“互联网”时代下的《高分子物理》课程教学改革

高分子物理作为高分子学科中一门重要的基础课程,具有较强的理论性与专业性,其内容与实际的生产和应用紧密相关,传统的线下教学模式以及陈旧的教学方法很难在较短的时间内使学生充分理解所学的知识。随着互联网技术的蓬勃发展,互联网逐渐渗透到高等教育当中,新的互联网模式的教学模式与教学方法在不断被探索和发展,从而为传统课程教学改革提供了新的机遇。文章讨论了目前高校的教学特点与学生掌握的基础知识情况,结合“互联网”新时代对《高分子物理》课程进行了全方位的教学改革。

海藻酸钠/二氧化硅杂化微球结构与吸附性能

利用海藻酸钠(SA)和正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,并利用醇解TEOS提供二氧化硅(SiO_2)源与SA分子结构上的羟基(—OH)进行反应,制备一系列不同组分的杂化微球。采用旋转流变仪(DHR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光谱(XRD)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附-脱附方法(BET)对杂化溶液的流变性能以及杂化微球的化学结构、结晶能力、热分解能力、微球形貌、比表面积和孔径进行分析,并研究了其对亚甲基蓝(MB)和重金属铜(Cu^(2+))的吸附能力。结果表明:SA/SiO_2杂化溶液体系黏度下降,在初始剪切速率25s–1时杂化溶液黏度比SA黏度低了2.2Pa·s;FTIR图说明SA中羟基与TEOS中的硅氧键反应生成硅氧碳键,TEOS与SA发生化学反应;杂化微球结晶曲线中CA结晶特征峰强度降低,同时出现SiO_2的结晶特征峰;杂化微球分解温度由250℃提升到310℃,热分解温度提高;BET测试得到海藻酸钙(CA)比表面积为7.254m^2/g,孔径为19.65nm,CA/SiO_2杂化微球的比表面积为49.151m^2/g,孔径为21.75nm,杂化微球比表面积提高,孔径类型为介孔;当MB初始浓度为100mg/L时,SA/SiO_2杂化微球去除率达到87.09%;当Cu^(2+)初始浓度为2.5g/L时,SA/SiO_2杂化微球去除率达到86.8%。

海藻酸钙-二氧化硅杂化材料的制备及对Cu(Ⅱ)吸附性能

利用海藻酸钠(SA)、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,通过反应制备海藻酸钙/二氧化硅(CA/SiO2)杂化材料,利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构以及表面、断面进行表征,采用原子力发射光谱仪测试杂化材料作为吸附剂对Cu2+吸附性能,并从吸附动力学和热力学角度分析吸附机理。结果表明,红外光谱证实杂化材料制备成功;扫描电子显微镜观察到杂化材料表面趋于平整,断面结构看到材料的内部孔洞较多。吸附实验结果表明,杂化材料对Cu2+去除率较CA提升67.01%,最佳吸附条件为温度为55℃、pH处于中性条件;同时吸附过程符合拟一阶动力学模型及Freundlich等温吸附模型,Langmuir模型计算得到对Cu2+最大吸附容量为129.6 mg/g,Freundlich常数0<1/n=0.4672<0.5,吸附过程容易进行;并且材料具备多离子同时吸附能力,重复使用5次仍有优异去除率。

乳液聚合法制备聚丙烯酰胺/海藻酸钙复合微球吸附剂

以丙烯酰胺(AM)和海藻酸钠(SA)作为原料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,过硫酸铵(APS)作为引发剂,以氯化钙为凝固剂,通过乳液聚合方法制备了具有双网络互锁结构的聚丙烯酰胺/海藻酸钙(PAM/CA)复合微球,对其化学结构以及宏观、微观表面形貌进行了表征,研究对亚甲基蓝(MB)染料的吸附能力。结果表明,经化学反应成功制备PAM/CA复合微球,微球形貌规整,尺寸分布1~10μm。以PAM/CA复合微球对MB的吸附容量作为参照,通过单因素实验确定了PAM/CA复合微球的最佳制备条件:SA 20%、MBA 15%、APS 5%(均为占AM的质量分数)、反应温度60℃、油水比2∶1、分散速率4 000r/min。在此条件下,PAM/CA复合微球吸附MB的容量为75mg/g,比PAM微球提高了50%,吸附性能良好。

聚乙二醇二丙烯酸酯改性海藻酸盐纤维的结构与性能

为提高海藻酸钠(SA)纤维的强度,以SA为第1组分,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为第2组分,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,水为溶剂,采用"一锅法"经自由基聚合反应制得具有半互穿网络结构的纺丝液;以氯化钙水溶液为凝固浴,采用湿法纺丝工艺制备得到具有PEGDA化学交联和SA离子交联双网络互锁结构的SA/PEGDA复合纤维。采用数显黏度计、电子单纤强力仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对纺丝溶液的流动性能和改性纤维的化学结构、力学性能、结晶性能及表面形貌等进行表征。结果表明,随着柔性大分子链PEGDA的引入,纺丝液表观黏度大幅降低,当PEGDA质量分数为15%,表观黏度由纯SA溶液的7.53 Pa·s降至1.00 Pa·s;1倍牵伸下,PEGDA质量分数为10%时,SA/PEGDA复合纤维断裂强度达到最大值2.64 cN/dtex,相比于纯SA纤维提高了21.1%;SA/PEGDA复合纤维内部分子链主要以非晶聚集态形式存在,随着PEGDA含量的增加,纤维内部微晶区的比例增大;PEGDA的引入使SA/PEGDA复合纤维表面沟槽宽度略有降低,表面原纤化结构减少,表面变得更为致密光滑。

硅藻土-环糊精杂化材料的制备与吸附性能

以硅藻土和β-环糊精(β-CD)作为原料,通过乳液聚合方法在提纯后的硅藻土表面聚合β-CD,制备硅藻土/β-CD有机无机杂化材料。采用傅里叶红外变换光谱、X射线衍射光谱、扫描电子显微镜对化学结构、结晶性能以及微观表面形貌进行表征;研究了杂化材料在吸附Cu2+过程中吸附机理以及吸附的影响因素。FT-IR图显示杂化材料中出现硅藻土以及β-CD的主要基团峰值;XRD图显示杂化材料结晶峰包含硅藻土和β-CD的结晶峰;杂化材料为完整微球,结构完整。杂化材料吸附过程符合拟二阶动力学方程、Langmuir等温线模型,理论最大吸附容量为145.1778 mg/g。吸附最佳条件为接触时间50 min,pH为7,温度20℃;在此条件下杂化材料的去除率为64.747%,比硅藻土提升20.3%,比β-CD提升21.3%,吸附效果良好。