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關鍵詞:高分子材料;發展;應用
隨著高分子材料應用范圍的不斷拓展,作為一名高中學生,還是應該對高分子材料的發展現狀以及應用趨勢有一定的了解,這樣才能夠對未來的生活與工作起到一定的鋪墊作用。
一、高分子材料含義與發展現狀
(一)高分子材料
高分子材料指的是多個重復單元共價連接,分子量很大一類的分子從而組成了相關的聚合物,并且還具有一定的粘彈性。現階段,高分子材料正逐漸朝著高功能化、復合化、高性能化等方向不斷發展。因此,我國高分子材料需要在通用性進一步開發的基礎上,偏向于高分子材料品種、技術水平以及生產的重點發展,這樣才能夠促進市場的發展需求[1]。
(二)發展現狀
為了滿足汽車工業、家用電器、電子信息等多個領域的需求,高分子材料重點發展主要是:第一,高性能化,如耐熱性、高機械性、耐腐蝕性以及耐久性等方面。第二,高功能化,如生物學、光學、力學等多種功能。第三,復合化。如復合材料,通常是基于高性能結構的材料作為基本的符合材料組成。第四,智能化,如材料本身擁有一定的生物功能預知性,如識別能力、修復能力、反應能力等。
二、高分子材料應用趨勢
(一)具有記憶的高分子材料
1.熱響應型
室溫以上的變形,室溫形態固定,同時可以進行長期的存放,當溫度再一次提升到特定,溫度,制件也可以迅速恢復到初始狀態。針對這一能力,主要是在電子通訊、科學實驗、汽車保險杠、油田封井器等領域之中使用,具體如醫用器械、熱縮連接緊固件、光信息、座墊、泡沫塑料等。熱響應型形狀的記憶高分子形變溫度很容易控制,并且制作相對漸變,目前是記憶高分子研究之中開發最為活躍的一個領域。尤其是形狀記憶纖維的開發利用,有利于紡織業發展的推動。
2.電/磁響應型
屬于熱響應形狀記憶功能高分子材料同具有一定導電性能的金屬粉末、導電炭黑以及導電高分子等復合材料。當電流產生熱量之后,就會提升材料的溫度,導致形狀恢復,不但擁有導電性能,同時也具有一定的形狀記憶功能。一般來說,在電子集束管、電磁屏蔽材料等電子通訊以及儀器儀表等領域之中得到廣泛的應用[2]。
3.光響應型
指的是將某一部分光感應變色的基團引入到高分子的主鏈以及側鏈之中,一旦有紫外光照射,PCG就會出現光異構化反應,這樣就會改變分子鏈狀態,導致其宏觀形態也出現相應的變化;當停止光照之后,PCG光構化反應就可以逆行,分子鏈會恢復到原本的狀態。主要用于光記錄材料、藥物緩釋劑、印刷材料等。
4.化學感應型
材料的周邊介質性質的變化就可以將材料的變形以及形狀恢復激發出來。其條件主要是PH值扁你話、相變反應、平衡離子置換等。這一類型的物質,還存在部分的皂化聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。這一材料主要是在“化學發動機”、蛋白質或者是酶的分離膜中廣泛使用。
(二)水溶性高分子化合物
主要包含了水溶性的樹脂和聚合物。屬于一種擁有較強親水性的高分子材料,在水中可以溶解成為溶液。在分子結構之中包含了陽離子、陰離子,極性非離子等親水基團,這樣就可以讓高分子材料擁有性、分散性以及減磨性等多種性能。其主要的種類包含了:
第一,淀粉、動植物膠以及纖維素等天然性的水溶高分析。第二,人工合成水溶高分析,主要包含了離子型、非離子型以及縮合類等。
其物理性能包含了分子量、溶解度、絮凝作用、分散作用、減阻作用等。
溶解度指的是每一分溶劑之中,溶質溶解的平均值。一般來說,溶液之中的溶解溶質要多于平均值,這個時候就稱之為過飽和溶液。所以,水溶性就是最重要的特性之一。分子量作為水溶性高分子的一大特性,其平均值就直接決定了高分子材料本身的性能。同時分子量分布,也會對分子量產生一定的影響。
分散作用指的是兩相界面之中分散劑有序的排列,這樣就可以確保分散體系本身的穩定性。水溶性高分子屬于良好的分散劑,其本身具有疏水基團和親水基團,本身也擁有一定的表面活性能。
當存在一定量的電解質,就會降低微粒的物理穩定性,將其聚集成為絮狀,但是在振搖之后又能夠均勻的分散,這樣的作用就可以稱之為絮凝作用。水溶性高分子本身擁有極性基團,可以吸附水中的固體離子,這樣就能夠形成絮凝團。增稠劑本身屬于流變助劑,能夠讓低稠度的水性涂料增加粘稠度。
將高分子聚合物注入到流體之中,能夠降低流動阻力,這樣使用于降低流體流動阻力的化學劑就可以將其稱之為減阻劑。
三、結束語
總而言之,隨著科學技術的不斷發展,也帶動了高分子材料加工行業的不斷發展,雖然目前國內的高分子材料的研究與應用還與發達國家存在一定的差距,但是相信在廣大研究人員的努力下,我國高分子技術必定會發展的越來越迅速。作為高中生的我們,從現在開始,能夠認識其作用,相信在未來發展中,也可以貢獻自己的一份力。
參考文獻:
[關鍵詞]專業改革;高分子材料與工程;新常態;內涵凝練;特色發展
[中圖分類號]G40[文獻標識碼]A[文章編號]10054634(2017)020061040
專業改革的大背景
目前,我國正處于經濟社會發展的“新常態”時期。對“新常態”的內涵有不同的理解,但最重要的還是經濟發展降速,從資源驅動、勞動力驅動發展向創新驅動發展,這就要實行經濟結構調整和轉型,鼓勵創新創業,支持新興戰略性產業,發展高科技產業,支持綠色環保產業。因此要淘汰落后產能,向科技要增長[1,2]。這種“新常態”將要持續很長一段時間,大學對人才的培養模式與方法也要做相應調整。學校黨委也提出了學校轉型發展,要建設特色鮮明的高水平應用型大學,切實認識到轉型發展的重要意義,把思想認識統一到轉型發展這一重大戰略部署上來,實現從以教學為主向教學科研并重、以本科教學為主向本科、研究生教育并重、從行業為主到行業與地方并重3個轉型發展貢獻力量,要緊緊抓住“提高科技創新能力”這一關鍵,通過推動綜合改革,釋放轉型發展的活力;通過開放辦學,調動一切可用資源;通過科教融合,充分發揮科研在人才培養中的作用,努力為轉型發展開辟道路,努力提升學校的辦學實力和核心競爭力[3,4]。為了適應我國的“新常態”,實現學校的轉型發展要求,高分子專業就必須進行改革,探索人才培養的新模式,從而提高培養質量。
1北京石油化工學院高分子材料與工程專業現狀北京石油化工學院是一所注重學生發展、以學生為中心的應用型大學,學校秉承“學以致用、寧靜致遠”的教育理念,本著公開、公正、公平的原則,管理日益精細化和人文化,為學生的發展提供了好的平臺,培養具有高水平工程實踐能力的人才。高分子材料與工程專業是本校最早建立的專業之一,自1978年我國恢復高考以來,高分子材料與工程專業陸續培養了2 000余名高分子材料與工程專業人才。
傳統的高分子材料主要分為塑料、橡膠和纖維三大類,用量大、企業多、產能過剩,但附加值低、競爭激烈,較難凸顯出高科技特點,在經濟發展“新常態”時期,正在喪失優勢地位,難以引起學生們的學習興趣,造成學生學習積極性不高,就業率偏低。同時,學校為北京市屬高校,高分子材料工程專業本科生主要為北京生源,其就業地主要為北京地區。北京市已經根據中央的要求和我國經濟發展“新常態”的特點,制定了經濟社會發展的新戰略,既淘汰、轉移傳統產業,鼓勵發展綠色環保的新興產業[5],傳統的高分子材料制備和加工已列為向外轉移產業,如北京華盾雪花塑料集團公司主要從事塑料薄膜、管材、中空容器的生產,已啟動向河北搬遷工程。類似這類的傳統塑料、橡膠制品生產企業將陸續移出北京,造成高分子材料崗位人員需求大量減少。在高分子材料制備領域,更是受到大氣污染治理的約束,難以發展,如燕山石化公司的產量和規模正在逐年減少。在可預見的將來,不排除移出北京的可能。因此,高分子材料與工程專業畢業生在北京的就業競爭日益激烈,學校在傳統的高分子材料制備與加工領域不具有優勢,必須另辟蹊徑,尋找新的專業方向,開拓新的就業領域,從而提高就業率,因而,需要對專業進行改革。
2為學生搭建有特色的成長平臺
學校及專業必須為學生搭建各類成長平臺,讓學生得到全面發展。根據學校的特點,主要為大學生搭建了以下成長和培養平臺。
1) 工科專業的核心是培B學生的科技創新能力。高分子材料與工程專業是本校最早的專業之一,已有30多年的歷史,是北京市“特色專業”和北京市“重點建設學科”,特別注重大學生科技創新能力的培養,在這方面,學校為學生搭建了國內先進、具有一定國際影響力的大學生科技創新平臺――“特種彈性體復合材料北京市重點實驗室”,擁有裂解色譜質譜聯用儀、紫外加速老化儀、高級旋轉流變儀、凝膠滲透色譜儀等3 000多萬元的儀器設備,實驗室對學生開放,學生可以從事“大學生科研創新項目”研究,為他們科技創新能力的培養打下了堅實基礎。
2) 為學生搭建了科研訓練平臺――大學生研究訓練計劃(URT),要求高分子專業學生必須參加URT項目。URT項目來源于教師的科研項目,同時也鼓勵學生根據自己的興趣提出課題,經過論證后也可列入URT項目。URT項目以團隊為主,確定項目負責人,制定任務分解,讓團隊內各成員發揮各自的特長,并鼓勵跨專業組隊,培養了學生的團隊合作意識和人際交流能力等,對他們的成長是一個極大的鍛煉。通過上述科技創新能力的培養,畢業生可從事科技創新創業工作,有些已成為科技公司的負責人,如廣東聚賽龍公司的總經理郝源增先生,他還在在高分子材料專業設立了“聚賽龍獎學金”。
3) 搭建了“高分子材料多層次、模塊化實驗教學體系”,開設了一系列設計性、綜合性、創新性實驗,可根據學生興趣和特點自由選擇,充分調動學生的積極性。高分子專業實驗多為單一的驗證性實驗,改革后開設了多個設計性實驗,建立高分子材料與工程專業多層次、多模式創新實驗教學體系,注重創新能力培養,突出工程實踐特色,進行結構重組和整體優化,構建了高分子材料專業一體化、多層次、多模式創新實驗教學體系。強化綜合型和設計型實驗,為學生綜合運用所學知識和實驗技術解決實際問題提供自由探索的空間,全面開放實驗室,給學生提供更多的動手機會,促進學生知識、能力、素質協調發展;優化實驗技術人員隊伍,提高實驗人員素質和水平。
在創新型實驗教學體系中,設計性實驗是重中之重。設計性實驗的主要目的是讓學生通過查閱文獻設計方案,解決相對于自己的知識水平仍屬于“新”的問題,這些問題有些屬于學科的前沿問題,有些是工業生產、科學研究中的某些關鍵問題,可以稱之為“二次創新”,形成“新材料制備表征應用”3個階段,以“立題調研設計實驗結果分析與討論撰寫研究論文”為主線進行教學,大大提高學生的科技創新能力。
4) 建立了一套產學研合作教學體系,搭建了工程實踐能力培養平臺,培養學生的工程實踐創新能力。學校與中國石化、燕山石化合作建立了國家級大學生實踐教學基地,與北京雪花華盾塑料公司建立了北京市級大學生實踐教學基地,與北京碧水源公司、中科納通公司、炭世紀公司、科化微電子公司、華德密封公司、華融塑膠公司等建立了校企合作產學研基地,為大學生的實踐教育提供了平臺,學生可以根據自己的興趣和就業意愿,選擇這些企業實習和實踐,大大提高了學生的實踐活動興趣和就業能力。
5) 搭建了大學生學科競賽體系,培養學生的創新產業意識和能力。如依據全國高分子材料創新產業大賽的宗旨和規則,創辦了本校高分子材料創新創業競賽,學生們有好的成果、好的設計均可以參賽,優勝者選拔參加全國高分子材料大學生創新創業大賽,大大開拓了學生的視野,提高了學生們的綜合能力。
3學生綜合能力培養的做法
作為一個應用型本科院校,本專業特別注重學生如下能力的培養:(1)創新意識和創新能力;(2)工程實踐能力;(3)適應社會發展能力和自我提高能力。為了達到上述能力的培養,實施了以下措施。
1) 不斷修訂完善高分子材料專業的培養方案,結合時展,凝練專業建設內涵,適應經濟社會發展要求。如近期修訂了“高分子材料與工程專業培養方案(2013版)”,通過與企業等用人單位研討,提出了高分子材料專業新內涵的建O與探索,即專業向“功能高分子材料”內涵發展,使之更適應目前我國經濟結構調整、創新驅動的“新常態”。傳統高分子材料主要有塑料、橡膠和纖維,這些材料產量大、技術成熟,市場也已飽和。功能高分子材料是新材料的重要內容,是國家鼓勵發展的七大新興戰略性產業之一。功能高分子材料種類也很多,學校結合北京市和全國情況,進一步凝練,提出把形狀記憶高分子材料、生物醫用高分子材料、3D打印高分子材料、太陽能電池用高分子材料和電子信息用高分子復合材料作為本專業的重點內容。
如形狀記憶高分子材料,具有形狀記憶功能的材料,不管它如何變形,都可以在一定條件下恢復它原來的形狀,可以應用在自修復涂層(如汽車涂層,如有劃痕,可以拿吹風機加熱一下既可以修復)、自修復材料(如風電葉片出現裂紋,也可以這樣修復)、醫用骨固定夾板和繃帶(代替石膏,不僅輕,而且方便裝卸)等。再如,3D打印成型(也稱快速增材制造)發展很快,國家工信部剛剛制定了3D打印產業發展綱要,要在“十三五”期間大力發展。其中,很重要的一類為激光快速光固化成型體系,它使用的材料大部分為可光固化樹脂,這也是學校的專業內容之一。
2) 實施教育部“卓越工程師計劃”,與現代化的行業、先進企業建立合作關系,使之成為學校的實習實踐基地。建立先進的產學研教育體系,聘請大量的校外教師講學,使學生了解專業前沿和社會需求,從而有利于他們的就業。本專業是全國首批教育部“卓越工程師計劃”試點專業,該計劃的目的是培養具有高的工程實踐能力的人才,從而推動我國產業界創新能力的提升。本專業的主要的培養手段就是增加企業階段學習經歷,提前讓學生熟悉、掌握企業的運行機制和環境,近幾年,陸續與北京市等地的現代化企業建立了產學研教育體系,如燕山石化公司、華盾雪花公司、北京碧水源公司、北京炭世紀公司、北京中科納通公司、北京東方雨虹公司、廣東榕泰公司等。其中,燕山石化、碧水源、東方雨虹和廣東榕泰均是上市公司,具有現代化的企業管理制度,非常適合本校學生,因此與他們建立關系,不僅使學生掌握了產業先進的知識和技術,也有利于就業。
3) 開展國際工程專業認證,按照國際標準培養人才,從而使學生具有國際視野,也有利于他們的出國留學。
4) 開展高分子材料創新創業競賽,選拔優秀的學生和項目參加全國大學生創新創業大賽,強化他們的創新創業意識,有利于他們畢業后進行創業。如2013年高分子專業高Z11班周穎等5名學生組成了“綠色風采隊”,參加了由中國化工聯合會、中國化工教育協會、青島橡膠谷等主辦的“首屆全國高分子材料創新創業大賽”,參賽的項目是“高性能環保型大規模集成電路封裝材料”,該項目在全國100多所院校近200個項目中脫穎而出,贏得專家的好評,獲得大賽二等獎,并獲得創業基金1萬元。
5) 實行全程學業導師制,自新生進校開始就配備學業導師直到畢業,全程指導,使學生更好地成長。逐步完善學業導師考核機制,調動教師的積極性,指導學生學習、生活、科研、就業等。
4結束語
通過上述改革,學校高分子材料與工程專業學生有如下特點:(1)拓寬了高分子材料專業就業渠道,提高了就業率,除了在傳統的石化企業、塑料橡膠纖維制品制造企業就業外,還可以在高科技高技術領域就業,如航空航天企業、醫藥及醫療制品企業、汽車企業、家電企業、手機企業、新能源企業等,每年的就業率均在95%以上;(2)通過加強工程實踐能力的培養,本專業畢業生的工程實踐能力大大提升,創新創業能力顯著提高,得到了用人單位的肯定;(3)擴展了學生的國際化視野,提高了考研率和出國深造率。
參考文獻
[1] 黃群慧.“新常態”工業化后期與工業增長新動力[J].中國工業經濟,2014(10):519.
【關鍵詞】高分子材料專業;大學生就業;復合型人才
【Abstract】This paper have supposed a series countermeasures in view of the dilemma of university students’ employment, which based on analying the requirement of polymer materials profession. In respect of graduates themselves, enterprise and government,college teaching reform, we provided new thoughts to improve university students’ employment.
【Key words】Polymer materials profession;University students’ employment; Inter-disciplinary talent
0 引言
進入21世紀以來中國社會正發生著日新月異的變化,經濟發展迅速、科技發展迅猛、產業結構轉型加劇、人們文化價值觀也在多元化等等[1]。社會大背景下高分子行業大學生就業呈現出許多新的現象,一方面大學生就業難,另一方面企業人才難覓[2]。就業形勢日益緊張的形式下,如何使高校的人才培養符合就業市場需求,做到企業有所用、人才有所為是十分重要的課題[3]。本文分析了當代高分子材料專業大學生就業的現狀,并針對其弊端提出了一些建設性對策,以更好地滿足企業需求,同時提高本專業大學生的就業率及滿意度。
1 高分子材料專業人才需求分析
高分子材料專業是在大量的科學實驗和工程實踐基礎上發展并運用于生產實踐的學科。該專業畢業的大學生就業面很廣,即可以繼續深造攻讀碩士、博士學位,也可以在高分子材料的合成、改性、成型加工等方面及其相關領域從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計等崗位工作。但是,隨著產業結構的優化,企業對高分子材料專業本科層次人才的需求正在發生著變化;另外,全國一般的綜合性大學都開設了高分子材料專業,每年有大量的畢業生涌入市場,競爭非常激烈。
通過對中國石化、杜邦、巴斯夫等高分子專業知名企業,以及吉林建筑大學近幾年高分子專業畢業生就業去向的調查,目前該專業畢業生就業呈現出如下特征:
1.1 企業方面
就業市場供過于求的矛盾日漸凸顯,招聘單位的門檻也在拔高,很少考慮崗位實際需要,對畢業生所提要求過高。中國石化如上海金山石化、吉林石化、燕山石化等大型的國有企業,往往優先招聘985、211大學的畢業生,所學專業嚴格對口;杜邦、拜耳、巴斯夫等知名外企,要求有豐富的實踐或社會工作經驗,對英語要求過六級。另外,這些大型的正規企業提供的職位有限,遠遠不能滿足大學生的就業需要。
就業壓力增大的形勢下,很多大學生尤其是二本類高校畢業生只能選擇去中小型企業發展。這類中小型企業為了適應市場需要,常常需要改進配方及工藝,更改設備設計等,因此他們希望大學生既有較好的專業知識,更有較強的動手實踐能力以及解決實際問題能力,即需要集技術、研究、創新于一身的復合型人才。大學生必須熟悉生產一線的工作,才能提出問題并加以改進。然而,大學畢業生往往怕吃苦不愿像工人一樣翻三班,更有甚者索性辭職、頻繁跳槽,自然缺少實踐經驗的積累,更加欠缺解決實際問題的能力。這也正是出現企業用工難,而畢業生就業難這一矛盾的主要原因。
高分子材料相關的生產企業大多建在郊區或比較邊遠的地區,缺少現代化氣息。然而,大學畢業生往往對大城市趨之若鶩,對小城市不屑一顧。當代大學生無論是個人還是家長都投入了很多的財力及精力,對未來的收益有較高的期望,都向往去發達地區、收入高的企業工作,這就影響了大學生到基層就業理念的形成。這些地域的限制,也成為大學生就業難的重要原因。
1.2 學校方面
一直以來,高等學校采用傳統的教學模式,缺乏創新,學生所學知識與現實生產有較大差距;學校教育實踐環節薄弱,造成學生動手實踐能力差、缺乏創新能力及解決實踐問題的能力。這些也是造成高分子專業畢業生與企業需要脫節的原因之一。為此,高等教育必須反思,突破本專業傳統的教育模式,以就業為導向,不斷調整專業知識結構,增強畢業生實力,以提高就業競爭力。
2 解決對策
2.1 畢業生轉變求職觀念,樹立新型就業觀
畢業生應該轉變求職觀念,合理調整就業期望值,不把“高薪”作為唯一擇業標準,不好高騖遠。珍惜就業機會,主動到基層就業,施展自身才華;要樹立“先就業,后擇業,再創業”的新型就業觀,在實踐中不斷調適,找準個人期望與社會需求的契合點,科學擇業,積極創業。畢業生在校期間要打好專業基礎,努力提升自身綜合素質,以提高社會就業適應性和就業彈性。
2.2 加大政府引導力度,完善企業聘用機制
做好政策引導,加強宏觀調控。政府運用經濟杠桿,對人才資源配置加以引導和調節,對于到城鄉基層、中小企業、艱苦邊遠地區工作的大學生,在待遇和生活條件等方面給予優惠政策,鼓勵和吸引人才去工作。
對企業而言,要摒棄招聘過程中過分強調工作經驗的行為,注重大學生職業發展道路上的可塑造性,加強人才儲備;同時,密切與高校的合作,提供實習崗位等,為企業與人才的快速接軌創造條件。整個社會要營造良好的社會輿論環境和廣泛的社會支持網絡,共同促進大學生就業。
2.3 面向企業需求, 進行教學改革
加強校企合作,派專業老師深入到相關企業做深度的調研,不斷調整教學內容,優化課程配置,強化高分子材料專業課程設置與企業崗位的銜接,可以使畢業生很快適應崗位角色。
強化實踐能力的培養。實踐環節是培養學生綜合運用所學專業知識解決實際問題能力的關鍵。一方面,開展多層次實驗教學,培養學生基本實驗技能及多種能力。設置基礎實驗,鞏固理論教學內容;開設綜合型實驗,可以加強學生綜合運用知識的能力;增設研究型實驗,目的是加強學生實驗的自主性和能動性,培養學生獨立實驗和分析問題能力。另一方面,完善實習實訓教學體系。實習實訓也是實踐教學的重要組成部分。為完善本專業的實習實訓教學體系,我校從大二到大四每學年都開展實習課程。首先要在保持原有的吉化廠、苯板生產企業等實習基地的基礎上,不斷開發新的實訓基地,如綠色節能建筑材料生產廠、汽車配件生產企業、地熱管生產等企業實訓,將理論知識與實踐相銜接,同時學習現代化工藝控制手段。
4 結語
在大學生就業的市場化道路上,需要政府、社會、學校以及學生自身的相互配合,四方聯動才能有效促進大學生就業。以就業為導向,高校積極開展高分子材料專業的教學改革,才能培養出滿足相關企業的生產工藝、設備、產品開發等綜合要求的復合型人才。
【參考文獻】
[1]陳秀梅.多維理論視角下的大學生就業實證研究綜述[J].中國電力教育,2014(297):227-229.
關鍵詞:高分子材料 抗靜電 研究
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.
關鍵詞:聚丙烯酸鈉絮凝劑生產工藝
隨著我國丙烯酸工業的迅速發展,對丙烯酸下游產品的研究不斷深入,應用范圍不斷擴大。聚丙烯酸鈉作為丙烯酸的一種主要下游產品,近年來在國內外的研究受到重視,生產也不斷增加。聚丙烯酸鈉產品包括水溶性產品和水不溶性產品。水溶性聚丙烯酸鈉產品廣泛應用于食品、紡織造紙、化工等領域[1-3]。水不溶性聚丙烯酸鈉產品具高吸水性,主要用于農林園藝、生理衛生等領域。聚丙烯酸鈉的分子量從幾百至幾千萬以上,不同分子量的聚丙烯酸鈉各有各的用途。超低分子量(700以下)的用途還未完全開發;低分子量(1000-5000)主要起分散作用;中等分子量(104-106)顯示有增稠性;高分子量(106-107)的則主要做增稠劑和絮凝劑;超高分子量(107以上)的在水中溶脹,生成水凝膠,主要用作吸水劑。水溶性聚丙烯酸鈉中又包括高分子量和低分子量兩類。
1.高分子量聚丙烯酸鈉研究現狀
目前高分子量聚丙烯酸鈉合成是采用丙烯酸經氫氧化鈉中和形成丙烯酸鈉溶液,然后再聚合的工藝路線。在水溶性高分子量聚丙烯酸鈉的合成中,通常是高濃度丙烯酸鈉溶液和低濃度氧化還原引發劑在低溫下進行水溶液聚合。制備的關鍵是在聚合前要除去丙烯酸中的阻聚劑。去除阻聚劑的方法有減壓蒸餾或加人活性炭吸附。高分子量聚丙烯酸鈉聚合時往往因為自交聯作用或聚合速度過快使產品水溶性降低,因此需加入抗交聯劑和緩聚合劑。日本專利報道了以過硫酸鹽和有機苯胺的復合引發體系,常溫下催化丙烯酸鈉水溶液聚合,制得溶解性能好的聚丙烯酸鈉。戚銀城[4]等采用氧化-還原體系,添加氨水和氯化鈉,在30℃時合成了分子量幾百至幾千萬的聚丙烯酸鈉。水溶液聚合法具有設備簡單,操作容易的特點,但缺點是所得到的聚合產物含水量高達60%-70%,難干燥。反相懸浮聚合法也可用于合成高分子量聚丙烯酸鈉。韓淑珍[5]報道了北京化工大學開發出反相懸浮聚合法合成聚丙烯酸鈉絮凝劑,并建成1000L聚合釜裝置。反相懸浮聚合法工藝復雜、設備利用率低。
2.水溶性高分子量聚丙烯酸鈉的應用
聚丙烯酸鈉是一種線狀、可溶性高分子化合物,其分子鏈上的梭基由于靜電相斥,使聚合物鏈伸展,促成有吸附團外露到表面上,這些活性點吸附在溶液中懸浮粒子上,形成粒子間的架橋,從而加速了懸浮粒子的沉降。因此可作絮凝劑。
2.1鹽水精制
純堿和燒堿生產中,鹽水中的Ca、Mg離子通常用碳酸鈉和氫氧化鈉或石灰水沉淀,沉淀后鹽水中懸浮物質顆粒小、沉降慢,因此要加入絮凝劑促進沉降從而使鹽水精制。因此,選用高效、溶解速度快的絮凝劑才是關鍵。以往生產中使用苛化淀粉或聚丙烯酞胺用于鹽水精制的絮凝效果并不理想,使用后鹽水澄清度不夠,產品質量不高。而用聚丙烯酸鈉能大大提高鹽水質量。對用作鹽水精制的聚丙烯酸鈉要求主要有分子量高(>一千萬),溶解時間短(15-30min),溶解性能好(無凝膠物)。使用時用量少,產生的礬花大、沉降快,鹽水澄清度高。甘肅鹽鍋峽化工總廠用固體聚丙烯酸鈉(分子質量>八百萬)作鹽水助沉劑助沉效果好,助沉劑用量少,噸堿耗用量為10-15g,且貯存方便。李澤潔[6]對鹽水精制中使用聚丙烯酸鈉進行了研究。王德懷[7]根據氯堿生產廠家的實際經驗開發出了專用于鹽水雜質助沉的速溶型固體聚丙烯鈉,其分子量高達八百萬以上,溶解速度快,30分鐘之內可以完全溶解,助沉效果好。
2.2氧化鋁生產
氧化鋁生產中,拜耳法赤泥的分離洗滌采用沉降槽,為加速赤泥沉降,傳統方法是添加面粉等天然高分子絮凝劑。隨著氧化鋁產量不斷提高,沉降槽常出現跑渾現象。改用聚丙烯酸鈉絮凝,大大增加了赤泥的沉降速度,澄清效果好,從而提高了沉降槽的產能和精鹽液質量。我國聚丙烯酸鈉中常用的絮凝劑品種是A-1000#。赤泥沉降過程中,為降低絮凝劑與赤泥初聚體“架橋”時的空間效應,江新民[8]將NaOH改性處理的A-1000#絮凝劑用于拜耳赤泥分離和燒結法赤泥分離,效果分別是未處理該絮凝劑的3倍和1.88倍。
2.3回收蛋白質
聚丙烯酸鈉作為主要絮凝劑預處理味精濃廢水有顯著效果。朱莉[9]預處理過程對COD;SS;S042-的去除率分別達69%,91%和41%。張軼東[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鈉,將其直接用于蛋白質溶液等的濃縮,用該方法濃縮蛋白質效率高、濃縮劑用量少,更好地保持了酶的活性。
2.4其他方面
a糖汁澄清
糖汁中懸浮著被石灰吸附的粒子,添加少量聚丙烯酸鈉可加速其沉降,使糖汁很快澄清。
b土壤改良劑
聚丙烯酸鈉能使土壤形成穩定團粒,來改善土壤耕作和促進植物生長,減少水土流失。
3.高分子量聚丙烯酸鈉的需求和應用前景
我國純堿燒堿產量均居世界第二位。目前,這兩堿行業的生產中,鹽水精制過程大多不使用聚丙烯酸鈉,主要由于一是使用習慣,其次是表面看聚丙烯酸鈉價格稍貴,而忽視了聚丙烯酸鈉的用量少,效果好的特點。由于使用聚丙烯酞胺導致鹽水質量上不去,隨著聚丙烯酸鈉應用的推廣,越來越多的企業傾向于使用聚丙烯酸鈉。