高分子材料分析与测试课程设计与教学改革

介绍黎明职业大学高分子材料加工技术专业的核心课程《高分子材料分析与测试》的课程设计和教学改革的做法。课程以实现学生向"准员工"的转变为教学目标。通过对行业企业进行调研,确定该课程的对接岗位为质量检验岗位,工作内容为化验、质检和品管,基于岗位工作内容进行课程设计。采用项目化方式,三个工作内容分别对应以典型方法、典型产品和典型常识为项目进行模块设计。以模块任务为中心,将教师的"讲"与学生的"练"有机结合起来,综合应用提倡学生互教的交互培训法、引导学生自主学习的主题探究法、锻炼学生专业素质的四阶段技能训练法等教学方法。     

泡沫聚合法制备超大多孔水凝胶

采用泡沫体系分散聚合法,过硫酸铵(APS)及N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)为氧化还原引发体系,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,碳酸钠为发泡剂,聚氧化乙烯-氧化丙稀(PF127)为泡沫稳定剂,用羧甲基纤维素钠(CMC)接枝丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)合成了CMC-g-(AA-co-AMPS)超大多孔水凝胶。通过FTIR、SEM表征,表明材料是具有超大多孔结构的CMC-g-(AA-co-AMPS)水凝胶。对各影响因素的研究表明,在m(CMC)∶m(AA)∶m(AMPS)为1∶4∶1,w(APS)为0.8%[其中m(APS)∶m(TMEDA)=2∶1],w(Na2CO3)=65%,w(PF127)=0.2%,温度为65℃时,制得的凝胶吸蒸馏水倍率可达1281g/g,吸0.9%盐水倍率达143g/g,10min时已基本达到溶胀平衡。     

聚(4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯-co-丙烯酸)水凝胶的溶胀动力学以及温度敏感性研究

通过分子结构设计, 合成了疏水性单体4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA), 并以该单体与丙烯酸(AA)进行自由基溶液共聚, 制备了P(AAEA-co-AA)新型温度敏感性水凝胶. AAEA的¹H NMR及FT-IR分析表明, 该单体主要以烯醇式结构存在; P(AAEA-co-AA)的FT-IR分析发现, PAAEA与PAA之间存在较强烈的氢键作用, 使得AAEA烯醇异构体中的C—O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. 对冷冻干燥后凝胶的电镜分析发现, 当AAEA用量较高时, 由于凝胶内部分子链段的疏水聚集, 各部分溶胀度以及溶胀速度不均一而使得凝胶表面粗糙不平. 采用DSC对凝胶的体积相转变进行了研究, 结果表明, 该水凝胶的体积相转变温度(VPTT)在48.2至61.8 ℃之间, 并且随着AAEA用量的减小, 凝胶的VPTT逐渐增加. 对该新型温度敏感性水凝胶在去离子水中的溶胀动力学研究发现, 当AAEA用量高于4.6 g时, 凝胶属于Fick凝胶; 反之凝胶则属于非Fick凝胶. 该水凝胶在去离子水中具有良好的温度敏感性, 当外界温度低于VPTT时, 凝胶能保持溶胀状态; 而当外界温度高于VPTT时, 凝胶的平衡溶胀度迅速下降, 表现为温度敏感性. 进一步研究发现, 凝胶组成不仅会影响凝胶的VPTT, 而且会影响凝胶温度敏感性的强弱.     

接枝改性羧甲基纤维素对铜离子的吸附研究

将离子型单体丙烯酸(AA)及非离子型单体丙烯酰胺(AM)接枝在羧甲基纤维素(CMC)上,通过协同作用提高材料的吸水性及吸水速率,并研究了其对铜离子的吸附性能.通过傅里叶红外(FTIR)对材料分析表明,从及AM成功接枝在CMC上;对吸附物进行了表面分析,扫描电镜图(SEM)显示吸附物表面有大量颗粒状物质,X射线能谱(XPS)证实材料表面吸附了铜离子;在浓度为10mmol/L的铜离子溶液中,CMC-g-P(AA-co-AM)材料的吸附容量为20.30mmol/g.     

PVA增强P(AAEA-co-AA)温度敏感性水凝胶的合成及其性能研究

以4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)、丙烯酸(AA)以及PVA为原料, 通过自由基溶液聚合法, 制备了PVA-P(AAEA-co-AA)半穿网络型(s-IPN)水凝胶. 红外分析表明, AAEA主要以烯醇式结构存在, 并且由于PAAEA, PAA以及PVA之间较强的氢键作用, 使得PAAEA以及PVA分子上的C-O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. 电镜分析表明, PVA能贯穿于P(AAEA-co-AA)交联网络中, 从而有效阻碍凝胶的相分离|而XRD研究发现, 当PVA用量较少时, PVA能均匀的贯穿于凝胶网络中, 形成完善的互穿网络结构, 当PVA用量过高时, PVA不能有效地贯穿于聚合物交联网络中而出现结晶. 采用DSC对s-IPN水凝胶的体积相转变进行了研究, 结果表明, 该s-IPN水凝胶的体积相转变温度(VPTT)在54.0至57.8 ℃之间, 并且随着PVA用量的增加, 凝胶的VPTT逐渐升高. 研究了该s-IPN水凝胶的抗压缩性能, 结果表明, PVA与P(AAEA-co-AA)形成的半互穿网络结构能有效提高凝胶的抗压缩强度, 其最大抗压缩强度可达8.4 MPa. 对凝胶的温度敏感性研究发现, 当外界温度低于VPTT时, 凝胶能保持溶胀状态|而当温度高于VPTT时, 凝胶的平衡溶胀度迅速下降, 表现为温度敏感性.