常州工程职院高分子物理教案10六种塑料日用品材料的分析、选择、改性

项目 10 教学中的必要准备内容项目 10《六种塑料日用品制品材料的分析、选择、改性》具体任务第一组：请为拉链的生产选择合适的高分子材料；第二组：请为餐具的生产选择合适的高分子材料；第三组：请为高档梳子的生产选择合适的高分子材料；第四组：请为钮扣的生产选择合适的高分子材料；第五组：请为塑料衣架的生产选择合适的高分子材料；第六组：请为办公、家电等外壳的生产选择合适的高分子材料。一、有关塑料日用品制品的内容 1、拉链（1）拉链的发展情况拉链的开发为服装工业和箱包工业的迅速发展带来了极大的动力，给人类生活带来了极大的方便。拉链的发展依所用材料的变化可分为如下三个阶段。第一阶段，用铜质或铝质等金属材料；第二阶段，用 PA或 POM 工程塑料；第三阶段，用玻璃纤维增强 PET塑料。最早使用塑料材料制作拉链的是美国杜邦公司，它于1939 年首次用自己开发的 PA66 为原料，制成了塑料拉链，并由此而发展成为当今世界上最有影响力的树脂供应商。后来，又相继开发了 POM拉链材料。目前市场上的塑料拉链材料注塑成型的为 POM 材料、挤出拉伸的粗单丝缠绕型拉链为 PA66 材料。近年来，玻璃纤维增强 PET塑料成为拉链用材料的新宠，其优点为可生产粗单丝缠绕型和注塑型两种拉链，并且具有性能优异和价格低等优点，应用前景十分广阔。（2）拉链材料的性能要求拉链材料应具有如下性能：良好的耐磨性能，以保证足够的寿命；低摩擦系数和优异的自润滑性能，以保证滑动自如；耐蠕变性和耐疲劳强度高，以保证配合牢固；尺寸精度高，以保证配合默契准确;耐热性好，以保证耐热水和水蒸汽的洗涤；耐腐蚀性好，可耐各种洗涤剂，以适应各种手段的清洗；外表美观。（3）拉链材料的选用 PA66 它是最早的塑料拉链材料，至今仍占有着细小拉链市场。PA66 常以挤出拉伸法成型加工，首先将 PA66 挤出拉伸成丝，然后经缠绕成型为拉链制品；PA66 的成型加工速度快，生产效率高。在性能上，PA66 具有优良的耐磨性和低摩擦性，自润滑性能好，耐蠕变及疲劳性都好。与 POM 比较，它的自润滑性好于 POM，但耐磨性及耐疲劳性不如 POM 好。 POM POM 主要用注塑方法成型，具有配合尺寸精度高的优点，并可成型大尺寸的拉链;在大尺寸拉链市场占有主流。在性能上， POM 的摩擦系数和磨耗量均很小，其摩擦系数仅为 PA66 的 1/3，适于长期滑动的部位;POM 的自润滑性好，滑动无噪音；耐疲劳及耐蠕变都好，其中耐疲劳为塑料中最好的，耐磨性大于 PA66 三倍之多。GFPET 用 GFPET粗单丝制作拉链，最早始于 1975年。纯 PET的耐热和机械性能都不高，但进行玻璃纤维增强后，各种性能会大幅度提高，特别适合作为拉链材料。GFPET的成型方法灵活，可用注塑和挤出两种方法。在性能上，GFPET的耐蠕变性、耐磨性和摩擦性都好于 PA66 和 POM，耐疲劳性与 POM 相当;耐低温性好，适于寒冷地区使用；价格比 POM 低 50%，比 PA66 低 160%。缺点为自润滑性比 PA66 和 POM 稍低。下面将几种塑料拉链材料的性能比较如下表所示。项目铝 PA POM GFPET 使用寿命/双次拉链强度耐 100℃沸水性着色性 2500 40 不变形不好 5000 50 变形好 6000 50 变形一般 10000 50～70 不变形好手感用料量/(kg/万 m) 价格不好 144 中光滑 60高一般 55中光滑 50低 2、餐具与传统的陶瓷餐具相比，塑料餐具具有不易破碎、使用安全、质轻及成型容易等优点，尤其适合于旅行及野餐等场合和病人、老年人及小孩等特殊群体。餐具对所用塑料材料的性能要求有；耐热性要好，可盛装耐热包装物，可耐蒸煮洗涤和消毒处理;耐化学腐蚀性好，可耐盛装物腐蚀，可耐洗涤剂侵蚀；表面硬度高，使用中不易划伤；色彩美观。最适于制造餐具的塑料材料为蜜胺塑料，其次为聚丙烯塑科。蜜胺塑料适合于高档餐具。它具有耐热性好，表面坚硬及色彩鲜艳等优点。 3、日用品日用品对塑料材料的要求为：价格低、外表美观及成型加工容易等。梳子要求材料的冲击性好、色泽美丽及外表光亮，最好具有防静电功能。低档梳子一般选用HDPE、 PS 等，高档梳子一般选用 ABS、PA及布基酚醛等。衣架要求材料的刚性和强度都要高，价格要低。最常用材料为 PP 及少量 HDPE。头饰要求材料的色泽鲜艳，表面光泽高，耐候性好。常用材料为 PMMA、电玉及 UP 等。钮扣要求材料的色泽鲜艳、表面光泽高、表面硬度高、耐热水洗煮及耐洗涤剂腐用材料为 PMMA、 ABS、电玉、UP 及硝酸纤维素等。日杂要求材料的价格低，成型加工容易。肥皂盒和调味盒选用 PE、PS 及 ABS 等；洗衣板选用 PVC 及 PE 等；盆、桶、篓等选用 HDPE 及 PP 等；椅、凳选用 PP 等；眼镜架选用硝酸纤维素等；乒乓球选用硝酸纤维素等；照相、电影胶片、录音带选用醋酸纤维素及 PET等；文具 (尺、笔杆)选用 PS、PMMA、硝酸纤维素及醋酸纤维素等；香烟过滤咀材料选用乙酸纤维素和 PP(F­401)，PP(F­401)为加入降解剂改性处理牌号，使其熔体指数高达400g/min，便于纺丝；地毯选用 PP 纤维。办公、家电。如电视机壳、显示器壳、键盘、打印机壳、电话机壳、传真机壳及复印机壳等，一般郡选用抗冲击的 HIPS 及 ABS 等。二、相关知识主要见教学课件（第一、二、三、四、五章部分内容）教案本次课标题：项目10六种塑料日用品材料的分析、选择、改性复合材料06111周10月4日第3,4节多B-410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 10 所涉及到六种日用品材料的分析、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类型日用品材料的要求，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 10 个项目重点学习、理解、应用高分子材料的结构层次、化学组成、连接方式、几何构型、柔性、复合、强度、耐热知识。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 10 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 10 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日用品材料制品的图片，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；常用日用品材料制品所用树脂原料；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 10 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，所选日用品材料的结构与性能，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 10 中所选择出来的高分子材料继续进行高分子材料的结构层次、化学组成、连接方式、几何构型、柔性、强度、耐热，高聚物物理状态中玻璃态的解释。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）在扭扣为例，你都见什么材料？――贝壳日本在上一世纪90年代发明的材料（外观类似橡胶泥但是硬的），温度高于60℃就软可以根据需要用手随意做成各种生活用品（如水杯），可以在温度低于50℃下使。――记忆型高分子材料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10的实施过程继续归纳总结的知识为：高分子材料的结构层次、化学组成、连接方式、几何构型、柔性、强度、耐热；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