1课程设计题目选取
课程设计选题合理与否，是课程设计改革的重要环节，应注意课题的综合性、实用性及层次性［2］。课程设计环节中增加高分子材料改性及工艺探索的题目，目的在于加深学生对《高分子材料成型工艺学》、《聚合物改性原理及方法》等课程知识的理解，提高其理论联系实际和灵活运用知识的能力。选择合适的题目是保证学生如期完成课程设计的前提。课程设计环节比毕业设计环节少了8周的时间，因此课程设计选题应“小而精”，难度应明显低于毕业设计题目。如果选取完全没有研究基础的题目，学生前期探索实验会花费过多时间，不利于课程设计顺利进行。基于以上原因，笔者在以往毕业设计题目的基础上进行延伸，确定了课程设计相关题目。例如往届学生曾做过“硅橡胶阻燃材料性能研究”的毕业设计题目，对于硅橡胶混炼及硫化工艺积累了一定的经验数据，而硅橡胶材料力学性能指标还不尽如人意，需要进一步改进配方。可以在此基础上引出两个课程设计题目:“硫化剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”、“结构控制剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”，并由两个学生分别完成以上题目。由于有前人的基础，学生在实验过程中没有重复探索相关工艺参数，实验直接切入主题，有利于在有限的时间内完成课程设计。此外，两个课程设计题目虽各有侧重，但主要原材料及成型工艺都相同，故两个学生可共用一套成型设备，大大节约了设备预热及清理时间。将学生按相近课题组成互助小组，不仅提供设备利用率，也有利于学生在遇到问题时，相互讨论，相互促进［3］。
2实验人员安排
我校高分子材料与工程专业每年招生人数为80人，现有实验室设备条件尚不能满足全部学生同时开展材料改性及工艺制定等实践内容。因此，合理安排课程设计环节进行材料改性及工艺制定的学生人数，是如期完成课程设计内容的必要保证。按照人才培养方案，本专业课程设计安排在第四学年秋季学期最后4周进行。此时学生的专业课程学习已全部完成，学生对于自己的就业去向也有了初步规划。可以结合学生的就业意愿安排其课程设计内容。对于工作单位已落实为材料改性或工艺制定岗位的学生，可以优先安排其在课程设计阶段进入相关实训。课程设计内容与学生就业去向密切相关，可以充分调动学生的积极性，自觉参与到课程设计的各个环节。在本次课程设计改革试点工作中，2010级的一名学生对于硅橡胶材料配方优化题目很感兴趣，原因就是与其签约的工作单位主要生产硅橡胶产品。这名学生在课程设计过程中充分发挥了自身的主观能动性，在实验遇到问题时没有被动等待老师的安排，而是通过多方搜集资料以及与指导老师讨论等方式积极寻求解决问题的有效途径。学生在课程设计阶段提前进入“工作状态”，为学生更快适应企业工作节奏和工作思路奠定基础。
3实验进度安排及突发情况处理
课程设计时间只有4周。以往安排学生绘制模具图，主要按照塑件图测绘(1周)—装配图设计及绘制(1周)—零件图绘制(1周)—说明书撰写(1周)来安排进度。模具设计过程中基本不存在突发因素，设计进度容易控制。如果在课程设计中安排材料改性、工艺制定等内容，则可能由于设备故障、原料采购不及时或其他因素影响实验进度，导致学生无法如期完成课程设计［1］。为此，课程设计指导老师需要提前做好原料及实验设备的准备、检查工作，并做好应急预案。在本次课程设计改革试点工作中，主要按照资料收集、初定方案、实验验证的思路安排进度。仍然以“硫化剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”、“结构控制剂种类及用量对硅橡胶力学性能的影响”这两个课程设计题目为例:第1周进行资料搜集并初定两种硫化剂(结构控制剂)备选;第2周进行硫化剂(结构控制剂)种类筛选;第3周确定硫化剂(结构控制剂)最佳用量;第4周整理数据并撰写课程设计小论文。从实际试点情况看来，学生在4周内完成材料改性等课程设计题目是基本可行的，所有参与试点的学生都如期完成了课程设计预定内容并按期提交了课程设计论文。在试点工作中，也出现了一些突发情况。在实验进行过程中，个别设备由于电压不稳导致温控器失灵而维修了几天，耽误了进度。但由于参与试点的学生们积极性及配合度较高，在第1周仅花了3天时间就提前完成了资料收集及方案的初步确定。在设备维修期间，指导教师及时调整进度，让学生把实验数据整理及课程论文框架构建与实验同步进行，大大缩短了后期课程论文撰写的时间，从而保证了课程设计如期完成。
4结语
通过课程设计阶段小范围试点发现，在4周课程设计时间内，可以安排学生进行配方设计及工艺制定的相关实训。不仅提高了现有设备的利用率，也使学生动手能力得到多方面训练，从而使学生所学知识更贴近企业需求。当然，为了保证学生如期完成课程设计，指导教师应在课题选取、实验进度安排等方面多下功夫，也应针对实验过程中可能出现的突发情况做好应急预案，不断总结经验，使课程设计方案尽可能完善。
高分子材料论文摘要：高分子材料因为特点突出、性能优良因此被广泛应用于人类生产生活的各个领域，但是由于其材料的特殊性因此很容易受到外界环境的影响，如温度、湿度、光照等都容易使材料出现老化现象，一旦材料出现老化问题就会缩短其使用寿命，限制了其进一步发展。针对高分子材料老化现象和问题进行探讨，并提出了一些应对方法。
关键词：高分子材料；老化；措施；探讨
1 概述
高分子材料在加工、运输以及使用过程中不可避免地会因为外界物理因素，如：光、热、力等，和内在材料本身结构等使得高分子材料出现延展性降低、弹性减弱、材料强度降低等现象。如何减少物理和内在因素对材料的影响一直是行业内的热议话题。
2 高分子材料氧化常见分类
2.1 物理因素
1）光照。高分子材料由于用途广泛因此会不可避免会暴露在阳光下，如果长期被阳光照射轻者会导致导致材料表面颜色减退，重者会导致其张力和强度降低出现破损和裂痕等情况。根据相关资料显示，高分子材料暴露在阳光下结构的稳定性与紫外线波长和聚合外对紫外线的敏感度有关，一般而言长时间暴露在阳光下的高分子材料都会出现分子断裂的现象。
2）酸碱度。湿度对高分子材料老化也有着重要影响，尤其是聚酯和多糖类的高分子材料，容易在酸碱催化作用下使得高分子材料发生老化。现如今，环境问题日益恶化，雨水中的PH值都明显偏低，因此日晒雨淋环境下的材料外壁都明显老化严重。
3）温度。温度也是高分子材料老化的.一个重要因素，当温度升高到一定程度时，可以观察到材料变软，这是因为温度升高超过了共价键能导致材料分子键断裂，其张力和强度等都会发生较大变化。
4）其它因素。除了上述的物理因素以外，高分子材料的老化还受到外力和微生物作用。生活中如果对材料进行弯折一般都会出现折痕，这是因为材料表面的应力超过了其屈服力的结果，也被称为应力作用老化。除了应力老化外，微生物通过水分子渗透到材料内部，通过分解也有可能对高分子材料产生影响，逐渐老化甚至无法使用。
2.2 内在因素
除了物理因素以外，高分子材料本身特性也是其老化的一个重要因素，如聚烯烃、聚苯乙烯、脂肪族聚酸胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等，都容易在高温情况下分解。
3 应对方法
3.1 对高分子材料表面覆盖保护层
由于高分子材料容易受到水及微生物的分解，因此可以在材料表面覆盖一层保护层，起到保护作用。常见的做法是，在材料表面覆盖一层防水和反微生物的涂层，可以有效地减少酸雨、氧气等对材料的老化作用。
3.2 添加增塑剂
由于高温和外力等都容易使高分子材料发生变形，进而影响其使用寿命。由于温度和外力等都是不可控因素，例如夏季汽车外壳不可避免停在室外会受到阳光暴晒，高分子制成的生活用品也难免会受到外力作用。因此，可以在材料生产加工过程中加入增塑剂，以提高高分子材料的延展性能和耐受力。
3.3 光氧化保护
由于光对高分子材料破坏最大的是紫外线，因此只要做好材料表面的紫外线屏蔽或者吸收工作就能够起到较好的保护作用。常见的做法是，在材料加工过程中加入稳定的光屏蔽剂或者紫外线吸收剂，阻止紫外线进入到材料内部，可以有效地减少光对材料的老化作用。
3.4 针对材料加入试剂
除了上述方法以外还可以针对不同高分子材料添加不同试剂。如聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的第二吨位塑料品种，用途较广，常见的制品如管材、雨衣、塑料鞋等都是聚氯乙烯产品，但是它的主要缺点是易发脆和开裂，热稳定性差，因此在加工工程中常加入有机酸或者无机酸盐金属以及有机金属化合物或环氧化物、亚磷酸脂等。综上所述，高分子材料的老化问题一直是行业的难题，如果该问题得不到较好的解决很大层度上制约了其发展。通过分析高分子材料的老化问题，针对其原因进行了物理因素和内在因素两个方面的分类，提出了四点应对方法，具有一定的实际参考价值，对今后该行业预防高分子材料的老化及解决其老化问题具有一定的实际应用价值。
参考文献
[1]李倩，强洪夫.高分子材料老化表征与分子模拟研究进展[J].高分子材料科学与工程，2010（1）：170-174.
[2]陈绍军，钟燕辉，叶旋.引起高分子材料老化的因素及防老化措施研究[J].开封教育学院学报，2017（11）：289-290.
[3]潘祖仁.高分子化学（第五版）[M].北京：化学工业出版社，2011.
[4]高维松.高分子材料老化分析与防老化措施分析[J].通讯世界，2015（2）：243-244.
[5]潘才元.高分子化学（第二版）[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2012.
高分子材料论文所谓的高分子材料就是相对分子量较高的化合物构成的材料。早在人类文明发展开始阶段,高分子材料就被人们充分利用,利用蚕丝织布,用秸秆、木材造纸等;高分子材料发展历史之久远,而发展至今——高科技时代,高分子材料在人们日常生活中更是比比皆是,如橡胶、塑料、涂料、纤维等。然而影响高分子材料的环境因素有很多,如日光照射,温湿度,外部机械受力等,这些都不同程度导致了高分子材料的老化,缩短了使用寿命,虽然科学研究领域在高分子材料上有了实质性的进步和一定的效果,如各种光稳定剂,抗氧化剂等产品,但这些也只能延缓高分子材料的使用寿命,仍不能完全杜绝高分子材料的老化,迄今高分子材料老化问题仍是科学界无法攻克的难题。
一、影响高分子材料老化的环境因素
1.太阳光对高分子的影响
目前太阳光是影响高分子材料老化的主要原因,而且是不可避免的,太阳光中含有大量的紫外线,是最容易被高分子材料中的醛基和酮基所吸收,从而产生复杂的化学反应;另一部分太阳光中的红外线,红外线接触高分子材料后,使得高分子材料吸收温度迅速上升,这就加剧了高分子材料的热老化性,从而降低了使用寿命。
2.空气中氧对高分子的影响
氧无处不在,而且属于极活泼气体,在高分子材料表面受到太阳光照射后极易发生氧化反应,像我们平时看到的铜绿,所谓的铜绿就是铜在光的照射下发生氧化反应而形成表面的一层保护介质。这样的现象还有很多,并且为无法避免不可逆的,然而高分子材料和我们息息相关,在日常的加工、运输、使用过程中都不可避免的接触氧,所以氧也是导致高分子材料老化的主要因素。
3.外部作用——机械力对高分子材料的影响
高分子材料在使用过程中不可避免的接触外部因素作用,外部作用在一定程度下导致了高分子材料的老化进程。例如汽车轮胎,它属于高分子材料橡胶,橡胶的突出特点是分子链柔性好,在外部车轮和车承载力的作用下,易发生较大程度的变形,由于它特殊的分子原理可迅速恢复,如果长时间施加机械力,橡胶内的分子链受到破坏发生变形导致龟裂,加速了高分子材料的老化过程。
4.水和电对高分子材料的影响
由于高分子材料的分子内部结构特殊,含有一种亲和水性很好的物质,在高分子材料遇到水后易破坏分子结构而易被水解;高分子内部的组织键对电的反应更加敏感,一旦接通电源,分子就形成了大量不规则运动而剧烈反应,有效的破坏了分子弱键,导致高分子材料失效电解游离。
二、高分子材料老化的具体表现
高分子材料老化顾名思义就是通过外部作用破坏了高分子内部结构,分子量变小,生成新的物质或发生降解的过程。一般分为物理老化和化学老化,物理老化可逆转比较好恢复,例如,一些高分子材料在外部压力作用下产生变形,但去除外力后即可恢复原状。还有一些高分子材料受潮后绝缘性降低,表现为失效,但干燥后即可利用。化学老化就较复杂了,它是高分子内部键和键之间发生的不可逆现象,较能控制和恢复。老化后的材料强度降低、韧性、稳定性、耐热性及颜色等各方面都出现不同程度的破坏和降低,影响其正常使用功能。高分子材料老化外观主要表现为颜色变淡,出现斑点、龟裂、粉化等现象;内部老化则表现为水解、电解、冲击强度、抗拉强度等减低,从而达到高分子材料的疲劳极限,丧失其使用价值。
三、缓解老化的具体措施
现阶段,研究高分子材料老化和抗老化问题是一个实际关键性问题,由于高分子材料内部结构比较复杂,反应条件成熟,反应机理无法避免,所以对高分子研究领域内还无法真正杜绝其老化现象,只能对老化做辅助性的延缓作用,从而增加高分子材料的使用寿命。
1.物理防护措施
物理防护就是应用外部因素影响高分子的作用,它可以完全控制一般的物理老化,对实质性的化学老化起到一定的延缓作用。例如,常年暴晒和雨淋的大棚塑料薄膜,经日照后分子受热发生氧化,促使透明度降低,薄膜脆化,如何延长塑料薄膜的使用寿命,增大农民的'经济效益,人们利用在薄膜上覆盖草栅,降低塑料薄膜和日光接触时间,从而达到了延长塑料寿命的目的。其次,在高分子材料中加一种延缓剂、防老剂来增加抗老化机理。例如,机械设备一般都是用机械材料(铁、铜、钢等)通过键槽连接组成的一个具有规范运动的主体,但因长期暴露在空气中,设备表面经常看到锈迹斑斑,影响了设备的美观,人们就针对此现象发明了油漆,油漆涂在设备表面有效阻止了设备与空气接触的面积,起到了使之无法氧化的目的。像运用物理方法保护高分子材料老化的现象还有很多,它成本低实施简单,现已被人们广泛利用。
2.改变高分子本身易老化的特点
引起高分子材料老化的最主要原因是其本身的弱键或不饱和双键,由于分子内部存在弱键、不饱和键使得高分子材料特别不稳定,易于和空气中的氢键氧键发生反应生成新的物质,如改变其不稳定键使之成为饱和键,那它抗老化性就大大增加。例如橡胶中的碳-碳键极易与空气发生臭氧老化和光氧老化。针对这一现象,在橡胶中加入氯原子键,氯原子键有很好的吸附电子基功能,从而提高了橡胶的抗老化性。举一反三,像这种在高分子材料中加入键基减少支链使其稳定,也是我们提高抗老化的有力措施。
四、结束语
随着现代科技的进步和经济领域的复苏,高分子材料的应用越来越广泛,对高分子材料的研究备受关注,对有效的降低高分子材料的老化性,合理的提高使用寿命是我们面临的首要任务,虽然我们在不同领域取得了一些成绩,但面对复杂浩瀚的高分子老化技术方面我们还需要再接再厉,同时也是对我们科技领域的巨大挑战,我们对探究高分子领域的研究追求永无止境。
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