆粒，不能完全降解，對環境可能造成更嚴重的二次污染。
3.1.3生物降解塑料
完全生物降解塑料是指可以在自然條件下，能夠100%生物降解的塑料。按其原料來源方式可分為來源于化石資源的化石基生物降解塑料、來源于可再生資源的可再生材料基生物降解塑料以及以上兩類材料共混加工得到的塑料。
化石基生物分解塑料是指主要以石化產品為原料單體，通過化學合成的方法得到的聚合物。如脂肪族聚酯類、聚丁二酸丁二醇酯（ PBS）、聚己內酯（PCL）、二氧化碳基共聚物（APC）等。
脂肪族聚酯。主要有PBS和PBSA （聚丁二酸/ 己二酸丁二醇共聚物）。PBS具有與PE、PP相近的優異力學性能，熱變形溫度接近100℃，耐熱性能良好，有能用現有通用設備加工成型的優良加工性能，且已生產規?；?，由它開發出來的產品有發泡材料、薄膜、注塑制品等。另外為提高材料性能，通過改性得到脂肪族芳香族共聚酯，如PBAT（單體為己二酸、對苯二甲酸、1，4-丁二醇），其有與LDPE非常相似的加工性能，可擠出吹膜，不僅能與其他生物分解塑料如聚羥基丁酸戊酸酯（PHBV）、PLA等共混吹膜，還可添加淀粉等天然材料吹膜成型。
聚己內酯（PCL） 是一種由ε-己內酯合成的聚合物材料，具有較好的生物降解性能和生理相容性，是植入人體的首選材料，可用作手術縫合線等體內材料。由于PCL 的熔點低（60℃），加之價格較高，所以很少單獨使用。PCL 常與其他降解塑料共混使用，用作改性材料，以降低成本和改善性能。
二氧化碳基共聚物（APC）屬于脂肪族聚碳酸酯類，是目前生物降解材料的熱門研究課題，因為用二氧化碳氣體為原料合成降解塑料，可利用大量的二氧化碳溫室氣體，既節約了資源，又保護了環境，可謂兩全其美。APC 為二氧化碳（含量50% 左右）與環氧化合物的共聚物。如共聚單體為環氧乙烷，則共聚產物為PEC（二氧化碳/ 環氧乙烷共聚物）；如共聚單體為環氧丙烷，則共聚產物為PPC（二氧化碳/ 環氧丙烷共聚物）；如共聚單體為環氧丁烷，則共聚產物為PBC（二氧化碳/ 環氧丁烷共聚物）。目前產業化的有二氧化碳與環氧乙烷或環氧丙烷的共聚物。制約APC 發展的是環氧乙烷或環氧丙烷的價格高，合成催化劑價格高且供應緊張，造成成本居高不下。中山大學孟躍中教授改進的優化合成工藝預計可降低60% 的成本，價格接近通用塑料。APC 合成技術我國處于世界領先地位，目前只有我國的企業有規?；a，APC 類塑料突出的優點是其氣體阻隔性比PET 和PA6高，接近EVOH（乙烯/乙烯醇共聚物）。
可再生材料基生物降解塑料又分為天然材料基生物降解塑料和生物基生物降解塑料。直接以天然聚合物如淀粉、纖維素、甲殼素、大豆蛋白等以及其衍生物或混合物為原料成型制成的生物分解塑料為天然材料基生物降解塑料，其中工業化的有熱塑性淀粉和植物纖維模塑，但其性能穩定性及價格影響其應用普及。生物基生物降解塑料是利用可再生天然生物質資源，通過微生物發酵或發酵產生的乳酸等單體合成的聚合物。如聚羥基烷酸酯類（PHA）、聚乳酸（ PLA） 等
PHA為聚羥基烷酸酯類降解塑料，目前產業化品種有：第一代產品PHB（聚3-羥基丁酸酯），第二代產品PHBV（3-羥基丁酸與3-羥基戊酸共聚物），第三代產品PBHH（3-羥基丁酸與3-羥基己酸共聚物），第四代產品P34HB（3-羥基丁酸與4-羥基丁酸共聚物）。PHA類屬于典型的生物降解塑料，具有綜合性能好、綠色環保等優點，缺點為原料價格較高。
聚乳酸（PLA）是目前產量最大、應用最廣的合成降解塑料，也是目前降解塑料中價格最低的品種，屬于典型的生物降解塑料。PLA 的主要缺點是脆性大、耐熱溫度低及氣體阻隔性差。目前針對PLA 脆性及耐熱溫度低的改性已取得重大成果，已廣泛用于流延薄膜、片材、板材、注塑和紡絲等產品中。
共混生物分解塑料是指利用上述幾種生物分解材料共混加工得到的產品。如PBS與淀粉、木質素、秸稈、殼聚糖以及各種棉麻纖維等的共混改性，既使共混后的復合材料可降解，又有效降低成本，還能充分利用天然材料，做到綠色低碳環保。
3.2廢塑料循環利用
廢塑料的處理方式目前主要有填埋、焚燒、熔融再生、和裂解轉化等方法。塑料填埋方法簡單、處理能力大，但不能有效利用資源，且塑料在土壤中長期不能分解，使土壤處于不穩定狀態，并產生二次污染；塑料焚燒可以回收熱能，但燃燒不完全，產生大量有害氣體，特別是二f英等有毒有害物質，對生態環境和人類健康產生嚴重影響；由于廢塑料的多樣性和混雜性，熔融再生法得到的復合再生塑料性質不穩定，易變脆，存在質量問題和二次污染問題。廢塑料裂解轉化制液體燃料（汽油、柴油等）或化工原料，不但能有效解決廢塑料污染問題，還可在一定程度上緩解能源緊缺狀況，可成為最有效的塑料回收利用途徑。
廢塑料裂解油化技術是指通過加熱或同時加入一定的催化劑，使塑料分解制取燃料油和燃料氣的資源化利用方法。按裂解原理可分為熱裂解法、催化裂解法、熱裂解-催化改質法和催化裂解-催化改質法。熱裂解法是通過提供熱能，使廢塑料大分子裂解，生成單體或低分子化合物，是最簡單的廢塑料裂解法；催化裂解法是熱裂解與催化裂解同時進行；熱裂解-催化改質法是先進行熱裂解，然后對熱裂解產物進行催化改質；催化裂解-催化改質法是先進行催化裂解，然后對催化裂解產物進行催化改質。
通過催化作用，可有效降低裂解溫度，并根據目的產物不同對產物選擇性進行有效調控。催化劑性能直接決定芳烴、低碳烯烴等化工原料或液體燃料的產率與質量，在適當的催化劑和催化條件下，PE、PP、PS等可完全轉化，且PS為裂解原料時，可以生成較高含量的苯乙烯單體。催化劑是廢塑料催化轉化技術的關鍵，也是限制其發展的重要因素。
目前，裂解油化新技術在市場上飽受追捧。美國、英國、加拿大、日本等發達國家，許多公司都已實現熱裂解油化技術的產業化。上海同濟大學與北京裂源環保技術設備有限公司、上海纖和環?？萍加邢薰镜嚷摵瞎リP，已取得重大進展。研制的裂解爐，可連續穩定生產。產氣率約15%～20%（wt%），產油率達到65%以上（按塑料量計），可以處理廢塑料含量在30%以上的生活垃圾100噸/天，整個系統廢塑料裂解的油、氣、碳產品轉化率不低于廢塑料自身質量的99%，具有明顯的社會效益和經濟效益。
4 結束語
現階段，由于可降解塑料的消費量只占塑料年消費量的1%左右，大量使用的是不可降解的石化原料生產的塑料，因此，降解塑料新技術的推廣應用及廢塑料裂解油化技術相結合才能有效減少廢塑料對環境的污染。
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高分子材料研究課題范文6
關鍵詞：汽車；內飾材料；人造皮革；應用
中圖分類號：F407.471 文獻標識碼：A 文章編號：
1引言
隨著社會經濟發展、生活水平的提高，汽車逐漸走進千家萬戶,成為人們出行的普及工具。汽車作為會移動的房屋，人們對其裝飾有了更高需求，美觀舒適，皮質感。由于天然真皮資源有限，價格高，加工過程環保要求高，人造皮革這種復合材料便應運而生，這就帶動了對汽車用皮革的巨大需求。一般來說，汽車內飾皮革的研發設計主要基于以下幾個方面:①對內飾材料整體美感、舒適感的需求，包括手感柔軟，觸感舒適，光澤、花紋與整車設計相協調；[]②對法規功能項需求，包括具有高強度、耐老化、耐磨、透氣、阻燃、氣味輕、抗光熱、耐菌、耐化學品等；[]③輕量環?；瑵M足于降低總體質量的同時能夠生態環保；④二次加工的工藝適應性需求；⑤對環保的需求，使得廢棄后的汽車內飾材料不成為環境負擔，能夠回收循環利用。[]
2 PU合成革與PVC人造革性能比較
汽車內飾材料人造皮革的發展基本經歷了四次重大技術變革，20世紀三十年代出現了第一代產品，以 PVC高分子材料涂敷的人造革，實現了人造皮革的工業化的應用；六十年代隨著聚氨酯(PU)工業和非織造布技術在人工革上的應用，誕生了第二代合成革；超細纖維PU合成革的出現是第三代人造皮革；而海島短纖非織造基布的聚氨酯皮革則代表了人造合成革行業發展的最新高級階段。[]
2.1 原材料性能比較
人造皮革按原料分類可分為PVC人造革與PU合成革。PVC人造革是以紡織或針織材料為底基、聚氯乙烯樹脂為涂層的仿革制品，在外觀制作成類似于天然皮革的材料，特點是近似天然皮革，外觀鮮艷、耐磨、耐折、耐酸堿等。
從環保的角度看，在PVC的生產過程中會產生和釋放有劇毒的二噁英，PVC產品中的有毒添加劑進入人體會有一定的致癌作用。PVC垃圾處理問題更為棘手，不論是燃燒[ ]還是掩埋都無法消除二噁英及含氯化合物對土地和水造成的污染，PVC的回收再利用又非常困難。
PU合成革是用PU代替PVC應用在人造革上。聚氨酯(PU)是一種新興的有機高分子材料。它具有以下優良的特性[]：
(1)強度高，薄而有彈性，柔軟滑潤，透氣透水性好并可防水；
(2)低溫下仍具有較好的抗張強度和撓曲強度，有較好的耐光老化性和耐水解穩定性；
(3)柔韌耐磨，外觀和性能均接近天然皮革，易洗滌去污，易縫制；
(4)表面光滑緊密，可進行多種表面處理及染色，品種多樣。[]
2.2 結構仿真性的比較
隨著非織造布技術在人工革加工中的應用，使PU合成革具有類似天然皮革的網狀結構，通過濕法加工工藝，革表面形成了一層類似真皮粒面結構的致密層，從而使PU合成革在外觀、內在結構、物理特性都更接近于天然革。
超細纖維PU合成革的出現是人造皮革發展的一大突破，它在PU合成革的基礎上更進了一步。通過對真皮微觀結構的研究積累，開發出的具有類似皮革膠原結構的束狀超細纖維。該產品采用具有開孔結構的PU浸漬復合面層加工技術，發揮了超細纖維大表面積和強烈的吸水性，具有了天然革所固有的吸濕特性，因而無論從內部微觀結構，還是外觀質感及物理特性舒適性等方面，均能與天然皮革相媲美。PVC人造革僅采用針織或機織布作為底基，其結構性能無法與PU合成革相比，更無法與超纖革相比，僅是外觀上接近天然革，綜合性能已不適應市場發展的變化要求。
3 國內合成革在汽車內飾應用現狀
中國國內的合成革主要是以制鞋業為主發展起來的， 使用超細纖維國產高級合成革的只有20%左右，高級品主要還是從國外進口。由于中國汽車行業起步較晚，汽車內飾設計及材料開發也相對滯后，PVC人造革在汽車內飾中應用還比較普遍，高檔的內飾材料基本還依賴進口。
雖然汽車總體發展水平與國外有很大的差距，但最近幾年我國合成革在汽車上的應用發展很快，基本能生產符合汽車內飾( 包括汽車儀表板、座椅、扶手、門護板) 使用的合成革面料，產品符合 ISO/TS16949 汽車行業質量管理標準及中國國家強制性產品 CCC 認證，品質及安全性能有良好保障。目前，合成革產品廣泛地被大眾、長城、豐田、本田、中國一汽、東風、海馬、長安、奇瑞、吉利等各級別汽車所選用。
表:1：國內汽車內飾主要指標要求總結
真皮好，人造合成革是“假皮”的觀念使得不少汽車內飾設計者、生產者與消費者不愿意或不敢使用超纖革與合成革作為汽車內飾件材料?，F在中國超纖革與高檔合成革的內在質量與外觀均未趕上真皮，但是合成革替代真皮是發展的必然趨勢。在人們腦海里真皮是高檔產品的象征，真皮產品是高端產品。這種觀念不是一朝一夕可以改變，所以短期內合成革還不能搶占天然皮革的高端大部份市場。
中國的人造革合成革行業主要著重于制鞋、箱包等下游企業，對汽車行業缺乏關注，不了解汽車內飾革的應用。且中國轎車業是近幾年才發展起來的，與人造革合成革行業之間缺乏相互了解與交流，發展相對滯后，近年來雙方開始了緊密接觸。作為合成革中的高附加值產品，汽車內飾革有獨特的技術要求，生產技術難點較多。中國合成革企業起步晚，汽車內飾領域開發能力與技術投入非常有限。此外，由于國內汽車行業沒有統一的標準，而國外標準苛刻，特別是每個公司都有自己的檢測標準，國內企業對標準的采用無所適從，由此所形成的技術壁壘短時間內無法克服，中國汽車內飾生產企業面臨巨大的挑戰。
中國人造革合成革行業生產技術、設備與處理技術當前還難以生產出符合高要求的汽車內飾革。一個產業的飛躍需要整個產業鏈的配合， PU 合成革的飛躍需要上游相關產業( 如：樹脂廠、無紡布廠等)和下游相關產業( 如：車內飾材料企業等) 的密切配合。國內目前整個產業鏈還不完備，生產廠家少特別是高端產品的企業更少，這個發展過程還比較艱巨，期待著中國合成革能早日完成由大到強的轉變。[]
4 環保型的汽車內飾革
當前國內金屬材料已經能夠充分回收利用，而非金屬材料包括座椅和內飾材料，由于回收工藝復雜回收成本較高，在回收PU汽車合成革方面尚沒有成熟的技術，可持續生產的回收幾乎為零。
據了解，國外大的汽車革制造商，已研發投產了回收軟PVC樹脂裝置，采用VinyLoop批量工藝，可從1萬t的廢塑料(大多由PVC組成)再生出8500t/a PVC。該技術采用丁酮混合物在100~140e和加壓下溶解PVC及其添加劑，然后利用離心沉淀生成均相的軟PVC，其中丁酮混合溶劑可循環使用。通過該裝置所回收的PVC樹脂其純度較高，并可連續生產PVC人造革，從而實現了PVC人造革的循環發展經濟。PU合成革是否可以借鑒回收PVC合成革的方法，發展循環經濟，從而達到回收PU革廢料，使之變廢為寶，也是當今一項重要的研究課題。[]
參考文獻：
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