涂料工艺学课程中高分子化学知识的有效利用
高分子化学基础与应用
高分子化学基础与应用高分子化学是研究大分子化合物的合成、结构、性质及其在工程和应用中的应用的专门学科。
高分子化学是化学的一个重要分支，也是现代化工、材料科学、生物化学等领域的基础学科之一。
本文将从高分子化学的基础知识、应用领域以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、高分子化学的基础知识高分子化学的研究对象是高分子化合物，即由重复连接的小分子单元组成的大分子化合物。
高分子化合物的特点是由于其中存在着许多重复单元，因此其分子质量较大，通常是普通小分子的几千倍甚至几百万倍。
高分子化合物的制备方法一般是通过聚合反应，即将具有活性单体的分子通过化学反应将它们连接成长链或支链结构。
在高分子化学中，分子量是一个非常重要的指标。
通常我们会用相对分子质量或者分子质量分布来描述高分子的平均分子量。
高分子材料的性能很大程度上受其分子量的影响，分子量越大，一般在力学性能、热学性能、光学性能等方面表现得越好。
另一个重要的概念是聚合度，简单的说就是一个高分子链上有多少个单体单元。
聚合度的大小直接影响了高分子的化学性质和物理性质。
聚合度越高，高分子具有的结晶性越强，形成的晶体结构也更加完整。
二、高分子化学的应用领域高分子化合物广泛应用于我们的日常生活和各个产业领域，比如塑料制品、橡胶制品、纤维、涂料、胶粘剂、医药、农药、食品包装等等。
其中，塑料制品是高分子化合物最为重要的应用之一。
塑料是一种由合成高分子化合物制备而成的可加工成各种形状的材料。
塑料在我们的生活中应用广泛，比如塑料袋、塑料瓶、塑料桶等。
具有优良的物理性能和化学性质，而且价格低廉，易加工，因此广泛应用于各行各业。
另外，高分子化合物在医学领域也有重要的应用。
如生物高分子材料、医用高分子材料等，被广泛应用于医学诊断、治疗和人体修复领域。
此外，高分子材料还在环保材料领域有广泛应用，比如生物降解塑料、高分子吸附材料等。
三、高分子化学的未来发展方向随着社会的不断发展和对材料性能要求的提高，高分子材料的研究和应用也将迎来更好的发展机遇。
_高分子化学_教学中有机化学知识的有效利用探索
基金项目:兰州交通大学青蓝人才工程基金项目(Q L 206201A );作者简介:王小龙(19772),男,博士,副教授,从事高分子化学和有机化学的教学和科研工作;3通讯作者,E 2mail :wangxl @.教 学《高分子化学》教学中有机化学知识的有效利用探索王小龙3,何乃普,王九思(兰州交通大学化学与生物工程学院,兰州 730070) 摘要:高分子化学和有机化学紧密相连,后者是学习前者的基础。
在高分子化学教学中,有效利用有机化学知识解释聚合物的一些概念,将有助于学生更好的理解和掌握高分子化学知识。
本文根据教学实践,介绍了几点利用有机化学知识帮助解释高分子化学中的概念或反应的实例,并对教材中存在的疑点提出了自己的看法。
关键词:教学;高分子化学;有机化学;解释《高分子化学》是理工科院校化学、化工、高分子材料及其它相关专业的基础课程,对本科生学习后续的相关课程非常重要。
高分子化学方面的教材很多,各具特色,但基本内容大同小异。
目前国内许多高校的高分子化学课程一般采用浙江大学潘祖仁教授主编、化学工业出版社出版的《高分子化学》(第三版)作为教材(以下简称潘版《高分子化学》)。
该教材以聚合反应机理和动力学为主线,内容丰富,难度适中,对高分子化学的新发展也有所涉及,适合用于工科本科生教学[1]。
从化学课程系统来看,高分子化学与有机化学紧密相关,可以说后者是学习前者的基础。
高分子化学中的许多反应虽然有聚合物自身的特点,但与有机化学中的反应也有很高程度的相似性。
作者在讲授《高分子化学》的过程中发现,如果将其中的有些内容结合有机化学知识来加以解释,把教学方式由“填鸭式”变为“启发式”,学生便更容易理解和掌握所学内容。
目前国内已有较多的关于《高分子化学》教学的论文报道[2～4],在此,作者根据自身的教学经验和心得,从有效利用有机化学知识来帮助解释高分子化学有关概念的角度出发,举例探讨几点《高分子化学》教学中的体会。
高分子化学的应用
高分子化学的应用高分子化学是化学领域中一个重要的分支，研究以高分子为主的大分子化合物的结构、性质、合成和应用。
高分子化学在许多领域中都有着广泛的应用，为人类的生活和科技发展带来了巨大的进步。
本文将介绍高分子化学在各个领域中的应用。
### 一、高分子材料高分子化学的一个重要应用领域是高分子材料。
高分子材料是由大量高分子化合物构成的材料，具有独特的结构和性质。
高分子材料在工业、建筑、医疗、电子等领域中得到了广泛应用。
例如，聚乙烯、聚丙烯等塑料材料在包装、生活用品制造中被大量使用；聚氯乙烯、聚苯乙烯等在建筑、电子产品中有着重要作用；同时，高分子材料还被用于医疗器械、药物传递系统等方面。
### 二、高分子涂料高分子化学在涂料行业也有着重要的应用。
高分子涂料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和装饰性，广泛用于汽车、建筑、航空航天等领域。
高分子涂料的种类繁多，常见的有丙烯酸树脂、环氧树脂等，它们可以用于金属、塑料、木材等基材的表面涂装，提高材料的表面性能和保护作用。
### 三、高分子药物高分子化学在医药领域中也有着广泛的应用，高分子药物是利用高分子化合物作为药物的载体，实现药物的缓释、靶向传递等目的。
例如，抗癌药物蛋白质纳米粒子、聚合物药物合成等都是高分子药物的典型应用。
高分子药物的出现，提高了药物的生物利用度、减少了药物的副作用，对于治疗各种疾病有着积极的作用。
### 四、高分子纤维高分子化学在纺织行业中也有着重要的应用，高分子纤维是一种由高分子大分子构成的纤维材料，具有优异的拉伸、耐磨和吸湿性能。
例如，聚酯纤维、聚酰胺纤维等是常见的高分子纤维，它们可以用于服装、家居、工业等领域。
高分子纤维的应用使纺织品具有更好的舒适性、耐磨性和美观性。
### 五、高分子电子材料高分子化学在电子材料领域中也有着重要的应用，高分子电子材料是指以高分子材料为基础的电子材料，具有导电、光电、磁性等性质。
例如，有机发光二极管（OLED）、有机薄膜晶体管（OTFT）等高分子电子器件得到了广泛研究和应用。
涂料化学与工艺学教材
涂料化学与工艺学教材引言涂料化学与工艺学是涂料科学与工程的一门基础课程，主要介绍涂料的化学成分、制备工艺、应用特性以及相关的化学原理和工艺学。
本教材旨在对涂料化学与工艺学进行系统的讲解，帮助读者全面了解和掌握涂料的相关知识和技术。
1. 涂料的定义和分类涂料是一种能够在物体表面形成均匀、致密的膜状保护层的材料，它由固体颗粒（如颜料）、液体载体（如溶剂或水）以及各种添加剂组成。
基于不同的化学成分和功能，涂料可以被分为多种类型，如油漆、涂料和涂料。
1.1 油漆油漆是一种以颜料为主要成分，添加溶剂使其液态的涂料。
它具有良好的附着力和覆盖性，常用于木材、金属等材料的表面保护和美观装饰。
1.2 高分子涂料高分子涂料是一种以聚合物为基体，通过添加颜料、添加剂和稀释剂等成分制成的涂料。
它具有良好的抗腐蚀性能和耐候性，广泛用于建筑、汽车、航空等领域。
1.3 专用涂料专用涂料包括防火涂料、导电涂料、防辐射涂料等，它们具有特殊的功能和性能，用于满足特定的工业和科学需求。
2. 涂料的制备工艺涂料的制备工艺是指将各种原料按照一定的配方和工艺步骤进行混合、反应、调整性质并最终制备成所需的涂料产品的过程。
2.1 原料的选取与处理涂料制备的第一步是选择合适的原料。
不同类型的涂料使用的原料有所不同，但一般包括聚合物、颜料、添加剂和溶剂等。
在选取原料的过程中，需要考虑原料的性质、成本以及对所要求的涂料性能的影响。
2.2 原料的混合与反应根据制备涂料所需的配方，将选好的原料按照一定的比例和工艺要求进行混合。
有些涂料的制备过程需要进行化学反应，对原料进行聚合或交联，以增加涂料的硬度、附着力等性能。
2.3 调整性质与加工混合反应后的涂料需要进行性质的调整和加工，以达到所需的稳定性、流变性质、涂装性能等要求。
这一过程主要通过添加剂的引入来实现，如调节粘度的稀释剂、抗氧化剂等。
2.4 质量控制与最终产品的包装涂料制备过程中需要进行质量控制，包括涂料的外观检查、性能测试等。
化学技术在涂料加工中的应用指南
化学技术在涂料加工中的应用指南涂料作为一种重要的表面装饰材料，在建筑、家居、汽车等领域广泛应用。
而在涂料的研发和加工过程中，化学技术起到了关键的作用。
本文将从涂料的配方、稳定性、环境友好性等方面探讨化学技术在涂料加工中的应用指南。
一、配方设计涂料的配方设计是涂料加工的核心之一。
化学技术在涂料配方的优化中起到了重要的作用。
首先，化学技术可以帮助寻找合适的基料，如树脂、溶剂等，以使涂料具有良好的附着力、光泽度等性能。
其次，化学技术可以通过调整化学反应的条件，如温度、压力等，控制涂料的固化速度和固化度，以满足不同应用需求。
此外，化学技术还可以对涂料中添加的助剂进行合理选择，以改善涂料的流变性、外观等性能。
二、稳定性提升涂料在存放和使用过程中，容易发生凝胶、沉淀等不稳定现象，影响涂料的涂布性能和使用寿命。
化学技术可以提供有效的稳定性提升方法。
一方面，通过添加稳定剂等表面活性剂，可以防止颗粒聚集、分散剂等现象，提高涂料的分散性。
另一方面，化学技术可以通过调整涂料的pH值、盐度等参数，控制涂料的离子强度，以防止电解质的聚集和沉淀。
此外，化学技术还可以提供合适的封闭剂，形成保护膜，防止氧化、腐蚀等问题，提高涂料的稳定性。
三、环境友好性在当今社会，环境友好性是涂料加工中不可忽视的因素。
化学技术可以帮助涂料加工企业开发出更环保的产品。
首先，化学技术可以帮助涂料企业选择环保原材料，如水性树脂、有机溶剂替代品等，减少对环境的污染。
其次，化学技术可以通过研究开发脱臭剂、废水处理技术等方法，解决涂料加工中产生的废气、废水等环境问题。
此外，化学技术还可以通过调整涂料配方，降低对重金属等有害物质的使用，保护生态环境。
四、品质检测品质检测是涂料加工中的重要环节，也是化学技术的应用重点之一。
化学技术可以帮助涂料企业开发出快速、准确的品质检测方法。
例如，化学技术可以通过使用红外光谱、质谱等分析技术，对涂料中的有机物、无机物进行定性和定量分析。
高分子化学的应用领域
高分子化学的应用领域高分子化学是研究分子量较大的化合物的合成、结构与性质的学科，广泛应用于许多领域。
本文将探讨高分子化学在一些重要领域的应用，包括材料科学、医药领域和环境保护。
1.材料科学应用高分子化学在材料科学领域具有广泛的应用。
例如，聚合物材料可以用于制造塑料、纤维、涂料等。
其中，聚合物塑料的应用非常广泛，不仅用于家居用品，还广泛应用于包装、电子产品、汽车零件等领域。
聚合物纤维也是纺织行业的重要组成部分，如聚酯纤维、聚酰胺纤维等，具有良好的机械性能和可加工性，还可以通过改变其分子结构来实现不同的性能，如加强抗拉强度、阻燃等。
此外，由高分子化合物构成的复合材料也被广泛应用于航空航天、汽车和建筑领域。
例如，碳纤维复合材料具有低密度、高强度和高刚度的优点，因此被广泛用于航空航天领域。
在汽车领域，聚合物基复合材料可用于制造车身和内饰部件，以减轻整车重量并提高燃油效率。
此外，高分子聚合物还可以作为涂料和粘合剂，广泛应用于建筑、油漆和粘接行业。
2.医药领域应用高分子化学在医药领域的应用主要体现在药物输送、组织工程和医用材料方面。
例如，通过聚合物载体可以实现药物的缓释和靶向性释放，提高药物的疗效和减少副作用。
聚乳酸、聚己内酯等可降解聚合物具有良好的生物相容性和生物可降解性，广泛应用于缝合线、离子凝胶、骨修复材料等医用材料中。
在组织工程方面，高分子材料可用于构筑人工血管、皮肤和骨骼等组织。
3.环境保护应用高分子化学可以应用于环境保护领域，如水处理、污染物吸附和膜分离等。
对于水处理，聚合物基凝胶材料可以用于去除水中的重金属离子和有机污染物。
聚合物吸附剂具有较大的比表面积和吸附能力，可以高效去除污染物。
聚合物膜分离技术在海水淡化、废水处理和气体分离领域具有重要应用。
通过调控聚合物膜的孔隙结构和表面性质，可以实现高效、节能的分离过程。
总之，高分子化学在材料科学、医药领域和环境保护中扮演着重要角色。
其广泛应用不仅推动了技术的发展，也为人类的生活和环境提供了更多的选择与改善。
高分子材料在涂料领域中的应用研究
高分子材料在涂料领域中的应用研究高分子材料在涂料领域中的应用研究摘要：高分子材料在涂料领域中具有广泛的应用前景，本文对高分子材料在涂料中的应用进行了详细的研究探讨。
首先介绍了高分子材料的特性和分类，然后分析了高分子材料在涂料中的应用情况，并探讨了高分子材料在涂料中的优势和局限性。
最后，对高分子材料在涂料领域的未来发展进行了展望。
关键词：高分子材料；涂料；应用；优势；局限性一、引言涂料作为一种广泛使用的材料，具有很多种不同类型和用途。
高分子材料是一类由重复单元组成的巨大分子，具有较高的分子量和一定的空间结构。
由于高分子材料具有独特的特性，如良好的粘附性、机械性能和化学稳定性等，因此在涂料领域中得到了广泛的应用。
本文将对高分子材料在涂料中的应用进行研究，并探讨其优势和局限性。
二、高分子材料的特性和分类高分子材料是由许多重复单元组成的巨大分子，其中包含了碳、氢、氧、氮等元素。
高分子材料具有许多独特的特性，如良好的可变形性、机械性能和化学稳定性等。
此外，高分子材料还具有一定的热稳定性和电学性能，可以被溶解在有机溶剂中，并具有良好的流变性能。
根据高分子材料的结构和性质，可以将其分类为线性高分子、交联高分子、分枝高分子和共聚物等。
其中，线性高分子具有简单的分子结构，分子链之间没有交联或分枝，并具有较低的粘度和流动性；交联高分子具有多个交联点，可以形成三维网络结构，具有较好的机械性能和化学稳定性；分枝高分子在分子链上具有分枝结构，可以增加材料的分子量和性能；共聚物是由两种或两种以上的单体组成的高分子，具有特殊的结构和性质。
三、高分子材料在涂料中的应用情况高分子材料在涂料领域中应用广泛，其主要用于增加涂料的粘度、改善涂膜的抗老化性能、增强涂膜的机械性能和化学稳定性、调节涂膜的表面性能以及提高涂膜的光泽和耐磨性等。
具体应用如下：（一）增加涂料的粘度：高分子材料可以增加涂料的粘度，并提高涂料的触变性能，使得涂膜在施工过程中更容易涂抹和附着在基材上。
高分子材料在涂料与涂层中的应用
高分子材料在涂料与涂层中的应用近年来，高分子材料在涂料与涂层领域的应用越发广泛。
高分子材料以其独特的化学性质和物理性能，在涂料和涂层的功能性、耐久性和外观效果上发挥重要作用。
本文将探讨高分子材料在涂料与涂层中的应用，并重点介绍几种常见的高分子材料及其功能。
1. 聚合物乳液聚合物乳液是一种由聚合物微粒分散在水相中的分散体系。
它具有优异的胶凝性和可塑性，使其成为一种理想的涂料和涂层材料。
聚合物乳液可以用于水性涂料的制备，提高涂料的粘度、密着性和耐久性。
此外，聚合物乳液还可以作为涂料增稠剂、乳液防水剂和分散剂使用。
2. 聚氨酯聚氨酯是一种具有弹性和耐久性的高分子材料。
在涂料和涂层中，聚氨酯可以用作涂层的基材，提供一定的保护功能。
聚氨酯涂层具有良好的耐腐蚀性、耐久性和耐磨性，可以应用于船舶涂装、汽车涂装和建筑涂装等领域。
此外，聚氨酯还可以作为涂料的增塑剂和增稠剂使用，改善涂料的性能。
3. 聚合物微球聚合物微球是一种由聚合物颗粒组成的微粒体系。
由于其微小颗粒的特性，聚合物微球可以均匀分散于涂料中，形成一种均一的涂层结构。
聚合物微球可以提高涂料的耐候性、抗刮擦性和耐化学品性能。
此外，聚合物微球还可以用作涂料的填料，改善涂料的流变性能和光学性能。
4. 高分子胶粘剂高分子胶粘剂是一种以高分子化合物为基础制备的粘接材料。
在涂料与涂层中，高分子胶粘剂可以用作涂料中的粘结剂和粘接剂。
它可以提供涂料与基材之间的黏接强度，改善涂料的附着性和耐候性。
高分子胶粘剂还可以用作涂料的粘度调节剂，使涂料具有良好的流动性和施工性能。
总结起来，高分子材料在涂料与涂层中的应用广泛且多样。
聚合物乳液、聚氨酯、聚合物微球和高分子胶粘剂等材料都具有独特的性能和功能，可以提高涂料的粘接性、耐候性和外观效果。
随着科学技术的不断进步，高分子材料在涂料与涂层中的应用前景将更加广阔。
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涂料工艺学课程中高分子化学知识的有效利用
作者：李敏
来源：《读写算·教研版》2015年第22期
摘要：《涂料工艺学》课程与《高分子化学》课程紧密相连，后者是前者学习的基础。
在涂料工艺学教学中，有效利用高分子化学知识解释涂料中树脂合成的一些概念，将有助于学生更好的理解和掌握涂料工艺学的树脂合成知识及结构变化。
本文根据教学实践，介绍了利用高分子化学知识帮助解释涂料工艺学中树脂的合成和树脂结构及反应实例。
关键词：教学；涂料工艺学；高分子化学
中图分类号：G643 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）22-003-01
《涂料工艺学》课程是本校材料化学专业的必修专业课，是研究涂料制造原理和涂装技术的学科，对学生今后从事相关科研和工业生产具有重要的意义[1]。
《涂料工艺学》方面教材较多，各具特色。
我们选择的是鲁钢老师主编，化学工业出版社出版的《涂料化学与涂装技术基础》[2]作为教材。
该教材将涂料化学与涂装技术有机结合，深入浅出的阐述了涂料的基础知识，注重理论与实践相结合，使初学者能很容易掌握涂料基本组分的特点及涂装技术和设备。
从本专业课程系统看，《涂料工艺学》和《高分子化学》紧密相关，可以说后者是前者学习的基础。
《涂料工艺学》中涉及到主要成膜物质都是高分子物质，在讲解相关主要成膜物质合成及其结构特点时，将《高分子化学》有关合成知识与《涂料工艺学》结合起来，有助于学生对新学知识的理解与应用，同时可使教学方式从“填鸭式”变成“启发式”教育，使学生积极主动的学习，培养学生的学习能力。
在此，作者根据自己的心得，从有效利用《高分子化学》知识来帮助解释《涂料工艺学》有关概念的角度出发，具体探讨几点《涂料工艺学》教学中的体会。
一、酚醛树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.2节中讲到酚醛树脂的合成及其结构特点。
关于酚醛树脂的合成原理及合成过程，教材中对此做了说明，但不太详细。
例如酚醛树脂的合成用酸催化且酚过量，为什么形成的是线形缩聚物？用碱催化且且醛过量时，为什么得到的是体型缩聚物？这一点《涂料化学与涂装技术基础》教材中没有提及，很多学生表示对这个问题不了解。
这个问题可以用高分子化学的相关知识进行解释。
高分子化学中体型缩聚这部分提到当有3或3以上官能度单体参与聚合，则将有可能成为体型缩聚。
合成酚醛树脂属于2-3官能度体系，苯酚的官能度为3，甲醛的官能度为2，因此本体系有可能形成交联聚合物。
当体系中苯酚过量时，反应生成的羟甲基会和甲醛发生反应，而不是羟甲基之间发生反应，因此不能形
成体型聚合物。
当体系中甲醛过量时，反应生成的羟甲基之间会进一步发生反应，形成体型缩聚物。
如果学生在理解原理的情况下掌握知识，学习显然会更加有效。
二、环氧树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.3节中讲到环氧树脂的合成及双酚A与环氧氯丙烷的配比不同时，其生成物结构也就不同。
对于环氧树脂的合成过程教材中讲的并不详细，学生理解起来存在一定的困难。
因此，我们可以先回顾在高分子化学中双酚A环氧树脂的合成原理，帮助学生理解新学的知识。
首先在碱催化条件下，双酚A和环氧氯丙烷先缩合成低分子中间体。
然后，双酚A的羟基使中间体的环氧端基开环，而后环氧氯丙烷的氯与羟端基反应，脱HCl，重新形成环氧端基，如此不断开环闭环，逐步聚合成分子量递增的环氧树脂。
在这个反应中环氧氯丙烷是过量的。
如果双酚A过量则得不到双酚A环氧树脂。
三、醇酸树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.4节中讲到由醇解法制备醇酸树脂，需要先用油与甘油进行醇解，形成甘油的不完全脂肪酸酯，在与苯酐酯化制备醇酸树脂。
而油与甘油反应生成甘油不完全脂肪酸酯的作用是什么？为什么要先进行这个反应，教材上并没有说明，这给学生理解带来了一定的困难。
因此，可以联系高分子化学知识对这个问题进行解释，帮助学生理解这个问题。
油与甘油作用，会发生脂肪酸再分配，生成甘油一酸酯和甘油二酸酯。
生成的甘油一酸酯是为了将甘油的一个羟基进行封端，最终甘油一酸酯会继续和邻苯二甲酸酐发生反应，生成线形结构的醇酸树脂，而不是体型结构的树脂。
联系前面我们讲到的高分子化学缩聚反应知识，可以清楚的将醇酸树脂的合成过程解释清楚，帮助学生加深理解，激发学生的学习兴趣。
在一切教学过程中，使学生在理解原理的基础上领悟相关知识都是最可取的方法。
在《涂料工艺学》课程中很多反应时高分子聚合反应，其反应机理是以高分子化学反应为基础。
因此，在《涂料工艺学》教学中，和前面的高分子化学知识多联系，对学生理解和掌握课程内容会有很大的帮助，从而达到最佳的学习效果。
参考文献：
[1] 滕俊江.王键.安哲等.《涂料化学及工艺学》课程教学改革与实践，广州化工， 2011（14）， 161-163
[2] 鲁刚.涂料化学与涂装技术基础.北京：化学工业出版社.2012。