涂料工藝學(xué)課程教學(xué)探討

章昌華

(安徽工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 安徽 馬鞍山 243002)

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涂料工藝學(xué)課程教學(xué)探討

章昌華

(安徽工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 安徽 馬鞍山 243002)

在涂料工藝學(xué)課程教學(xué)中，結(jié)合高分子材料專業(yè)的特點(diǎn)，精選更新教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行教學(xué)方法和手段改革，有效促進(jìn)了課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

涂料工藝學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

涂料是一類應(yīng)用非常廣泛的精細(xì)化品，其具有保護(hù)、裝飾、色彩標(biāo)示以及賦予被涂物體其它特殊功能的作用。涂料在我國(guó)的使用已有幾千年的歷史了，開(kāi)始人們使用的涂料是從漆樹(shù)上割下來(lái)的大漆，后來(lái)采用天然樹(shù)脂來(lái)制備涂料。但隨著石油化工和有機(jī)合成工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在涂料的主要成膜物質(zhì)基本上是合成樹(shù)脂[1]。涂料工藝學(xué)是一門綜合性十分強(qiáng)的學(xué)科，其課程的主要內(nèi)容包括涂料化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、流體流變學(xué)、色彩學(xué)和化工設(shè)備等。但是涂料工藝學(xué)不是這些學(xué)科相關(guān)知識(shí)的簡(jiǎn)單羅列組合，而是有著其自身的理論體系。[2]例如，涂料用樹(shù)脂的分子設(shè)計(jì)與合成理論、溶劑的溶解理論、成膜機(jī)理、顏料的分散理論、涂料配方設(shè)計(jì)原理、流體的流變學(xué)理論、施工工藝、涂料和涂膜的性能測(cè)試方法等。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，涂料的應(yīng)用也越來(lái)越廣，相關(guān)的高層次人才也十分緊缺，所以國(guó)內(nèi)不少高校的高分子材料專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)陸續(xù)開(kāi)設(shè)了涂料工藝學(xué)這門選修專業(yè)課。雖然目前關(guān)于涂料的書籍有不少，但是很多都是一些涂料配方方面的參考書，真正適合教學(xué)大綱的教材很少，再加上這門課程的內(nèi)容多、課時(shí)少，教師難以在課堂上將涂料所有的內(nèi)容面面俱到都講到。

因此，為了使學(xué)生工作后盡快成長(zhǎng)為一名合格的涂料工程師，涂料工藝學(xué)這門課程教學(xué)內(nèi)容的選擇和教學(xué)方法的設(shè)計(jì)就顯得十分重要。鑒于此，筆者在從事多年涂料科研工作及涂料工藝學(xué)課程教學(xué)中，借助多媒體教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)化實(shí)際應(yīng)用，對(duì)涂料工藝學(xué)課程從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等進(jìn)行一些探討。

一、教學(xué)內(nèi)容的篩選

涂料工藝學(xué)課程內(nèi)容知識(shí)體系龐大且非常繁雜。為了合理分配學(xué)時(shí)，避免不同課程間知識(shí)的重復(fù)，組織從事涂料于膠黏劑研究方向的相關(guān)教師進(jìn)行座談?dòng)懻?，有針?duì)性地對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新和增刪，如涂料工藝學(xué)中有關(guān)樹(shù)脂聚合反應(yīng)的知識(shí)放在高分子化學(xué)課程中講解，有關(guān)流體流變學(xué)的知識(shí)放在流變學(xué)課程中講解。為了使學(xué)生既有較扎實(shí)的涂料理論知識(shí)又初步具有一定的獨(dú)立解決問(wèn)題能力，針對(duì)該課程的特點(diǎn)，主要講解以下內(nèi)容：

涂料簡(jiǎn)介。主要介紹涂料的發(fā)展和使用歷史、定義、命名、組成、作用、分類方法、應(yīng)用領(lǐng)域以及涂料工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，使學(xué)生對(duì)涂料和涂料工業(yè)有一個(gè)比較全面的了解，著重介紹涂料在高科技領(lǐng)域和軍工上面的應(yīng)用，從而能激發(fā)學(xué)生對(duì)涂料工藝學(xué)這門功課的興趣，為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

涂料的主要成膜物質(zhì)。涂料的主要成膜物質(zhì)也就是各種各樣的樹(shù)脂，工業(yè)中通常又被稱為漆料、基料等，是涂料中的最重要組成部分，對(duì)涂料和最終涂膜的所有性能都有影響，在涂料中起著決定性的作用。此部分主要介紹在涂料工業(yè)中使用非常廣泛的合成樹(shù)脂，如丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂等品種。要掌握這些樹(shù)脂的定義、組成、合成原理、制備方法、性能和用途等。另外結(jié)合涂料工業(yè)的歷史和發(fā)展趨勢(shì)介紹一些其他的樹(shù)脂，比如漆酚、動(dòng)植物的油脂、有機(jī)硅樹(shù)脂和含氟樹(shù)脂等。這部分內(nèi)容是本課程的重點(diǎn)，應(yīng)講清講透。

涂料的次要成膜物質(zhì)。涂料的次要成膜物質(zhì)也就是顏料和填料，顏料賦予了涂料所需要的顏色、遮蓋力等。填料改變涂料的流變性能，降低涂料的成本并提高涂膜的硬度和耐磨性能等。如何使之在樹(shù)脂中穩(wěn)定分散是教學(xué)的重點(diǎn)。

涂料的輔助成膜物質(zhì)。涂料的輔助成膜物質(zhì)包括助劑和溶劑。助劑對(duì)于涂料的作用猶如菜中的油鹽醬醋，雖然用量不大，但不可或缺。“沒(méi)有涂料不使用助劑，沒(méi)有不使用助劑的涂料”。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)使學(xué)生知道助劑的分類、選擇和應(yīng)用。溶劑的作用主要是溶解主要成膜物質(zhì)的，其最終會(huì)在涂膜干燥過(guò)程中揮發(fā)到大氣中。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)讓學(xué)生了解溶劑的種類、溶解性能、毒性、易燃易爆性等，學(xué)會(huì)根據(jù)“相似相容”性原理來(lái)合理選擇溶劑。同時(shí)還要介紹溶劑型涂料所面臨的巨大挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)水性涂料、UV光固化涂料和粉末涂料等環(huán)境友好型涂料是勢(shì)在必行。

涂料的涂裝與性能檢測(cè)。涂料的涂裝是指涂料施工在被涂物件表面和固化成連續(xù)的涂膜兩個(gè)過(guò)程。主要講授涂料常見(jiàn)的幾種施工方法，如刷涂、輥涂、噴涂、浸涂和電泳涂裝。同時(shí)簡(jiǎn)單介紹各種基材的表面處理方法。讓學(xué)生通過(guò)教學(xué)能明白“三分涂料，七分施工”的道理，懂得涂料施工的重要性。另外，還要講解涂料的成膜機(jī)理與涂膜的性能檢測(cè)。涂膜的主要檢測(cè)方法，包括涂料的原始狀態(tài)、貯存性能、施工性能、成膜性能、機(jī)械性能、粘結(jié)性能、戶外耐久性等。懂得涂料檢測(cè)的特點(diǎn)是以物理檢測(cè)為主、以漆膜質(zhì)量檢驗(yàn)為主，學(xué)會(huì)使用主要的涂料檢測(cè)設(shè)備。

適時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。涂料工業(yè)是一個(gè)更新?lián)Q代十分快的行業(yè)，幾乎每隔一段時(shí)間就會(huì)有新型的涂料產(chǎn)品或制備方法問(wèn)世，因此，涂料工藝學(xué)的教學(xué)內(nèi)容也需要適時(shí)更新，盡可能地把最新的知識(shí)帶入課堂，傳授給學(xué)生。比如，高的VOC排放是目前涂料工業(yè)發(fā)展中不可回避的問(wèn)題，在講解環(huán)境友好型涂料時(shí)，介紹目前發(fā)展前景良好的水性涂料、高固體份涂料、UV光固化涂料和粉末涂料。在講解涂料作用時(shí)，可以介紹隱形戰(zhàn)斗機(jī)上使用的電磁屏蔽涂料、核反應(yīng)堆使用的防輻射涂料、宇宙飛船上使用的耐燒蝕涂料等。新知識(shí)的引入不但可以豐富教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果。

二、教學(xué)方法的應(yīng)用

一是借助多媒體，實(shí)施互動(dòng)式教學(xué)。由于涂料工藝學(xué)涉及的學(xué)科領(lǐng)域較多，課堂上如果照本宣科，教學(xué)效果就不好。通過(guò)借助于多媒體，可以將各種涂料的生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、涂裝設(shè)備和被涂的物體在課堂上一一展示，使學(xué)生能夠?qū)@些設(shè)備有更加直觀和形象的認(rèn)識(shí)。在制作多媒體課件時(shí)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容搜集了大量實(shí)際應(yīng)用中的圖片， 如涂裝中出現(xiàn)的縮孔、縮邊、浮色、發(fā)花、流掛等現(xiàn)象，可以圖文并茂地展現(xiàn)在課堂教學(xué)中，從而加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。

另外，在課堂上采用互動(dòng)式和啟發(fā)式教學(xué)方法，努力提高學(xué)生們的課堂參與度，調(diào)動(dòng)他們?cè)谡n堂上積極思考，提高課堂教學(xué)效果。如講授涂料分類時(shí)，首先由教師講解分類標(biāo)準(zhǔn)，然后讓學(xué)生說(shuō)出生活中所見(jiàn)到和聽(tīng)到過(guò)的涂料名稱，最后由教師對(duì)所有學(xué)生說(shuō)出的涂料名稱按照分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類歸納。通過(guò)這樣的嘗試，能夠使學(xué)生真正融入到課堂教學(xué)中，活躍了課堂氣氛，并受到同學(xué)們的好評(píng)。

二是理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)化實(shí)際應(yīng)用。涂料工藝學(xué)是一門既注重理論知識(shí)又注重實(shí)際應(yīng)用的課程，在課堂教學(xué)過(guò)程中必須與實(shí)際結(jié)合才能使學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)理解的更加透徹。在課堂教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)介紹各種各樣的涂料品種和相關(guān)的涂料生產(chǎn)企業(yè)，使學(xué)生有更加直觀的認(rèn)識(shí)和了解。比如，教室內(nèi)墻用的乳膠漆、課桌使用的木器涂料、汽車用的內(nèi)飾件涂料、航天工業(yè)中用的耐燒蝕涂料、隱形飛機(jī)使用的電磁屏蔽涂料等。當(dāng)把涂料與這些內(nèi)容相結(jié)合時(shí)，學(xué)生的興趣就十分高，因此將理論知識(shí)融入到相應(yīng)的實(shí)際產(chǎn)品中進(jìn)行講授，教學(xué)效果就明顯。

要培養(yǎng)既懂科研，又懂生產(chǎn)的復(fù)合型人才，就必須在課堂教學(xué)中密切聯(lián)系實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。在涂料工藝學(xué)教學(xué)中通過(guò)上網(wǎng)搜索和向涂料企業(yè)工程人員咨詢及自己一些科研生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，挑選一些實(shí)際產(chǎn)品作為例子，對(duì)該產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程和檢測(cè)方法進(jìn)行細(xì)致的講解。在實(shí)習(xí)時(shí)，針對(duì)性地選擇一些涂料企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，讓學(xué)生能夠現(xiàn)場(chǎng)看到涂料的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)向企業(yè)師傅的學(xué)習(xí)，把書本知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)需求融會(huì)貫通。這樣對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)能起到事半功倍的作用。

三是課堂教學(xué)與課后自學(xué)相結(jié)合。本課程的學(xué)時(shí)是32個(gè)學(xué)時(shí)，由于學(xué)時(shí)數(shù)的限制，為了讓學(xué)生能夠?qū)W到更多的涂料知識(shí)，除了課堂講授外，還可以給學(xué)生介紹目前已出版的涂料書籍、涂料期刊以及一些專業(yè)的涂料網(wǎng)站，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

三、結(jié)語(yǔ)

涂料行業(yè)的發(fā)展日新月異，需要大批高層次的人才。為了適應(yīng)涂料行業(yè)對(duì)畢業(yè)生的要求，同時(shí)結(jié)合我校的實(shí)際，筆者對(duì)涂料工藝學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法進(jìn)行了探索和改革，強(qiáng)化實(shí)際應(yīng)用，對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷篩選更新，借助多媒體，采用互動(dòng)式教學(xué)方法，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，教學(xué)效果明顯提高。

[1]劉登良.涂料工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013, 1-3.

[2]劉志雄，鄒曉勇，高峰.涂料與涂裝課程教學(xué)改革的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008(3):247.

(責(zé)任編輯 文雙全)

A Probe in Curriculum Teaching of Coating Technology

ZHANG Chang-hua

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui University of Technology, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

During coating technology class, it is advisable to combine characters of polymer material major, select and renew teaching contents and reform teaching methods and skills to improve the quality of teaching effectively.

coating technology, teaching reform, teaching content, teaching methods

2015-01-08

安徽工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目資助(2013jy35)

章昌華(1979-)，男，安徽和縣人，安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副教授，博士。

G642.0

A

1671-9247(2015)06-0078-02