非織造材料與工程專業(yè)“黏合劑與助劑”課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化

謝艷霞,鳳 權(quán),閻 琳,魏安方,楊 莉

(安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院,安徽 蕪湖 241000)

非織造產(chǎn)業(yè)是近幾十年發(fā)展起來(lái)的新興產(chǎn)業(yè)，被喻為紡織工業(yè)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。非織造技術(shù)涉及化工、造紙、高分子材料等多個(gè)學(xué)科，非織造產(chǎn)品在各個(gè)行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。目前非織造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)進(jìn)步成效顯著，已成為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的組成部分和橫跨多領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。非織造材料與工程專業(yè)是教育部于2005年新增的本科專業(yè)，“黏合劑與助劑”是非織造材料與工程專業(yè)的專業(yè)必修課。非織造產(chǎn)品的制造流程一般由成網(wǎng)、加固、涂層、復(fù)合、后整理等工序組成[1]。黏合劑與助劑在非織造產(chǎn)品的化學(xué)黏合加固和熱黏合加固、表面涂層改性和浸漬改性、功能性后整理(柔性、硬化、抗菌、印花、阻燃、抗靜電、拒水拒油等)以及材料復(fù)合等技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[1-2]。黏合劑與助劑就像工業(yè)味精，起著重要且不可替代的作用，可大幅提高非織造產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，學(xué)好“黏合劑與助劑”課程，對(duì)于提高學(xué)生在非織造材料與工程領(lǐng)域的應(yīng)用和創(chuàng)新能力，具有重要的實(shí)踐意義。

一、 “黏合劑與助劑”課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化思路

1. 教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)狀

非織造產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，在設(shè)備、產(chǎn)品、技術(shù)、材料等方面還處于創(chuàng)新發(fā)展階段，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)研究和積淀還不夠充分，目前專門(mén)針對(duì)非織造材料與工程專業(yè)的“黏合劑與助劑”課程的教材不多，我校(安徽工程大學(xué))選擇了由程博聞主編、中國(guó)紡織出版社出版的《非織造布用黏合劑》一書(shū)。該書(shū)較全面地論述了非織造黏合劑的黏合理論和在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了天然及改性黏合劑、橡膠類黏合劑、聚合物黏合劑和熱熔黏合劑等四類黏合劑[2]。教材內(nèi)容通用性強(qiáng)，針對(duì)非織造產(chǎn)業(yè)黏合劑的專業(yè)性和分類不太鮮明，從分子結(jié)構(gòu)和黏合原理方面對(duì)黏合劑的闡述不夠深入，黏合劑配方的實(shí)用性和指導(dǎo)性也不太強(qiáng)。這些問(wèn)題對(duì)“黏合劑與助劑”課程教學(xué)效果產(chǎn)生一定的影響。因此，我們對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，精選出非織造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的專用黏合劑并補(bǔ)充新型黏合劑，將黏合劑進(jìn)行科學(xué)分類，充分論述黏合劑主體材料的分子結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及黏合機(jī)理。

2. 調(diào)整與優(yōu)化思路

原教材《非織造布用黏合劑》中的黏合理論、黏合劑基本原料、黏合劑在非織造布中的應(yīng)用、黏合劑的鑒別及性能測(cè)試等內(nèi)容為黏合劑的基礎(chǔ)知識(shí)；天然及改性黏合劑、橡膠類黏合劑、聚合物黏合劑和熱熔黏合劑[2]等內(nèi)容分別介紹各類黏合劑。其黏合劑的分類是以主體材料為主線，這種分類方法的特點(diǎn)是黏合劑通用性強(qiáng)，但是針對(duì)非織造產(chǎn)業(yè)的專業(yè)性不強(qiáng)。

目前，非織造產(chǎn)業(yè)用黏合劑的形態(tài)主要有水基黏合劑和固體熱熔黏合劑，還有部分溶劑基黏合劑[2-5]。黏合劑的主體材料相同但存在形態(tài)不同時(shí)，其配方組成、制備工藝和施放方式也會(huì)有很大差別。比如，水基丁腈橡膠黏合劑的主體材料是丁腈膠乳(水分散液)，輔助材料有穩(wěn)定劑、分散劑、乳化劑、交聯(lián)劑和其他添加劑，采用乳液攪拌工藝制備，制備的關(guān)鍵點(diǎn)是提高組分的分散穩(wěn)定性[4]，這種黏合劑施放的主要方式是浸漬整理。而溶劑基丁腈橡膠黏合劑的主體材料是丁腈橡膠(固體膠塊)，輔助材料有硫化劑、防老劑、填充劑、增塑劑以及其他添加劑和溶劑，采用橡膠塑煉、混煉、切塊和攪拌溶解工藝制備，制備的要點(diǎn)是調(diào)控橡膠混煉性能和溶劑溶解性能，這種黏合劑施放的主要方式是涂層整理[2]。因此，黏合劑形態(tài)不同時(shí)，課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有較大的區(qū)別。

據(jù)此，結(jié)合非織造產(chǎn)業(yè)黏合劑的特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容中以黏合劑的形態(tài)來(lái)分類，將非織造產(chǎn)業(yè)黏合劑類型分為水基膠乳黏合劑、水基聚合物黏合劑、水基天然黏合劑、熱熔黏合劑和其他黏合劑五類(將溶劑基黏合劑歸入其他黏合劑)。這樣的分類更好地體現(xiàn)了非織造產(chǎn)業(yè)黏合劑的專業(yè)性。

二、 水基膠乳黏合劑教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化

本章教學(xué)內(nèi)容是在原教材“橡膠類黏合劑”的基礎(chǔ)上調(diào)整的。原教材將橡膠黏合劑分為氯丁、丁腈、天然、丁苯和其他橡膠黏合劑五節(jié)，每節(jié)內(nèi)容按照膠乳/橡膠合成→橡膠黏合劑組成→制備→應(yīng)用的主線闡述[2]。教材內(nèi)容偏向于通用溶劑型橡膠黏合劑的介紹，對(duì)非織造產(chǎn)業(yè)常用的水基膠乳黏合劑的制備和應(yīng)用略有提及，但沒(méi)有給出系統(tǒng)的論述。

水基膠乳黏合劑一般與其他黏合劑并用，也可單獨(dú)使用，需要采用交聯(lián)劑交聯(lián)固化[3]，主要用來(lái)提高材料的柔韌和耐曲撓性能。隨著科技的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求的變化，除常規(guī)的天然、氯丁、丁腈和丁苯膠乳外，膠乳黏合劑種類不斷增加[4]，如丁吡和聚醋酸乙烯等膠乳黏合劑已在非織造產(chǎn)業(yè)中得到重要應(yīng)用。膠乳黏合劑的成分包括橡膠添加劑和膠乳配合劑[2-3]，膠乳配合劑通常以水溶性/粉末狀固體和油狀液體狀態(tài)存在，必須制備成溶液、懸浮液和乳濁液后才可加入到膠乳中以保持體系的分散穩(wěn)定性[3-4]。上述新增的膠乳黏合劑及膠乳配合劑的制備等內(nèi)容在原教材中沒(méi)有提到，有必要增加到教學(xué)內(nèi)容中。

因此，本章教學(xué)內(nèi)容以水基膠乳黏合劑為主進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，增加膠乳黏合劑的組成及黏合原理、配合劑制備、膠乳黏合劑的種類和應(yīng)用等教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)中還要強(qiáng)化黏合劑組分的分子結(jié)構(gòu)、基于結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)和作用原理。這種調(diào)整優(yōu)化突出了非織造產(chǎn)業(yè)膠乳黏合劑的重要性、專業(yè)性和系統(tǒng)性，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合。

三、 水基聚合物黏合劑教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與調(diào)整

本章教學(xué)內(nèi)容是在原教材“聚合物黏合劑”的基礎(chǔ)上調(diào)整的。原教材內(nèi)容包括酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、丙烯酸酯、水溶性聚合物黏合劑和其他聚合物黏合劑。每節(jié)內(nèi)容按聚合物合成→結(jié)構(gòu)與性能→組成與制備→應(yīng)用的主線闡述[2]。教材中介紹的黏合劑種類較多，但黏合劑的特點(diǎn)闡述得不夠突出，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得快也忘得快，較難牢固掌握黏合劑的核心知識(shí)。

水基聚合物黏合劑的黏合機(jī)理主要為化學(xué)鍵合和熱熔冷卻固化，這兩種黏合機(jī)理分別對(duì)應(yīng)于熱固性樹(shù)脂黏合劑和熱塑性樹(shù)脂黏合劑。原教材中介紹的熱固性樹(shù)脂黏合劑有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、丙烯酸酯樹(shù)脂，而熱塑性樹(shù)脂黏合劑僅在酚醛樹(shù)脂和丙烯酸酯樹(shù)脂中有所提及[2]。實(shí)際上，教材中介紹的聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛等水溶性聚合物，產(chǎn)業(yè)中大量應(yīng)用的丙烯酸酯黏合劑和醋酸乙烯酯黏合劑等水基聚合物，都屬于熱塑性樹(shù)脂黏合劑。

因此，本章教學(xué)內(nèi)容以黏合機(jī)理為主線進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，將水基聚合物黏合劑分為水基熱固性聚合物黏合劑和水基熱塑性聚合物黏合劑。教學(xué)內(nèi)容將原有章節(jié)結(jié)構(gòu)打亂重新組合，每節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)的主線是聚合物結(jié)構(gòu)和黏合原理→聚合物合成→黏合劑組成與制備工藝→黏合劑應(yīng)用。這種調(diào)整與優(yōu)化使水基聚合物黏合劑的特點(diǎn)鮮明突出，有利于學(xué)生從黏合作用本質(zhì)的角度去認(rèn)識(shí)和掌握水基聚合物黏合劑，也有利于提高學(xué)生科學(xué)準(zhǔn)確地選用黏合劑的能力。

四、 水基天然黏合劑教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化

本章教學(xué)內(nèi)容是在原教材“天然及改性黏合劑”的基礎(chǔ)上調(diào)整的。原教材內(nèi)容包括動(dòng)物黏合劑、植物黏合劑和礦物黏合劑，黏合劑的具體種類有動(dòng)物膠、植物淀粉、植物纖維素、植物蛋白和礦物瀝青等[2]。原教材對(duì)天然黏合劑的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及改性方面的闡述較為全面，對(duì)黏合劑組成、組分作用和制備工藝等偏于應(yīng)用的內(nèi)容闡述較少，學(xué)生在實(shí)際操作中會(huì)遇到一定困難。

因此，本章教學(xué)內(nèi)容在原教材基礎(chǔ)上增加了淀粉黏合劑的配方組成、組分作用、特點(diǎn)及用量以及制備工藝等教學(xué)內(nèi)容。這種調(diào)整增強(qiáng)了天然黏合劑制備的實(shí)踐性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)黏合劑的趣味性。

五、 熱熔黏合劑教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化

本章教學(xué)內(nèi)容是在原教材“熱熔黏合劑”的基礎(chǔ)上調(diào)整的。本章所述熱熔黏合劑主要以固體狀態(tài)存在，液態(tài)熱熔黏合劑歸入水基聚合物一章。原教材“熱熔黏合劑”的內(nèi)容包括熱熔膠的制備、應(yīng)用、固化以及新型熱熔膠，其中熱熔膠制備主要介紹了擠出機(jī)造粒制備各種形狀熱熔膠的方法[2]。

相對(duì)于其他黏合劑，熱熔膠在非織造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是黏合劑產(chǎn)業(yè)最有發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N。熱熔膠的形態(tài)不僅有各種形狀的顆粒，還有膠棒、膠塊、粉末、負(fù)載在背襯層上的膠帶[5]以及熱熔膠膜和熱熔網(wǎng)膜等。熱熔網(wǎng)膜黏合劑具有黏接均勻、環(huán)保、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高端產(chǎn)品的黏接。熱熔網(wǎng)膜黏合劑主要采用熔噴工藝制備，與常規(guī)熱熔膠黏合劑的制備方法完全不同[6]。熱熔膠黏合劑包括乙烯共聚物、聚丙烯、聚酯、聚酰胺等常規(guī)品種和耐高溫有機(jī)硅熱熔膠。熱熔膠形態(tài)的多樣性和耐高溫有機(jī)硅熱熔膠等新型種類在原教材中沒(méi)有介紹。

因此，本章教學(xué)內(nèi)容在原教材基礎(chǔ)上增加了熱熔膠存在形態(tài)及其對(duì)應(yīng)的制備方法等，并將熔噴法制備熱熔網(wǎng)膜及熱熔復(fù)合網(wǎng)膜技術(shù)作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容；增加了有機(jī)硅熱熔黏合劑的教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)講述有機(jī)硅壓敏黏合劑及其黏合機(jī)理、配方及組成、制備等，將高性能熱熔黏合劑的概念引入到課堂教學(xué)中。這種調(diào)整與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，可提高學(xué)生在實(shí)際工作中快速適應(yīng)的能力。

六、 其他黏合劑教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化

本章教學(xué)內(nèi)容是在原教材“橡膠類黏合劑”的基礎(chǔ)上調(diào)整的。原教材中論述的固體橡膠黏合劑在非織造產(chǎn)品中的應(yīng)用較少，但是在其他紡織產(chǎn)品和復(fù)合材料領(lǐng)域用途較廣，因此仍作為教學(xué)內(nèi)容的一部分。另外，增加了液體橡膠黏合劑，如液體丁腈橡膠、液體三元乙丙橡膠、液體硅橡膠等。液體橡膠黏合劑一般以溶劑基形態(tài)存在，但是其加工制備方法比固體橡膠更簡(jiǎn)便。液體橡膠黏合劑的應(yīng)用范圍正在迅速擴(kuò)大，在非織造產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越多。

七、 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)非織造材料與工程專業(yè)“黏合劑與助劑”課程教學(xué)內(nèi)容存在的黏合劑專業(yè)性不突出問(wèn)題，結(jié)合非織造產(chǎn)業(yè)黏合劑的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)“黏合劑與助劑”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，分為水基膠乳黏合劑、水基聚合物黏合劑、水基天然黏合劑、熱熔黏合劑和其他黏合劑五部分；增加了新型黏合劑及其制備技術(shù)，以及聚合物結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和黏合機(jī)理等教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化緊密結(jié)合非織造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展，提高了課程教學(xué)的趣味性、實(shí)踐性和科學(xué)性，也為教材的改版或非織造黏合劑新教材的出版提供了思路。