有機高分子材料的應用范文

導語：如何才能寫好一篇有機高分子材料的應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：高分子材料；阻燃方法；研究與分析

前言

高分子材料的燃燒要滿足兩個條件，一個是適宜的溫度，一個是分解出的可燃物的濃度，由此可見，要想阻止高分子材料燃燒就要從這兩個方面著手，只要能有效的提高高分子材料的阻燃性，就能夠拉動企業的經濟建設的穩定發展。文章將針對高分子材料的阻燃方法進行詳細的分析。

1 高分子材料的阻燃方法

1.1 通過在高分子材料中加入阻燃劑實現阻燃

通過在高分子材料中嫁娶阻燃劑實現阻燃的方法是目前我國應用最為廣泛的阻燃方式，利用阻燃劑與高分子材料分解出來的可燃物之間的結合，來實現提高高分子材料阻燃性能的目的，這種方法最大的優點就是它的成本比較低，而且在對不同的高分子材料的阻燃劑調整上面也比較的靈活，是一種經濟適用的高分子材料阻燃方法，與此同時，這種方式也存在一定的弊端，技術添加的阻燃劑中的元素可能會與高分子材料之間發生化學反應，從而影響高分子材料的性能[1]。因此，在阻燃劑的選擇上面一定要非常的慎重，要在不影響高分子材料或者是影響較小的前提下，加入合適的阻燃劑來阻止高分子材料的燃燒。

1.2 通過與高分子材料進行化學反應進行阻燃

化學反應一直是一個非常復雜的過程，可能你改變了其中的一個分子機構就會產生不一樣的效果。高分子材料的化學反應阻燃就是使用了這種方法，將某種元素通過化學反應接入或者替換高分子材料的化學鏈中，在不影響高分子材料的性能的前提下，改變高分子材料的性能，將高分子材料從可燃性極強轉變到具有阻燃性能的高分子材料。能夠實現高分子材料阻燃性的元素有很多，像是硼、硅、金屬原子等都可以做到。

1.3 通過改變高分子材料表面的阻燃性能來實現阻燃

通過化學反應來實現高分子材料的阻燃主要是通過將某種元素接入或者替換高分子材料的化學鏈上，可能會影響高分子材料的性能，但是改變高分子表面材料的阻燃性能就不一樣了，同樣也是采用專業的技術將元素接入或者替換，但是這種方式沒有將元素接入到高分子材料的主鏈上，而是只對高分子材料的表面進行改進，這樣就不會影響到高分子材料的性能的同時，還實現了對于高分子材料的阻燃，避免了阻燃劑以及化學反應給高分子材料性能上帶來的影響[2]。但是這種方法也存在一定的弊端，就是在它的操作過程非常的復雜，在時間上耗費也比較久，而且在資金成本上面也非常的昂貴，因此在實際生產中并不適用。由此可見，我國的專家學者還需要對于高分子材料的阻燃性能不斷的研究。

1.4 將高分子材料與阻燃性能好的高分子材料合成在一起

為了加強高分子材料的阻燃性，我們可以將高分子材料與阻燃性能好的高分子材料合成在一起，這種方式不僅有效的阻止了高分子材料的燃燒，在持續的時間上也是非常的長久的，在實際的應用中可以說是效果最好的高分子材料的阻燃方法[3]。另外，這種將高分子材料與阻燃性能好的高分子材料合成在一起的方式在保護高分子材料的性能上也有也有很大的幫助，避免了阻燃劑等給高分子材料帶來的負面影響。

1.5 采用納米科技的方式來實現高分子材料的阻燃

隨著時代的不斷變化，我國的科學技術也在不斷的提高，近幾年來，我國在納米科技方面也有著廣泛的應用，高分子材料的阻燃就是其中一項，采用納米技術實現高分子材料的阻燃可以說是為我國的科學事業開辟了一條全新的道路。通過納米技術進入到高分子材料的內部，對其內部結構進行一系列的改造工作，將普通的高分子材料改造成阻燃性能比較強的高分子材料，極大的降低了危險的發生[4]。使用納米技術來改變高分子材料的阻燃性能的方法雖然很好，但是在資金成本上的耗費也是非常的巨大的，因此，截止到目前為止，納米技術的方法還是在研究階段，實際的生產中的應用是非常少的。

1.6 對高分子材料采取兩種或兩種以上的阻燃方式

對高分子材料采取兩種或者使兩種以上的阻燃方式，來進行高分子材料的阻燃主要是為了要滿足各方面的要求，既能夠不改變高分子材料的性能或者是將高分子材料的性能改變降到最低，又能保證高分子材料的阻燃性能，可以說是一個一舉兩得的方法，在我國很多企業的建設中都有實際的應用，這種方法為高分子材料的阻燃提供了一個多重的保障。

2 結束語

綜上分析可知，高分子材料的應用已經滲透到了我國的各行各業，甚至在人民群眾的日常生活中也有高分子材料的廣泛應用，為了保證企業經濟建設的穩定發展，以及人民生活不受到影響，就要積極的對高分子材料的阻燃性能進行分析，找到最有效解決高分子材料燃燒的問題。

參考文獻

[1]井蒙蒙，劉繼純，劉翠云，等.高分子材料的阻燃方法[J].中國塑料，2012，2：13-19.

[2]徐懌，曹 .高分子材料的阻燃技術探討[J].消防技術與產品信息，2011，1：48-50.

[3]程買增，曾幸榮，李偉明，等.阻燃性有機硅高分子材料的研究進展[J].有機硅材料，2003，6：21-25+46.

篇2

關鍵詞：高分子材料可降解生物

我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如細菌、霉菌及藻類作用下，可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理，現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

一、生物可降解高分子材料概念及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。

生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環境有關。

二、生物可降解高分子材料的類型

按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ICI公司生產的“Biopol”產品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

2.4摻合型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

三、生物可降解高分子材料的開發

3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法

傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。

3.1.2化學合成法

模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。

3.1.3微生物發酵法

許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料

四、生物可降解高分子材料的應用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保證人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

參考文獻：

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1、生物可降解高分子材料概念及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。

生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環境有關。

2、生物可降解高分子材料的類型

按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ICI公司生產的“Biopol”產品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

2.4摻合型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

3、生物可降解高分子材料的開發

3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法

傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。

3.1.2化學合成法

模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。

3.1.3微生物發酵法

許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料

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生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。

生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環境有關。

2、生物可降解高分子材料的類型

按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ICI公司生產的“Biopol”產品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得

2.4摻合型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

3、生物可降解高分子材料的開發

3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法

傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。

3.1.2化學合成法

模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。

3.1.3微生物發酵法

許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料

4、生物可降解高分子材料的應用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保證人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

參考文獻：

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關鍵詞：交通；高分子材料；工程應用；人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0139-02

一、前言

交通擁堵已成為世界主要國家存在的交通主要問題。為解決交通擁堵和提高客運運輸能力他們正在尋求新的交通政策和解決辦法，其中最重要方法就是發展軌道交通。因為軌道交通具有運量大、速度快、安全、準點、保護環境、節約能源和用地等特點，主要包括干線鐵路、地鐵、輕軌、有軌電車等軌道交通系統。預計到2020年，我國城市化水平將超過50%，城市軌道交通累計營業里程將達到7395千米。發展軌道交通，必須要克服車輛的走行性能、輕量化、集電性能、環保、空氣力學以及其他諸如改善車內環境、提高乘車舒適度、提高耐候性和耐火性等方面的技術，而車輛的輕量化在解決其他各項技術方面起著至關重要性，高速列車的輕量化必須大量采用高分子材料及復合材料。隨著科學技術的不斷進步，具有質輕、高強度以及易成型等特點的集結構功能一體化的新型高分子材料，尤其是高分子復合材料越來越多地應用在現代軌道交通領域。

另外，隨著軌道交通的發展，尤其是鐵路的提速，噪音污染對于人類的威脅也越來越大，甚至危及生命，因此，控制振動、降低噪音已成為急需解決的重大問題。在眾多的阻尼防噪材料中，其中以高分子阻尼降噪材料阻尼耗能的作用更為突出。高分子材料阻尼特性一直以來是一項重要的研究課題，同時高阻尼聚合物也是目前發展高性能減震降噪材料的重點發展方向。因為高分子材料具有以下特點：（1）利用其玻璃態轉化區的粘性阻尼部分，將機械能或聲能部分轉變為熱能逸散掉，通過阻尼制振降低車廂結構共振區的振動，從而減小車內噪聲。（2）利用小分子和極性高聚物之間會形成可逆的氫鍵，氫鍵在振動下會不斷斷裂和形成新鍵，最終將機械能轉化為熱能而耗散。（3）將不同的阻尼材料交替層狀排列，利用多層雜化材料疊加來有效地拓寬材料的有效阻尼溫域，通過控制復合材料的層狀結構和數量將可獲得更高阻尼值。這些特性是其他材料無法達到的。發展高分子交通材料對于發展交通具有非常重要的應用價值。在當今經濟發展的中國，開設具有交通特色的高分子材料專業，培養更多掌握高分子材料的基本知識和應用技術的人才具有劃時代的意義。

二、高分子專業特色

作為以交通為特色的一所大學，專業設置必須具有交通的特點。學校在“十三五”規劃中，就明顯地突出了交通的特色，確立了學校的發展目標，將其定為“以交通為特色，軌道為核心”發展理念，而且強調其他所有的專業建設必須緊緊圍繞著這個目標，包括學科建設和人才引進。作為與軌道交通有著非常緊密聯系的高分子材料專業更要凸現交通特色。我們在專業建設方面緊緊圍繞交通的特色，包括本科的課程設置、學科專業方向和人才引進。在課程設置方面我們更多地注重學生的實際能力的培養，以軌道交通為靶向，為交通運輸行業提供掌握高分子材料基礎知識和實際應用人才。在學科建設方面首先以高分子材料基礎理論建立學科平臺，尤其是碩士學位碩士點，目前，該專業有專材料科學與工程和化學兩個一級碩士學位碩士點來支撐；其次，按照學校的發展定位凝練學科特色，突出交通，以教授為學科帶頭人，形成專業團隊，在高分子材料與工程專業主要體現在以下幾個方面：（1）根據聚合物的流變學原理，利用共混的手段，將兩種或多種聚合物進行共混改性，以改善單一高分子材料性能，獲得更加廣泛的交通應用材料。同時通過改性可獲得較窄的玻璃化轉變溫度，以形成寬溫域、寬頻率阻尼高分子材料。（2）利用接枝共聚的化學方法，將具有一種較長鏈段或帶有功能基團的單體接枝到聚合物主鏈上，使聚合物能形成多個側鏈或者交聯，獲得新型功能通材料；同時還可以通過改性使側鏈與側鏈之間產生糾纏，實現阻尼增強的效果。（3）運用復合的方式，選擇一種較強的力學強度和較高損耗因子聚合物，通過與一些補強材料或添加第二相粒子，以形成各類具有高性能的復合材料，同時達到應用的需要。（4）利用有機硅獨特的結構，其兼備了無機材料與有機材料的性能，即具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性，制備硅氧鍵（-Si-O-Si-）為骨架組成的聚硅氧烷。這類材料應用領域不斷拓寬，而且形成了化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系。

三、高分子專業培養模式

1.明確交通特色的培養目標。在科技發展的今天，材料已成為三大支柱產業（材料、能源、信息）之一，材料的發展水平已作為評價一個國家綜合實力的重要標志。高分子材料與工程是材料科學與工程的一個分支，它在實際生活中得到廣泛的應用。另外，高分子材料易于改性，賦予新功能性，這就使得高分子材料的應用進一步拓展。社會更加急需掌握高分子材料與工程理論知識和專業技能的專業人才。作為工科性質的大學，培養具有一定的實際操作能力，能以理論指導實踐、應用于實踐，服務于地方經濟建設的高分子材料與工程專業技術人才是十分重要的責任。而作為交通特色的大學，高分子材料專業人才的培養必須適應當今軌道交通的需求，專業培養模式應該是“強化基礎，注重交通，突出創新”。

2.以科學研究強化專業建設內涵。專業建設內涵主要包括課程設置、教材建設和師資隊伍等內涵建設。課程體系是實現培養目標最直接的體現，是形成人才知識結構和提高能力的主要來源，是提高人才培養素質的核心，也是教學改革的重點。根據我們高分子專業的培養目標，合理地設置課程，才能高效地促進專業發展，在此，我們按照三個模塊來進行選擇和設置課程，基礎理論模塊按照國家教資委的要求設置基礎理論課程，選擇“十二五”規劃或獲獎教材，系統傳授基礎理論課程，在大一和大二上完成基礎理論課程，為專業基礎理論及專業研究方向提供理論指導；專業基礎模塊體現高分子專業特色設置課程，選擇豐富經驗的教師授課，尤其具有專業特長高級職稱教師，在高分子專業上傳授高分子專業基礎課；專業方向模塊突出交通特色，發揮專業研究方向的優勢讓學生有選擇性進入不同方向的導師團隊，團隊的導師必須具有行業經歷，尤其在專業方向上進行過專業生產實踐，承擔過或正在承擔企業項目，在校內進行專業方向模塊訓練，這樣可以做到形式不單一，課程內容不重復。在豐富教學內容的同時，又加強了師資隊伍的建設。

3.以實踐教學促進專業建設。高分子材料與工程專業與大部分工科專業有著相同的特點，重視工程實踐，該專業是在大量的科學實驗和工程實踐基礎上發現并總結出來的，運用科學分析方法探索其內在的作用機理，采用數學、物理、化學理論與模型計算歸納形成理論體系，并在理論指導下，將科學研究應用于生產實踐，使理論體系進一步得以檢驗并逐步完善，實際上高分子專業形成過程是經過實踐到理論再實踐的發展過程。針對這一特點，我們在設置課程的同時有意側重實踐課程教學，尤其是交通特色的高分子材料實踐教學，培養學生在交通領域具有創新意識、創新能力和實踐能力。

高分子專業教學實踐分為校內和校外實踐。在校內主要包括專業基礎實驗教學、專業實驗、開放實驗、課程設計、計算機模擬實踐和畢業教學環節等實踐教學部分。而在校外主要包括認識實習、生產實習以及畢業實習等實踐環節。校內實踐是校外實踐的基礎，相互銜接，在專業基礎實驗教學中要積極有效地開展研究型、設計綜合型實驗教學，鼓勵學生利用業余時間參加開放實驗活動，注重培養學生的動手能力和科研能力。校外實踐注重實訓基地的建設，形成良性互動，學生在生產實習中得到鍛煉，企業在學生的生產實踐中發現人才，能為企業使用，學校提高了聲譽，企業也大大地降低了生產成本，兩個實踐模式的有效結合，提高了學生的動手能力，加強了學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，為今后從事本專業研究與生產奠定良好的基礎。此外，我們還探索了一條校企合作培養的模式，在學生和企業中產生很好的效應。也就是利用畢業實習階段，將有意愿到企業就業的同學以企業工程師為導師，在企業中完成畢設，打破了原來學生必須在學校的導師指導下完成畢業設計的模式。

四、結語

高分子材料應用非常廣泛，從國家發展規劃就不難發現，在“十三五”規劃中，新材料就已經成為重大科技項目之一，為在新材料、新技術、新工藝方面有重大突破，就需要更多更優秀的材料從事者。尤其是軌道交通輕量化的發展，對于材料的要求就越來越高，特別是高分子材料和復合材料，因為他們具有非常顯著的優勢。這就要求高等教育必須培養更多掌握高分子交通材料的優秀人才，因此，改革高分子材料與工程專業的教育教學，使之適應當今軌道交通發展。教學改革必須更加注重高分子材料與工程專業學生的工程應用能力的培養、辦學質量和人才培養質量。提倡一種“強化基礎，注重交通，突出創新”的培養模式，以適合當代軌道交通發展的需要。

參考文獻

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關鍵詞：高分子化學實驗；協同創新；實驗教學；建設

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）33-013-01

高分子化學主要包括高分子化學、高分子物理以及高分子工藝。高分子化學主要就是研究高分子化合物合成、化學反應、物理化學、加工成型以及應用等方面的一門綜合性學科。

一、高分子化學實驗研究

霍夫曼和庫特爾在1909年第一次提出C5H8的熱聚合專利。一年后1910年海利斯和麥休斯用鈉實驗，也得到同樣的結果C5H8。長期以來，人們對高分子物質研究也取得了一定的成果。有機化學家畢克斯在1920年的《關于聚合反應》一文中，明確提出，成為環狀化合物和成為共價鍵結構的長鏈高分子化合根本不是一回事。在1922年，發現橡膠“溶液”仍然具有膠體性質。又于1924年明確提出了天然橡膠分子是高分子量的大分子，同時，將其溶于任何物得到的膠體和小分子結合得來的膠體不一樣。分別在1926年和1928年，斯本先、多爾（1926）以及施道丁格（1928）同樣認為纖維素分子可以從一個晶胞長入另一個晶胞而成為直鏈形狀，而施道丁格并進一步提出，纖維素和橡膠分子的晶胞的大小或晶體的大小與線形高分子的長度無關，之后又在1930年，更進一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之間的關系，從而引起了定量測定高分子分子量的興起。1932年，施丁格發表了一部關于高分子有機化合物的總結性論著，標志高分子化學的建立。在此之后，高分子化學理論迅速發展，高分子工業也蓬勃興起。尤其是1949年之后高分子化學的系統研究大規模地開展起來。

二、協同創新影響下的實驗教學項目建設

在新形勢下，科學技術正在不斷發展，高分子材料也被廣泛應用，這為基于協同創新的高分子化學實驗提供了可能，加強了其與其他科之間的聯系，進行了一系列的綜合性以及創新性的實驗教學項目的建設。

1、有機結合高分子化學、物理實驗

由于高分子材料合成后是要對分子量和其分布量測定的，同時，對于高分子的乳液、溶液鎳都也要進行測定，所以必須做到有機結合高分子化學實驗和高分子物理實驗。通過對高分子化學實驗的安排，完成這些必要性能的測定。

2、結合高分子化學實驗和食品質量標準

在實驗中讓學生學會思考、探索，將知識結合到實踐中，學會解決問題，是以獲得的豐富經驗。就如環氧丙烷交聯淀粉的制備，考慮它的應用范圍，它屬于一種粘稠劑，之前還做過食品添加劑，但是，它不符合《食品安全法》，其里面含有一定的氯元素的毒。因此學生對食品添加劑中高分子材料的應用作了研究，為保證聚合物的化學實驗進行做了保證，同時，也讓學生掌握了這種食物添加劑的檢測辦法。

3、結合高分子化學實驗與藥劑學實驗

隨著新型人才培養的需要，我們結合高分子化學實驗與藥劑學實驗并且在實驗中心增設了藥劑學實驗室。如高分子材料中的羧甲基纖維素鈉就是藥劑學常用的一種，我們同時也做過很多羧甲基纖維素鈉方面的合成實驗，甚至在最后得到一種混懸型液體藥劑。這種藥及對一些皮膚炎癥（濕疹、蕁麻疹以及丘疹等）效果十分好。

4、高分子化學實驗結合固體廢棄物處置

隨著社會的進步，人們生活水平也有逐步提高，但是白色污染也日益困擾這我們，因此我們對這些高分子材料的廢物回收工作必須加以重視，比如生活中最常見的，我們喝過的礦泉水瓶，它們都是聚對苯二甲酸乙二醇酯的，為此我們必須重視對這種高分子材料的礦泉水瓶進行回收，同時思考解決方案（乙二醇降解法），對其加以回收再利用。

5、協同創新影響下的高分子化學實驗和水處理技術的結合

自2004年起，環境工程方面的水處理實驗室就已開始運行，并將高分子材料運用在其中。為此，我們還專門開設聚苯胺的制備和它對鉻離子吸附性進行研究。第一步，用溶液法制備聚苯胺；第二步，把制好的聚苯胺放在有鉻離子的水質中；第三步，通過單因素分析實驗得出結論：PH值對鉻離子的吸附性影響很大。特別是PH值等于3時，去除率是最大的。通過實驗，讓我們認識到高分子材料對環境和水質方面的影響，為保護環境做了巨大貢獻。

6、結合高分子化學實驗和塑料成型工藝

由于新型創新人才培養的需要，我們必須加強對學校中實驗基地建設，對學生接觸塑料成型工藝一高分子化學實驗結合到一起講授，對學生開拓視野以及提高學習興趣有很大影響，同時加強學生對此的了解。

綜上所述，結合多門科學對高分子化學實驗教學內容的建設意義十分重大，為此，我們在《高分子化學實驗》中，增加了其與其它學科的緊密聯系，保證實驗內容的全面性、創新性以及導向性。

參考文獻：

[1] 李青山，徐明雙.微型高分子化學實驗與思維創新教育[J].大學化學，2010（12）.

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目前，高分子材料的應用范圍很廣，像水處理，廢氣處理，噪聲處理中都能用到。(1)水處理及污泥處理中的絮凝劑目前，在處理污水以及污泥脫水中，國內外的慣例是使用絮凝劑有無機鹽類、無機高分子及有機合成高分子絮凝劑。使用者普遍看中的是無機絮凝劑價格便宜的優點，但是使用過程中鐵鹽出水帶色，會對設備造成腐蝕。而有機絮凝劑性能穩定，運用在架橋上時吸附能力強，而且其官能團多，絮凝效果好，使用范圍廣。投藥量相對于無機混凝劑的投藥量少，約為1/10。(2)離子交換樹酯所謂離子交換樹酯，其物理特性為不溶于水，具有多孔性的固體物質。它能從溶液中吸取特定的陽離子和陰離子，同時釋放出相同電荷符號的離子做等量交換，融入溶液本身。合成高分子的離子交換樹酯在水的處理中主要用于水的軟化，在處理工業廢水時，主要是去除和回收廢水中的重金屬離子。當然離子交換劑中的天然沸石、人造沸石、硫化煤這三種在高分子材料產量的上升，廢棄物也隨著增加，其環境污染也日益成為一個很大的社會性問題。

2高分子材料使用后廢棄物產生的污染

由于目前科技水平的不斷增長，無論是傳統產業還是新興產業對高分子材料的需求都在持續增長。據統計，2000年世界高分子材料達16.3億噸。在改革開放的短短幾十年時間里我國使用塑料的速度正在不斷增長，而且目前增長速度已經躍居世界第一。高分子材料在使用過程中會產生廢棄物污染，廢棄物對土壤、海洋、湖泊河流及田野都會造成污染。固體廢棄物塑料不容易腐爛，漂浮在水面影響水質也影響美觀；若是掩埋進土壤，則會影響土質，對農業生產造成影響；若過多置于海洋、湖泊，則會危及海洋生物的生命，食物鏈也會有缺失；城市過度焚燒，影響大氣質量。高分子廢棄物主要是由包裝材料、塑料膜、管材、建筑材料等產生的廢棄物。其中包裝材料在塑料應用中占據很大比例。諸如發泡塑料餐具、一次性塑料袋等包裝塑料在塑料應用中占據很大比例，由此帶來的環境污染也非常巨大。聚苯乙烯和聚乙烯是生產發泡塑料餐具和塑料袋的原材料，但是，聚苯乙烯和聚乙烯結構穩定，很難降解，而且容易漂浮，極易對環境造成污染，俗稱“白色污染”。其次是塑料膜和塑料管材。在塑料地膜剛剛研發時期，由于其能達到增產增收的效果，被譽為是一場“白色革命”。但十幾年的時間，地膜使用率大大運用于農業生產中，無疑成為“白色污染”的元兇。

3廢棄高分子材料的治理

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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，由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的有機化合物。

高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬，所含原子數目一般在幾萬以上，而且這些原子是通過共價鍵連接起來的。高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時，叫線型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子連接成網狀時，這種高分子由于一般都不是平面結構而是立體結構，所以也叫體型高分子。

生活中的高分子材料很多，如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。下面就以塑料和纖維素舉例說明。

一、生活中常見的高分子材料——塑料

塑料是一種合成高分子材料，又可稱為高分子或巨分子，也是一般所俗稱的塑料或樹脂，可以自由改變形體樣式。是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。

塑料主要有以下特性：①大多數塑料質輕，化學性穩定,不會銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透明性和耐磨耗性；④絕緣性好，導熱性低；⑤一般成型性、著色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；⑦尺寸穩定性差，容易變形；⑧多數塑料耐低溫性差，低溫下變脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶劑。塑料的優點1、大部分塑料的抗腐蝕能力強，不與酸、堿反應。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、質輕。4、容易被塑制成不同形狀。5、是良好的絕緣體。6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣，這樣可以降低原油消耗。塑料的缺點1、回收利用廢棄塑料時，分類十分困難，而且經濟上不合算。2、塑料容易燃燒，燃燒時產生有毒氣體。3、塑料是由石油煉制的產品制成的，石油資源是有限的。

塑料的結構基本有兩種類型：第一種是線型結構，具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物；第二種是體型結構，具有這種結構的高分子化合稱為體型高分子化合物。線型結構（包括支鏈結構）高聚物由于有獨立的分子存在，故有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有獨立的大分子存在，故沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性較大。塑料則兩種結構的高分子都有，由線型高分子制成的是熱塑性塑料，由體型高分子制成的是熱固性塑料。塑料的應用：透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂的新概念基于透明靈活的聚碳酸酯或硅樹脂材料，可以被永久性地塑造成單個的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發的原型總共配備了四個靈活的薄板部件，形成了四扇“頂窗”，每扇窗都可單獨打開和關閉。導軌用于連接薄板部件，形成一個牢固、透明的聚碳酸酯車頂外殼。一個同樣透明的管子沿車頂結構中央縱向放置，在“頂窗”打開后用來調節折疊薄板。這樣可以形成三維立體結構，組件比平坦的薄板更加牢固。同時也大大降低了單個組件的數量。

二、生活中常見的高分子材料——纖維素

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機物，占植物界碳含量的50%以上。纖維素是自然界中存在量最大的一類有機化合物。它是植物骨架和細胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的木材中，含量都很高。

纖維素的結構：纖維素是一種復雜的多糖，分子中含有約幾千個單糖單元，即幾千個（C6H10O5）；相對分子質量從幾十萬至百萬；屬于天然有機高分子化合物；纖維素結構與淀粉不同，故性質有差異。

纖維素的性能：纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機溶劑，能溶于銅氨Cu(NH3）4（OH）2溶液和銅乙二胺 ［NH2CH2CH2NH2］Cu（OH）2溶液等。水可使纖維素發生有限溶脹，某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結晶區，產生無限溶脹，使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時不發生顯著變化 ，超過這溫度會由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機酸起水解作用生成葡萄糖等，與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素，與強氧化劑作用生成氧化纖維素。

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（一）知識脈絡

本節教材在學生學習了淀粉、纖維素、蛋白質等天然有機高分子化合物之后，很自然地過渡到學習合成有機高分子化合物，首先介紹有機高分子化合物的相對分子質量，然后初淺地以聚乙烯、聚氯乙烯為例介紹有機高分子化合物的結構與基本性質，合成高分子化合物在溶劑中的溶解和在不同溫度時的性能變化等性質是與合成高分子化合物的科學研究及生產加工密切相關的；最后簡單介紹了常見高分子塑料、橡膠、纖維中某些有代表性的品種。

（二）知識框架

（三）新教材的主要特點：

新教材依然保持緊密聯系實際和新的化學知識從生活和生產實際切入的風格，也注意了緊密聯系學生已學過的知識如烯烴的加成反應、羧酸的酯化反應等，以幫助他們理解高分子化合物的性質、正確書寫重要高聚物加聚反應的化學方程式，復習鞏固已學的有機化學知識，也為他們選擇后續的選修模塊“有機化學基礎”奠定必要基礎。

二．教學目標

（一）知識與技能目標

1.引導學生初步認識有機高分子化合物的結構、性質及其應用，學會書寫重要加聚反應的化學方程式，了解合成高分子化合物的主要類別及其在生產、生活、現代科技發展中的廣泛應用。

2.引導學生學習和認識由塑料廢棄物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途徑和方法，培養他們的綠色化學思想和環境意識，提高他們的科學素養。

3.通過多樣化的學習活動（自主檢索、收集、分類比較、展示等）使學生了解塑料、合成橡膠、合成纖維的主要品種以及它們的原料來源與石油化工、煤化工的密切聯系，同時提高他們的學習能力，豐富他們的學習方式。

（二）過程與方法目標

1.讓學生通過網絡、書籍等途徑收集各種各樣的材料及圖片、實物，課堂上采用互動式教學，激發學生探究有機合成材料的組成、性能的興趣。。

2、通過“遷移•應用”、“交流•研討”、“活動•探究”等活動，提高學生分析、聯想、類比、遷移以及概括的能力。

（四）情感態度與價值觀目的

1、通過“遷移•應用”、“交流•研討”、“活動•探究”活動，激發學生探索未知知識的興趣，讓他們享受到探究未知世界的樂趣。

2.引導學生學習和認識由塑料廢棄物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途徑和方法，培養他們的綠色化學思想和環境意識，提高他們的科學素養。

三、教學重點、難點

（一）知識上重點、難點

重要高聚物的加聚反應及其化學方程式

（三）方法上重點、難點

有機高分子化合物的結構與性質的關系的理解

四、教學準備

（十二）學生準備

1.課前讓學生通過網絡、書籍等途徑收集各種各樣的材料及圖片、實物。

2.收集有關廢棄塑料造成的白色污染、危害及其防治方法的資料。

（十三）教師準備

教學媒體、課件；準備“活動•探究”實驗用品。

五、教學方法

問題激疑、實驗探究、交流討論、

六、課時安排

3課時

七、教學過程

第一課時

【引入】人類的生產和生活離不開各種各樣的材料，請同學們根據自己收集的資料結合已有的知識對材料進行分類。

【點評】課前讓學生通過網絡、書籍等途徑收集各種各樣的材料及圖片、實物，課堂上采用互動式教學。

【交流、投影】

無機非金屬材料（如：晶體硅、硅酸鹽材料等）

無機材料

無機金屬材料（包括金屬和合金）

材料天然有機高分子材料（如：棉花、羊毛、蠶絲、天然橡膠等）

有機材料合成有機高分子材料（如：塑料、涂料、合成纖維、合成橡膠等）

新型有機高分子材料（如：高分子分離膜等）

【聯想、質疑】在日常生活中，你一定接觸過許多塑料、合成橡膠、合成纖維制品。你能舉例說明嗎？它們是什么原料制造的？它們具有哪些優于天然材料的性能？

【點評】通過回憶生活中的常識激發學生探究有機合成材料的組成、性能的興趣。

【練習】計算葡萄糖和硬脂酸甘油酯的相對分子質量。

【質疑】經計算，它們的相對分子質量分別為180和890。數值已經不小，但是，我們仍稱它們為低分子化合物，簡稱小分子；那么，什么是高分子化合物或高分子呢？

【講述】如果有機化合物的相對分子質量達到幾萬到幾百萬，我們就稱它們為有機高分子化合物，簡稱高分子或聚合物。像以前所學過的淀粉、纖維素、蛋白質等物質都屬于有機高分子化合物。有機高分子化合物的結構有哪些特點呢？

【引題、板書】一、有機高分子化合物

1.有機高分子化合物的結構特點

【講述】有機高分子化合物雖然相對分子質量很大，但是它們的結構并不復雜，通常是由簡單的結構單元連接而成的，例如，聚乙烯是由結構單元重復連接而成的，聚氯乙烯是由結構單元重復連接

而成的，其中的n表示結構單元重復的次數。

【投影講述】高分子中的結構單元連接成長鏈，這就是通常所說的高分子的線型結構。具有線型結構的高分子，可以不帶支鏈，也可以帶支鏈。高分子鏈上如果有能起反應的原子或原子團，當這些原子或原子團發生反應時，高分子鏈之間將形成化學鍵，產生一定的交聯形成網狀結構，這就是高分子的體型結構。

【過渡】由于有機高分子化合物的相對分子質量大及其結構的特點，因而使它們具有與小分子不同的一些性質。

【活動、探究】將教材的“觀察•思考”涉及的實驗改成學生分組實驗（2～4人一組）。

1.從廢舊輪胎上刮下的一些橡膠粉末約0.5g放入試管中，加入5mL汽油，觀察粉末能否溶解。

2.取內徑比實驗室用導氣膠管外徑稍大的試管，膠管與試管等長。向試管中加入少量汽油后，將膠管插入試管，再用滴管向膠管內孔中滴滿汽油，稍侯，可見膠管伸長。

3.取一小塊聚乙烯塑料碎片，用酒精燈加熱直至熔化時停止加熱，等冷卻后再加熱，反復幾次后點燃，觀察變化的全過程。

【交流、討論、板書】2.有機高分子化合物的主要性質

⑴溶解性：難溶于水，在有機溶劑中也只能溶脹并極緩慢。

⑵熱塑性和熱固性

⑶電絕緣性

⑷不耐高溫易燃燒

【講述】聚乙烯塑料受熱到一定溫度范圍時，開始變軟，直到熔化成流動的液體。冷卻后又變為固體。加熱后又熔化，這種現象就是線型高分子的熱塑性。有些體型高分子一經加工成型就不會受熱熔化，因而具有熱固性，如酚醛樹脂。高分子化合物中的原子是以共價鍵結合的，因此它們一般不導電。

【小結】結構決定性質，性質決定用途，正因為有機高分子化合物有以上的主要性質，決定了高分子材料在國民經濟發展和現代科學技術中的重要作用。

作業：探究活動：學生分為若干小組通過去圖書館、上網查閱資料探究以下問題：

1．我們身邊有哪些高分子化合物；

2．高分子化合物對工農業生產和生活有哪些重要作用；

3．了解高分子化合物的新發展，例如可導電的高分子材料、可降解塑料等。

并動員學生運用所學知識回答下列問題：

1．為什么聚乙烯塑料涼鞋破裂可以熱補，而電木插座不能熱修補。

2．裝苯的試劑瓶不能用普通的膠塞的原因。

3．家貿市場上出售的香油的膠塞為什么要用玻璃紙包起來，如果不包起來會出現什么后果。

第二課時

【聯想、質疑】現在，人們在日常生活中經常與塑料打交道，工農業生產和國防建設也大量使用塑料。那么，究竟什么是塑料？它們是怎樣制成的？

【講述】塑料的主要成分是被稱為合成樹脂的有機高分子化合物。例如，聚乙烯就是生產聚乙烯塑料的合成樹脂。聚乙烯是以石油化工產品乙烯為原料，在適宜的溫度、壓強和引發劑存在的條件下發生反應而制得的。反應時，乙烯分子中碳碳雙鍵中的一個鍵斷裂，然后相互兩兩加成而聚成含n個結構單元的相對分子質量達幾萬以上的聚乙烯樹脂。

【板書】二、塑料

【講述】講述聚合反應和加聚反應的概念。

【講述、投影】塑料與合成樹脂

⑴塑料是由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、色料、防老劑等添加劑組成的。

⑵樹脂是指還沒有跟各種添加劑混合的高聚物。

⑶有些塑料基本上是由合成樹脂所組成的，不含或少含其它添加劑，如有機玻璃等。

【遷移、應用】氯乙烯、苯乙烯、四氟乙烯在引發劑作用下經過聚合反應所得聚合物都是重要的合成樹脂。⑴它們為什么和乙烯一樣，也能發生加聚反應？⑵寫出化學反應式。

【交流、討論】組織學生交流討論聚合反應的書寫技巧，尤其苯乙烯的聚合反應，可以適當點撥：將苯基（—C6H5）當作支鏈，使雙鍵碳原子作為端點碳原子，以便于兩兩加成聚合。

【閱讀】塑料王與工程塑料ABS的用途。

【過渡】聚乙烯是當今世界上產量最大的塑料產品，它有著廣泛的應用。

【閱讀、討論】聚乙烯的性質和用途。

【講述】塑料工業的發展，極大地提高了人們的生活質量，但是這些結構穩定、難以分解的塑料廢棄物的急劇增加也帶來了嚴重的環境問題。全世界每年產生數千萬噸的廢舊塑料，比如聚乙烯、聚苯乙烯等它們聚集在海洋里、地面上、土壤中，造成白色污染。白色污染已成為困擾人類社會的一大公害。減少與消除白色污染既要全社會共同努力，從我做起，少用并及時回收、再生，也要依靠科技，生產可降解的塑料。

【指導閱讀】塑料的回收利用與可降解塑料。

作業：探究活動：

1.收集有關廢棄塑料造成的白色污染、危害及其防治方法，在各社區進行宣傳或提出倡議。

2.課外實驗，參照教材第97頁動手實踐的方法進行廢舊塑料裂解得燃氣與燃油的實驗。

3.收集橡膠制品的圖片

第三課時

【引題】今天我們討論第二大合成材料合成橡膠。

三、合成橡膠

【展示】展示課前同學們收集的橡膠制品的圖片。

【交流、研討】結合你已有的知識和生活常識思考：

1.橡膠的特性是什么？由此決定著它有哪些用途？

2.根據來源和組成不同，常用的橡膠有哪幾種？

【講述】構成橡膠的高分子鏈在無外力作用時呈卷曲狀，而且有柔性，受外力時可伸直，但取消外力后又可恢復原狀，因此橡膠是具有高彈性的高分子化合物。根據來源和組成不同，橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。合成橡膠往往具有高彈性、絕緣性以及耐油、耐酸堿、耐高溫或低溫等特性，因此具有廣泛的應用。

【講述】順丁橡膠是化學家們最早模擬天然橡膠制得的合成橡膠，它具有較高的耐磨性，廣泛用于制造輪胎、耐寒制品及膠鞋、膠布、海綿膠等。利用工具欄講解順丁橡膠的合成，并以順丁橡膠的高分子鏈的卷曲認識橡膠的高彈性。

【質疑】為什么實驗室的橡膠管在空氣中易老化？為什么盛酸的試劑瓶要用玻璃塞？

【過渡】常用的橡膠除天然橡膠、順丁橡膠外還有其它的通用橡膠。

【閱讀、講述】閱讀表3-4-1幾種常用橡膠的性能和用途，以說明當今合成橡膠的廣泛應用，以及“挑戰者”航天飛機失事的悲慘事件就是由于橡膠密封圈失靈造成的。

【過渡】接下來討論第三大合成材料合成纖維。

【交流、研討】生活中你們知道哪些是纖維制品呢？棉花、羊毛、蠶絲與錦綸、滌綸有何區別？纖維素是如何分類的？

【投影、講述】1.纖維素分類

纖維素：棉、麻

天然纖維蛋白質：絲、毛

纖維人造纖維：人造棉、人造絲

化學纖維合成纖維：錦綸、腈綸

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[論文摘要]目前，靜電在生物工程中有著重要的應用。介紹高分子抗靜電的方法，闡明高分子材料抗靜電技術在我國的發展和策略。

靜電廣泛地存在于自然界和日常生活之中，如人們每時每刻呼吸的空氣每厘米就含有100500個帶電粒子；自然界的雷電；干燥季節里人身上化纖衣物由于摩擦起電而粘附在身體上，這一切都是比較常見的靜電現象。實際上，靜電在生物工程中有著重要的應用。

一、高分子抗靜電的方法概述

高聚物表面聚集的電荷量取決于高聚物本身對電荷泄放的性質，其主要泄放方式為表面傳導、本體傳導以及向周圍的空氣中輻射，三者中以表面傳導為主要途徑。因為表面電導率一般大于體積電導率，所以高聚物表面的靜電主要受組成它的高聚物表面電導所支配。因此，通過提高高聚物表面電導率或體積電導率使高聚物材料迅速放電可防止靜電的積聚。抗靜電劑是一類添加在樹脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除靜電產生的化學添加劑，添加抗靜電劑是提高高分子材料表面電導率的有效方法，而提高高聚物體積電導率可采用添加導電填料、添加抗靜電劑或與其它導電分子共混技術等。

（一）添加導電填料

這類方法通常是將各種無機導電填料摻入高分子材料基體中，目前此方法中所使用的無機導電填料主要是碳系填料、金屬類填料等。

（二）與結構型導電高分子材料共混

導電高分子材料中的高分子（或聚合物）是由許多小的重復出現的結構單元組成，當在材料兩端加上一定的電壓，材料中就有電流通過，即具有導體的性質，凡同時具備上述兩項性質的材料稱為導電高分子材料。與金屬導體不同，它屬于分子導電物質。根本上講，此類導電高分子材料本身就可以作為抗靜電材料，但由于這類高分子一般分子剛性大、不溶不熔、成型困難、易氧化和穩定性差，無法直接單獨應用，一般作導電填料與其它高分子基體進行共混，制成抗靜電復合型材料，這類抗靜電高分子復合材料具有較好的相容性，效果更好更持久。

（三）添加抗靜電劑法

1.有機小分子抗靜電劑。有機小分子抗靜電劑是一類具有表面活性劑特征結構的有機物質，其結構通式為RYx，其中R為親油基團，x為親水基團，Y為連接基。分子中非極性部分的親油基和極性部分的親水基之間應具有適當的平衡與高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的親油基團，羥基、羧基、磺酸基和醚鍵是典型的親水基團，此類有機小分子抗靜電劑可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型4大類：陽離子型抗靜電劑；陰離子型抗靜電劑；非離子型抗靜電劑；兩性型抗靜電劑。

導電機理無論是外涂型還是內加型，高分子材料用抗靜電劑的作用機理主要有以下4種：（1）抗靜電劑的親水基增加制品表面的吸濕性，吸收空氣中的水分子，形成“海一島”型水性的導電膜。（2）離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度，從而增加導電性。（3）介電常數大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系數。概括起來一是降低制品的表面電阻，增加導電性和加快靜電電荷的漏泄；二是減少摩擦電荷的產生。

2.永久性抗靜電劑。永久性抗靜電劑是一類相對分子質量大的親水性高聚物，它們與基體樹脂有較好的相容性，因而效果穩定、持久、性能較好。它們在基體高分子中的分散程度和分散狀態對基體樹脂抗靜電性能有顯著影響。親水性聚合物在特殊相溶劑存在下，經較低的剪切力拉伸作用后，在基體高分子表面呈微細的筋狀，即層狀分散結構，而中心部分呈球狀分布，這種“蕊殼”結構中的親水性聚合物的層狀分散狀態能有效地降低共混物表面電阻，并且具有永久性抗靜電性能。

二、我國高分子材料抗靜電技術的發展狀況

我國許多科研機構和生產企業已陸續開發出一些品種，以非離子表面活性劑為主，目前常用的品種有，大連輕工研究院開發的硬化棉籽單甘醇、ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸鈉）、DPE（烷基二苯醚磺酸鉀）；上海助劑廠開發目前多家企業生產的抗靜電劑SN（十八烷基羥乙基二甲胺硝酸鹽），另外該廠生產的抗靜電劑PM（硫酸二甲酯與乙醇胺的絡合物）、抗靜電劑P（磷酸酯與乙醇胺的縮合物）；北京化工研究院開發的ASA一10（三組份或二組份硬脂酸單甘酯復合物）、ASA一150（陽離子與非離子表面活性劑復合物），近年來又開發出ASH系列、ASP系列和AB系列產品，其中ASA系列抗靜電劑由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非離子表面活性劑；ASB系列產品則為有機硼表面活性劑（主要是硼酸雙多元醇脂與環氧乙烷加成物的脂肪酸酯）與其他非離子表面活性劑復合而成；ASH和ASP系列主要是陽離子與非離子表面活性復合而成，杭州化工研究所開發的HZ一1（羥乙基脂肪胺與一些配合劑復合物）、CH（烷基醇酰胺）；天津合成材料工業研究所開發的IC一消靜電劑（咪唑一氯化鈣絡合物）；上海合成洗滌劑三廠開發生產的SH系列塑料抗靜電劑，已經形成系列產品，在使用效果和性能上處于國內領先地位，部分品種可以替代進口，如SH一102（季銨鹽型兩性表面活性劑）、SH一103、104、105等（均為季銨鹽型陽離子表面活性劑），SH抗靜電劑屬于結構較新的帶多羥基陽離子表面活性劑；濟南化工研究所JH一非離子型抗靜電劑。（聚氧乙烯烷基胺復合物）等；河南大學開發的KF系列等，如KF一100（非離子多羥基長碳鏈型抗靜電劑）、KF-101（醚結構、多羥基陽離子永久型抗靜電劑），另外還有聚氧乙烯醚類抗靜電劑，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯專用抗靜電劑202、203、204等；抗靜電劑TM系列產品也是目前國內常用的，主要用于合成纖維領域。

從抗靜電劑發展來看，高分子型的永久抗靜電劑是最為看好的產品，尤其是在精密的電子電氣領域，目前國內多家科研機構利用聚合物合金化技術開發出高分子量永久型抗靜電劑方面已取得明顯進展。

三、結語

我國合成材料抗靜電劑行業發展前景較好，針對目前國內研究、生產、應用與需求現狀，對我國合成材料抗靜電劑工業發展提出以下建議。

（一）加大新品種開發力度

近年來國外開發的高性能伯醇多聚氧化乙醚類非離子型表面活性劑；用于聚碳酸酯的脂肪酸單縮水甘油酯；用于磁帶工業的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；適應于聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯等多種合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，總之國內科研院所應根據我國合成材料制品要求，開發出多種高性能、環保無毒的抗靜電品種，并不斷強化應用技術研究，以滿足國內需求。

（二）加快復合抗靜電劑和母粒的研究與生產

今后要加快多種結構抗靜電劑及其他塑料助劑的復配，向適應范圍廣、效率高、系列化、多功能、復合型等方向發展。另外合成材料多功能母粒作為助劑已經成為今后合成樹脂加工改性的重要原材料，如著色、阻燃、抗菌、成核等母粒在國內開發方興未艾，國內要加快抗靜電母粒的開發與研究，促進我國抗靜電劑工業發展。

參考文獻：

[1]高緒珊、童儼，導電纖維及抗靜電纖維[M]．北京：紡織工業出版社，1991．148154．