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關(guān)鍵詞:教學;有機化學;高分子教學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)34-001-01
高分子化學即研討聚合反應(yīng)原理以及聚合方式的學科體系,是有關(guān)高分子材料的專業(yè)性課程,其與有機化學緊密聯(lián)系,形成統(tǒng)一的高分子教學課程,幫助學生在學習過程中積極探討,增強其學科原理的討論,在有效完善授課質(zhì)量的同時,促進我國化學教學更好的發(fā)展前景。本文將就有機化學在高分子化學教學中的實踐應(yīng)用,進行深入分析,實現(xiàn)我國科學領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新發(fā)展。
一、自由基組合方式
在高分子化學課程中有提到關(guān)于自由基聚合的鏈接成長反應(yīng)堆的內(nèi)容,其自由基分子結(jié)構(gòu)組合中會存在著兩種情況,即頭-尾相接和頭-頭相接,但其主要是以頭-尾相接為主。教學中采用電子效應(yīng)或者是位阻效應(yīng)對此類組合進行解析其是不太容易被人接受的。雖然通過長期的學習,學生基本全面了解了詳盡的有機化學知識,但就實踐教學情況分析而言,經(jīng)過一段時間的停滯學習,學生會對之前所接受的知識感覺困惑、迷糊,甚至有可能完全忘記之前所涉及到的化學內(nèi)容,所以定期帶領(lǐng)學生回顧理論知識的學習是很有必要的。對于這種教學方法其實質(zhì)就是喚醒學生過往的學科知識,調(diào)動學生學習興趣,將其從自己所了解的、熟悉的知識體系中過渡到新知識內(nèi)容的學習中來,使新舊知識體系更好的聯(lián)系起來,在學習中實現(xiàn)師生的互動交流,幫助學生加深學科記憶,從而更好的實現(xiàn)課堂教學效果。
立體效應(yīng)即位阻效應(yīng),是單體中的雙鍵兩個端點中的一個連接兩個相同類型的氫原子,對于另外一個端點則應(yīng)有效連接一個氫原子和一個取代基,這樣可以明顯看出由兩個氫原子構(gòu)造而成的那一端口位阻較小,所以自由基會優(yōu)先選擇侵入這一端口,幫助其建立頭-尾相連的自由基形式。同時對于電子效應(yīng)而言,在有機化學課程匯總中所涉及的關(guān)于自由基穩(wěn)定性的探討順序具體是叔碳自由基較仲碳自由基穩(wěn)定性較強,而仲碳自由基較伯碳自由基穩(wěn)定性較強。這一系列穩(wěn)定性反應(yīng)都是受超共軛效應(yīng)所控制的。在特殊情況下,教學人員會發(fā)現(xiàn)當自由基上的有苯基上有π鍵的取代基時,會在一定程度上發(fā)生p-π共軛效應(yīng),幫助自由基實現(xiàn)更強的穩(wěn)定性能。只有有效的加強自由基的穩(wěn)定性,才能更好的促成自由基的形成,實現(xiàn)其從頭到尾的連接方式。通過此類易于讓學生接受的方式教學,可以有效提高學生學習效率,提高其科研質(zhì)量。
二、縮聚的副反應(yīng)
在化學教程中有關(guān)于縮聚和逐步聚合中有提到關(guān)于縮聚的副反應(yīng),其副反應(yīng)的作用大體上涵蓋了消除、環(huán)化、鏈交換反應(yīng)以及化學降解等。詳細論述可以得出:第一,消除反應(yīng)。在消除反應(yīng)試驗中,聚合反應(yīng)的有效開展是受官能團化學作用影響的,其分解頭里作用能在一定程度上阻礙聚合效應(yīng),在這之間最具代表性的要屬脫羧反應(yīng)了。針對于這一部分化學知識的講解可以采用開放式提問法進行課堂教學,幫助學生回憶有關(guān)有機羧酸脫羧的課程,運用靈活的提問方式,如何種情況,何種結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生自由基脫羧效應(yīng)。第二,環(huán)化反應(yīng)。環(huán)化反應(yīng)阻礙聚合反應(yīng)的產(chǎn)生,環(huán)化與開環(huán)是兩個不同層面的逆反應(yīng),相對而言,五、六元環(huán)化合物質(zhì)是比較而言是相對穩(wěn)定的,容易形成自由基?;瘜W教學中成環(huán)原因是有機化學學習中的重點內(nèi)容,是高分子化學學習中學生應(yīng)重點把握的。第三,鏈交換反應(yīng)。在縮聚反應(yīng)副反應(yīng)中,鏈交換反應(yīng)的發(fā)生會在一定程度上縮小聚合物質(zhì)的分散程度,其一般作用與兩個大體分子鏈間的副反應(yīng)。比如PET和尼龍共同加熱,可以幫助其實現(xiàn)鏈的交換過程,從而形成了銜接式的聚酯一聚酰胺物質(zhì)。第四,化學降解。在高分子鏈接中,其化學降解效應(yīng)可以降低聚合物質(zhì)聚合程度。比如,在PET和尼龍化化合反應(yīng)過程中,其具體化合物質(zhì)成分中的PET即酯基或者是尼龍成分即酰胺基相對而言容易與水、羧酸等化合物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),其實質(zhì)性的理解即在有機化學學習中所遇到的羧酸類進行化合反應(yīng)后所產(chǎn)生的衍生物質(zhì),具體而言即水的分解反應(yīng)、醇的分解反應(yīng)、酸的分解反應(yīng)以及胺的分解反應(yīng)等。
在有機化學根本性理論知識體系中,其相關(guān)化學知識內(nèi)容有效的反映在高分子化學體制中的各個方面。如果能在高分子化學日常教學過程中,循序善誘,幫助學生更好的回顧有機化學知識要點,通過就的所學知識體系的牢固掌握將其運用到新的化學知識的學習中,實現(xiàn)學生思維的開拓與創(chuàng)新,從而指導學生更好的學習科學知識。
參考文獻:
[1] 陳 靜.侯文華.高分子化學教學中有機化學知識的融通實踐[J].大學化學,2013(3).
關(guān)鍵詞:高分子 新型技術(shù) 化學
中圖分類號:O63 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(a)-0102-01
從19世紀中期開始到現(xiàn)在,經(jīng)過了這么長時間的不斷發(fā)展,高分子體系已經(jīng)從高分子改性逐漸向高分子合成、構(gòu)筑、光電功能高分子等方向轉(zhuǎn)變。人們的生活也從高分子化學中受益匪淺,小到日??梢姷牟牧?、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分離膜、酶、樹脂等。現(xiàn)在對高分子化學的研究方向已經(jīng)轉(zhuǎn)向了新功能材料,在目前快速發(fā)展的情況下看,高分子化學會和其它學科相互之間相繼結(jié)合穿插,一定會在納米材料、智能等一系列研究領(lǐng)域中廣泛使用,適應(yīng)現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展的目標,使所有研究項目都向綠色科學方向發(fā)展。
1 現(xiàn)如今高分子化學的發(fā)展情況
自從20世紀到現(xiàn)在,隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,天然資源已經(jīng)露出了疲態(tài),科學家們已經(jīng)開始使用高分子化學進行材料的合成。有數(shù)字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增長,人類三大合成材料,其中包括塑料、橡膠、纖維,在使用過程中表現(xiàn)出了令人驚訝的增長速度。新型的材料,特別表現(xiàn)在合成材料,在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、電子技術(shù)方面都被廣泛使用,極大的支撐著人類的日常生活,是使國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的必要動力源泉。
2 高分子化學不同領(lǐng)域的使用分析
使用高分子化學的研究都處于高端技術(shù)領(lǐng)域,它的發(fā)展方向一定會和社會發(fā)展的方向和各種行業(yè)發(fā)展要求相適應(yīng)。以后的高分子化學一定會其它領(lǐng)域相互融合,高分子材料的使用注定會減少人類對自然資源的依賴程度,逐漸向納米、綠色和智能等方向轉(zhuǎn)變,在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標中占據(jù)了非常重要的位置。
2.1 使地球更加綠色化
在現(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達的城市,天空中都會飄著非常濃郁的黑煙,對人們的日常生活有非常嚴重的污染。綠色,在現(xiàn)在被認為是沒有污染、再生性或者可以循環(huán)使用。在沒有污染方面,我們需要做的就是減少工業(yè)廢棄物的排放、相對的減少污染源?,F(xiàn)在的情況表明,化學行業(yè)中具有污染和治理兩個方面的性質(zhì),可以對綠色使用材料進行研究,也可以繼續(xù)對環(huán)境造成惡化。例如:在研制的過程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等,在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對環(huán)境造成影響的主要元兇,若長期的進行排放,會對環(huán)境造成嚴重的影響,甚至會導致不可逆轉(zhuǎn)的事情發(fā)生。
2.2 減少的自然資源的使用依賴
目前研究的高分子合成材料對石油具有很強的依賴性,眾所周知,石油是經(jīng)過地球非常漫長孕育才出現(xiàn)的,另外,石油也是現(xiàn)如今人類社會非常重要的能源,石油資源現(xiàn)在正在快速的減少,而且不能快速的進行補充,所以人們現(xiàn)在非常急切的找到可以代替石油使用的資源,這已經(jīng)成為現(xiàn)在高分子化學研究中非常重要的課題。在對物質(zhì)中原子和分子的比率進行調(diào)節(jié),對物質(zhì)的微觀特性、宏觀特性以及表面性質(zhì)進行加強控制,也許這種物質(zhì)就會滿足一些行業(yè)的使用要求,當這種情況出現(xiàn)的時候就可以把這種物質(zhì)作為材料使用。所以,在對材料進行配置的時候就會減少對不可再生資源的依賴程度,并對使用材料和環(huán)境進行相互協(xié)調(diào),這是現(xiàn)如今化學研究當中非常重要的領(lǐng)域?,F(xiàn)在很多高分子合成材料都非常依賴石油資源。想要解決目前的情況,可以對天然高分子進行利用,這其中也應(yīng)該包含對無機高分子的不斷探索和研究。
現(xiàn)在由石油合成的高分子材料,主要因為原子中以碳為主要元素,其中還含有少量的氮、氧等原子,所以被稱為有機高分子。無機高分子是因為主鏈上的組成原子中不含碳。根據(jù)元素的性質(zhì)進行判斷,大約有40~50種元素可以成為長鏈分子?,F(xiàn)在引起科學家高度重視的一種無機高分子,它的主鏈上都是硅原子,并且含有有機側(cè)鏈的聚硅烷。
2.3 使高分子材料不斷納米化
現(xiàn)在很多高分子化學反應(yīng)中的原子經(jīng)過重新排列組合之后的反應(yīng)空間要比原子的大小大出很多,所以,化學反應(yīng)的研究要在一個受限空間之中進行。若在有限的空間中,像納米量級的片層當中,小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個比較受限的空間內(nèi)進行排列,之后產(chǎn)生單體聚合,聚合之后的產(chǎn)物的拓撲結(jié)構(gòu)不會再受限的空間內(nèi)進行全部的復(fù)制,這種情況和自由空間的結(jié)果完全不同。我們也許會在受限制空間內(nèi)進行聚合反應(yīng)的分子中提煉出高分子納米化學的定義?;瘜W的研究對象基本都是納米量級的分子和原子,但是因為沒有精細的方式,沒有達到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度,所以現(xiàn)如今很難做到對分子的精準設(shè)計,使化學的合成讓人感覺非常的粗放。高分子化學在納米程度上精要精確的按照分子設(shè)計,在此基礎(chǔ)上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結(jié)合的方式,通過納米技術(shù)對分子、原子和分子鏈進行非常精確的控制,達到對高分子各級結(jié)構(gòu)的位置確定。這樣就可以精確的控制新合成材料的功能和特性。
2.4 面向智能材料的高分子化學研究路線
20世紀的人類社會是以合成材料為標志的,在21世紀人類社會的標志將會是智能材料。高分子化學仍然是進入智能材料時期非常重要的組成部分。材料自身具有的功能可以根據(jù)外部條件的變化,有意識的進行調(diào)節(jié)和修復(fù)等一系列措施,這就是智能材料的基本定義?,F(xiàn)在科學家已經(jīng)了解高分子有軟物質(zhì)這一特征,簡單說就是可以對外場具有反應(yīng)。
3 結(jié)語
隨著社會的不斷發(fā)展,人類把能源、信息以及材料稱為支撐科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不斷發(fā)展的基礎(chǔ)所在。從出現(xiàn)合成有機高分子材料開始,人類就在不斷的進行研究和探索,希望可以找到使用廣泛的新型材料,可以廣泛的使用在計算機、生物、海洋等一系列領(lǐng)域當中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不斷前進,正在不斷適應(yīng)快速發(fā)展的今天,出現(xiàn)了很多功能非常強健并且廣泛使用的高分子材料。
參考文獻
[1]王立艷.《高分子化學》理論與實踐教學的整體優(yōu)化研究[J].廣州化工,2012,40(4):108-109.
[2]張宏剛.新型高分子化學注漿材料在堿溝煤礦的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2011(34):63-64.
【關(guān)鍵詞】高分子;化學;發(fā)展;方向
中圖分類號: F407 文獻標識碼: A
一、前言
我國高分子化學一直都是我國發(fā)展的重點,這項技術(shù)對于很多相關(guān)產(chǎn)業(yè)非常有幫助,高分子化學是高分子材料的研究基礎(chǔ),已經(jīng)涉及到了機械行業(yè),建筑行業(yè)等多個行業(yè),因此發(fā)展高分子化學對于我國高分子材料行業(yè)是非常有幫助的。
二、現(xiàn)如今高分子化學的發(fā)展情況和應(yīng)用范圍
自從20世紀到現(xiàn)在,隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,天然資源已經(jīng)露出了疲態(tài),科學家們已經(jīng)開始使用高分子化學進行材料的合成。有數(shù)字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增長,人類三大合成材料,其中包括塑料、橡膠、纖維,在使用過程中表現(xiàn)出了令人驚訝的增長速度。新型的材料,特別表現(xiàn)在合成材料,在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、電子技術(shù)方面都被廣泛使用,極大的支撐著人類的日常生活,是使國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的必要動力源泉。
相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的,是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區(qū)別。
三、高分子化學與高科技的結(jié)合
當今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質(zhì)和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結(jié)晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等;反應(yīng)功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應(yīng)器等。
第三,生物化學功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預(yù)計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。
四、高分子材料化學的應(yīng)用
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能,并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟社會。可以說某一種新材料的問世及其應(yīng)用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品,如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。
五、高分子化學的發(fā)展方向
1、使地球更加綠色化
在現(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達的城市,天空中都會飄著非常濃郁的黑煙,對人們的日常生活有非常嚴重的污染。綠色,在現(xiàn)在被認為是沒有污染、再生性或者可以循環(huán)使用。在沒有污染方面,我們需要做的就是減少工業(yè)廢棄物的排放、相對的減少污染源?,F(xiàn)在的情況表明,化學行業(yè)中具有污染和治理兩個方面的性質(zhì),可以對綠色使用材料進行研究,也可以繼續(xù)對環(huán)境造成惡化。例如:在研制的過程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等,在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對環(huán)境造成影響的主要元兇,若長期的進行排放,會對環(huán)境造成嚴重的影響,甚至會導致不可逆轉(zhuǎn)的事情發(fā)生。
2、減少的自然資源的使用依賴
目前研究的高分子合成材料對石油具有很強的依賴性,眾所周知,石油是經(jīng)過地球非常漫長孕育才出現(xiàn)的,另外,石油也是現(xiàn)如今人類社會非常重要的能源,石油資源現(xiàn)在正在快速的減少,而且不能快速的進行補充,所以人們現(xiàn)在非常急切的找到可以代替石油使用的資源,這已經(jīng)成為現(xiàn)在高分子化學研究中非常重要的課題。在對物質(zhì)中原子和分子的比率進行調(diào)節(jié),對物質(zhì)的微觀特性、宏觀特性以及表面性質(zhì)進行加強控制,也許這種物質(zhì)就會滿足一些行業(yè)的使用要求,當這種情況出現(xiàn)的時候就可以把這種物質(zhì)作為材料使用。所以,在對材料進行配置的時候就會減少對不可再生資源的依賴程度,并對使用材料和環(huán)境進行相互協(xié)調(diào),這是現(xiàn)如今化學研究當中非常重要的領(lǐng)域?,F(xiàn)在很多高分子合成材料都非常依賴石油資源。想要解決目前的情況,可以對天然高分子進行利用,這其中也應(yīng)該包含對無機高分子的不斷探索和研究。
現(xiàn)在由石油合成的高分子材料,主要因為原子中以碳為主要元素,其中還含有少量的氮、氧等原子,所以被稱為有機高分子。無機高分子是因為主鏈上的組成原子中不含碳。根據(jù)元素的性質(zhì)進行判斷,大約有40~50種元素可以成為長鏈分子?,F(xiàn)在引起科學家高度重視的一種無機高分子,它的主鏈上都是硅原子,并且含有有機側(cè)鏈的聚硅烷。
3、使高分子材料不斷納米化
現(xiàn)在很多高分子化學反應(yīng)中的原子經(jīng)過重新排列組合之后的反應(yīng)空間要比原子的大小大出很多,所以,化學反應(yīng)的研究要在一個受限空間之中進行。若在有限的空間中,像納米量級的片層當中,小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個比較受限的空間內(nèi)進行排列,之后產(chǎn)生單體聚合,聚合之后的產(chǎn)物的拓撲結(jié)構(gòu)不會再受限的空間內(nèi)進行全部的復(fù)制,這種情況和自由空間的結(jié)果完全不同。我們也許會在受限制空間內(nèi)進行聚合反應(yīng)的分子中提煉出高分子納米化學的定義?;瘜W的研究對象基本都是納米量級的分子和原子,但是因為沒有精細的方式,沒有達到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度,所以現(xiàn)如今很難做到對分子的精準設(shè)計,使化學的合成讓人感覺非常的粗放。高分子化學在納米程度上精要精確的按照分子設(shè)計,在此基礎(chǔ)上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結(jié)合的方式,通過納米技術(shù)對分子、原子和分子鏈進行非常精確的控制,達到對高分子各級結(jié)構(gòu)的位置確定。這樣就可以精確的控制新合成材料的功能和特性。
4、面向智能材料的高分子化學研究路線
20世紀的人類社會是以合成材料為標志的,在21世紀人類社會的標志將會是智能材料。高分子化學仍然是進入智能材料時期非常重要的組成部分。材料自身具有的功能可以根據(jù)外部條件的變化,有意識的進行調(diào)節(jié)和修復(fù)等一系列措施,這就是智能材料的基本定義?,F(xiàn)在科學家已經(jīng)了解高分子有軟物質(zhì)這一特征,簡單說就是可以對外場具有反應(yīng)。
六、結(jié)束語
綜上所述,高分子化學已經(jīng)發(fā)展到了非常不錯的方向,在很多方面都有非常廣闊的運用,目前高分子化學會朝著綠色以及環(huán)保方面進行發(fā)展,隨著高分子化學不斷取得突破,未來使用高分子材料的前景會更加的廣闊。
參考文獻
[1]王立艷.《高分子化學》理論與實踐教學的整體優(yōu)化研究[J].廣州化工,2012,40(4):108-109.
[2]張宏剛.新型高分子化學注漿材料在堿溝煤礦的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2011(34):63-64.
[3]何冰晶,王慶豐,劉維均,等.能量最低原理在高分子化學教學中的應(yīng)用探索[J].高分子通報,2011(12):141-144.
[4]董建華.從高分子化學與衣食住行到高科技發(fā)展[J].化學通報,2012,74(8):675-682.
從19世紀中期開始到現(xiàn)在,經(jīng)過了這么長時間的不斷發(fā)展,高分子體系已經(jīng)從高分子改性逐漸向高分子合成、構(gòu)筑、光電功能高分子等方向轉(zhuǎn)變。人們的生活也從高分子化學中受益匪淺,小到日??梢姷牟牧?、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分離膜、酶、樹脂等?,F(xiàn)在對高分子化學的研究方向已經(jīng)轉(zhuǎn)向了新功能材料,在目前快速發(fā)展的情況下看,高分子化學會和其它學科相互之間相繼結(jié)合穿插,一定會在納米材料、智能等一系列研究領(lǐng)域中廣泛使用,適應(yīng)現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展的目標,使所有研究項目都向綠色科學方向發(fā)展。
一、現(xiàn)如今高分子化學的發(fā)展情況
自從20世紀到現(xiàn)在,隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,天然資源已經(jīng)露出了疲態(tài),科學家們已經(jīng)開始使用高分子化學進行材料的合成。有數(shù)字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增長,人類三大合成材料,其中包括塑料、橡膠、纖維,在使用過程中表現(xiàn)出了令人驚訝的增長速度。新型的材料,特別表現(xiàn)在合成材料,在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、電子技術(shù)方面都被廣泛使用,極大的支撐著人類的日常生活,是使國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的必要動力源泉。
二、高分子化學不同領(lǐng)域的使用分析
使用高分子化學的研究都處于高端技術(shù)領(lǐng)域,它的發(fā)展方向一定會和社會發(fā)展的方向和各種行業(yè)發(fā)展要求相適應(yīng)。以后的高分子化學一定會其它領(lǐng)域相互融合,高分子材料的使用注定會減少人類對自然資源的依賴程度,逐漸向納米、綠色和智能等方向轉(zhuǎn)變,在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標中占據(jù)了非常重要的位置。
2.1 使地球更加綠色化
在現(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達的城市,天空中都會飄著非常濃郁的黑煙,對人們的日常生活有非常嚴重的污染。綠色,在現(xiàn)在被認為是沒有污染、再生性或者可以循環(huán)使用。在沒有污染方面,我們需要做的就是減少工業(yè)廢棄物的排放、相對的減少污染源?,F(xiàn)在的情況表明,化學行業(yè)中具有污染和治理兩個方面的性質(zhì),可以對綠色使用材料進行研究,也可以繼續(xù)對環(huán)境造成惡化。例如:在研制的過程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等,在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對環(huán)境造成影響的主要元兇,若長期的進行排放,會對環(huán)境造成嚴重的影響,甚至會導致不可逆轉(zhuǎn)的事情發(fā)生。
2.2 減少的自然資源的使用依賴
目前研究的高分子合成材料對石油具有很強的依賴性,眾所周知,石油是經(jīng)過地球非常漫長孕育才出現(xiàn)的,另外,石油也是現(xiàn)如今人類社會非常重要的能源,石油資源現(xiàn)在正在快速的減少,而且不能快速的進行補充,所以人們現(xiàn)在非常急切的找到可以代替石油使用的資源,這已經(jīng)成為現(xiàn)在高分子化學研究中非常重要的課題。在對物質(zhì)中原子和分子的比率進行調(diào)節(jié),對物質(zhì)的微觀特性、宏觀特性以及表面性質(zhì)進行加強控制,也許這種物質(zhì)就會滿足一些行業(yè)的使用要求,當這種情況出現(xiàn)的時候就可以把這種物質(zhì)作為材料使用。所以,在對材料進行配置的時候就會減少對不可再生資源的依賴程度,并對使用材料和環(huán)境進行相互協(xié)調(diào),這是現(xiàn)如今化學研究當中非常重要的領(lǐng)域?,F(xiàn)在很多高分子合成材料都非常依賴石油資源。想要解決目前的情況,可以對天然高分子進行利用,這其中也應(yīng)該包含對無機高分子的不斷探索和研究。
現(xiàn)在由石油合成的高分子材料,主要因為原子中以碳為主要元素,其中還含有少量的氮、氧等原子,所以被稱為有機高分子。無機高分子是因為主鏈上的組成原子中不含碳。根據(jù)元素的性質(zhì)進行判斷,大約有40~50種元素可以成為長鏈分子?,F(xiàn)在引起科學家高度重視的一種無機高分子,它的主鏈上都是硅原子,并且含有有機側(cè)鏈的聚硅烷。
2.3 使高分子材料不斷納米化
現(xiàn)在很多高分子化學反應(yīng)中的原子經(jīng)過重新排列組合之后的反應(yīng)空間要比原子的大小大出很多,所以,化學反應(yīng)的研究要在一個受限空間之中進行。若在有限的空間中,像納米量級的片層當中,小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個比較受限的空間內(nèi)進行排列,之后產(chǎn)生單體聚合,聚合之后的產(chǎn)物的拓撲結(jié)構(gòu)不會再受限的空間內(nèi)進行全部的復(fù)制,這種情況和自由空間的結(jié)果完全不同。我們也許會在受限制空間內(nèi)進行聚合反應(yīng)的分子中提煉出高分子納米化學的定義?;瘜W的研究對象基本都是納米量級的分子和原子,但是因為沒有精細的方式,沒有達到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度,所以現(xiàn)如今很難做到對分子的精準設(shè)計,使化學的合成讓人感覺非常的粗放。高分子化學在納米程度上精要精確的按照分子設(shè)計,在此基礎(chǔ)上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結(jié)合的方式,通過納米技術(shù)對分子、原子和分子鏈進行非常精確的控制,達到對高分子各級結(jié)構(gòu)的位置確定。這樣就可以精確的控制新合成材料的功能和特性。
2.4 面向智能材料的高分子化學研究路線
20世紀的人類社會是以合成材料為標志的,在21世紀人類社會的標志將會是智能材料。高分子化學仍然是進入智能材料時期非常重要的組成部分。材料自身具有的功能可以根據(jù)外部條件的變化,有意識的進行調(diào)節(jié)和修復(fù)等一系列措施,這就是智能材料的基本定義?,F(xiàn)在科學家已經(jīng)了解高分子有軟物質(zhì)這一特征,簡單說就是可以對外場具有反應(yīng)。
三、結(jié)語
隨著社會的不斷發(fā)展,人類把能源、信息以及材料稱為支撐科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不斷發(fā)展的基礎(chǔ)所在。從出現(xiàn)合成有機高分子材料開始,人類就在不斷的進行研究和探索,希望可以找到使用廣泛的新型材料,可以廣泛的使用在計算機、生物、海洋等一系列領(lǐng)域當中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不斷前進,正在不斷適應(yīng)快速發(fā)展的今天,出現(xiàn)了很多功能非常強健并且廣泛使用的高分子材料。
參考文獻
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[3]何冰晶,王慶豐,劉維均,等.能量最低原理在高分子化學教學中的應(yīng)用探索[J].高分子通報,2011(12):141-144.
1.何為高分子化學
顧名思義,高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結(jié)構(gòu)上由重復(fù)單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質(zhì)量與高強度
相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的,是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區(qū)別。
3.高分子科學的主要內(nèi)容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應(yīng)和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內(nèi)容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統(tǒng)的科學。高分子科學的主要內(nèi)容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應(yīng)的研究。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子,其結(jié)構(gòu)必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子,就要去合成具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子。
二、高分子材料化學的應(yīng)用
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能,并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟社會。可以說某一種新材料的問世及其應(yīng)用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品,如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。
三、高分子化學與高科技的結(jié)合
當今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質(zhì)和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結(jié)晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等;反應(yīng)功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應(yīng)器等。
第三,生物化學功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預(yù)計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。
四、高分子化學的可持續(xù)發(fā)展
研究高分子合成材料的環(huán)境同化,增加循環(huán)使用和再生使用,減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染,也是21世紀中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學介質(zhì)中進行化學合成,探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態(tài)的相互作用,達到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應(yīng)當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞: 高分子化學 教學改革 教學實踐
高分子化學是材料化學、應(yīng)用化學及其相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,與四大化學并列,已成為第五大化學。能否學好該課程直接關(guān)系到高分子物理、材料合成與加工學等后續(xù)課程的學習,學好并熟練運用課程的專業(yè)思想和思維方法,在學生將來的科研和工作中將發(fā)揮直接或間接的作用。鑒于高分子化學這門課程的重要性,如何深入進行教學改革,如何利用有限的教學時間和教學資源有效地將高分子化學專業(yè)知識傳授給學生,并能夠指導實踐應(yīng)用,就成為眾多教學工作者的共同目標。
一、高分子化學教學的主要難點
(一)高分子化學的發(fā)展歷史較短,許多理論尚不成熟,隨著新的聚合方法和新的合成技術(shù)不斷涌現(xiàn),對傳統(tǒng)的高分子化學概念提出了挑戰(zhàn),并極大地豐富了高分子化學的內(nèi)容。
由于課時及其他客觀原因的限制,教師往往把所有內(nèi)容全部灌輸給學生,“填鴨式”的教學模式會使學生產(chǎn)生乏味厭學的情緒,學生易出現(xiàn)“被動學”、“死記硬背式學”等問題[1]。
(二)高分子化學理論性強,學生理解困難,適時恰當?shù)夭捎枚嗝襟w教學能使抽象的教學內(nèi)容具體化、清晰化。
從學生反饋的信息來看,普遍認為教師在使用多媒體授課時只是展示根據(jù)書本內(nèi)容制作的幻燈片,有些幻燈片重點不突出,且沒有深系到實際生活和生產(chǎn)的經(jīng)驗,不能完全激發(fā)學生對高分子化學學習的專業(yè)自豪感;又加之教師授課時缺乏與學生互動交流,課堂氣氛不活躍,出現(xiàn)來不及記筆記、不利于學生復(fù)習等情況,久而久之,就會影響學習的主動性和興趣性,達不到理想的教學效果。
二、高分子化學的教學實踐與探索
(一)講解重點突出,創(chuàng)新教學內(nèi)容。
教師在選好教材、消化、吸收和融合教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,要處理好“干”與“枝”的關(guān)系,在課程內(nèi)容方面做到重點突出、主次分明。在授課時要避免將教材內(nèi)容“填鴨式”灌輸給學生,應(yīng)有針對性、側(cè)重點講解,少講精講[2]。如限于課時緊等原因,在講解聚合方法時,由于此部分內(nèi)容多數(shù)比較簡單易懂,可以略講。但對于自由基聚合反應(yīng)要重點講解,讓學生對自由基聚合的機理、聚合速率、動力學鏈長、聚合度和聚合度分布等重要知識點要深入地理解并能加以靈活運用,這樣可以有重點地完善學生的知識結(jié)構(gòu),滿足實踐應(yīng)用的需求。同時,要不斷更新、創(chuàng)新教學內(nèi)容。在教學中,教師可以及時地在傳統(tǒng)教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上補充近年發(fā)展起來的前沿科學技術(shù)和研究方法,也要關(guān)注國內(nèi)外重要期刊上的最新報道,在課堂上結(jié)合國內(nèi)外的最新研究進行講解與介紹,并推薦一些期刊、數(shù)據(jù)庫和書籍給學生,引導學生根據(jù)自己興趣自由地學習,擴大學生的知識面,建立知識結(jié)構(gòu),引導學生探索高分子化學領(lǐng)域。
(二)加強師生互動教學,發(fā)揮主觀能動性。[3]
在教學中,互動式教學能有效地改變“老師主動講,學生被動聽”的“一言堂”式的教學模式。教師要多與學生眼神交流,用情緒感染學生,引導學生“多想善思”,講課時語言要清晰流暢,抑揚頓挫,引導學生“勤學好問”。重要的是,在講課時可穿插有關(guān)高分子的小知識、小故事,盡量將生活中常見實例與理論知識相聯(lián)系,努力為學生營造生動活潑的課堂文化氛圍,使學生自覺、主動地接受知識。如:在講到聚酰胺、聚酯時聯(lián)系到我們?nèi)粘4┮掠煤铣衫w維的尼龍、滌綸,學生戴的隱形眼鏡、普通眼鏡的樹脂鏡片都是特殊的高分子材料。聯(lián)系生活中的常見實例有利于學生更深刻地掌握課程內(nèi)容。在課堂上,多采用啟發(fā)性的多種教學方法,合理安排課堂反復(fù)提問、反復(fù)練習、反復(fù)分組討論等互動式教學,加深學生對所學知識的理解,提高教學質(zhì)量。
(三)多渠道聯(lián)系實踐,培養(yǎng)自主學習能力。
隨著如今高分子材料發(fā)展的迅猛,教材的教學內(nèi)容已遠遠不能滿足現(xiàn)代教學的需要,在課堂教學中應(yīng)把高分子化學領(lǐng)域最新的科技動態(tài)、學術(shù)前沿有機地滲透到課堂內(nèi)容當中,給學生多介紹一些近年來高分子化學的最新成果、最新理論,開闊學生的視野。如醫(yī)用上介入診療的各種高分子管材、可降解的手術(shù)傷口縫合線、有機高分子發(fā)光二級管用于手機、數(shù)碼相機顯示和照明等。針對學生在高分子課堂教學中討論比較感興趣的話題,或者是高分子化學前沿領(lǐng)域的新方法、新技術(shù)等,可鼓勵學生到圖書館和互聯(lián)網(wǎng)上查找資料,撰寫小論文,制作幻燈片,并在課堂上為大家作知識講座,營造合作探究、自主學習的氛圍。同時,也可關(guān)注網(wǎng)絡(luò)上以高分子為主題的論壇,通過與網(wǎng)上的專家、學者的交流,調(diào)動學生探知高分子知識和應(yīng)用領(lǐng)域的興趣,培養(yǎng)主動學習的能力,激發(fā)研究興趣。
(四)選擇合適的教學內(nèi)容,不斷完善多媒體教學。
1.適時使用拿來主義,做到因材施教。
教學是一個個性化的過程,不同的教師有著不同的授課思路、方式與方法。一般來說,可以借助別人的課件作為啟發(fā)自己的思路,但是,這種“拿來主義”絕不應(yīng)成為主要依賴的對象。由于學生的層次不同、專業(yè)不同、對知識的接受能力不同,教學過程中好的方法可以借鑒,但重要的是要根據(jù)學生的需求、教材體系、自己的教學經(jīng)驗、教學思想使用自主開發(fā)的課件。尤其是在課件中更應(yīng)該增加一些理論聯(lián)系實際的例子,比如聚合物合成工藝和聚合物應(yīng)用等實踐應(yīng)用方面的內(nèi)容。
2.將多媒體教學與傳統(tǒng)教學手段相結(jié)合。
多媒體教學具有傳統(tǒng)教學手段不可比擬的優(yōu)勢,能更直觀、更形象和生動地傳導高分子化學的魅力,并能有效地擴充知識的廣度和提高課堂的利用率。特別是需要向?qū)W生演示情景的內(nèi)容,采用多媒體教學就更有優(yōu)越性。如在講解乳液聚合機理這一節(jié),采用了動畫方式形象演示了膠束成核的機理和乳液聚合過程的三個階段,幫助學生理解,印象深刻。但是先進的教學手段并不一定能達到良好的教學效果,關(guān)鍵在于多媒體技術(shù)如何與傳統(tǒng)的教學手段相結(jié)合,從而實現(xiàn)它應(yīng)有的價值。如在高分子化學的課堂授課中,講述自由基共聚理論推導公式時,就應(yīng)該采用黑板板書的方式一步步進行推導,同時采用啟發(fā)式方法調(diào)動學生積極性,促進學生主動學習和思考。
3.采用多種手段完善多媒體教學。
采用多媒體教學,教學信息量大,進度快,學生在課堂上有效掌握大量的理論難度較大,因此要做好課后輔助工作。不斷完善網(wǎng)絡(luò)教學平臺,將多媒體課件、課后復(fù)習材料、教學重點、習題題庫及小知識、小貼士等內(nèi)容在學校的教學網(wǎng)絡(luò)中充實完善,這樣既有利于學生課后復(fù)習,又能加深學生對所學知識的掌握和應(yīng)用。另外,還可利用各種化學軟件、網(wǎng)絡(luò)資源和視頻等多種手段展示各種反應(yīng)模型,特別是一些三維立體模型,啟發(fā)學生思考,激發(fā)學習興趣。在教學中逐步滲透雙語教學,可以有意識地把新出現(xiàn)的專業(yè)詞匯和標題用英文書寫,能有效提高和豐富學生的專業(yè)詞匯量,對收集到的專業(yè)文章,采用多媒體的形式講解,又可以提高學生的專業(yè)閱讀水平,這樣,能幫助學生提高對專業(yè)英語的學習興趣,為今后的畢業(yè)論文撰寫及工作實踐打下堅實的基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
高分子化學課程教學改革是一項系統(tǒng)的工程,總結(jié)近幾年來的教學實踐,筆者認為,以人文本,轉(zhuǎn)變觀念,因材施教是探索高分子化學課程的有效途徑,合理有效地利用多媒體,不斷完善網(wǎng)絡(luò)教學平臺,逐步滲透英語教學是實踐高分子化學課程教學的有效手段,而創(chuàng)新教學內(nèi)容、加強互動教學,培養(yǎng)學生學習的主觀能動性是搞好高分子化學教學的前提條件。我們將不斷地繼續(xù)深入研究與探索,使高分子化學的教學不斷適應(yīng)新形勢發(fā)展的要求,為培養(yǎng)高分子領(lǐng)域優(yōu)秀人才作出不懈努力。
參考文獻:
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1.何為高分子化學
顧名思義,高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結(jié)構(gòu)上由重復(fù)單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質(zhì)量與高強度
相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的,是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區(qū)別。
3.高分子科學的主要內(nèi)容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應(yīng)和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內(nèi)容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統(tǒng)的科學。高分子科學的主要內(nèi)容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應(yīng)的研究。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子,其結(jié)構(gòu)必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子,就要去合成具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子。
二、高分子材料化學的應(yīng)用
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能,并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟社會??梢哉f某一種新材料的問世及其應(yīng)用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品,如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。三、高分子化學與高科技的結(jié)合
當今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質(zhì)和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結(jié)晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等;反應(yīng)功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應(yīng)器等。
第三,生物化學功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預(yù)計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。
四、高分子化學的可持續(xù)發(fā)展
研究高分子合成材料的環(huán)境同化,增加循環(huán)使用和再生使用,減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染,也是21世紀中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學介質(zhì)中進行化學合成,探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態(tài)的相互作用,達到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應(yīng)當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。
參考文獻:
[1]馮新德.展望21世紀的高分子化學與工業(yè)[J].科學中國人,1997,(11)