材料化学论文范文

2022-05-10

今天小编为大家推荐《材料化学论文范文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!摘要:《材料化学》是郑州大学材料科学与工程学院材料化学专业本科生的一门重要的专业基础课、主干课,其内容综合了超分子化学、纳米材料等内容,是一门材料科学与现代化学相结合的新兴课程。该课程是在四大化学、生物化学和结构化学的基础上进行的有效延伸,对扩展学生的知识面,改善学生的知识结构具有十分重要的意义。

第一篇:材料化学论文范文

材料类专业“材料物理化学”课程教学的探索

[摘 要] “材料物理化学”是材料类专业较新的一门学科基础课,针对“材料物理化学”的教学内容和教学体系的构建,结合自身的授课经验,从课程教材、课程内容和教学实践三个方面对材料类专业“材料物理化学”课程教学展开了一系列探索和实践。

[关键词] 材料物理化学;教学内容;教学实践

一、引言

在全国教育大会上,习近平总书记提出“推进产学研协同创新,积极投身实施创新驱动发展战略,着重培养创新型、复合型、应用型人才”。党的十八大以来,习近平总书记有关高校创新人才培养的一系列重要讲话揭示了高校教育和高科技人才的培养对民族偉大复兴的重要性。在新时代环境下,一流创新人才及高科技人才的培养是高校教育的基本要求。材料类专业是培养创新型、复合型、应用型人才的重要方向,而专业基础知识的教授是专业科技人才培养的第一步。大学生在大学期间会接触很多课程,包括学科基础课、专业主干课以及专业方向课等。课程及其教学内容的安排对学生的培养与发展至关重要。“材料物理化学”课程是材料物理专业课程改革后新添入的一门学科基础课程。在这之前,“物理化学”课程是材料类专业学生必学的一门学科基础课。

二、课程教材的选择

课程教材的选择对教学内容的安排起到至关重要的作用。材料学科是一门历史并不悠长的新型学科,而材料物理化学课程更是显得尤为年轻。我们首先选择了化学工业出版社出版的“材料物理化学”教材。这本教材的特点是以材料的结构以及材料结构的形成为主线,从物理化学的角度讲解材料科学与工程的基础理论问题。课程内容包括:材料的结构(晶体结构、晶体结构缺陷、熔体和玻璃体、显微结构);热力学在凝聚态体系的应用;固体表面与界面;相平衡与相变;扩散与固相反应;烧结。针对材料物理专业,在教学内容安排过程中,我们发现了如下问题:第一,“材料的结构”和“相平衡与相变”这两部分内容与“材料科学基础”的课程内容出现了重复,而这两部分内容是这本教材的主体部分;第二,热力学应用这一块的知识的论述是建立在扎实的热力学基础之上的,而学生在大学物理基础课上学习的热力学知识有限,这无疑加大了本专业学生学习这一部分内容的难度;第三,其他章节内容安排较少,局限了本专业相关课程内容的选择。每本教材都有自己的特色,所选教材固然好,但无法适应本专业学生的专业知识需求。

第二个我们选择的教材是国防工业出版社出版的普通高等教育材料科学与工程“十二五”规划教材“材料物理化学”。这本教材调整研究对象,从学习对象和过程两个角度突出“材料”二字。在材料研究领域,大部分研究对象都是凝聚态(固体和液体),而关于气体的研究比较少见,这是“材料物理化学”区别于“物理化学”的一个重要特征。“材料物理化学”的核心基础知识仍然是在经典“物理化学”课程内容的范畴,因此,在课程内容改革过程中,“物理化学”课程的经典核心内容是不能放弃的。

三、课程内容的选择

我们系统地对比研究了所选的“材料物理化学”教材和高等教育出版社出版的“物理化学简明教程”教材内容。主体内容上,它们都包含热力学、化学平衡及化学动力学、相图、表面现象以及电化学等方面的知识点。它们的区别则主要体现在以下几点:第一,“材料物理化学”教材额外引入物质状态的介绍,提出凝聚态以及“2+2”的概念,以便材料类的学生在课程伊始就把握住课程学习的对象;第二,化学平衡及化学动力学等纯化学化工知识适当简化;第三,相图的知识以凝聚态为重点学习对象;第四,在表面现象这一部分内容中,着重强调界面的概念和应用;第五,鉴于材料学科的交叉性,引入了材料学科研究过程中经常涉及的胶体化学内容。通过上述对比,我们发现“材料物理化学”课程的基本性质依旧是基础理论,只是在课程知识体系构建上需要牢牢把握“材料”的特点。

课程改革后,“材料物理化学”课程采用32个课时的课堂教学,这远远低于“物理化学”课程的教学课时。课时的精简也对课程内容的安排提出了更高的要求。首先,在热力学部分,我们以理想气体为切入点,将相关概念过渡到凝聚态,简化公式推导与计算、注重概念的讲解,这样可极大地避免因烦琐计算推导导致的时间浪费问题;其次,我们简化了化学平衡及化学动力学部分的内容,只着重介绍材料研究中会应用到的相关概念。

四、课程教学实践

教学内容和教学方案则需要在教学实践过程中不断完善。

(一)更新教学内容

在第一年讲授“材料物理化学”的过程中,我发现了许多问题。其中,最关键的两个问题是学生的基础薄弱以及教学课时的受限,而如何兼顾“材料”的专业知识和“物理化学”的基础知识也是课程教学过程中面临的一个难点。在第一年的课堂上,热力学部分花费的时间较多,直接导致后续课程讲解不深入,很多需要深入分析讲解的内容只是浮于表面,教学效果也不甚如意。因此,第二年课程开始之前,我对教学内容进行了系统的调整,精简热力学部分的基础知识,强化与材料相关的专业知识。首先,以“物质的状态和表征”为课程的切入点,引入材料结构的基本知识,为后续课程打基础;其次,系统讲授“材料物理化学”的核心知识点,包括不同物质状态下的热力学分析、与材料制备研究过程相关的化学理论基础知识(化学平衡与化学反应动力学);然后,深入从物理化学的角度讲解与材料相关的表面/界面理论知识;最后,系统讲授对材料研究至关重要的电化学相关内容。在授课过程中,也尽量做到知识点的覆盖和各章节内容的衔接。

(二)改进教学方法

如果把课程教学比作构筑建筑,教学内容可以看作是框架,而教学方法和手段就是一门课程的主体。信息化时代,传统的教学方法已经不能激发学生的学习兴趣,如果不进行积极的引导,很可能导致学生因不解和困难而失去学习兴趣。刚入职的时候,我接受了大量与教学有关的培训,培训老师都在强调改变教学观念的重要性。在教师和学生的关系上,我们应当建立“以教师为主导,学生为主体”的新观念。在新的教学观念的指导下,我针对“材料物理化学”课程进行了一些教学方法的改革。

1.为了培养高素质复合型创新人才,在更新教学内容和课程体系之余,更重要的是要重视学生创新思维方法和自主学习能力的培养[1],这也是课时精简的最终目的。因此,针对部分难度较低的课程内容,我们将翻转课堂应用到“材料物理化学”的教学中,要求学生提前完成知识的学习,把课堂教学从讲授变成互动,提高学生的自主学习能力,从而达到提高学生学习积极性和加强学生理论知识体系构建的目的。

2.从教学过程中学生反馈的信息可以发现,课堂的教学氛围对学生的学习效果影响很大,师生互动是组成课堂教学的必要因素。教学过程中要更突出启发式的教学思想,从面面俱到的传授转变为点到为止的引导,充分调动学生的主观能动性和学习积极性[2,3]。每堂课开始,我都会引导学生进行复习,在复习的过程中加强与学生的互动,帮助我更好地了解学生对知识点的掌握情况,也能帮助同学们更快地进入课堂。

3.“材料物理化学”课程内容较多、课时较少,这就对学生的课后学习质量提出了要求。因此,我利用微助教帮助学生在课下进行复习、预习以及知识梳理。微助教相当于我们的第二课堂,我将课程PPT和课程重难点罗列在上面,方便学生随时随地进行学习;构建讨论组,以便他们在学习过程中遇到问题可以及时提出;针对每章节内容,我都会在微助教上面编辑一些练习题来帮助学生巩固已经学到的知识。

五、结语

要想上好一门专业课,教师扎实的知识水平、与时俱进的教学方法,不断完善的教学内容和合理的教学方案设计这三者缺一不可。通过“材料物理化学”这一新课程的建设,我从中受益匪浅,新课程建设依旧任重道远。

参考文献

[1]黄治同.面向“新工科”复合型创新人才培养的教学模式综合改革与实践[J].教育教学论坛,2019(16):224-225.

[2]赵彬.材料力学全英文教学的一体化建设模式探索[J].教育教学论坛,2019(30):131-133.

[3]邱小雷,姚霞,曹强.高等教育国际化背景下全英文课程建设探索[J].高校实验室工作研究,2017(4):128-131.

作者:陶洪 赵洪阳 付萍

第二篇:浅谈材料化学专业《材料化学》课程的教学改革与实践

摘  要:《材料化学》是郑州大学材料科学与工程学院材料化学专业本科生的一门重要的专业基础课、主干课,其内容综合了超分子化学、纳米材料等内容,是一门材料科学与现代化学相结合的新兴课程。该课程是在四大化学、生物化学和结构化学的基础上进行的有效延伸,对扩展学生的知识面,改善学生的知识结构具有十分重要的意义。然而,由于该部分内容牵涉知识面广,内容新,知识点间的跨越较大,国内没有合适的配套教材等因素,往往导致学生觉得课程章节间上下联系不紧密、概念理解不透彻、理论枯燥乏味,晦涩难懂以及对所学知识综合运用能力弱等问题。为此,文章作者从多年教学实践出发,围绕着《材料化学》课程教学内容展开创新性的探索,通过优化教学方式和方法,极大增加了学生的学习热情,提高了教学和人才培养的质量,获得了优异的教学效果。

关键词:材料化学;超分子化学;纳米材料;教学改革

鄭州大学材料科学与工程学院成立材料化学专业的初衷是在坚持应用型理科人才培养目标定位的基础上,努力拓展学科专业的生存空间,坚持以高分子材料为特色的办学定位,通过创新的人才培养模式研究、培养机制研究,让学生达到基础扎实、知识面宽、系统掌握化学和材料科学的基本原理和基本实验技能,能在材料科学及相关领域从事研究、科技开发和相关管理工作,最终成为具有创新精神的高端应用型人才。因此,课程除了开设有化学专业和材料专业的一些基础课,高分子材料的一些专业课外,如何进一步拓展该专业学生的化学和材料的相关知识,实现化学和材料课程的紧密结合成为课程设置的一项十分重要的内容。基于此目的,包含了材料化学和纳米材料等内容的《材料化学》课程被定为材料化学专业本科生的一门重要的专业的基础课和主干课。然而,在授课过程中,却发现该部分内容存在着涉及的知识面广、内容新,知识点间的跨越较大[1]、国内没有合适的配套教材以及国内没有成体系的课程值得借鉴等一系列的问题。同时,学生的反馈也是课程章节之间联系不够紧密,概念理解不够透彻、理论枯燥乏味,晦涩难懂以及对所学知识综合运用能力弱等问题。

为了激发学生的学习兴趣,提高该门课程的教学质量和教学效果,提高学生对所学知识的融会贯通能力,我们对《材料化学》课程教学过程中存在的问题进行了分析和总结,从教学内容和教学方法等方面进行了积极的探索和研究。

一、《材料化学》课程的教学现状

(一)缺乏合适的教材

目前,国内很多高校都开设有《材料化学》这门专业课,同时,以《材料化学》命名的教材国内也很常见,但是,不同高校开设的材料化学专业,其《材料化学》课程包含的内容有不同的侧重点[2]。对于郑州大学《材料化学》这门课程来说,由于学生之前已经学习了《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》、《分析化学》、《高分子物理》、《高分子化学》和《高分子材料》等课程,在《材料化学》再过多的增加基础化学和材料学的知识不仅在教学内容上会产生重复,同时也会增加学生的厌学情绪,无法达到进一步拓展学生化学和材料相关知识的初衷。而将超分子化学和纳米材料等内容加入到《材料化学》教学内容中,则既可达到最初课程开设的目的,也可拓宽学生的知识面,提高学生的学习兴趣。然而,目前市面上的《材料化学》教材均不含超分子化学的内容,同时,其有关纳米材料的内容也过于简单,无法满足课程开设的需求。

(二)教学内容差异化较大

国内开设《超分子化学》本科生课程的高校并不普遍,另外,在课程内容的选择上各个高校的差异化也较大,这一方面和课程开设的目的息息相关,另一方面也和课程开设的性质有着紧密的关系。有些高校将《超分子化学》作为专业课程,有些将其作为拓展课,因此教学内容上有些偏重于超分子化学的基本概念和基本理论,有些则更多关注超分子化学的最新进展。如吉林大学开设的双语课程《超分子化学》,其在引入超分子化学的基本概念后,更多的内容则倾向于超分子化学在各个领域取得的进展[3],这与其课程开设的目的是开阔学生的视野,培养学生对科学研究的兴趣息息相关。而郑州大学引入超分子化学内容的主要目的是让学生掌握超分子化学的基本概念、基本原理、能够通过超分子化学的手段设计、合成一些简单的材料,能够分析常见的主客体化学中的作用力类型以及作用力的增强或减弱的原因,拓展其在化学和材料领域方面的基础知识。有关纳米材料教学内容方面,郑州大学材料化学专业坚持高分子材料的办学特色必然要求高分子纳米材料要作为其中的重要内容。因此,如何解决教学内容差异大,同时突出自己的办学特色,成为摆在我们面前的一个重要问题。

二、教材和教学内容的选择

(一)教材的选择

超分子化学和纳米材料在本科教学方面基本没有现成的教材,没有成体系的教学模式和内容可以参考,很多院校都是在引入基本概念后,结合国内外研究的最新进展开展拓展性的教学[4]。这种教学模式比较适合在研究生教学中开展,但对于材料化学专业的本科生,源于以下几个方面的考虑,该方法就不太适合。1. 课程所涉及的概念、理论和方法要成熟,进展类的内容尽量少涉及;2. 《材料化学》仅安排了48学时,教学内容要重点要放在了基本概念、基本理论和基本方法上;3. 本科生对知识理解的广度和深度和研究生有一定的差距,过于复杂的理论和实验不利于其理解和吸收。基于以上几点考虑,在参考教材的选择上,我们针对不同内容采取了不同的方案。对于超分子化学,我们主要选择了国外的原版英文教材的译著,如化学工业出版社出版的国外优秀化学著作译丛《超分子化学》和北京大学出版社出版的《超分子化学-概念和展望》等。而对于纳米材料,我们主要选择的是在国内纳米材料领域的一些代表著作,如白春礼主编,四川教育出版社出版的《纳米科技-现在与未来》和施利毅主编的华东理工大学出版社出版的《纳米科技基础等》。同时,为了更加适应我们专业的教学,我们成立了材料化学编写小组,在参考了国内外大量书籍的基础上,自编了《材料化学》教材,更加方便了学生的学习和参考。

(二)教学内容

根据本科生知识结构的特点,结合我们课程自身的实际情况,我们在超分子化学和纳米材料授课内容的选择上重点放在了基本概念、基本理论和基本方法的讲解上。在超分子化学的教学内容上,我们主要讲解了超分子化学的相关概念、生命中的超分子化学与生物模拟、阳离子的络合、阴离子的键合、中性分子的络合以及自组装和模板等内容。在纳米材料部分,我们主要讲解纳米材料概述、纳米材料的化学制备方法、无机纳米材料、高分子纳米材料等。教学内容的选择上除了突出重点,突出基础外,更加注重章节间的联系和逻辑关系,提高了课程的系统性和关联性。具体来说,在超分子化学内容的选择上,我们沿着什么是超分子化学-超分子化学是怎么发展起来的-超分子化学和普通化学有什么异同-超分子化学为什么是一门重要的值得学习的课程这条主线。而在纳米材料内容的选择上,我们则沿着什么是纳米材料-纳米材料和体相材料相比具有哪些优异的性质-纳米材料具有独特性质的原因是什么-纳米材料的常规制备手段有哪些-常见的高分子纳米材料的制备方法-常见的无机纳米材料的制备方法这条主线。沿着这些主线,极大提高了课程章节之间的逻辑性、系统性以及内容的关联性,提高了学生的学习效率,增强了教学效果。同时为了增加学生的实验能力,我们还开设了48学时的《材料化学实验》课程,这在增强学生动手能力的同时,还可进一步提高学生对所学理论知识的理解。

三、教學方法探讨

(一)激发式教学

针对该专业学生读研和出国率较高的特点,在课堂上给他们简单规划科研成长的道路,告诉他们在科研的成长道路上选题的重要性,列举了近些年在超分子化学领域和纳米材料领域的重要研究成果和诺贝奖获得者,让学生深刻认识到学好超分子化学和纳米材料的相关知识,可以在今后他们的学术成长道路上帮助他们易出成果、多出成果,出好成果,从而激励学生发自内心去学习这两个方向的知识的热情。同时,鼓励学生多思考,多用自己而非书上的文字来发表自己的观点,并对他们进行启迪和鼓励,让学生在回答问题的过程中去思考,让其他学生对其观点进行评述和补充,从而调动他们的积极性、能动性和创造性,达到激发式教学的效果。

(二)归纳对比式教学

超分子化学和纳米材料教学内容点多面散,如何让学生能够在短暂的课堂上掌握这些教学内容中的基本概念和基本理论,学会用这些概念和理论分析和解决一些实验中遇到的问题,理解文献中报道的最新内容,是摆在任课教师面前一个十分现实的问题。为此,我们对这部分教学内容进行了归纳,同时将相近的内容进行了对比,这样不仅能够加深加快学生对教学内容的理解和掌握,还有利于学生学会思考,掌握分析问题的方法和技巧。例如,在超分子化学的教学上,我们就如何分析主客体之间键合的稳定性进行了归纳,得出如下分析和解决问题的技巧:1. 主体的空腔和客体在空间尺寸上越匹配,主客体间的键合越强;2. 主体的空腔和客体在形状上越类似,主客体间的键合越强;3. 主体和客体在电荷上要互补,相同条件下电荷密度越大,主客体结合越强;4. 相同条件下,主体的刚性越强,主客体间的结合力越强;5. 相同条件下,主体的预组织性越强,主客体间的结合力越强;6. 溶剂对主客体间的结合力影响很大,因此可利用亲疏水性增强主客体间的结合;7. 利用大环效应、大二环效应可放大键合位点间的弱相互作用,增强主客体间的键合;8. 主客体和溶剂间的溶剂化自由能越大,主客体间的键合能力越弱。另外,为了对比分子化学和超分子化学的不同,我们采用图像和表格两种方式对他们进行了详细的对比。其从结构和功能上形象地对比了超分子化学和分子化学之间的差异和联系,阐明了分子化学是合成新物质,而超分子化学是形成分子组装体。而表1则从结构单元、单元名称、结合力、结构实现方式、结构以及性能等多方面对分子化学和超分子化学进行了多层次的对比,这在加深学生的理解和掌握的同时,也方便学生记忆。

(三)化抽象为形象式教学

超分子化学中的弱相互作用力的种类很多,包括氢键、离子-偶极、偶极-偶极、阳离子-π、π-π堆积、范德华力以及疏水效应等。在主客体的结合过程中通过将这些弱的相互作用力放大,可形成稳定的主客体化合物,并且这些主客体化合物和主体与客体在适当的条件下可实现快速的转换。如果只是讲解这些抽象的理论,学生很容易困惑和迷茫。为了便于学生的理解,我们采取了化抽象为形象的教学方式。例如在讲解冠醚,我们将冠醚比作一顶可伸缩的带有几个魔术贴粘接点的简易柔性帽子,将碱金属阳离子比作不同的人的头。冠醚和阳离子络合时,就好比不同人选择不同帽子,只有帽子的尺寸和人头的大小匹配时,其戴在头上才会比较牢固和舒适,否则就容易脱落。而固定在冠醚环上的氧原子好比帽子上的魔术贴粘接点,只有帽子尺寸和头的大小比较合适时,这些粘接点才能同时和头部比较好的作用上,实现冠醚和阳离子的稳定络合。同时由于冠醚具有一定的柔性,就像有一顶伸缩性的帽子,其在尺寸不太匹配时,仍可通过帽子的伸缩不太舒服的戴在头上,具有一定的结合性,就像冠醚尺寸和碱金属离子不太匹配时,依然呈现出平台选择性相似。

四、结束语

本文针对郑州大学材料科学与工程学院现有的《材料化学》课程中超分子化学和纳米材料两部分的教学内容的特点、现状以及存在的问题,分析了教学改革的必要性,并从教材和教学内容的选择、教学方法的改进等方面进行了该门课程的教学与实践改革,取得了理想的教学效果。但是由于这门课程中涉及的教学内容庞杂,新的概念和理論不断完善和替代旧者,新的研究成果不断涌现,其和其它学科间的交叉也日益密切,因此课程的教学改革和实践必定是一个长期的过程。在随后的教学过程中,我们还需对《材料化学》课程在实践中不断地进行探索和总结,以使该课程的教学效果得到不断的完善和提高。

参考文献:

[1]刘东青,余金山,祖梅.《纳米材料》本科课程教学探讨[J].高教学刊,2017(11):84-85.

[2]王学雷,周晓谦,洪晓东,等.《材料化学》课程设置与教学改革初探[J].广州化工,2018(46):135-136.

[3]杜建周.以培养学生创新实践能力为导向的《纳米材料》课程教学改革与实践[J].教育教学论坛,2018(10):125-126.

[4]陈晓欣,孙俊奇,王力彦.超分子化学课程建设与教学实践[J]. 化学教育,2018(39):7-11.

作者:陈志民

第三篇:可降解化学材料的研究

可降解材料因传统的塑料材料的对环境造成污染的缺陷而诞生,可降解材料在完成使命后能进行自我分解,回归大自然。可降解材料可分为光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料三类,重点叙述了这三种分类的材料的作用原理及其性能,介绍了可降解材料存在的缺点及改进方向。

一、可降解材料的概述

可降解材料是在生产过程中加入添加剂,使其本身在一定时间内能维持普通塑料的正常功能,超过一定时间或被废弃后,在光或微生物或其他因素的作用下,进行自身降解而后消失的材料。

(一)光降解材料

光降解材料是一类添加光敏剂或引入特殊键的光敏基团,在太阳光的参与下,自身能进行对自身结构进行破坏的材料。

一类光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太阳光后,光增敏基团被激活,使聚合物产生有双键等易于被降解的杂质,进一步发生氧化反应,最后降解为二氧化碳和水。例如:将一氧化碳为光敏单体与烯烃类单体聚合得到的如含有羰基结构的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物与同类树脂混合,可得到一种光降解材料;另一类光降解材料的原理是聚合物在生产时加入少量光敏剂,光敏剂在光照的条件下,促使聚合物产生自由基,加快自身的降解速率。光敏剂具有在光降解材料使用期内抗氧化的作用且能帮助维持光降解材料的正常使用,但在光降解材料使用期过后,又能促进其吸收光能进行自我分解的双重作用。含有光敏剂的光降解材料可分为含有过度的金属化合物如金属氧化物、有机金属化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烃塑料的多环芳香族碳氢化合物的光降解材料。

影响光降解的因素有聚合物结构(如含有羰基等)、光敏剂的添加、光波长、大气条件。光降解材料的缺陷有:第一,光降解的引发剂大多是对人体有害,因此不能应用于食品级,医疗级塑料;第二,大部分光降解材料不能被完全降解,这可能使其对环境的危害更大,第三,光降解材料应用范围较狭窄(地域狭窄),但可大面积应用于农田。

(二) 生物降解材料

由于光降解材料的局限,以及广泛的生物来源,目前的研究热点更多地放在生物降解材料上,相对于光降解材料,生物降解材料的原料来源更加绿色,降解的产物对环境的污染性也更加小。生物可降解材料是一类在酶或微生物的作用下,使维持自身结构的分子链逐渐断裂,形成对环境无害的小分子化合物的材料。

淀粉通过植物光合作用而形成的,易得,降解后仍以二氧化碳和水的形式回归到生态环境中,是完全无污染的非常优良的生物降解材料。针对淀粉作为原料来源的淀粉基塑料是目前可降解材料领域研究的一大热点。淀粉基塑料研究的阶段主要有三个:第一阶段是少量淀粉加入到传统塑料中来达到可降解的目的;第二阶段是增加淀粉含量和淀粉与其中组分的连接;第三阶段是将淀粉经过处理,形成完全由淀粉组成的塑料。对淀粉进行改性,使其能够进行生物降解或能溶于水是研究的热点话题,如PVA与淀粉的混合物的研发。淀粉基塑料还有需降低成本、提高机械强度,以及提高给降解材料的降解周期控制等研究空间存在。目前研究最为成功的是将淀粉和高分子材料进行共混得到性能良好的可降解材料。

(三)其他降解材料

PVA(聚乙烯醇)因具有可控性――控制其醇解度和聚合度来把握PVA的溶解时间,成膜性、物理强度好――完全可以满足制做塑料的条件、毒性低、可达到100%降解、降解产物对环境无危害等优点,成为能够替代当今塑料的重点材料。PVA的原材料,PVA树脂分子链上的醋酸乙烯酯基体积较大,该基团的存在使得分子链上的羟基之间不易形成氢键,也一定程度上阻止了大分子之间的相互靠近,而PVA分子链上的羟基能和水分子之间形成氢键,这使PVA具有良好的水溶性,优异的水溶性有利于材料的降解。但是,单一的PVA材料机械强度难以满足使用要求。目前,淀粉/PVA共混体系能够满足塑料的正常使用,但是随着时间的加长,其力学性能下降得很快,说明其基本能满足可降解材料的条件。若要提高淀粉/PVA的耐水性,则可对淀粉/PVA共混体系进行甲基化改性、交联处理、加入纳米二氧化硅或加入柠檬酸和石油砂。但是PVA的生产工艺主要为流延法――首先将原料组分配好,后和水流延涂布到不锈钢辊上,再进行刮、剥离、收卷等工藝,因此,存在效率低和费用大的缺陷。PVA还需解决如何使高温水溶膜遇低温水完全不溶以及均匀及透明等问题。

二、发展前景及展望

大部分的可降解材料存在机械强度较小和韧性较弱以及降解的控制性较弱的缺c,因此,第一,可以多开发复合型可降解塑料,避免了单一原料造成的力学性能缺陷着重点放在开发应用范围广,原料易得、价格低廉的产品;第二,简化生产工艺扩大生产来促进可降解材料为我们实际生活所用。

三、结语

随着人们环保意识的增强和科技的飞速发展,可降解材料逐步取代石油基材料是必然趋势,如何充分发挥可降解材料的融传统包装材料的功能和特性和可降解,回归大自然的优点,成为各国研发的重点。(作者单位为沈阳师范大学)

作者:任简 宋欣仪 朱思梦 宋岩

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