常州工程职院高分子物理教案24六种抗静电高分子材料的分析、选择、改性

项目24教学中的必要准备内容项目24《六种抗静电高分子材料的分析、选择、改性》具体任务第一组：请为 PVC 的抗静电制品选择合适抗电剂；第二组：请为 PP 的抗静电制品选择合适抗电剂；第三组：请为 PE 的抗静电制品选择合适抗电剂；第四组：请为 PC 的抗静电制品选择合适抗电剂；第五组：请为 PMMA的抗静电制品选择合适抗电剂；第六组：请为 ABS 的抗静电制品选择合适抗电剂。抗静电类塑料的选用塑料材料的优点之一为具有高绝缘性，但有时其高绝缘性有会带来诸如静电等副作用。塑料的静电作用有时会很强，这往往会造成塑料在加工和使用申的诸多不便。例如，在塑料制品的加工过程中，静电会造成树脂易吸灰尘、薄膜开口性差、印刷及涂层困难等。再如，在塑料制品的使用过程中，当塑料同其他物体摩擦接触时，易产生放电现象，产生电火花。在可燃气体输送管道和矿井等易燃环境中，电火花会引起火灾和爆炸；左仪器壳体中，电火花会给仪器带来操作上的故障。在上述应用场合中∙都需要选用抗静电类塑料材料。抗静电类塑料可防止塑料制品产生静电或消除塑料制品表面已产生的静电，为了达到消除静电的目的，要求塑料的体积电阻率至少在 10 12 Ω∙cm以下。而实际上除 PF 及 PVA等少数几种外，大部分塑料都达不到静电消除的要求。为此，必须对其进行抗静电改性处理。在实际应用中，塑料制品的具体抗静电要求如下表所示。塑料制品抗静电的具体要求体积电阻率/Ω∙cm 带电现象应用目的举例 10 13 10 12 ～10 13 10 10 ～10 12 10 2 ～10 9 10 7 ～10 8 ＜10 0 静电静电带电迅速衰减不带电不带电不带电绝缘制品防止静态下静电危害防止静态下静电危害防止静电蓄积电缆防尘膜电子元件、包装膜导电剂电器外壳塑料的抗静电改性方法为在树脂中加入抗静电剂或导电炭黑类材料。在塑料中添加抗静电剂，可使塑料的体积电阻率下降到 10 7 ～10 10 Ω∙cm 范围内；而添加炭黑可使其体积电阻率下降幅度更大。下面举几个具体抗静电改性参考实例。例一：PVC 抗静电参考配方 PVC l00 二碱式亚磷酸铅1～2 DOP 58 Ba/Cd/Zn l～2 CPE 10～20 炭黑 30～45 三碱式硫酸铅2～3 此配方的体积电阻率为 106n∙cm。例二：PP 抗静电参考配方 PP 100 抗静电剂 0.5 注：抗静电剂的具体品种为：140℃下用6～9mol硬脂酰单甘油酯，在镍存在下处理N­十六烷基二乙醇胺8h。此配方的体积电阻率为 1.5×l0 l0 Ω∙cm。例三：PE 及 EVA抗静电参考配方①LDPE l00 有机硼抗静电剂 5 此配方的体积电阻率为 9.15×10 2 Ω∙cm。②EVA 100 炭黑 30～40 此配方的体积电阻率为l×l0 6 Ω∙cm。例四：ABS 抗静电参考配方 ABS 100 有机硼抗静电剂 3 此配方的表面电阻率为 3.16×10 10 Ω∙cm。例五：PC 抗静电参考配方 PC 85% 碳纤维/石墨 15% 此配方的表面电阻率为 10 3 Ω。例六：PMMA抗静电参考配方 PMMA 100 四丁基磷嗡丙基磺酸盐 4 此配方的表面电阻率为 5.5×10 10 Ω 例七：PET抗静电参考实例 PET l00 十二烷基二苯基二磺酸钠 1 此配方的表面电阻率为5×10Ω。二、相关知识高聚物的静电与防护教案本次课标题：项目 24 六种抗静电高分子材料的分析、选择、改性复合材料 0611 13周 11月 27日第 3,4节多 B­410 授课班级上课时间周月日第节上课地点教学目的通过对项目 24 所涉及到六种抗静电高分子材料的分析、选择、改性的整个实施过程，使学生进一步了解并掌握完成一个完整项目的每个细节，逐步形成实施每个细节过程的能力，最终达到根据产品需要对高分子材料进行合理分析、合理选择、合理改性的总能力；进而结合学生所选择出来的材料从理论上归纳、总结与高分子物理的研究对象直接相关的结构与性能的关系；同时在完成项目过程中对课程整体方案所规定的拓展能力进行初步的锻炼。能力（技能）目标知识目标素质目标教学目标能根据不同抗静电要求，合理的选择高分子材料；并能合理的分析所选择材料的结构、性能；如果不能直接选择到合适材料时，能提出合理的改进意见与方案。被选用的高分子材料的主要结构特征、主要性能及应用范围。其中第24个项目重点学习高聚物的静电防护与应用的知识。初步建立良好的学习方法；资料收集的方法；处理问题的方法；团队合作的意识；用户至上的意识；安全环保意识；表述与合理辩解能力。重点难点及解决方法重点：通过项目 24 六个任务的实施过程，培养并实现能力目标难点：对学生而言是项目 24 六个任务的完整实施过程，进一步熟悉过程的每个细节的能力。解决方案: 利用现代教学手段展示高分子抗静电高分子材料制品的图片，以增加学生的感性认识；提前向学生提供由指导教师准备好的相关素材，并介绍可以参考的资料及资源；对重点部分内容，先由学生探索、讨论，再找出问题，帮助学生整理思路，提供可参考的处理方法、相关的格式；对难点部分内容，提供可参考的完整过程的环节(或步骤)，进一步思考每环节主要做什么？怎么做？怎么做更好？参考资料教材《高分子物理》侯文顺杨宗伟化学工业出版社 2006 年《高分子物理课程改革素材》(自编材料)侯文顺 2007 年 8 月其他的资料：《高聚物生产技术》侯文顺高等教育出版社（十一五规划教材）2007；《高分子材料分析与测试》潘文群化学工业出版社 2005；《高分子材料改性》戚亚光薛叙明化学工业出版社 2005；《橡胶材料与配方》聂垣凯化学工业出版社 2004；《高聚物结构、性能与测试》焦剑雷渭媛 2003；《塑料材料的选用》王文广化学工业出版社 2002；《高分子材料》高俊刚李源勋化学工业出版社 2002；《塑料材料与配方》桑永化学工业出版社 2001 工具与材料多媒体教学系统；专业专用计算机网络系统；常用抗静电高分子制品所用树脂原料；性能检测专业仪器设备。步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知（教学内容、目的）向学生介绍本此课程的教学内容、教学目标及分解后的能力目标、知识目标、素质目标口述多媒体展示自由发言引入（任务项目）建立项目教学情景：与学生班长(复合材料 0611 集团总经理)、各任务组长(各子项目执行经理)签定总项目协议书；对项目 24 的六个任务进行解释，并由班长分配各组具体承担的任务。注：上述两个教学过程，一般利用前一次课程最后的 5～10min完成。口述引导设疑答疑多媒体展示自由发言 5～10 min 操练（掌握初步或基本能力）总经理向项目委托方代表(教师)介绍任务分配情况；并说明完成情况，完成时的一个最大问题(或难点)；同时确定汇报顺序。各子项目执行经理征求最后一次组内人员进行将要汇报结果的改进意见。如没有意见则直接进入汇报环节。第一组汇报人介绍完成情况，最终确定结果，相应的确定依据(资料、标准、实验测试)，完成过程的程序，所选高分子材料的结构与性能，组内人员的各自情况与合作情况(最后合作评价分由任务汇报人确定)。第二组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第三组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第四组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第五组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第六组汇报人∙∙∙∙∙∙ 由项目委托方代表对第一个项目中的六个任的完成情况进行逐一评议、考核、打分；同时在每一组中任选一人进行局部核实。指导教师，针对项目 24 中所选择出来的高分子材料主要进行有关高分子材料静电防护与应用的知识。引导实际查找归纳总结由浅入深由简到繁考评多媒体展示配合多媒体课件配合组内代表发言；组内人员补充发言；学生个别发言 45 min 20min 深化（加深对基本能力的体会）在化工生产中为什么在生产岗位上一定要穿抗静电的服装？否定设疑多媒体展示提问与讨论 5归纳（知识能力和素质）通过项目 24的实施过程总结的知识为：高分子材料静电防护与应用性能。能力为任务本身的分析能力，现有成型产品的使用借鉴能力，过程实施能力，各环节的把握技能，项目完成的程序、方法；素质为前文所列。引导归纳多媒体展示学生提问 5 训练巩固拓展检验各任务组内容进行交叉再审核(必要时可以再补充、修改)；引导归纳多媒体展示，板书提问与讨论 5 总结主要总结项目过程存在的问题，并提出个性调整的建议；其次要肯定学生的参与意识；表扬优秀学生。口述 4 作业提交最后的项目(或任务)完成报告(下一次上课前) 口述 1 课后体会