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工業工程來源于生產實踐,只有將該專業的知識緊密應用于實際才能更好體現該專業的價值。因此,主動與企業結合進行人才的培養,是地方性高校工業工程專業一個較好的發展途徑,適合于應用型人才的培養。以畢業設計為紐帶,將企業的需求,學生的培養,教師的科研聯系起來,使三方均受益。對學生而言,踏進企業做畢業設計,更能培養學生的綜合能力,包括發現問題、解決問題的能力、學習的能力、全面運用知識的能力,使學生提前感受踏入社會工作的陌生感,適應未來的工作。對教師而言,與企業合作,能更多地接觸生產實踐,有利于教學水平的提高,同時也能更緊密地服務社會,也有助于自己科研方面的發展。對企業而言,與高校合作,能較好享受高校的優質資源包括先進的理論、最新的成果,也有利于企業的知名度和影響力提高。
2校企聯合培養的實施辦法
湖北文理學院工業工程在專業建立初期,由于本地企業對工業工程專業的認知度不高,對聯合人才培養缺乏興趣。為了主動適應工業工程專業的本質要求,培養應用型的人才,本專業以年輕教師為主的生力軍進行了一系列理論與實踐探索。通過多次企業調研,初期免費為企業實施案例,建立了一批穩定的合作企業,每年均有畢業生到這些企業就業。制定了一些激勵政策,如要求畢業設計的選題80%來源于企業實踐,對實踐效果較好的指導老師與學生給予一定獎勵。
2.1合作企業的選擇
工業工程的主要應用領域是制造業,選擇合適的制造企業,是校企聯合畢業設計培養能否成功實施有效進行的關鍵。首先應對當地企業進行定位分析,找準突破口。在企業的選擇中,要注意以下幾點:1)優先選擇和高校有長期合作關系的企業。這些企業重視校企合作,重視技術研發,重視科研成果的轉化。2)要了解企業對工業工程的認知度,在企業的接觸中要多宣傳,推廣工業工程,讓更多的人,更多的企業了解工業工程,在初期可以免費為企業進行IE推廣,現場改善。3)了解企業的生產狀態和性質。不同類型的企業各有選擇,如選擇一些大批量定制生產和小批量多品種的混合生產的企業。湖北文理學院地處襄陽地區,工業企業較多,制造基礎好,汽車及零部件產業集中度高。工業工程專業在近幾年中,主動聯系企業,尋求合作,取得了明顯的成效,目前大部分課題都來源于企業實踐,主要在本地企業和沿海地區企業。
2.2選題的研究
課題的選擇要考慮兩個方面的因素。一是題目與專業聯系的緊密性,二是企業的實際需求。盡量避免純粹的理論研究類課題,特別是指導老師的理論研究課,不適合作為本科生的題目。選題時可以根據企業提出的需求進行考慮,也可根據指導教師、學生調研發現問題來命題。結合企業特點和本專業主要方向,工業工程專業近幾年主要確定了以下幾類畢業設計題目(詳見表1):1)生產線改善、優化類題目。如“××軸承廠生產線平衡與改善研究”;2)質量管理類題目。如:“某生產線工序能力分析與改善”;3)廠區、車間物流規劃類題目。如“××車燈廠××車間物流設施優化研究”;4)工廠管理類。如“某企業5S推進與實施”、“精益生產的在某企業的推廣應用”。
2.3時間的安排
為了緩解學生考研復試、找工作等因素與畢業設計時間沖突的矛盾。建議從第7學期中期開始就公布畢業設計企業和相關題目,由學生自由選擇,并將初步任務書下發給學生,一并包含時間進度表安排表。任務安排上,重點任務盡量避開考研復試期和找工作黃金月。通常第7學期要求學生查閱與課題相關的文獻,復習相關知識。一般第8學期,安排學生到企業實習一段時間,在企業期間由企業根據實際需要,安排其工作,學生定期向老師反饋。
2.4做好過程指導與監督
學生在實習企業,由于時間較短,企業一般不會安排特別復雜的事情,通常企業會告訴學生他們存在的問題,或者想把某些方面提高,但不愿花費很大的人力去指導學生,盡管企業也安排了指導人員。這時需要指導教師的及時指導,否則學生極易處于知道問題但無從著手的狀態。因此,對實習過程的指導與監管就顯得非常重要。為了避免學生實習中的盲目與茫然,要注意以下幾點:1)根據課題,制定嚴格的目標管理。精確到每一天,這樣即使企業放松管理,學生也知道每天該干什么。根據以往經驗,學生初到企業,新鮮感和好奇心都較重,很容易偏離課題方向。而一段時間之后,新鮮感下降,學生處于盲目狀態,不知道干什么。有了明確的目標后學生不至于無所適從。2)要求學生主動去生產一線,多與一線工人接觸。要多問,善于問。充分了解公司目前的現狀,并做好記錄。3)要求學生每周匯報總結一周工作進展,遇到的問題,所需要的幫助。一般學生的潛力是較大的,初次完成獨立的任務,給予一定的壓力,給予一定的幫助,他們通常能較好地完成。特別是深入了解課題后,他們有解決問題的動力,并且常有創新,他們出的主意想的措施一旦得公司的認可,學生會感到很有成就感。故指導教師在前期要多指導,讓他們盡早真正融入課題,到后期學生的自主能力很強。
2.5考核方式的改革
在企業完成的畢業論文其考核評價方式應有別于完全在學校完成的畢業論文。可采取由企業評分、指導老師評分、答辯小組評分相結合的原則。企業指導工程師依據學生在企業的考勤、工作表現,對企業的貢獻率等給予評分。教師評分可根據論文與任務書的符合度、工作量大小、論文的實用價值等方面評價。答辯小組根據論文的實用性、與專業知識結合性及現場答辯情況給予評分。在評價中注重論文核心內容和應用價值,淡化論文的寫作及排版等。
3結語
工業工程專業具有非常強的實踐性。工業工程的目標是用技術的方法,經濟、有效地解決社會系統的現實問題,這就要求工業工程專業培養的學生能將所掌握的知識與社會中的實際問題相聯系,具有解決社會現實問題的能力。目前,高校人才培養方案設計的常規模式是依據學科的知識體系,按時序設置課程,追求本科專業知識的完整性和邏輯性。這種設計模式在理論上是合理的,但容易出現學校教育與市場需求相脫節的現象。因此,應將學科知識體系與市場需求和職業崗位知識能力要求相結合,以職業崗位能力需求為導向,構建更加合理的專業知識結構,并具有較強的適應能力和知識遷移能力的課程體系,從而提高學生的就業競爭力。同時,融入必要的實踐教學,把工業工程專業的實踐性充分地體現在整個教學過程中。我校作為山東省應用基礎型人才培養特色名校,多年來始終把人才培養質量放在重要位置,對本科人才培養和就業工作極其重視。2014年,結合山東省名校建設和自身專業發展,通過多方調研,對培養計劃進行了修訂。通過引入具有一定優勢的機械和土木建筑等工程基礎技術,形成富有特色的工業工程專業培養特色。專業定位為培養具有堅實的自然科學、社會科學、現代經濟與管理科學知識,具備一定的工程技術基礎,具有較強的創新精神和工程實踐能力,能夠綜合應用工業工程理念和知識對生產型和服務型企業進行規劃、設計、評價、改善以及創新,能從事工程、設計、制造、管理、科研與教育等方面工作的高級復合人才。在培養計劃中突出實踐的重要性,構建有特色的實踐教學體系。作為實踐性很強的工業工程專業,其畢業生不僅面臨就業問題,同時也面臨著進入工作崗位后的職業發展問題。對于應用型本科人才的培養,我們強調工業工程人才的培養,不但重視職業對人才素質的培養要求,而且要關注學生個體發展的需要;要把職業能力和職業素質的培養反映在人才培養方案當中,突出畢業生進入工作崗位所需職業技能的各類教學環節,強調解決最短時間上崗的問題,增加就業競爭力;同時還強調培養學生未來職業晉升和相近崗位遷移的職業能力。實踐環節是高校工科專業教學必不可少的環節,更是工業工程(工科)專業實現其培養目標的必修環節,對實現職業發展和提高人才培養質量有重要作用。
2當前工業工程專業實踐教學中的主要問題
實踐環節應該具有較強的針對性。當前在各高校進行工業工程專業實踐教學過程中,雖然都有課程設計、各類實驗和實習等實踐環節,但具體內容上由于專業定位和學校資源的不同,形成了很多有特色的實踐教學模式和體系,但也存在很多問題。
2.1實驗過于側重驗證性
實驗在開設的課程實驗中,多數仍然是驗證性實驗,設計性實驗、綜合性實驗占比較低,各門課程的課內實驗,僅依附于課程內的理論知識,學生難以從實驗中開拓創新。
2.2實踐教學手段單一
理論不能聯系實際課內實驗和部分課程內容設計均采用統一的模式,學生被動接受教師預先設定好的方案,按步驟進行,缺乏實踐活動的參與性,積極性不高,也不利于發揮學生的自主性。同時,由于部分教師缺乏企業實際工作經驗和工程實踐背景,所設計的方案與實際情況出入較大,不能很好地鍛煉學生的實踐能力和學習能力。
2.3實驗設施不夠完備
實踐教學內容簡單在工業工程本科教育中,對于實驗室建設方面明顯投入不足,僅能夠保證基本的專業實驗。對于強調實踐性的工業工程專業,因實驗設施設備的不足,無法充分發揮實驗在實踐教學活動中的作用。
2.4實踐、教學分散
不成體系以我校為例,僅開設了管理信息系統、基礎工業工程、人因工程3門核心課程的課內實驗和設施規劃與物流分析、人因工程2門課程的課程設計,部分需要課內實驗的核心課程,例如生產運作管理、質量管理工程、系統建模與仿真等,都沒有開設課內實驗。雖然開設了金工實習、認識實習、生產實習、畢業實習和畢業設計,但由于實習單位生產情況的不確定性,往往造成實習缺乏針對性和代表性,不能很好地參與生產實踐。對于定位于應用型工業工程專業培養的院校,還存在畢業論文過多的情況,經常出現指導教師指定論文題目進行寫作,缺乏實際背景的現象。這些缺乏聯系,過于分散,沒有形成有機整體,更缺乏綜合實踐的課程,未能最大限度地發揮實踐教學對于學生素質和能力培養方面的重要作用。
3基于職業發展的工業工程專業實踐教學體系的構建
工業工程專業培養的合格畢業生,必然是在企業中與工業工程專業相關的崗位上工作,并具有良好的職業發展潛力。這就要求我們關注學生的職業生涯和可持續發展,使學生既具備從事職業活動必需的高技能,又具備能為整個職業生涯提供持續發展動力的職業素質。在進行新的專業培養計劃修訂過程中,按照職業發展的要求構建工業工程專業實踐教學體系。力求以職業發展為導向,促進實驗教學體系的改進,利于學生的順利就業和職業目標的達成。我們通過梳理核心課程在實踐教學中的作用和相應的職業能力需求,按照從“課堂案例教學-課內實驗-課程設計-工業工程綜合實訓-各類實習-畢業設計”的路徑,輔以課外活動競賽等構建三部分的實踐教學體系工程技術實踐部分,由于工業工程是工程技術與管理的交叉學科,在強調工程技術知識的同時,也要注重工程技術實踐。我們設置機械電子與控制和土建施工兩部分工程技術。實踐部分分別包括機電控制PLC課內實驗和土建施工電子制圖課內實驗,設置機械制造課程設計、電工電子實習以及金工實習。專業核心實踐部分,在理論課堂增加案例教學的基礎上,通過對專業核心課程的梳理,重新規劃建設了實驗室,開設了基礎工業工程課程實驗14學時,人因工程學課程實驗12學時,生產運作管理課程實驗16學時,質量管理工程課程實驗6學時,精益生產課程實驗4學時,系統建模與仿真課程實驗24學時,并且在課程實驗中增加設計性實驗和綜合性實驗的比例,開設開放性實驗,由學生利用實驗設備自主選擇實驗內容。在開設課內實驗的基礎上,進一步開設基礎工業工程課程設計、人因工程課程設計、設施規劃課程設計、生產運作管理課程設計。同時,開設工業工程綜合實訓。此外,我們把生產實習放在工業工程綜合實訓之后進行,以便學生在企業進行生產實習時更具針對性。我們強調,畢業實習和畢業設計的關聯性,僅允許極少部分學生撰寫畢業論文,絕大多數學生要求采用畢業生設計形式完成實踐的最后一個環節。要求學生以畢業實習了解的實際企業背景,尋找企業生產實際中的問題,運用工業工程的方式進行解決,或者模擬進行產品的組裝線設計或生產系統設計。經過畢業實習和畢業設計共16周的強化應用訓練,可以讓學生增強解決問題的實踐能力,便于提高學生走向工作崗位后快速適應崗位的工作需要,為職業發展樹立良好的開端。考慮到部分中青年專職教師的企業實踐和工程背景不足,我們聘請了來自企業的校外兼職實踐指導教師。通過他們的指導,可以拉近教學實踐過程和企業實際之間的距離,從而使培養的工業工程畢業生具有更好的職業發展潛力。課外實踐部分,我們充分利用課外實踐增加學生的工程實踐素質,結合大學生數學建模大賽和大學生創新大賽,進行分類指導,充分發揮競賽對科學素質的鍛煉作用。通過組織學生以全國工業工程案例應用大賽,使學生真正感受工業工程在企業的應用。對于大四學生,鼓勵參與中國機械工程協會工業工程分會主辦的見習工業工程師資格考試,從理論知識和實踐能力方面綜合對學生進行第三方評價。
4結束語
其實,工業設計不僅僅是外觀設計。現在對工業設計的理解褊狹得很,僅僅把它當成是造型設計,所以它自然要去跟工藝比較,中國工業設計師基本上都是一個外觀造型的設計。手機賣得這么火,其實換來換去是外觀。方案是人家的,專利是人家的,我們只能去換顏色換外殼。我們只是在給產品整容,沒有解決根本的問題。
工業設計實際上講的是工業革命以來人們的設計活動。工業革命以來出現了大分工,專門有人研究市場,專門有人研究營銷,專門有人研究技術開發,專門有人研究人們的生活需求。這個時候,設計被分離出來了,這時候的設計叫工業設計。
工業設計帶給企業巨大的效益。工業設計在一件產品的價值里占多大成分,不大容易量化,因為它是蘊含在里邊的,是一個軟價值,它的含量是文化價值,是國家的機制、水平能力的一種體現。國外有些類似的比方,如美國有這樣一個說法,當然也不是很精確的:企業里如果投資于技術設備更新帶來了效益的話,那工業設計帶來的效益是它的5倍。如果投入1000美元,在設備上帶來的效益是百分之十的話,那這1000美元投給設計帶來的效益將是百分之七八十,至少百分之五六十,因為它附加值高,利潤高。英國的撒切爾夫人早在20年前就說過,英國可以沒有政府,但不可以沒有設計。英國的成功主要是靠它的設計帶動的。設計帶動企業發展,是知識經濟的必經之路,就是要有知識產權和發明,而我們國內很少有發明,大都是模仿和改良,所以下一輪的競爭就尖銳了。而中國現在連設計師的職稱都沒有,國家的職業劃分里美容師、按摩師都有,就設計師沒有。
工業設計是屬于對現代工業產品、產品結構、產業結構進行規劃設計、不斷創新的專業。其核心是以"人"為中心,設計創造的成果要能充分適應、滿足作為"人"的需求。人類的需求永遠不會停留在某一點上,因而工業是設計也是需要"再設計"的專業。
工業設計是科研技術成果轉化為產品,形成商品,符合需求,有益環保的核心過程,是技術創新和知識創新的著陸點,是產品、商品、用品、廢品相互轉化的系統方法。工業設計的本質是"人為事物的科學"。在改革開放前,我國基本上沒有形成自己的工業設計能力。其原因一是在很長的歷史時期里,我國工業的發展,基本上走的是引進---仿制---批量生產---再引進---再仿制---再批量生產,簡單的循環,缺乏自己的再創造。在現代工業產品中,極少屬于我國首創。二是在計劃經濟體制下,產品統購包銷,供不應求,是賣方市場,在這樣的歷史條件下,也不需要工業設計。
近20年來,我國工業設計事業有了很大的進展。20世紀80年代初,大專院校開始設置工業設計專業,現在,我國已有200多所院校開設了這個專業,有的大企業也相繼成立了工業設計部門,工業設計已開始在產品造型設計方面初見成效。由于工業設計的推進,導致企業產品造型多樣化,但從社會總體看,工業設計在我國尚處于早期發展階段,還未能像發達國家一樣,用極活躍的"生產力"創造出高效益的"產業"。大市場概念的實質不是以"造型"設計為主,而是以"服務"使用者為"本"。
因此,工業設計的真正任務,是對新生活方式的需求進行目標定位、研究分析及由此確定的概念設計。這一主導方向就為接下來的工作找到了很好的出發點。目前"以銷定產"的"小市場"機制,迫使企業陷入惡性循環的"一窩蜂"、"價格戰"漩渦不能自拔。其主要原因是沒有掌握工業設計這個方法論,所以未能在企業產業結構、產品結構調整戰略中乃至"品牌"、"質量"概念中,真正將"顧客為中心"的"服務"目標作為企業盈利的根本條件,而只抓"硬件",技術、加工質量、廣告、營銷和企業形象戰略等這些手段。不抓根本市場定位,市場目標差異化戰略,即不抓工業設計,企業的技術創新就失去了目標,造成極大的資源浪費,最終,企業的競爭只停留在低層次上。
舉個例子說明其中的弊端:發展中國家發展汽車工業有兩條道路,一條是韓國道路,通過自主開發,發展民族工業,成為跨國公司的競爭對手;一條以拉美國家為代表,走合資道路,淪為跨國公司的附庸。而我國比韓國早生產汽車十幾年,幾大汽車集團公司至今基本沒有自主開發轎車的能力。與外商合資的汽車企業愈來愈多,世界上著名的跨國公司幾乎都到中國來合資了。
最重要的,還是利用我們的技術打響我們自己的品牌,發揚民族工業歸根到底還是需要工業設計。在自主品牌時代,設計將成為商業策略的一部分,設計策略將成為企業策略的重要部分。設計也許能夠在這一時期創造出新的商業模式。
汽車已不僅是單純的代步機器,這一觀點早已得到印證。上世紀初,福特的T型車曾經橫掃全球。堅固、簡練、平民化的低價位以及一成不變的黑色,所有這些使福特固執地認為T型車會成為人類交通史上的終極機器。福特顯然沒有預見到,當汽車變得隨處可見以后,人們對它的要求就不會再只是一臺簡陋的交通工具,而更需要新穎的造型、精致內飾所帶來的更高級別的享受。通用汽車的斯隆則敏銳地洞察到了這一趨勢,在他的領導之下,通用汽車創立了通用技術中心以及美術色彩組,不斷推出迎合消費者更高層次需求的新車型,再輔以精明的銷售策略。
由于為時尚早,我們對這種策略型的工業設計認識上不可能十分清晰,但是有些趨勢我們是可以估計出來的。一是產品形象識別成為可能,每個品牌都要有自己的個性,這種個性也將體現在企業的所有產品家族成員中;二是設計的對象會有所拓寬。中國的傳統向來重有形之物,輕無形之事。其實事與物同等重要,產品和服務一樣值得重視。企業不光銷售產品,還銷售服務。既然有產品設計,為何沒有服務設計?無形之事將成為未來的設計的重要對象。再將目光向遠眺望,體驗設計也不是沒有可能。三是設計方法上將更加強調團隊合作,團隊成員將來自更廣闊的領域。
1.1天然表面活性劑
天然表面活性劑即具有表面活性的天然物或其衍生物,如卵磷脂肥皂、蛋白系表面活性劑、山梨糖醇酐脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯與烷基環氧化物的加成物等[6]。近年來,皮革科研人員加強了新型天然表面活性劑在制革領域的應用研究。烷基糖苷(APG)是以葡萄糖與脂肪醇為原料得到的一種非離子表面活性劑,其溫和無刺激,界面及表面張力低,易溶于水,在強酸強堿和高濃度電解質中性能穩定,具有高生物降解性[7-8]。此外,APG還具有良好的配伍性能,可與多種表面活性劑進行復配,用作皮革浸水助劑、皮革脫脂劑、復鞣填充劑、加脂柔軟劑、染色加油助劑時均顯示出了良好的效果,可廣泛應用于脫毛、軟化、鞣制、復鞣和染色等多個工序[9]。脂肪酸甲酯磺酸鈉(MES)是以天然植物油為原料制成的一種安全健康、綠色環保、低碳高效的陰離子表面活性劑,具有良好的潤濕性、乳化性、柔軟性、抗硬水性、溶解性、生物降解性、去污性能等優點,在皮革工業中主要用作皮革脫脂劑和加脂劑。張云書[10]研制的皮革脫脂劑HT-2就是由MES、非離子表面活性劑、柔軟劑、無機鹽助劑復配制成的,其脫脂效率高,使用方便,是較為理想的皮革專用脫脂劑。表面活性劑是皮革加脂劑中的重要成分,在加脂劑中的質量分數為15%~75%。廣州浪奇實業股份有限公司以制備的MES與油脂復配應用于皮革加脂工序中,加脂后坯革在柔軟度、豐滿度方面體現出增效作用。油脂基表面活性劑是一類性能溫和的天然表面活性劑,具有良好的生物降解性、配伍性能與潤濕乳化能力,在皮革工業中主要應用于皮革加脂劑中。通過硫酸化、亞硫酸化、磷酸化、酰胺化、酯化、磺酸化、季胺化等方法對天然油脂進行改性,使之具有良好的自乳化能力,制備出性能優良的皮革加脂劑。王辰等[11]對棕櫚油與羥基硅油進行磺化制得的加脂劑具有良好的加脂效果。Janardhanan等[12]對大豆油脂進行磺化改性得到了一種性能優良的加脂劑,應用加脂后,坯革手感豐滿柔軟,油潤感強。呂斌等[13-15]對菜籽油、花椒籽油分別進行化學改性制備的改性菜籽油加脂劑(MRO)、花椒籽油加脂劑均具有很好的吸收效果,可賦予革樣良好的柔軟性與豐滿性。
1.2雙子表面活性劑
雙子表面活性劑具有雙親水基雙親油基結構,與傳統的表面活性劑相比,雙子表面活性劑具有很高的表面活性,其水溶液具有特殊的相行為和流變性,而且其形成的分子有序組合體具有一些特殊的性質和功能[16]。雙子表面活性劑有很高的表面活性和很好的滲透性。在皮革浸水時,少量雙子表面活性劑的加入便可加快滲透,縮短浸水時間。在鞣制過程中使用雙子表面活性劑更有利于鞣劑的滲透,以達到加速鞣劑滲透和鞣制均勻、提高結合量、使成革豐滿的目的[17]。雙子表面活性劑有優良的乳化能力、滲透能力與復配能力,將其與油脂復配,可表現出比普通表面活性劑更優良的配伍性能。張輝等[18]制備的聚馬來酸酐脂肪醇單酯鈉鹽雙子表面活性劑應用于皮革加脂,加脂后坯革有良好的柔軟度。馬建中等[19]利用菜籽油制備出一種不對稱雙子型加脂劑,具有乳化能力強、滲透性好、與皮革結合力強、加脂后坯革柔軟和豐滿等特點;在皮革涂飾液中加入少量的雙子表面活性劑,可以更好地提高涂飾劑中著色劑、成膜劑的分散度,改善涂飾劑的潤濕性、穩定性和可操作性[17]。雙子表面活性劑具有高滲透性和分散性,在染色時加入少量的雙子表面活性劑,染色效果能顯著提高。高滲透性使其能與皮革纖維快速結合,減緩染料與皮革纖維的結合,起到緩染的作用。賈麗霞等[20]合成的雙十二烷基雙硫酸酯鈉鹽雙子表面活性劑與普通結構的表面活性劑有一定的協同增效作用,可以改善常用酸性染料的溶解性和對毛的勻染性。雙子表面活性劑由于其獨特的結構、優良的表面活性和良好的生物降解性引起制革工作者的關注。由于雙子表面活性劑價格較高,其在皮革工業中的應用還不廣泛,但加強雙子表面活性劑在制革中的研究對皮革工業的發展有重大的意義。
1.3高分子表面活性劑
一般來說相對分子質量在2000以上具有表面活性的物質都屬于高分子表面活性劑。高分子表面活性劑同時具有高分子物質和表面活性劑的優異性能,避免了低分子表面活性劑復配使用時可能產生的不良效果,且具有簡單低分子表面活性劑難以達到的優點,如良好的分散力、凝聚力、穩泡性、成膜性與粘附性等,通常用作乳化劑、分散劑、增稠劑、柔軟劑等[5,21]。制革中使用的羧酸鹽型高分子復鞣劑是一種高分子表面活性劑,其分(離)子含有大量的羧酸基團,進入皮革后羧基可以與鉻鞣劑進行配位結合,增加皮革與鉻的多點結合,達到良好的復鞣作用[22]。彭必雨等[23]利用高分子表面活性劑的復鞣和乳化性成功制備出了鉻鞣革復鞣加脂劑,應用于加脂后,其材料吸收率與坯革增厚率高,坯革柔軟、細致、油潤感強,且有一定防水性;用于鉻鞣中,有助于鉻的吸收,不降低收縮溫度,使鉻鞣革更加柔軟。馬建中等[24]對淀粉進行改性制得的改性淀粉復鞣劑DF-Ⅱ是一類淀粉基高分子表面活性劑,其具有良好的填充性,用于復鞣后坯革柔軟、豐滿、有彈性。高分子表面活性劑較好的分散性能以及較大的相對分子質量,若被用于皮革染色將會達到很好的勻染和助染效果,良好的分散能力能使染料分散均勻,減緩染料與皮革纖維的結合,從而起到緩染的作用[25]。高分子表面活性劑應用于涂飾工序,主要用于涂飾劑的制備,如以高分子表面活性劑馬來酸丁二烯共聚物為乳化劑制備的乙烯基聚合物的水乳液作為涂飾劑,具有光澤好、防水、表面光潔等特點。鮑艷等[26]研制的聚丙烯酸酯/納米TiO2復合皮革涂飾劑具有粘著力良好、涂膜平整、機械性能強等特點。胡靜等[27]合成了具有表面活性的堿溶性聚丙烯酸丁酯-co-聚丙烯酸聚合物,將該聚合物用于丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的乳液聚合,得到了新型丙烯酸酯皮革涂飾劑,透氣性和抗水性顯著提升。此外,各種離子型聚丙烯酰胺及淀粉接枝聚丙烯酰胺等高分子表面活性劑用于處理皮革污水具有良好的效果[22]。由于高分子表面活性劑物理化學性質較為復雜,研究者對其性能與特點的了解還有所欠缺,故在皮革工業中的應用還有所局限。不過,高分子表面活性劑具有高的相對分子質量和良好的表面活性,可在制備皮革化學品中產生良好的效果;制革工作者加強對高分子表面活性劑物理化學性質的研究將會大大促進皮革行業的發展。
1.4反應型表面活性劑
反應型表面活性劑是指帶有反應基團的表面活性劑,它能與所吸附的基體發生化學反應而永久地鍵合到基體表面,從而對基體發揮表面活性作用,并成為基體的一部分[28-30]。采用反應型表面活性劑全部或部分代替傳統表面活性劑后,產品的穩定性能會得到很大的改善或可制得新的產品。反應型表面活性劑在皮革工業中主要用于皮革涂飾劑的制備,可顯著改善涂層的穩定性,提高乳膠膜的耐水、耐化學和力學等性能。如丙烯酸酯微乳液所形成的涂膜具有類似于玻璃的極好的透明性,但存在耐水性差等缺點,引入一定的反應型乳化劑可提高乳液的涂膜耐水性[31]。王學川等[32]利用馬來酸酐十二醇單酯鉀鹽反應型乳化劑,制備出的皮革柔軟增強劑可明顯增強皮革柔軟性。尹力力等[33]采用端羥烷基改性聚硅氧烷作反應型乳化劑,合成了高牢度水性聚氨酯樹脂皮革涂飾劑DPU-01,在皮革上成膜具有優異的固色能力和高牢度,是一種綠色環保的皮革涂飾劑。馬建中等[34]采用反應型乳化劑烯丙氧基壬基酚丙醇聚氧乙烯醚硫酸銨為乳化劑,制備的聚丙烯酸酯/蒙脫土復合皮革涂飾劑可顯著改善皮革的斷裂伸長率及抗張強度。周建華等[35]采用反應型乳化劑合成了納米SiO2/有機硅改性聚丙烯酸酯無皂乳液,具有很好的耐化學穩定性和紫外光吸收特性。反應型表面活性劑的出現在一定程度上開辟了表面活性劑合成與應用的新領域。目前國內對于反應型表面活性劑的系統研究還較少,在皮革工業中的應用更是不足。結合皮革行業與反應型表面活性劑的特點,該類表面活性劑在皮革行業中具有良好的應用前景,應加強其應用于其他皮革化學品如潤濕劑、脫脂劑、鞣劑和加脂劑等方面的研究。
1.5元素表面活性劑
元素表面活性劑主要是指含氟、硅、硼和磷的表面活性劑。應用于皮革工業中的主要是含氟和硅的表面活性劑。1.5.1含氟表面活性劑含氟表面活性劑與普通表面活性劑相比,具有高表面活性、高耐熱穩定性和高化學惰性[36],在制革中主要用作防油污整理劑。其應用于皮革涂飾中能在皮革表面形成一層憎水、憎油、防污的氟化表面層,從而使處理后的皮革在具有防水防油性能的同時,皮革的天然質地保持不變,仍具有良好的透氣性及柔軟的手感等。郭肖霞等[37]利用研制的氟丙烯酸酯皮革防水劑對皮革進行整理后,坯革具有良好的防水、防油和耐洗性,較好地保持了皮革的柔軟性。王澤馬等[38]合成了含氟氨基甲酸酯防水防油劑,噴涂于絨面服裝革,可使其防油性極佳。此外,氟表面活性劑在制革中還可以用于復鞣染色、涂飾、廢水處理等方面[39]。Sawada等[40]在CO2超臨界流體中發現含氟表面活性劑對水溶性染料的增溶效果明顯。1.5.2有機硅表面活性劑有機硅表面活性劑具有良好的耐熱性、耐寒性、抗紫外性和透氣性,表面張力低[41-42]。以有機硅表面活性劑制備的皮革加脂劑具有性、強乳化性和良好的防水效果,尤其是其低毒性和良好的生物降解性使其越來越受到制革廠家的青睞。王學川等[43]研制的有機硅琥珀酸酯加脂劑加脂后坯革柔軟豐滿、手感舒適,適合用于高檔革的加脂。李建光等[44]研制的有機硅接枝型皮革加脂劑具有良好的防水性能。以有機硅表面活性劑制備的皮革涂飾劑,其特殊的化學結構使其兼具有機物和無機物的特性,因而具有良好的耐高低溫性,表面張力低,憎水防潮性好,化學惰性和生理惰性較強。蔡福泉等[45]利用有機硅表面活性劑聚硅氧烷研制的新型有機硅水性聚氨酯皮革涂飾劑耐水和耐熱性好,涂層耐磨、耐干、濕擦牢度好,能滿足服裝革、沙發革等高檔皮革涂飾要求。高富堂等[46]利用羥基硅油改性丙烯酸樹脂制備硅丙樹脂,經皮革噴涂試驗證明涂層的滑爽性、耐水性及耐干濕擦性能都得到了較大的改善。馬建中課題組[47]以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解形成有機硅表面活性劑,制備了有機硅/丙烯酸酯共改性酪素皮革涂飾劑,應用于皮革后成膜力學性能都顯著提高,綜合性能優良。以有機硅表面活性劑制備的皮革手感劑可有效地改善手感,提高柔軟性,整飾后干燥速度快,干燥后不易變硬、變脆,皮革的表面對水、化學藥品都有良好的穩定性,不易變形,且有助于減小皮革的部位差。周建華等[48]以八甲基環四硅氧烷為乳化劑制備了氨基聚硅氧烷柔軟劑,經其處理后的坯革柔軟、豐滿,有良好的疏水性和機械性能。此外有機硅表面活性劑還可用作皮革防水劑[49]。含氟、含硅等特種表面活性劑由于其特殊的性能與環保特性,引起了人們廣泛的關注。隨著皮革工業向著高性能皮革和綠色皮革方向的發展,含氟、含硅等特種表面活性劑在此領域的應用將更加廣泛。
2新型表面活性劑在皮革工業中的應用展望
2.1綠色化和功能化
現代工業的迅速發展,大量使用表面活性劑給生態環境帶來一定的危險性。近年來,隨著人們環保意識的不斷提高,為保護人類的生存環境,實現可持續發展的目標,研究和開發一批性能溫和、安全、高效、易生物降解的綠色新型表面活性劑無疑是表面活性劑行業的發展方向。皮革工業是一個有污染的產業,其綠色化、環保化也勢在必行,開發新型綠色表面活性劑和制備綠色皮革化學品將是創造綠色制革的必由之路。要達到表面活性劑在皮革中的綠色化應用就需要加強對表面活性劑及使用方法的選擇,使之向著綠色化、功能化及環保的方向發展。開發以天然可再生資源為原料的皮革用綠色表面活性劑,如以油脂、淀粉、糖類等原料生產新型表面活性劑,可有效降低生產成本,減少對環境的污染,具有良好的生物降解性。APG,MES等在皮革中的成功應用提供了良好的范例。隨著皮革工業的不斷快速發展,加快皮革生產速度,減少生產工序無疑成為皮革工業發展的方向之一,新型表面活性劑的多功能化是加快皮革生產速度,提高皮革質量的有效途徑。開發具有高性能的新型表面活性劑可有效促進皮化材料的滲透與結合,從而大大縮短皮革生產時間。如豬皮內富含大量油脂,脫脂工序將耗費大量時間,開發具有高滲透、高去污能力的新型表面活性劑用于脫脂工序將有效提高油脂的去除速度,縮短脫脂時間。此外,反應型表面活性劑在具有高表面活性的同時可以與皮革纖維結合,具有一定的鞣制、加脂作用。
2.2開發皮革專用新型表面活性劑
目前,制革用表面活性劑大多是通用品種,皮革專用新型表面活性劑的發展較為緩慢。隨著人們生活水平的提高,對皮革的性能要求也越來越高,傳統皮革用表面活性劑已不能滿足人們的要求。皮革生產過程中工序多,環境條件復雜,化學品的滲透與結合的問題貫穿始終;只有針對皮革生產的每一步工序,開發皮革專用新型表面活性劑,才能賦予皮革更優良的性能并滿足特殊要求。對于不同用途的皮革而言,其性能也有特殊的要求,如汽車坐墊革要求具有低霧化值,軍用革要求具有良好的強度,飛機及高層建筑內飾用革要求具有良好的阻燃性等。針對不同的皮革用途,開發新型皮革專用表面活性劑,可有效地提高皮革品質。增強各個領域的合作交流也是開發皮革專用新型表面活性劑的重要途徑,皮革行業相對于洗滌、石油、化工等行業使用的表面活性劑較少,僅僅在皮革用表面活性劑基礎上進行研發皮革專用新型表面活性劑是遠遠不夠的,需要根據皮革行業本身的特點與皮革所需性能,將其他領域使用的新型表面活性劑移入到皮革行業中加以改性必將極大地促進新型表面活性劑在皮革工業中的應用。
2.3加強新型表面活性劑復配技術
新型表面活性劑雖然已經取得了長足的發展,但其種類與應用相對于傳統表面活性劑而言依然較少。為了增加新型表面活性劑的應用與性能,加強新型表面活性劑與普通表面活性劑的復配技術是一條有效的途徑。如APG與脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)復配用于皮革浸水,可有效提高浸水速度,還具有一定的殺菌作用;有機硅表面活性劑與傳統表面活性劑復配用作皮革手感劑,可賦予皮革良好的爽滑感與柔軟性。此外,還可根據新型表面活性劑的特殊結構,設計將其與其他化學品進行復配,有助于開發出新的高性能皮革化學品,促進皮革工業的發展。
3結束語
工業轉型的內涵和條件
工業產業轉型升級的內涵產業轉型升級,就是從低附加值轉向高附加值升級,從高能耗高污染轉向低能耗低污染升級,從粗放型轉向集約型升級。具體講就是產業結構高級化,包括:產業結構中由勞動密集型產業占優勢比重逐級向資金密集型、技術知識密集型占優勢比重演進。產業結構中由制造初級產品的產業占優勢比重逐級向制造中間產品、最終產品的產業占優勢比重演進。產業結構高級化的特征:即產業高附加值化,產業高技術化,產業高集約化,產業高加工度化。從產業基礎看轉型升級青海省工業經過多年發展,已形成了一定的基礎化工、有色金屬、鋼鐵、裝備制造、特色生物資源加工及輕工建材等產業規模。雖然產業規模還很小,基礎也很薄弱,但仍然為今后工業的發展創造了較為有利的條件。從資源和環境容量看:長期以來依靠高資源消耗、高能源消耗、高污染和低產出、低成本的工業發展道路已經走到盡頭。通過依托現有產業和二次資源化,通過產業融合發展和產業集聚,發展下游低能耗、低污染、高產出的現代工業,已經具備了一定的條件。從政策環境看:一是隨著國家新一輪西部大開發戰略的實施和支持藏區發展政策的落實,國家將繼續在基礎設施建設、推進循環經濟、產業布局和產業準入等方面出臺一系列政策,將為工業發展提供前所未有的政策環境和支持。二是東部地區出于產業結構調整和轉型升級的需要,產業將加快向中西部地區轉移,加強對西部地區的對口支援,有利于全省經濟結構調整和產業優化升級。三是國家已經并將繼續出臺一系列政策措施,培育發展戰略性新興產業,有利于青海發揮比較優勢,拓展新的發展空間,培育新的支柱產業。
工業轉型升級的路徑選擇和突破口
擴大基礎產業規模,完善和優化產業基礎2011年,在西部12省區中,青海經濟總量僅排在之前,居第十一位;GDP增速13.5%,居第七位。要在“十二五”末與全國同步進入小康,靠這樣的發展速度顯然是不行的。因此,擴大經濟規模,是日益緊迫的任務。所以,省委省政府在“四個發展”中,把“跨越發展”放在第一個,因而,擴大產業規模,完善和優化產業基礎,就成為工業發展中最重大、最急迫的任務。擴大投資規模,優化投資結構《青海省國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》中,提出了“十二五”期間固定資產投資目標將達9000億元,其中全部工業投資5000億元。在5000億元工業投資中,能源建設投資1500億元,一般性工業投資(采掘業和制造業)3500億元,占全省投資任務的38.9%,與東部地區相比,我們進行產業轉型升級的難度相對比較小,這是由于我們的產業規模小,而且經過近年來嚴格項目準入和淘汰落后產能。因此,在國家強調把發展速度壓下來的大趨勢下,立足青海實際,繼續強調發展,靠增量投入來擴大產業規模,在堅持“穩中求進”的基礎上,確定努力實現“好中求快”的目標。總之,青海工業轉型升級的主要任務,就是要依靠增量投入來擴大產業規模,依靠擴大產業規模、延伸產業鏈條、培育發展戰略性新興產業來調整產業結構、實現工業的轉型升級。優化投資結構,一是優化投資的方向結構。促進產業結構由產業鏈低端向產業鏈高端轉化,把更多的投資投向產業鏈延伸項目、產業鏈節點項目、資源綜合開發和循環利用項目、戰略性新興產業項目。二是優化投資來源結構。就是進一步拓寬投資的來源渠道,由單純的投資商投資、銀行貸款、政府給予補助改為更多地以項目為依托,依靠資本市場來融資,更多地利用民間資本、金融資本、上市、基金、債券、金融租賃、信托、股權交易等新型融資方式來籌集建設資金。培育市場主體,做大做強企業一是以培育大企業、大集團為重點,發揮人才、技術、資金、品牌等優勢,加快企業技術改造和項目建設,提高技術裝備水平,提高企業資本市場運作能力和水平。二是鼓勵企業按照產業上下游關系,以政府引導和市場化運作相結合進行資源整合,提高資源開發的集約水平和產業集中度。三是加快引進優強企業。以優勢資源和產業基礎為依托,引進中央企業和有實力的民營大企業及戰略投資者,引進優良資本和先進技術、人才,擴大企業和基礎產業規模,加快發展一批優勢企業。四是主動承接東中部產業轉移。壯大非公經濟和中小企業一是用好用活國家扶持非公經濟和中小企業發展的政策,從資金、政策等方面給予傾斜,為非公企業和中小企業發展提供政策指導,落實各項優惠政策。二是加快中小企業融資擔保、技術創新、檢驗檢測、工業設計等各類公共服務平臺和中介機構建設,為中小企業提供全方位服務。三是以產業配套協作為切入點,促進中小企業向科技型、專業型、服務型的方向發展,培育一批市場占有率高、質量效益好、示范帶動作用強的中小企業,提高發展質量。四是充分發揮工業園區的輻射和帶動作用,推動中小企業為大企業配套,發展特色產業和新興產業,提高產業配套協作能力。加強節能減排工作一是抓好重點領域用能管理。突出抓好化工、冶金等高載能行業和重點用能企業節能管理,完善重點用能企業和重點耗能設備在線監測、能源審計、合同能源管理等機制,提高重點用能企業能效水平。二是推進節能技術改造。組織實施重點節能技術改造示范項目,推廣余熱余壓回收利用等節能技術,提高企業的節能水平。三是大力推進資源節約與綜合利用。通過對工業廢棄物的二次資源化,拓寬資源綜合利用的領域。四是加強項目用能源頭管理。對新建、改建、擴建固定資產投資項目,加強合理用能的審核工作。五是落實節能降耗目標責任制(如問責制、“一票否決制”和獎懲制度等)。六是繼續淘汰落后生產方式。按照國家產業政策和青海省產業發展需要,對過度消耗資源、污染嚴重的落后產能,堅決予以淘汰。同時,按照產業發展重點,制定嚴格的產業政策和準入標準,堅決限制低水平重復建設。產業結構調整的方向和重點領域緊緊把握低碳、循環、生態、綠色的發展方向,以發展園區經濟為載體,以發展循環經濟為主要途徑,加快培育戰略性新興產業,發展壯大優勢產業,改造提升傳統產業,打造在西部乃至全國有影響的特色優勢產業,全面促進工業結構優化升級。新能源產業:擴大單晶硅、多晶硅生產規模,帶動和構建晶體硅、太陽能電池、光伏發電系統集成的光伏產業鏈;抓好風能設備的研發與制造,開發大型風電機組,培育風能產業鏈;建立生物質能技術研發平臺,推進生物質能技術研發和產業化。新材料產業:以新型電子材料、新型合金材料、新型化工材料、新型建筑材料等為主要方向,致力發展若干具有快速成長性的產業群,打造特色鮮明、優勢突出的全國重要的新材料產業基地。鹽湖化工產業:以鉀資源開發為龍頭,大力發展鹽湖綜合利用和梯級開發,重點開發鉀、鈉、鎂、氯、鋰、硼、鍶等鹽湖資源系列產品,拓展鹽湖化工產業群和產業鏈,建成全國最大的鹽湖化工、大型鉀肥及鉀鹽基地。有色金屬產業:加快開發省內資源,充分利用國內外資源,加強鋁、鎂、銅、鉛、鋅、鎳等有色金屬冶煉及精深加工配套能力建設,大力發展各類有色金屬合金、管棒材、板帶箔材、型材等下游精深加工產品,加快黃金等貴金屬開發,提升產業技術和裝備水平,延伸產業鏈。煤化工產業:充分利用省內外煤炭資源,以煤炭清潔利用為重點,積極發展煤化能源下游產品,積極推進煤制烯烴項目,建設大型焦炭生產基地和以煤化、能源、鹽化、冶金相結合為特色的新型煤化產業基地。輕工紡織業:以優質礦泉水、沙棘、農畜產品開發等為重點,加快發展飲料和特色食品加工產業,開發綠色環保產品。加快特色紡織產業實現規模化、精細化、品牌化、集群化,建成集研發、加工、展銷和原輔材料交易為一體的國際毛紡生產經營集散地。生物產業:充分利用青藏高原氣候冷涼、資源豐富和無污染的優勢,重點發展生物醫藥、生化制品、動植物種植利用產業和生態產品,構筑有鮮明地域優勢和高原特色的生物產業體系以及形成以特色生物產業為主導的產業群。打造三江源、青海湖、祁連山三大生態品牌,建設在國內外具有重要影響力的生態產品供給基地,探索生態保護建設協調推進的路子。