与材料相关的综合实验设计：粉煤灰的改性及在橡胶中的应用

韩会景

华东师范大学化学基础实验教学中心，上海 200241

化学是一门以实验为基础的科学，传统的化学实验教学通常是依附于四大基础化学——无机化学、有机化学、物理化学、分析化学，这些实验通常以验证实验为主。传统实验教学使得各个相关化学学科相互独立，难以实现目前要求培养的复合型人才及将可持续发展、环保等生态文明理念渗透到实验教学之中[1,2]。综合性化学实验以知识、技能、操作为基础，不仅可以使学生更好地掌握实验技能，还可以让学生了解化学研究的基本过程，推动学生知识体系的交叉融合，培养学生独立的科研能力，更好地激发学生进行科学研究的兴趣[3]。正是由于综合化学实验的这些特点，综合性化学实验越来越受到各个高等院校的重视[4]。

粉煤灰是一种大小不等、形状不规则的粒状体，主要由硅铝玻璃、微晶矿物颗粒和未燃尽的残炭微粒所组成。粉煤灰中的玻璃微珠是以Si、Al、Fe的氧化物为主要组分及少量Ca、Mg、Na氧化物组成的聚合物的珠晶。粉煤灰中一般含有50%–80%的空心玻璃微珠，对微珠进行超细粉碎加工后，微珠被破碎开或外壁层磨掉，显示出微珠体内部的多微孔状显微结构，这种显微结构与高分子制品中应用的补强材料的显微结构相似，符合高分子制品中对补强材料比表面积大、多微孔状或海绵体、比重小的主要要求，还有未燃尽的可燃物起炭黑作用。粉煤灰一系列的颗粒细小、质轻、隔热、耐高温、耐磨、强度高及电绝缘的理化特点，决定了粉煤灰完全可以作为高分子制品的填充材料。……