轻化工程添加剂化学与工程方向发展与人才培养研究

本文介绍了轻化工程专业添加剂化学与工程方向的创立与发展,指出它顺应以产品为导向的技术发展趋势,是新时代轻化工专业中新颖而有活力、极具挑战、特色鲜明的重要方向,分析了添加剂化学与工程方向的人才培养模式和毕业生就业情况,并提出了一些建设性思考。

轻化工程(添加剂化学与工程方向)专业规范的研制

添加剂是一种少量使用即可提高产品品质,增加或改善产品性能的一类化学物质。添加剂的生产和应用是制约轻化工业现代化发展最重要的因素之一,轻化工程(添加剂化学与工程方向)由此应运而生。本文介绍了轻化工程(添加剂化学与工程方向)的办学历史和现状,对专业培养方向的认识,专业规范研制过程中的一些思考,以及专业核心课程设计的依据。

新形势下轻化工程专业“添加剂化学与工程”方向的建设与发展

本文介绍了华东理工大学轻化工程专业"添加剂化学与工程"方向的建设与发展。我们以教育部近年来倡导的创新创业教育改革为契机,进一步加强师资队伍建设,凝练专业特色课程,多层次推进实践教学改革,探索出了一条适合我校轻化工程专业"添加剂化学与工程"方向的发展道路,进一步提升了专业特色,为将我校建设成为国内著名、国际知名的"双一流"高等学府添砖加瓦。

轻化工合成原理与应用课程教学实践与改革探索

轻化工合成原理与应用课程是华东理工大学轻化工程专业的专业必修课。本文论述了课程教学组在完善教材体系,更新教学内容,改进教学方法,提高教学质量,丰富教学手段,重视实践教学等方面的教学实践和改革探索。

亚磷酸酯P-EPQ与受阻酚在聚丙烯中的协同抗氧作用研究

采用氢过氧化物清除实验和热重分析对比研究了四(2,4-二叔丁基苯基)4,4′-联苯基二亚磷酸酯(Hostanox PEPQ)和三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(Irgafos 168)的抗氧化活性以及热稳定性能。结果显示:由于P-EPQ结构中含有更高的P含量以及特殊的P—C键,其表现出卓越的抗氧化性能和热稳定性。进而,选用受阻酚抗氧剂Irganox1010和Irganox 1076与P-EPQ进行复配,对其在等规聚丙烯(iPP)中的抗氧化协同作用进行探究。复配抗氧剂所稳定的iPP在多次挤出过程中熔体体积流动速率(MVR)和黄度指数(YI)变化以及氧气气氛中的氧化诱导期(OIT)比较结果表明:抗氧剂1010与P-EPQ复配展现出显著的协同效应。当1010与P-EPQ的质量比为6/4时,稳定的iPP具有最佳综合稳定性能。此时,抗氧改性样品第五次挤出后的MVR和YI仅为纯iPP的19.8%和79.9%,而180℃下的OIT则从0.8 min显著延长至74.8 min。

环氧基聚硅氧烷调控制备耐水解结晶聚乙交酯的研究

设计合成了环氧基取代的聚硅氧烷(PESQ),以0.5%,1.0%,2.0%及4.0%(质量分数,下同)的浓度与聚乙交酯(PGA)熔融混合,通过对PESQ改性PGA的流变性能、水解性能及结晶性能进行表征,揭示了PESQ改性对PGA带来的影响。结果表明,PESQ以扩链的形式与PGA进行结合,提高PGA复黏度的同时促使其疏水性能的提升,进而改善PGA的水解性能,使得其水解10 d之后的质量损失下降21.1%。此外,PESQ还能促进PGA的结晶,随着PESQ添加量的增加,PGA的结晶温度最高可增至179.5℃,相比于纯PGA的结晶温度172.7℃提升了6.8℃,并且结晶初期的活化能降低,说明PESQ起到了异相成核的作用。

聚(甲基丙烯酸甲酯-CO-苯乙烯)/聚硅氧烷核壳微球的制备与应用

采用分散聚合法制备出聚(甲基丙烯酸甲酯-co-苯乙烯)种子微球,再将种子微球与甲基三甲氧基硅烷的水解溶液混合,加入氨水使硅烷水解产物在种子微球表面缩聚,制备出聚(甲基丙烯酸甲酯-co-苯乙烯)/聚硅氧烷核壳微球。采用SEM、TEM、粒度分析仪和FTIR对微球的形貌、核壳结构、粒径和化学组成等进行表征。发现在合成种子微球时提高甲基丙烯酸甲酯在共聚单体中的投料比,可使相应核壳微球的折光指数下降。将核壳微球作为光散射剂添加在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中制备出光散射材料。结果表明,核壳微球可显著提高PMMA样片的雾度,且PMMA样片的雾度随着核壳微球与PMMA的折光指数之间差值的增加而增加;当核壳微球的添加浓度为2%～3%(质量)时,制得的PMMA样片(2mm)的有效光散射系数均达到55%以上。

基于山梨醇类α成核剂的α/β复合成核剂对等规聚丙烯力学性能的影响

以山梨醇类成核剂S20为α成核剂分别与3种β成核剂TMB-5,HHPA-Ba,PA-03复合得到复合成核剂,建立了成核剂含量与ΔTCp(ΔTCp为成核等规聚丙烯(iPP)结晶峰值温度与非成核iPP结晶峰值温度的差值)的关系曲线,考察了复合成核剂对iPP力学性能的影响。实验结果表明,通过成核剂含量与ΔTCp的关系曲线可确定复合成核剂的最佳配比;以S20为α成核剂制备复合成核剂时,复合成核剂的总含量以大于0.10%(w)(基于iPP的质量)为宜;确立复合成核剂最佳配比的实验方法适用于以S20为α成核剂的α/β复合成核剂体系;当成核剂以最佳配比复合时,成核iPP的刚性和韧性可同时提高。

PET表面含有聚硅氧烷微球的涂层制备及其光散射性能

将粒径为2-9μm的聚硅氧烷微球作为光散射剂均匀分散于丙烯酸树脂中,涂布于厚度为180μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜表面,挥发溶剂制得光散射薄膜。考察了聚硅氧烷微球的浓度、粒径和涂层的厚度对光散射薄膜的透光率和雾度等光学性能的影响。结果表明：聚硅氧烷微球可以在保持较高透光率的情况下,大幅度地提高光散射薄膜的雾度。当粒径为5μm的聚硅氧烷微球的添加质量百分数为25%、涂层厚度为90μm时,光散射薄膜的透光率为88%,雾度为90%,有效光散射系数可达79%,具有最佳的光散射性能。

基于静电纺的超疏水超亲油串珠结构聚乳酸薄膜的制备及性能研究

分别采用物理添加和固载的方式在聚乳酸(PLA)基体当中引入聚硅氧烷(PSQ)粒子,并以此为基料进行电纺串珠结构的PLA纤维薄膜构筑。结果表明,PSQ的引入有利于串珠结构纤维的形成,并且串珠结构的形成使得PLA纤维膜的水接触角和孔隙率都明显上升,特别是PSQ的固载化处理,使得纤维膜的水接触角和孔隙率分别达到158°和54%,相对于单纯PLA纤维膜分别提高了5%和50%,进而使得纤维膜的疏水性能和油通量得到明显提升;此外,PSQ在PLA体系当中的固载,抑制了其在水解过程中的迁移,使得其可以长期保留在纤维膜当中发挥提升PLA疏水性能的作用,进而使得固载PSQ的PLA(PLA-PSQ)纤维膜体现出最佳的耐水解性能。

改性硅分子筛在PLA中的扩链和阻燃性能研究

采用硅烷偶联剂对介孔硅分子筛SBA-15进行表面改性,键合了能与聚乳酸(PLA)发生化学反应的氨基(—NH2)基团;采用傅里叶红外光谱仪、X-射线多晶衍射仪、扫描电子显微镜等对改性分子筛的结构进行了表征。结果表明,—NH2成功地接枝在了介孔硅分子筛SBA-15上,且分子筛的多维孔道结构保持了完整;氨基改性分子筛(NH2-SBA-15)可作为扩链剂与PLA进行分子键合,当添加0.5%(质量分数,下同)的NH2-SBA-15时,PLA体系的复合黏度和储能模量得到了显著提高,且此扩链PLA的冷结晶温度明显降低,燃烧过程中热释放速率及一氧化碳释放速率均下降,体现出良好的结晶能力和自阻燃性能。

苯乙烯接枝改性聚丙烯制备及其性能

以过氧化苯甲酰为引发剂,采用反应挤出法将苯乙烯(St)接枝到等规聚丙烯(iPP)上,并考察了St浓度对接枝PP结晶性能、流变性能和发泡性能的影响。由FTIR、GPC和MFR表征结果表明St成功接到PP上;DSC结果表明,接枝PP结晶峰值温度与iPP相比最大提高了15.4℃;由剪切流变测试结果,在低频区,接枝PP的G′值增大,出现明显的剪切变稀现象,tanδ-ω曲线中出现平台,说明接枝PP中有长支链结构的存在;由于接枝PP的熔融流动速率降低即熔体强度提高,使得接枝PP的泡孔更规则。

退火处理对成核聚丙烯性能的影响

采用退火处理对磷酸酯钠盐成核的聚丙烯(PP)体系进行了性能调控,研究了退火时间和退火温度对成核PP力学性能、耐热性能和结晶性能的影响。结果表明,随着退火温度的提高和退火时间的延长,PP的力学性能、耐热性能和结晶能力均得到了明显提升,特别是在120℃下,退火0.5h,PP的拉伸强度从38.0 MPa提高到39.4 MPa,弯曲模量从1 227 MPa提高到1 882 MPa,热变形温度从112.2℃提高到122.7℃,结晶度从36%提高到44%。

“三源一体”壳核型阻燃剂的制备及其在聚乳酸中的应用

以聚磷酸铵(APP)为核,壳聚糖(CS)、氯化铁和埃洛石(HNT)为壳,以水为溶剂,通过自组装的方式制备了“三源一体”壳核型阻燃剂(APP@CS@HNT和APP@CS-Fe@HNT,分别简写为ACH和ACFH),并将其用于提升聚乳酸(PLA)的阻燃性能。通过扫描电子显微镜、热重分析仪等对ACH和ACFH的组成及结构进行了分析,然后对PLA的阻燃性能进行表征。结果表明,PLA/15%ACFH(质量分数,下同)的阻燃性能优于纯PLA和PLA/15%ACH,PLA/15%ACFH的极限氧指数(LOI)最高,提升到29.5%,且UL 94达到V-0级;相较于纯PLA,PLA/15%ACFH的最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降了33.5%和22.0%,残炭量提高了12.5%;ACFH主要发挥凝聚相阻燃效果,燃烧过程能促进PLA基体形成大量连续、致密的炭层,起到抑制氧气和热量扩散的阻隔作用。

材料添加剂化学课程建设的探索实践

本文结合作者在建设材料添加剂化学精品课程中的实践,指出与时俱进的教材、多种教学方法的联合应用、多层次实践教学的开展、集体备课方式、研究性学习的创新思维培养模式以及多角度的考核方式是本课程建设的特色,同时也是提高教学质量的有效途径。

材料添加剂化学课程教学方法探索

本文是作者在近十年一线教学的基础上,总结出的一套适合本校轻化工专业学习合成材料添加剂化学的教学方法。本方法以教材建设为中心,以调动学生学习的主动性和积极性为主线,注重理论联系实际、强调学生动手能力和创新能力的培养。

德国教育印象

本文根据胶体与界面化学授课中发现的问题,结合笔者在德国的求学经历,从德国的另类教育体系、教育模式和教育精髓等几个方面初步探讨了德国教育之印象。

添加剂生产设备及设计课程教与学的探讨

本文介绍了我们对添加剂产品生产过程设备及设计课程的教学任务、内容以及课程教与学的探索。设备结构与功能的联系、设备结构与工程因素的联系、设备结构与美学和环境保护的联系,以及教学互动等教学方式的探讨,提高了学生的学习兴趣,有助于学生掌握设备工程的知识和理论。

有机磷酸盐成核剂粒径对PP性能的影响

通过调控反溶剂法中的转速、反溶剂与溶剂配比、溶液浓度等条件制备了不同粒径的2,2’–亚甲基双(4,6–二叔丁基苯基)磷酸钠(NA–40)成核剂,考察了NA–40粒径对等规聚丙烯(i PP)力学性能的影响,并利用差示扫描量热(DSC)仪研究了NA–40粒径对i PP结晶性能的影响。结果表明,随着NA–40粒径的增加,NA–40对i PP力学性能的改善作用变弱。NA–40平均粒径为(17.7±2.2)μm时,i PP/NA–40–1的弯曲弹性模量、弯曲强度和拉伸强度与纯i PP相比,分别提高了44.5%,20.5%和8.3%,相应的缺口冲击强度有所降低;当NA–40平均粒径为(52.6±1.1)μm时,i PP/NA–40–4的弯曲弹性模量、弯曲强度和拉伸强度的增幅分别降至16.8%,2.3%和6.4%。在较低的降温速率下,NA–40粒径对结晶峰值温度(Tc)的影响不明显,提高降温速率对Tc的影响开始显现。用扫描电子显微镜观察NA–40形貌发现,NA–40呈棒状,加工过程影响NA–40粒径,但对NA–40形貌没有影响。利用偏光显微镜观察NA–40在i PP熔体中的分散性,粒径较小的NA–40能够均匀分散在i PP熔体中,而粒径较大的分散性差,大大降低了NA–40的有效成核浓度,影响了NA–40对i PP力学性能及结晶性能的改善作用。

硅烷改性主链型聚苯并噁嗪防腐蚀涂层的制备与性能

通过辊涂和热固化技术在低碳钢表面制备硅烷改性主链型聚苯并噁嗪涂层,该涂层具有良好的成膜性和疏水性。采用电化学阻抗谱法研究了硅烷改性对主链型聚苯并噁嗪涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:硅烷的引入能够提高主链型聚苯并噁嗪涂层的防腐蚀性能;当巯丙基三甲氧基硅烷与苯并噁嗪前驱体的质量比为40∶100时,所制备的涂层防腐蚀性能最优,涂层在0.01 Hz处的阻抗值达到6.29×10~8Ω·cm^2,相比空白低碳钢片提高了5个数量级。