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高分子材料研究课题范文1
关键词：高分子专业；实验教学；改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0098-02
长期以来，国内高校高分子材料专业教学偏重理论课，专业实验课所受重视程度不够，基本上还是传统的实验。针对现存问题，笔者所在高校进行了高分子材料专业实验教学改革，取得了良好的教学效果。鉴于此，高分子材料本科专业实验教学改革应着力于以下五个方面。
一、正确认识实验教学的作用，提高实验课程在专业培养计划中的比重
正确认识实验教学是提高实验教学效果的基础。高分子材料专业理论教学与实验教学这两个方面相对独立、相互依存、相互促进。实验教学与理论教学相比，更具有直观性、趣味性和连贯性，对于培养学生的动手能力、科学能力和创新能力具有不可替代的作用。实验教学内容以理论教学内容为基础，但比理论教学内容更加注重实际，强调动手能力与运用知识的能力。学生通过实验教学的各个环节，能提高分析问题、解决问题以及创新的能力。由于以往过于强调理论教学，对实验教学重视不够，因而高分子材料专业实验教学课时少，在专业培养计划中的比重相对较小。为改变这一状况，本实验课程新增了60课时用于综合性实验教学，另外还新增了课时用于设计性创新性实验。这样，高分子材料专业实验教学课时大幅增加，为保证实验教学质量打下了基础。
二、引入开放式实验教学模式
集中实验教学有其本身的优点，能在规定的时间内训练学生的基本实验操作技能，引导学生形成科学的实验方法和严谨的实验作风。然而，所有专业实验都集中开课的话，学生实验的积极性和主动性难以提高，主观能动性不能得到很好的调动，不利于创新能力的培养。针对集中实验的缺点，需要做大幅的改革。在学生接受了一定的集中实验训练，具备基本实验技能之后，新增了综合性与设计性创新性实验，以激发主观能动性，锻炼学生分析问题解决问题的能力。将该部分专业实验设置为开放性实验，学生根据自己的课表选择实验时间，预约实验平台进行实验，可提高学生的实验主动性，也能解决实验场地与时间难以安排的问题，从而弥补了集中实验教学的缺陷。
三、补充更新实验仪器设备，并将科研仪器用于实验教学
由于全校化学实验教学的整合，高分子材料专业实验仪器设备人均占有率下降，并且部分专业实验教学仪器设备老化。通过申请专项经费，补充更新了实验教学设备，保证学生能及时开展实验。同时，针对开展综合性实验和设计性创新性实验，为缓解实验教学仪器设备的不足，学院测试中心为学生专业实验提供免费测试分析服务。笔者所在学院测试中心由仪器分析中心和高分子材料加工中心两部分组成，属于211工程和985项目投资建设的公共实验平台，具有较大的规模，总面积达900平方米，拥有50余台先进精密的大中型仪器设备，并且高端先进仪器设备还在不断地引进当中。此外，还有双螺杆挤出机、注射成型机、开炼机、密炼机和平板压机等加工设备，面向高分子材料加工研究方向。该中心能为专业实验教学提供强大的分析测试平台支撑。学院还动员各课题组参与实验教学，并可免费使用各课题组自有的仪器设备。
四、对实验教学各部分内容进行合理组织，分阶段进行教学
1.加强基础实验，训练基本实验技能。高分子材料专业基础实验以演示性和验证性实验为主，侧重于某个反应、某个性能、单一操作的基本训练，以巩固和加深对专业基础理论的理解，培养学生基本实验操作技能，是养成良好实验习惯的基本环节。通过这些基础实验的训练，为后续的综合性实验和设计性创新型实验打下了基础。根据高分子材料三门专业课的内容，可以安排如表1所示的20个基础实验，基本涵盖了高分子化学实验、高分子物理实验和高分子材料加工实验。
2.增加综合性实验，提高综合运用专业知识解决问题的能力。综合性实验要求对所学理论知识和基础实验知识进行有机融合，去解决比较复杂的实验问题，其目的是综合运用专业知识能力去分析和解决问题。综合性实验的选题在注重科学性的同时还要兼顾可行性和实用性，难度也要适中，最好能涵盖高分子化学实验、高分子物理实验和高分子材料加工实验这三部分内容。综合性实验要体现多门课程的融合，实验操作涉及多种实验技能的运用。在之前专业基本实验的基础上，再通过综合性验的训练，让学生经历一个循序渐进的提高实验技能的过程，掌握专业研究的基本方法。高分子材料专业综合性实验安排在基础实验之后进行，在大学第六个学期开课，综合性实验目录如表2所示。
3.通过设计性创新性实验提高创新能力。设计性创新性实验本质上属于“真刀真枪”的科研工作，共分为两部分。第一部分是新型高分子材料实验的设计，训练学生实验的构思、设计能力。学生与指导教师互选，共同确定感兴趣的研究课题。学生查阅资料，了解课题研究背景与创新性，明确研究目标，提出具体实验方案。与指导教师讨论，修改、确定实验方案，最后撰写实验设计报告。在上述实验设计训练的基础上，可通过学校的PRP（Participation in Research Program）项目，开展创新性实验工作，这是设计性创新性实验的第二部分内容。PRP项目是我校专门为本科生开展创新性实验提供的科研项目，有专门经费支持。通过师生互选，共同申报该类项目，学校批准后实施。PRP项目在老师指导下进课题组实验室完成，属于开放式实验，包括课题立项、开题、中期汇报和结题答辩四个过程。
设计性创新性实验是实验教学方式方法的革新。由指导教师提出实验项目、实验目的，学生综合运用专业知识设计实验方案与具体步骤，在老师指导下完成实验，最后总结，写出实验项目报告。通过设计性创新性实验的训练，动手能力、分析与解决问题的能力得到了提高，逐步了解科学研究的思路和方法，全方位地提升学生的创新能力。
五、采用实验操作与实验报告并重的评价方式
学生实验成绩的评价是实验教学的重要环节，也是专业实验教学改革的重要部分。以往基本上依据实验报告做评价的方式存在严重弊端，需要进行改革。新的实验成绩的评价注重操作、注重过程、注重综合运用知识的能力。根据实验教学类型，成绩评价有以下三种方式。对于基础实验，出勤和实验预习报告占20%，实验操作技能及实验结果占50%，实验报告占30%。对于综合性实验，实验开题报告占30%，实验操作技能及实验结果占50%，实验报告占20%。对于设计性综合性实验，考核成绩由实验总结报告成绩和项目答辩的成绩组成，分别占60%与40%的比重，强调综合运用专业知识解决实际问题的能力。
综上所述，对高分子材料专业实验教学改革进行上述五个方面的改革实践，并通过这一系列专业实验的科学训练，高分子材料专业学生能熟悉使用常见专业实验仪器，达到掌握基本的实验技能和实验方法，综合运用专业知识的能力得到加强，分析与解决问题的能力显著提高，为毕业论文及以后的科研工作打下牢固的基础。
参考文献：
[1]卞军.高分子材料与工程专业基础实验教学改革探析――借鉴美国大学理工科实验教学及管理经验[J].教育教学论坛，2014，（9）：26C28.
[2]韩哲文高分子科学教程[M].第2版.上海：华东理工大学出版社，2011.
高分子材料研究课题范文2
【关键词】情境认知 聚合物结构分析 研究性教学
基于情境认知下的研究性教学是指在教学过程中由教师创造有利于创新思维的学习环境，激活学生探究问题的热情，引导学生创造性地运用自身知识去自主发现问题、解决问题，在解决问题过程中拓宽知识面，具有适应环境与改造环境的能力，捕捉信息与把握机遇的能力；具有良好的合作精神和团队意识，从而获得成功的教学方式。
一、社会实践、实验操作、结构模型制作等环境下研究性学习的实施
研究性教学并不是全盘否定知识的传授，知识传授仍然是大学专业课程教学的重要任务之一，但是大学专业课程的教学还有另一项更为重要的任务，就是引导学生自主探究和体验知识的形成过程，鼓励学生合理地质疑和批判书本知识，发表独立见解，培养学生的创新意识和创新能力。
1.社会实践。社会实践要求教师从学生的实际出发，考虑学生的认知需求和兴趣爱好，注意收集、挖掘和提炼聚合物的实际应用和生活中适合课程研究性教学的素材，精心设计既能培养学生综合应用能力，又具有一定探索性的研究课题，供学生学习研究，号召学生做课题调查，收集第一手资料。
2.聚合物结构模型制作。教师要带领学生制作聚合物结构模型，在制作的过程中让学生亲自体会应考虑的“原子颜色”、大小、化学键的长度及聚合物的结构特点等诸多因素。熟悉和了解不同聚合物的结构、特点、应用和合成方法。
3.实验操作。实验的优势在于直接培养学生解决实际问题的能力，根据认知心理学知识，实验的技能属于程序性知识，它与认知领域和动作技巧息息相关。尽可能地让学生到高分子实验室亲自操作聚合物合成实验，加强对实验原理、规则和实验动作要领的认识，初步形成认知技能和技术操作技能。积累必要的高分子材料知识，提高动手操作能力，加强感性认识。
二、多媒体环境下研究性学习课堂教学的实施
1.模拟实验。精心编制聚合物结构分析模拟实验课件，模拟实验不仅是高新科学技术的产物，更主要的是集中了教师集体的智慧和教学经验的成果。课件从实验理论、内容、方法、步骤、技巧，甚至教书育人等方面都给予了周到和充分的考虑。教师可根据自身的教学经验，提高聚合物结构分析实验教学的效果。另外，课件提供的声情并茂的背景资料，也能够最大限度的吸引学生的注意力。
2.明确课堂教学目的，理论联系实际，提高教学效果。研究性教学使教师非常明确所讲授的内容，讲授起来非常具体生动。而学生也十分明确所学的知识。由于问题有明确的时空定性，学生具有一种亲切感，很容易接受，而且容易产生联想，学习的主动性明显提高，能主动发现问题、解决问题。所以教学目的非常明确，具有很强的教学针对性。相对于教材一般系统性和理论性较强，但案例分析不够，研究性教学具有理论联系实际，在大量案例分析中，能够灵活地运用理论知识，并与实际紧密结合，学生容易接受，也能从中学会理论联系实际的方法，提高了学习的主动性和积极性。
3.开阔学生的学术视野，增强创新思维。学生的学术视野一般来自教师的教学内容、教材和网络等资料，如果不加以总结，这些学术知识比较零散、孤立，而且学术知识的深度不够。研究性教学把聚合物教学问题作为研究课题，可以统揽高分子材料方面多家学派的学术观点。全面深入地讨论所涉及的学术问题，而且使学生学会如何去捕捉聚合物学术信息，并把这些信息应用于自己的学习和研究。学生进行发散性思维去追寻事物发展的内在联系和本质，这是聚合物等高分子材料方面的知识跃迁和解决现实中材料等问题的有效途径，也易于培养学生的创新思维能力。
三、基于网络环境下研究性学习的实施
1.布置任务，创设情境。根据聚合物课堂教学目标，教师提前布置学习任务，要求学生上网查阅相关资料，了解相关的工业应用、研究现状等知识。教师既可以直接给学生提供相关网址，也可以指导学生学会搜索引擎的使用技巧，由学生自行在网上查找聚合物方面的相关资源。教师利用多媒体网络软件声、色、动画与文字相结合的优势，创设疑难情境，在教学内容和学生求知的心理之间创设一种“不协调”。设疑寻导，使学生产生较强的求知欲。
2.启发思考，自主探究。通过与教师在线交流，对查阅资料加以整理、分析、修改、归纳、总结。得出个人观点和看法。教师组织学生参加讨论，并对讨论进行指导和引导，让学生自由畅述、相互启发，积极发表见解，交换彼此意见，加深对问题的理解，获取更深入的体验，形成良好的合作学习气氛。在此基础上围绕研究主题开展灵活多样的研讨活动，教师及时的有针对性地进行提醒、点拨与启发，帮助他们进一步提高学习聚合物结构分析的积极性。
3.指导求新，展示成果。体现研究性学习成果的形式(聚台物方面的论文、聚合物方面的调查报告等)由学生自主选择，具体可通过网页、演示文稿等形式展示给其他学生，并通过创建E-mail、论坛、博客、聊天室等平台听取他们的反馈和建议。展示学生的探究成果。一方面，能给全体学生创造一个向他人学习的机会，另一方面，展示者能获得成就感，保持自己的探究兴趣。
4.激励创新，效果评价。在网络环境下的聚合物结构分析研究性学习中，教师应引入完善的评价机制，选择有效的评价方法，以激励和监督学生的学习和研究。例如，运用档案法为每个高分子材料专业的学生建立档案，通过追踪和记录学习过程的信息和资料、邮件、论坛记录及所创建的网页等，来完成基于过程和结果的评价。
高分子材料研究课题范文3
一 、凝胶渗透色谱的发展概况
茨维特（Tswett）创立的液体色谱技术，由于分离效率低、分离时间长、适用范围窄等缺点，使它的发展一直受到很大的限制，长期停留在原始的实验阶段。直到1959年，Porath和Flodin用交联的缩聚葡萄糖制成的凝胶来分离水溶液中不同相对分子量的物质，如蛋白质、核酸、酶和多糖等。他们制备的具有一定孔度和强度的凝胶立即以商品“Sephadex”出售，并正式以“凝胶过滤”一词表示这一分离过程。
有机溶剂体系的凝胶色谱首先需要解决适用于有机溶剂的凝胶的制备问题。1964年，Moore以苯乙烯和二乙烯苯在不同的稀释剂存在下制成一系列孔径不同的凝胶这些凝胶可以在有机溶剂中分离相对分子量从几千到几百万的试样。第二年，Maly以示差折光仪为浓度检测器、以体积指示器为相对分子质量检测器制成凝胶色谱仪，这些凝胶和仪器立即被制成商品出售。这样，凝胶色谱技术很快就成为在高分子科学领域内被广泛应用。几十年来，凝胶色谱一直是一个非常活跃的研究课题，无论在凝胶制备、仪器技术性能、数据处理和理论研究上都有较大进展，它的应用范围逐步从生物化学、高分子化学、无机化学向其它领域渗透，已经成为化学领域内一种重要的分离手段。
二 、凝胶色谱测定相对分子质量或排布的方法
1.直接法
直接法是指凝胶色谱仪和粘度计或光散射仪联用；而最常用的间接法则用一系列分子量已知的单分散的（分子量比较均一）标准样品，求得其各自的淋出体积Ve，作出logM对Ve校正曲线（图1）。
图1 凝胶色谱分离范围
logM=A-BVe， 当logM>logMa时，曲线与纵轴平行，表明此时的流出体积（V0）和样品的分子是无关，V0即为柱中填料的粒间体积，Ma就是这种填料的渗透极限。当logM
2.普适法
上述订定的校准曲线只能用于与标准物质化学结构相同的高聚物，若待分析样品的结构不同于标准物质，需用普适校准线。SEC法是按分子尺寸大小分离的，即淋出体积与分子线团体积有关，利用Flory的粘度公式：
R为分子线团等效球体半径。[η]M是体积量纲，称为流体力学体积。众多的实验中得出[η]M的对数与Ve有线性关系。这种关系对绝大多数的高聚物具有普适性。普适校准曲线为
因为在相同的淋洗体积时，有[η]1M1=[η]2M2
式中下标1和2分别代表标样和试样。它们的Mark-Houwink方程分别为
因此可得
或
将上式代入，即得待测试样的标准曲线方程
K1、K2、α1、α2可以从手册查到，从而由第一种聚合物的M-Ve校正曲线，换算成第二种聚合物的M-Ve曲线，即从聚苯乙稀标样作出的M-Ve校正曲线，可以换算成各种聚合物的校正曲线。
三、凝胶渗透色谱在制浆造纸中的应用
1.测定木素相对分子质量及其分布
凝胶色谱法广泛地应用于木素样品相对分子质量及其分布的测定，然而由于木素结构的复杂性和特殊性，在溶剂中表现出不同的流体力学性质。因此，并没有一个普遍适用的测定木素相对分子量及其分布的色谱条件。对于不同的样品，需要用不同的凝胶柱、流动相和标样相配合，才能收到良好的效果。
另一方面，除了木素磺酸盐易溶于水外，各种木素在四氢呋喃（THF）中溶解度都很小。若不能充分溶解，会影响结果的准确性。另外，木素的酚羟基可以与THF形成氢键，从而使其流体力学体积增大，使测定结果偏高，因此木素样品需经衍生化处理才能测定，一般木素、硫酸盐木素、碱木素、有机溶解木素都用乙酰化或甲基化处理。
乙酰化方法：将木素样品溶解与已经纯化的吡啶-醋酐混合液（体积比1∶1）中，通N2保护，在室温下置于暗处反应24h以上。反应结束后，过量的酸酐可以通过加入甲醇-冰水分解。混合蒸干后，加甲苯，使乙酰混合物悬浮于甲苯中，再蒸去甲苯。残留的乙酰化试剂随共沸物蒸去。这种方法有不能使全部羟基乙酰化以及可能造成木素级分丢失的缺点，有人提出在常规乙酰化之后，用醋酐、吡啶和甲苯进行共沸蒸馏改进。
高分子材料研究课题范文4
关键词：生物化工 发展 作用
一、生物化工的发展前景
1.生物化工的发展状况
近年来社会讨论最多的莫过于能源问题，石油、煤炭等都是不可再生能源，一旦消耗殆尽就会影响人类的生活和社会发展，人们也致力于寻找新的能源。而生物能源恰好可以满足人们的需求，它可再生，对环境污染小，储藏量大。比如说，氢能储藏量大分布范围广，利用它解决能源短缺很有效；燃料酒精的开发很有价值，利用玉米等农作物提炼酒精作燃料，既环保又有发展空间。尤其近十年来，世界生化技术迅速发展促使生化领域取得了许多重大科技成果，主要表现在：一能源方面，纤维素发酵连续制造乙醇已成功，煤制甲醇、煤制烯烃技术已成熟；二环保方面，固定化酶处理氯化物已实际应用；微生物法生产丙烯酰胺、脂肪酸、 乙二酸等产品的生产已达到了一定规模。
常轶智说过，“由于人们对生物发展的越来越重视，生物技术和生物化工技术已经初具规模，例如微生物法生产丙烯酰胺、透明质酸、己二酸等。还有，我国柠檬酸的产量已经达到世界领先水平，在生物农业，食品等方面也有很多成就。
我国在氨基酸的发展中，谷氨酸的发展及产业已经独具规模，谷氨酸俗称味精，是世界上销售量最大的氨基酸，我国在谷氨酸的发展中仅次于抗生素的发展。近年来，我国还开发了许多的生物农药——苏云金杆菌、井冈霉素、公主岭霉素等，这些生物农药都具有高效安全、低毒方便等特性，在对农作物杀虫方面都很有效。我国在生物催化剂发展方面也有很快的提高，2009年光生物催化剂已经有近两亿美元的市场。
2.我国生物化工发展存在的问题
政府不够重视生物化工，资金的投入不够，政府对生物技术产业因为了解不深故认可度不高，不能成长远角度看生物化工产业，导致生物化工产业发展总是有一些障碍。另外，产业化程度低，科技研究成果不能很好的转化为生产力。由于生物化工技术研究费时，周期长，不能在短期内见效，不能实现经济效益的立即体现，所以研究力量不均匀，企业对其投入不大。我国没有像发达国家一样的强大的研发队伍，团队力量不够。
二、生物化工的应用
生物化工涉及多个领域，主要是生物高科技医疗制药产品、资源能源和环保三方面的领域。像生物降解高分子材料指的就是能被生物体侵蚀而降解的材料。生物降解高分子材料的应用十分广泛，一是可以利用在医疗方面，外科手术的缝合线，人造血管等制品，骨骼代替物如人工关节等；二是可以利用在工业方面，无污染可再生的降解再生的包装材料；三是农业方面可用作杀虫剂的释放可控制材料。生物转化的实现，促进了酶在药物合成中的应用。用酶和细胞代替化学催化剂进行有机合成具有选择性专一、步骤简单、过程温和的特征，一些用常规化学方法不能进行的反应可以由酶和细胞来完成。但是酶和细胞的弱点是不稳定、造价高，反应速度也十分有限，致使生物转化大都停留在研究阶段。要克服这一弱点，必须通过生物和化学的方法稳定酶和细胞。
脂肪酶生物技术被广泛应用于修复生态和被污染的环境，石油开采中重大漏油事故都可以靠脂肪酶来解决。脂肪酶可以用作处理废水，通过脂肪酶可以制造液体肥皂，可以说生物化工是应用广泛的，还例如，米曲霉可以用来处理毛发，假单胞菌可以用作改造被石油污染的土壤和有毒有害的气体，不同的微生物可以用来处理废水、废弃的食用油、生物膜的沉积物、聚合物废物等。由于煤炭、石油都属于不可再生能源，迫切的需要找到替代物品，其中生物能源就被广泛的应用。酒精就是一种很清洁并且环保的能源，我国就选出很优良的菌种使用玉米，为了减轻污染加大投入对传统的制造酒精技术加以改进，使用低温蒸煮的方式向快速发酵方向发展，成功的研制了生物燃料。
生物化工在药物的研制方面也有很大的成就，天然药物资源的自然生产是很有限的，而利用生物化工生产的天然资源则能满足人们的需求，生产的可控制性是其很大的优势，可适时地提高资源的品质，使药物优化，所以这项技术具有很大前景。在中草药资源上，利用规模化培养技术可减少、甚至免去对天然植物的依赖，对于我们这样一个植被破坏面积大、沙漠化严重、大面积干旱缺水的国家是可持续发展的一项战略措施。其次在天然产物的制备上，要充分发挥生物化工分离技术的优势，用层析、膜分离等高效分离纯化技术和高效选择性精度取代现有中草药制备中的某些落后工艺，对整个过程进行优化，提高产物收率、纯度，实现组分的综合利用，同时降低溶剂消耗量，从而可以达到降低成本，保护环境的作用。
木质纤维素生物转化产品被广泛的应用，可再生性的木质纤维素的开发已经被发达国家列入了战略性研究课题，是纤维素，半纤维素，木质素重组，将生物能源，生物化肥，生物饲料，生物微生物材料作为了生物化工的重要应用领域。
另外，我国柠檬酸的生产量和出口总量每年都在不断提高，是世界上柠檬酸出口第一大国。所以我建议我国的有机酸行业应该多向生产柠檬酸产业靠拢，可以加大力度再进行研发新项目并且努力在技术上创新，可以扩大企业的规模改善经营的模式，扩大柠檬酸的应用领域。
三、总结
生物化工的发展前景是很广阔的，其应用领域也很广泛，生物化工产业必将成为未来炙手可热的行业。
参考文献
[1]俞志明.《中国化工商品研究》[M].北京大学出版社，2009.
[2]师兆忠.《生物学报告》[J].开封大学学报，2011.
高分子材料研究课题范文5
【关键词】废塑料，降解塑料，裂解油化，环境保护
1前言
废塑料自然环境下很难直接被降解，造成严重的环境污染；塑料制品在生产过程中加入的大量助剂、填料、溶剂等添加剂，会析出进入环境，从而污染土壤及水体。废塑料如粘有污染物，会吸引蚊蝇和繁殖细菌，危害人体健康。从能源角度，塑料原料主要来自不可再生的煤、石油、天然气等化石资源，如果废塑料不加以控制、回收利用，将加重能源危机。
随着塑料应用领域的拓宽和使用量的急剧增加，废塑料的污染问题已越来越为社会所关注。各国纷纷投入大量的人力、物力、财力解决其污染问题，在其替代品开发和回收再利用方面取得了较好的成效。
2废塑料的环境危害
2.1对生物体的危害
通常组成塑料的高聚物是安全无毒的，但为改善塑料制品的加工和使用性能，一般需添加各种添加剂。例如，在有些聚氯乙烯制品中，加入量达35%～50%甚至更高的邻苯二甲酸酯类增塑剂，在许多塑料中都加有含重金属的稳定剂、着色剂，这些添加剂可迁移到外环境。研究发现，这些添加剂在大气、生物质、水体、土壤以及河流底泥、城市污泥等介质中均有残留，且分解缓慢，研究表明，邻苯二甲酸酯类有类雌激素作用，能干扰内分泌，
甚至可能造成生殖功能异常。还有，在其单体聚合以及制品加工过程中会残留有毒有害的单体和有毒有害的助剂，这些都是潜在的危害因素。
2.2对土壤、水资源的危害
农地膜对提高土地利用率，有效提高农作物的产量和质量发挥了巨大作用。但目前我国使用的地膜多为聚烯烃膜，难以自然降解，破坏了土壤性状及肥料的均匀分布，影响其水分养分的吸收，阻碍了土壤与外界的空气交换，使土壤中的微生物难以存活，影响植物根系生长，最终使土壤板结，严重的会造成土地盐碱化，从而导致农作物减产，甚至难以生长。
粘有污物的生活和工业废塑料无法回收利用，卫生填埋因其体积大而效率低，因其密度小造成填埋场地基松，使垃圾中的有害物质渗入地下，危害地下水及周围环境。
2.3石化资源的浪费
合成塑料的原料主要是煤、石油和天然气等化石资源。全世界每年数亿吨的塑料消费量，将产生上亿吨的塑料废弃物，如果没有采取积极的治理措施，将对日益紧缺的化石资源产生巨大的浪费。
3 废塑料的技术防治措施
作为废塑料的技术防治措施目前主要是使用降解塑料和循环利用。
3.1开发使用降解塑料
塑料是合成高分子材料，一般在自然环境中的光降解和生物降解速度都比较慢。可降解塑料是一类其制品的各项性能在保存期内可满足使用要求，性能不变，而使用后在自然环境条件下，能降解成对环境无害的物质的塑料，从而避免破坏环境。 塑料降解主要指大分子链的断裂，主要方式有光降解、化学降解、生物降解，实际应用中往往相互增效、协同使用。
3.1.1光降解塑料
光降解塑料是利用光化学反应使大分子链的化学键断裂，塑料失去其物理强度并脆化，在自然力作用下变为粉末，进入土壤，在微生物作用下重新进入生物循环。光降解产品开发早技术成熟，但完全降解不容易，且完全降解的时间长。
3.1.2光-生物双降解塑料
光-生物双降解塑料是利用光降解和生物降解相结合制得的一类可降解塑料。和部分生物降解塑料一样是在母体中加入一些促进其降解的淀粉、纤维素、微生物聚酯、光敏剂、生物降解剂等，产品使用后，在自然条件下，其化学结构完整性受到破坏，降解为水、二氧化碳和其他物质。 此类产品在自然环境中只能降解为细小颗粒，不能完全降解，对环境可能造成更严重的二次污染。
3.1.3生物降解塑料
完全生物降解塑料是指可以在自然条件下，能够100%生物降解的塑料。按其原料来源方式可分为来源于化石资源的化石基生物降解塑料、来源于可再生资源的可再生材料基生物降解塑料以及以上两类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产品为原料单体，通过化学合成的方法得到的聚合物。如脂肪族聚酯类、聚丁二酸丁二醇酯（ PBS）、聚己内酯（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具有与PE、PP相近的优异力学性能，热变形温度接近100℃，耐热性能良好，有能用现有通用设备加工成型的优良加工性能，且已生产规模化，由它开发出来的产品有发泡材料、薄膜、注塑制品等。另外为提高材料性能，通过改性得到脂肪族芳香族共聚酯，如PBAT（单体为己二酸、对苯二甲酸、1，4-丁二醇），其有与LDPE非常相似的加工性能，可挤出吹膜，不仅能与其他生物分解塑料如聚羟基丁酸戊酸酯（PHBV）、PLA等共混吹膜，还可添加淀粉等天然材料吹膜成型。
聚己内酯（PCL） 是一种由ε-己内酯合成的聚合物材料，具有较好的生物降解性能和生理相容性，是植入人体的首选材料，可用作手术缝合线等体内材料。由于PCL 的熔点低（60℃），加之价格较高，所以很少单独使用。PCL 常与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）属于脂肪族聚碳酸酯类，是目前生物降解材料的热门研究课题，因为用二氧化碳气体为原料合成降解塑料，可利用大量的二氧化碳温室气体，既节约了资源，又保护了环境，可谓两全其美。APC 为二氧化碳（含量50% 左右）与环氧化合物的共聚物。如共聚单体为环氧乙烷，则共聚产物为PEC（二氧化碳/ 环氧乙烷共聚物）；如共聚单体为环氧丙烷，则共聚产物为PPC（二氧化碳/ 环氧丙烷共聚物）；如共聚单体为环氧丁烷，则共聚产物为PBC（二氧化碳/ 环氧丁烷共聚物）。目前产业化的有二氧化碳与环氧乙烷或环氧丙烷的共聚物。制约APC 发展的是环氧乙烷或环氧丙烷的价格高，合成催化剂价格高且供应紧张，造成成本居高不下。中山大学孟跃中教授改进的优化合成工艺预计可降低60% 的成本，价格接近通用塑料。APC 合成技术我国处于世界领先地位，目前只有我国的企业有规模化生产，APC 类塑料突出的优点是其气体阻隔性比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为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、纤维素、甲壳素、大豆蛋白等以及其衍生物或混合物为原料成型制成的生物分解塑料为天然材料基生物降解塑料，其中工业化的有热塑性淀粉和植物纤维模塑，但其性能稳定性及价格影响其应用普及。生物基生物降解塑料是利用可再生天然生物质资源，通过微生物发酵或发酵产生的乳酸等单体合成的聚合物。如聚羟基烷酸酯类（PHA）、聚乳酸（ PLA） 等
PHA为聚羟基烷酸酯类降解塑料，目前产业化品种有：第一代产品PHB（聚3-羟基丁酸酯），第二代产品PHBV（3-羟基丁酸与3-羟基戊酸共聚物），第三代产品PBHH（3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚物），第四代产品P34HB（3-羟基丁酸与4-羟基丁酸共聚物）。PHA类属于典型的生物降解塑料，具有综合性能好、绿色环保等优点，缺点为原料价格较高。
聚乳酸（PLA）是目前产量最大、应用最广的合成降解塑料，也是目前降解塑料中价格最低的品种，属于典型的生物降解塑料。PLA 的主要缺点是脆性大、耐热温度低及气体阻隔性差。目前针对PLA 脆性及耐热温度低的改性已取得重大成果，已广泛用于流延薄膜、片材、板材、注塑和纺丝等产品中。
共混生物分解塑料是指利用上述几种生物分解材料共混加工得到的产品。如PBS与淀粉、木质素、秸秆、壳聚糖以及各种棉麻纤维等的共混改性，既使共混后的复合材料可降解，又有效降低成本，还能充分利用天然材料，做到绿色低碳环保。
3.2废塑料循环利用
废塑料的处理方式目前主要有填埋、焚烧、熔融再生、和裂解转化等方法。塑料填埋方法简单、处理能力大，但不能有效利用资源，且塑料在土壤中长期不能分解，使土壤处于不稳定状态，并产生二次污染；塑料焚烧可以回收热能，但燃烧不完全，产生大量有害气体，特别是二f英等有毒有害物质，对生态环境和人类健康产生严重影响；由于废塑料的多样性和混杂性，熔融再生法得到的复合再生塑料性质不稳定，易变脆，存在质量问题和二次污染问题。废塑料裂解转化制液体燃料（汽油、柴油等）或化工原料，不但能有效解决废塑料污染问题，还可在一定程度上缓解能源紧缺状况，可成为最有效的塑料回收利用途径。
废塑料裂解油化技术是指通过加热或同时加入一定的催化剂，使塑料分解制取燃料油和燃料气的资源化利用方法。按裂解原理可分为热裂解法、催化裂解法、热裂解-催化改质法和催化裂解-催化改质法。热裂解法是通过提供热能，使废塑料大分子裂解，生成单体或低分子化合物，是最简单的废塑料裂解法；催化裂解法是热裂解与催化裂解同时进行；热裂解-催化改质法是先进行热裂解，然后对热裂解产物进行催化改质；催化裂解-催化改质法是先进行催化裂解，然后对催化裂解产物进行催化改质。
通过催化作用，可有效降低裂解温度，并根据目的产物不同对产物选择性进行有效调控。催化剂性能直接决定芳烃、低碳烯烃等化工原料或液体燃料的产率与质量，在适当的催化剂和催化条件下，PE、PP、PS等可完全转化，且PS为裂解原料时，可以生成较高含量的苯乙烯单体。催化剂是废塑料催化转化技术的关键，也是限制其发展的重要因素。
目前，裂解油化新技术在市场上饱受追捧。美国、英国、加拿大、日本等发达国家，许多公司都已实现热裂解油化技术的产业化。上海同济大学与北京裂源环保技术设备有限公司、上海纤和环保科技有限公司等联合攻关，已取得重大进展。研制的裂解炉，可连续稳定生产。产气率约15%～20%（wt%），产油率达到65%以上（按塑料量计），可以处理废塑料含量在30%以上的生活垃圾100吨/天，整个系统废塑料裂解的油、气、碳产品转化率不低于废塑料自身质量的99%，具有明显的社会效益和经济效益。
4 结束语
现阶段，由于可降解塑料的消费量只占塑料年消费量的1%左右，大量使用的是不可降解的石化原料生产的塑料，因此，降解塑料新技术的推广应用及废塑料裂解油化技术相结合才能有效减少废塑料对环境的污染。
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高分子材料研究课题范文6
关键词：汽车；内饰材料；人造皮革；应用
中图分类号：F407.471 文献标识码：A 文章编号：
1引言
随着社会经济发展、生活水平的提高，汽车逐渐走进千家万户,成为人们出行的普及工具。汽车作为会移动的房屋，人们对其装饰有了更高需求，美观舒适，皮质感。由于天然真皮资源有限，价格高，加工过程环保要求高，人造皮革这种复合材料便应运而生，这就带动了对汽车用皮革的巨大需求。一般来说，汽车内饰皮革的研发设计主要基于以下几个方面:①对内饰材料整体美感、舒适感的需求，包括手感柔软，触感舒适，光泽、花纹与整车设计相协调；[]②对法规功能项需求，包括具有高强度、耐老化、耐磨、透气、阻燃、气味轻、抗光热、耐菌、耐化学品等；[]③轻量环保化，满足于降低总体质量的同时能够生态环保；④二次加工的工艺适应性需求；⑤对环保的需求，使得废弃后的汽车内饰材料不成为环境负担，能够回收循环利用。[]
2 PU合成革与PVC人造革性能比较
汽车内饰材料人造皮革的发展基本经历了四次重大技术变革，20世纪三十年代出现了第一代产品，以 PVC高分子材料涂敷的人造革，实现了人造皮革的工业化的应用；六十年代随着聚氨酯(PU)工业和非织造布技术在人工革上的应用，诞生了第二代合成革；超细纤维PU合成革的出现是第三代人造皮革；而海岛短纤非织造基布的聚氨酯皮革则代表了人造合成革行业发展的最新高级阶段。[]
2.1 原材料性能比较
人造皮革按原料分类可分为PVC人造革与PU合成革。PVC人造革是以纺织或针织材料为底基、聚氯乙烯树脂为涂层的仿革制品，在外观制作成类似于天然皮革的材料，特点是近似天然皮革，外观鲜艳、耐磨、耐折、耐酸碱等。
从环保的角度看，在PVC的生产过程中会产生和释放有剧毒的二噁英，PVC产品中的有毒添加剂进入人体会有一定的致癌作用。PVC垃圾处理问题更为棘手，不论是燃烧[ ]还是掩埋都无法消除二噁英及含氯化合物对土地和水造成的污染，PVC的回收再利用又非常困难。
PU合成革是用PU代替PVC应用在人造革上。聚氨酯(PU)是一种新兴的有机高分子材料。它具有以下优良的特性[]：
(1)强度高，薄而有弹性，柔软滑润，透气透水性好并可防水；
(2)低温下仍具有较好的抗张强度和挠曲强度，有较好的耐光老化性和耐水解稳定性；
(3)柔韧耐磨，外观和性能均接近天然皮革，易洗涤去污，易缝制；
(4)表面光滑紧密，可进行多种表面处理及染色，品种多样。[]
2.2 结构仿真性的比较
随着非织造布技术在人工革加工中的应用，使PU合成革具有类似天然皮革的网状结构，通过湿法加工工艺，革表面形成了一层类似真皮粒面结构的致密层，从而使PU合成革在外观、内在结构、物理特性都更接近于天然革。
超细纤维PU合成革的出现是人造皮革发展的一大突破，它在PU合成革的基础上更进了一步。通过对真皮微观结构的研究积累，开发出的具有类似皮革胶原结构的束状超细纤维。该产品采用具有开孔结构的PU浸渍复合面层加工技术，发挥了超细纤维大表面积和强烈的吸水性，具有了天然革所固有的吸湿特性，因而无论从内部微观结构，还是外观质感及物理特性舒适性等方面，均能与天然皮革相媲美。PVC人造革仅采用针织或机织布作为底基，其结构性能无法与PU合成革相比，更无法与超纤革相比，仅是外观上接近天然革，综合性能已不适应市场发展的变化要求。
3 国内合成革在汽车内饰应用现状
中国国内的合成革主要是以制鞋业为主发展起来的， 使用超细纤维国产高级合成革的只有20%左右，高级品主要还是从国外进口。由于中国汽车行业起步较晚，汽车内饰设计及材料开发也相对滞后，PVC人造革在汽车内饰中应用还比较普遍，高档的内饰材料基本还依赖进口。
虽然汽车总体发展水平与国外有很大的差距，但最近几年我国合成革在汽车上的应用发展很快，基本能生产符合汽车内饰( 包括汽车仪表板、座椅、扶手、门护板) 使用的合成革面料，产品符合 ISO/TS16949 汽车行业质量管理标准及中国国家强制性产品 CCC 认证，品质及安全性能有良好保障。目前，合成革产品广泛地被大众、长城、丰田、本田、中国一汽、东风、海马、长安、奇瑞、吉利等各级别汽车所选用。
表:1：国内汽车内饰主要指标要求总结
真皮好，人造合成革是“假皮”的观念使得不少汽车内饰设计者、生产者与消费者不愿意或不敢使用超纤革与合成革作为汽车内饰件材料。现在中国超纤革与高档合成革的内在质量与外观均未赶上真皮，但是合成革替代真皮是发展的必然趋势。在人们脑海里真皮是高档产品的象征，真皮产品是高端产品。这种观念不是一朝一夕可以改变，所以短期内合成革还不能抢占天然皮革的高端大部份市场。
中国的人造革合成革行业主要着重于制鞋、箱包等下游企业，对汽车行业缺乏关注，不了解汽车内饰革的应用。且中国轿车业是近几年才发展起来的，与人造革合成革行业之间缺乏相互了解与交流，发展相对滞后，近年来双方开始了紧密接触。作为合成革中的高附加值产品，汽车内饰革有独特的技术要求，生产技术难点较多。中国合成革企业起步晚，汽车内饰领域开发能力与技术投入非常有限。此外，由于国内汽车行业没有统一的标准，而国外标准苛刻，特别是每个公司都有自己的检测标准，国内企业对标准的采用无所适从，由此所形成的技术壁垒短时间内无法克服，中国汽车内饰生产企业面临巨大的挑战。
中国人造革合成革行业生产技术、设备与处理技术当前还难以生产出符合高要求的汽车内饰革。一个产业的飞跃需要整个产业链的配合， PU 合成革的飞跃需要上游相关产业( 如：树脂厂、无纺布厂等)和下游相关产业( 如：车内饰材料企业等) 的密切配合。国内目前整个产业链还不完备，生产厂家少特别是高端产品的企业更少，这个发展过程还比较艰巨，期待着中国合成革能早日完成由大到强的转变。[]
4 环保型的汽车内饰革
当前国内金属材料已经能够充分回收利用，而非金属材料包括座椅和内饰材料，由于回收工艺复杂回收成本较高，在回收PU汽车合成革方面尚没有成熟的技术，可持续生产的回收几乎为零。
据了解，国外大的汽车革制造商，已研发投产了回收软PVC树脂装置，采用VinyLoop批量工艺，可从1万t的废塑料(大多由PVC组成)再生出8500t/a PVC。该技术采用丁酮混合物在100~140e和加压下溶解PVC及其添加剂，然后利用离心沉淀生成均相的软PVC，其中丁酮混合溶剂可循环使用。通过该装置所回收的PVC树脂其纯度较高，并可连续生产PVC人造革，从而实现了PVC人造革的循环发展经济。PU合成革是否可以借鉴回收PVC合成革的方法，发展循环经济，从而达到回收PU革废料，使之变废为宝，也是当今一项重要的研究课题。[]
参考文献：
[1]姚和平等.PU合成革在汽车内饰中的应用[J].聚氨酯工业,2006年。
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