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高分子材料与工程专业培养具备高分子材料与工程等方面的知识,能在高分子材料的合成、改性、分析测试和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高分子材料的组成、结构与性能知识及高分子成型加工技术知识。
学习课程
聚合物加工原理、聚合物成型工艺、聚合物流变学、高分子物理、高分子化学、物理化学、有机化学
毕业生具备的专业知识与能力
掌握高分子材料的合成、改性的方法;
掌握高分子材料的组成、结构和性能关系;
掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能;
具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试,并开发新型高分子材料及产品的初步能力;
具有应用计算机的能力;
具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。
就业方向
该专业毕业生可到石油化工、电子电器、建材、汽车、包装、航空航天、军工、轻纺及医药等系统的科研(设计)院所、企业从事塑料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作,以及为高新技术领域研究开发高性能材料、功能材料、生物医用材料、光电材料、精细高分子材料和其它特种高分子材料,也可到高等院校从事教学、科研工作。
高分子材料与工程专业的20所大学
二、复合材料与工程专业
复合材料与工程专业培养具有良好的思想素质,强烈的社会责任感,健康的体魄和健全的心理素质、德、智、体全面发展,掌握新型复合材料生产原理和生产工艺、能胜任无机材料、高分子材料、新型复合材料等生产企业基层管理工作和实际岗位操作,具有较高综合素质,“用得上、留得住”的应用型人才。
专业特色
该专业既重视学生数学、力学和材料科学的基础理论培养,又重视学生的工程能力训练,并对有关专业课实行教学内容的国际接轨。课程设置注重基础理论与工程的结合、自然科学知识教育与文化素质教育结合,理论与实践相结合。学校会设有工程设计制图课程设计、工程训练、下厂实习、毕业实习、毕业设计和毕业论文等实践环节。实验有高分子物理实验、高分子化学实验、复合材料制备与加工实验、材料性能测试实验等 。
就业方向
本专业学生毕业后可毕业生可以就业于与复合材料相关的汽车、建筑、电机、电子、航空航天、国防军工、信息通讯、轻工、化工等有关企业和公司,担任工程研究 人员、工程师和营销管理人员,从事设计、研发、分析、生产、测试、评价、营销、管理等工作;也可以在高等院校、研究设计院所从事科研教学工作。
开设院校
随着社会的进步与科技的发展,二十一世纪的人才培养已经入到一个崭新的阶段,而《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高[2007]1号)的,标志着高等学校本科教学质量与教学改革工程(简称“质量工程”)的正式启动。实施“质量工程”对于促进我国高等教育规模、结构、质量和效益全面协调可持续发展,对于构建和谐发展的高等教育新体系,都将产生深远的影响。河南理工大学积极贯彻文件精神,努力建设高水平理工科大学,将原有的基于无机硅酸盐专业基础的材料科学工程专业拓展为包含了无机硅酸盐、有机高分子、金属材料、纳米材料和复合材料在内的材料大类专业,拓宽了专业口径,大一至大三强化共同基础,在大四进行分专业方向教学,提高了学生的就业适应能力。
与之同时,随着专业覆盖面的扩大,原有课程的体系发生了改变和调整,《高分子材料研究方法》课程是材料大类高分子方向大四上学期的一门必修课,课时也被压缩至32学时。在有限的学时中,如何进行课程内容的取舍,选择适合的教材,成为新形势下亟须解决的问题。
一、教材的选择与教学内容的思考
一本优秀的教材,是进行教学的基本条件,也是教学质量的保障。国内供高分子专业选用的教材较多,内容覆盖了光谱分析、热分析、电镜和X衍射分析等内容,全面介绍了各种高分子所用到的分析测试方法,适合于高分子专业学生使用。但是对于材料大类学生,由于其已经学过《材料测试技术》课程,其中过半内容已经先行学习过,而且材料大类学生在大二未开设《仪器分析》课程,对于红外、核磁、质谱等内容不熟悉,而这部分内容对于有机高分子材料又非常重要,因此有必要另行选择适合的教材。
在近几年的教学实践中,我们先后选择了多个版本教材用于教学,其中由常建华编写的《波谱原理及解析(第2版)》条理清晰,内容丰富,强调基础,便于教学,在我们的教学实践中得到了较好的效果。但是该书主要针对化学化工专业,书中高分子材料分析的例子较少,我们结合汪昆华及朱诚身所编教材,补充了高分子材料分析测试实例,使学生在牢固掌握各种分析测试的基础上,举一反三,理解各种分析测试在高分子材料中的应用,为学生的进一步深造和科研打下了良好基础。
二、双语教学的实践
随着中国改革开放的深入和经济建设的快速发展,无论是在经济领域还是科学技术方面,国际间的合作与交流显得越来越重要,社会对学有专长的国际型人才的需求量越来越大,要求越来越高。
开展专业课程双语教学,有助于提高学生外语水平,有助于培养全球化社会所需要的“双语兼通、文理兼容的复合型人才。德才兼备、身心健康的创新型人才,学贯中西、既有民族精神又有世界意识且善于合作的国际型双语人才”。
教育部专门下文(教高函[2008]20号)于2008年批准北京大学《定量分析化学》等100门课程为2008年度双语教学示范课程。我们在教学实践中,也认真学习教育部。省教育厅和学校相关文件,积极开展《高分子材料研究方法》课程双语教学实践与探索,主要参考教材为美国化学会2003年编写的Comprehensive Desk Reference of Polymer Characterization and Analysis,该书内容丰富全面。题材新颖,但是难度较大,因此我们在教学实践中采用主教材为中文,教师采用英文讲授,英文考试的方法,这样既强化了学生专业外语词汇,又便于学生复习理解,在教学中获得了良好效果。
中图分类号:TU5 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
处理废旧高分子材料是一把双刃剑, 处理的好了不但降低了高分子的危害, 而且还能降低产品成本;处理不好我们的生活就要受到废旧高分子的影响, 甚至毒害。将废旧高分子材料作为一种建筑材料, 开辟了废旧高分子回收的新途径, 不但可以降低废旧高分子材料的危害, 而且扩大建筑材料的来源。随着科学技术的进一步发展, 会有越来越多的这种新型材料问世, 最终达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。
二、废旧高分子材料在建筑材料中的回收应用问题分析研究
1、废旧高分子材料制作墙体材料。随着国家有关禁止使用粘土砖禁令的公布, 开发使用新型墙体材料已经成为一种必然趋势, 同时回收利用废旧高分子材料技术的发展, 为废旧高分子材料复合成新型墙体材料提供了强有力的支持。目前已有许多这类技术发展相当成熟, 并用于实际的生产当中。
一是玻璃与塑料复合而成的样品砖。由塑料, 玻璃复合而成的样品砖已经研制出来,在国外已经得到了较广泛的应用。其中塑料组分包括聚乙烯, 聚丙烯, 聚苯乙烯, 聚氯乙烯以及 ABS, 相同的粒径形态, 较窄的尺寸范围和尺寸分布与近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料复合材料, 其中玻璃的质量百分比根据不同的性能要求可为 15%,30%, 45%。这种材料能在 235℃模压成标准的粘土砖形状。当温度在20~50℃范围变化时, 经过抗压实验, 发现其断裂应力是普通粘土砖的两倍多。制备这种试样时所要求的塑料不需要区分热塑性和热固性, 因此它的原料来源相当广泛。
二是金属橡胶混凝土。这种材料具有良好的性能, 它可以有效解决目前各类混凝土结构及现有墙体砌块工程中常出现的各种裂缝, 隔音差、抗震性能不够, 重量重, 抗冲击性不足等问题, 可广泛应用于桥梁、路面、飞机跑道、大坝及其他建筑。
三是用聚苯乙烯泡沫塑料生产混凝土保温砌块。运用此技术生产的混凝土保温砌块具有表观密度小, 保温、隔声性能好, 抗压强度高, 属于轻质高强的新型墙体材料。生产的砌块完全满足墙体材料的表观密度、抗压强度以及保温性能要求。在工程实际中, 砌块的聚苯乙烯泡沫塑料部分基本不受外力作用, 只有外裹的水泥砂浆层起骨架作用。这种新型混凝土保温砌块是一种前景看好的新型墙体材料。
四是利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦。这种建筑用瓦的研制成功, 不仅可以降低成本, 还是消除“白色污染”的一种积极方法。
五是利用废泡沫生产新型保温砖。研究成功了造价低廉、防火性好、保温性能优良的新型保温砖。经测试, 这种新型保温砖导热系数小于 0.06 W/m.K, 优于 0.09 W/m.K 的国家标准, 含水率小于 8%, 密度小于 225 kg/m3, 抗压强度大于 0.21 MPa, 且耐候性强, 适合国内不同气候的各地区使用, 取代传统珍珠岩或煤渣等保温材料。
2、废旧高分子材料制作建筑装饰材料
一是利用废旧塑料生产的建筑用装饰板材。利用废旧塑料生产建筑用装饰板材的研制已经取得了很大的进展, 其中一种技术已经在实际生产中广泛应用。它是用废旧塑料、色素添加剂、增强剂、增塑剂为原料, 以重量为单位, 每 100 份废旧塑料匹配 5~10公斤色素添加剂, 20~50 份增强剂, 1~5 份增塑剂, 先将废旧塑料洗净、晒干后熔化, 再将熔化后成块状的废旧塑料粉碎为 0.5 cm 左右的细颗粒, 再次熔化同时加入色素添加剂和增强剂, 搅匀后注入模具成型, 冷却后出模, 然后漆上耐温清漆即生产出成品。
二是利用废旧塑料生产阻燃建筑装饰材料。目前有报道研制出一种利用废旧热塑性塑料和锯木粉通过加入添加剂改性生产防火阻燃型窗套、门套、墙裙等建筑装饰材料的方法。运用该工艺生产的产品, 根据国家标准塑料燃烧性能实验方法进行测定, 其结果达到 GB2408—80/1 级、GB4609—84/FV- 0 级;按照国家标准 GB5465—85 建筑材料不燃性试验方法测定, 结果建筑材料不燃性试验方法测定, 结果完全符合不燃性材料的要求。实验证明这种材料阻燃性能良好,完全可以用作建筑装饰材料, 同时通过造型还可以生产美观耐用的环保型城市垃圾桶。
3、废旧高分子材料制作其他建筑材料
一是粉煤灰、废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒生产防水材料。以粉煤灰、废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒为主要原料, 普通硅酸盐水泥、生石灰为胶凝材料, 添加少量防水荆、憎水剂、激发剂, 可生产屋面保温防水材料.该材料集保温隔热与防水为一体, 表观密度为 588 kg/m3,导热系数为 0.12 W/(m·K), 28 d 的抗压强度为 1.6MPa, 在 0.2 MPa 的水压下可保持 30 min 不透水。该保温防水材料具有密度低、强度高、保温隔热性能好、粉煤灰掺量大等优点, 是一种较为理想的屋面保温防水材料, 该材料可达到《屋面工程质量验收规范》(GB 50207- 2002)标准。
二是利用废聚烃类树脂生产塑料地板。在世界塑料家族中, PVC 的产量居第二位, 制品多, 消费量较大。如管材、蔬菜大棚膜、建筑材料、日用品等多种用品废弃较多。由于 PVC 是一中含卤物质,所以它的回收利用受到了限制。这项技术研制的成功,可以大量回收 PVC, 运用这项技术可以生产出多种产品。常见的如: 废农膜 100 份、碳酸钙 120~150 份、剂 1.5 份、稳定剂 4 份、色浆适量, 经混合、密炼等一系列加工可制成塑料地板。安徽大学高分子材料研究所通过改性发泡等工序, 用废弃聚烯烃塑料生产泡沫片和硬质板材, 泡沫片用作旅游鞋、皮鞋和布鞋的原料, 硬质板材则用作弹性地板的原料。
一、高分子材料成型加工专业概述
高分子材料成型加工技术是以高分子材料的结构性能和改性制备、制品设计、成型工艺、模具设计与应用、性能检测、设备应用等为研究对象的一门学科。开设主要课程有高分子化学基础、高分子物理学、聚合物流变学、聚合物加工原理、高分子材料与配方、高分子材料成型工艺、塑料成型模具、塑料成型设备等。高分子材料成型加工工艺是高分子材料成型加工技术专业最为核心的课程。培养具有高分子材料成型加工专业基础知识,能在高分子材料领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高素质应用型专门技能人才。通过本专业的学习,学生应该掌握高分子材料的改性与配制方法;高分子材料的组成、结构和性能关系;聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能;具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试,并开发新型高分子材料及产品的初步能力;具有应用计算机进行模流分析、制品与模具设计应用的能力;具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。
二、高分子材料成型加工实验教学的改革方法探索
(一)对实验课程进行系统性设计,让其更具实操性
高分子材料成型加工技术是一门系统学科,其实验教学课程也应该是一个具有系统性的课程。但在以往的课程设置中却将实验课程分割成了高分子化学实验、高分子物理实验、高分子成型加工实验等若干个零碎的单元实验,学生获得的实验知识散乱,无法形成系统的知识链和技能集群。因此,将相关实验课程进行项目分类,按照案例模块设计,将相关实验有机地串联成一门集趣味性、知识性和实践性为一体的完整实验教学课程,这样知识间的联系也更为紧密,使实验课程的实操性更高。
(二)让实验的验证性向探究性转变,增加学生的自主性
现行的高分子材料成型加工实验教材上,都是以验证实验的正确性作为实验目的,实验教材上已经将实验方法、步骤、标准等介绍得非常清楚了,因此,学生只需要按照实验教材上的步骤完成即可,整个过程很少有需要学生创新探索的地方。很显然,这样的实验教学是无法满足高职教育对于提高学生综合实际应用能力的要求的。为此,在已有实验标准基础上,将验证性实验向探究性实验转变。让学生自行设计方案,自行探究完整实验应该如何做。学生将自己设定的实验步骤完整地记录下来,在实验过程中如果出现了问题,学生根据自己的实验步骤探究分析问题的症结。例如在做pp树脂熔体指数的测试实验时,同时进行pp树脂分子量的测定实验,通过两种实验的对比研究,使学生真正懂得在同一环境因素条件下,熔体指数只是树脂熔体流动性能好坏的表现形式,而高分子的大小才是树脂熔体流动性好坏的内在决定因素。只有让学生的所学在探究性的实验教学中有所体现,学生才能切实得到实践能力上的提升,才能不断提升自身综合素质。在这个过程中,学生分析与解决问题的能力才会得到有效提升。
(三)增加实验教学的创意性与趣味性
高分子材料成型加工的实验教学与一般化学实验的不同之处在于,它的很多实验都需要一个完整的工艺流程才能看到效果,有的单元实验枯燥无味,因此,对于高分子材料成型加工实验来说,增加一些创意性与趣味性是非常必要的。学生如果将做实验当做自己的兴趣来对待,所取得的教学效果会更好。以双酚a型环氧树脂的合成与粘接实验为例,由于环氧树脂是透明的,因此教师可以让学生在实验开始前自行准备一些喜欢的树叶或者卡片之类的东西。当环氧预聚体合成出来以后可以将这些准备好的树叶以及卡片等放到合成模具中,然后进行灌浆、封口以及加热操作,待其固化以后就会得到一个非常漂亮的自制相框。在这一创意的启发下,学生还可以发挥自己的才智制作出台历、钥匙牌等小用具,这就使这样的实验变得非常的有趣。这些创意不仅让学生获得了成就感,同时也更加喜欢实验课程。
(四)实施案例教学法来提高学生的实验分析能力
高职院校教学的重要任务是引导学生学会学习,培养学生的自主学习能力和创新精神。案例教学法是一种以案例为基础的教学法。在教师的指导下,根据教学目标和内容的需要,运用案例来个别说明展示,从实际案例出发,提出问题、分析问题、解决问题,通过师生的共同努力使学生达到举一反三、理论联系实际、融会贯通、增强知识、提高能力和水平的方法。它实现了以学生为主体,以培养学生的实践能力和创新能力为基本价值取向,将理论与实践有机地结合了起来,迅速、高效地解决实际问题。为了让同学们掌握分析解决塑料制品应力开裂现象的方法,在实验教学过程中,以学校高分子材料加工中心生产的某品牌的食用油包装瓶盖在使用过程中发生部分开裂现象为例,让同学们分析发生开裂的原因。通过调查研究知道,瓶盖发生开裂可能是加工温度等工艺条件设定不合适、材料的选择不够正确、模具的冷却系统和模具浇注系统结构不合理等因素造成。然后通过计算机模流分析,发现主要是浇口进浇方向不正确而引发的应力收缩开裂。为此,将进浇方向改为从瓶盖侧向进浇,使问题得到了解决。
参考文献
[1]关于《高分子材料成型加工》课程建设的思考[J]. 张世杰,黄军左. 广州化工. 2014(01)
[2]问题式教学法在高分子成型加工实验中的探讨[J]. 刘婵娟,黄孝华,韦春,张发爱. 广东化工. 2013(22)
[3]基于制品設计与工艺优化的高分子成型加工实验教学研究[J]. 杨斌,夏茹,钱家盛,苏丽芬,苗继斌,陈鹏. 广东化工. 2013(17)