Polymer Chemistry
一、课程基本信息
学 时:48(理论学时40,实验学时8)
学 分: 3
考核方式:考试,平时成绩占30%
课程简介:本课程将系统、全面地介绍高分子化学的基本概念和基础理论知识,诸如自由基聚合机理;自由基聚合反应动力学;链转移反应等因素对分子量的影响。二元共聚物组成方程及组成曲线;共聚物组成分布及其组成的控制方法。聚合反应的实施方法。阳离子聚合适用的单体和引发剂;阴离子聚合适用的单体和引发剂;活性聚合及其应用;开环聚合的特点。聚合物的立体异构;α-烯烃配位聚合机理。缩聚反应、逐步加聚反应;线型缩聚反应中反应程度与聚合度的关系、平衡常数与聚合度的关系;线型缩聚物分子量的控制;体型缩聚反应的特点。聚合物的基团反应;聚合物的交联反应;聚合物的降解反应;聚合物的老化与防老化。本课程着眼于高分子化学基本知识的介绍。通过课堂教学,使学生掌握高分子化学的基本概念与理论。
二、教学目的和要求
通过本课程的学习,使学生了解有关高分子的基本概念、高分子化合物的分类和命名、聚合反应类型、分子量和分子量的分布、高分子的链结构与高分子化学反应的关系,掌握高分子化学反应的有关理论、原理和方法。通过学习离子型聚合、自由基聚合、逐步聚合反应内容,使学生掌握由各类单体合成高分子化合物的反应机理、影响分子量、反应速度的因素,掌握高分子化合物的化学反应类型、反应原理和应用,为后继课高分子合成工艺学、复合材料、功能材料等专业课打下基础。学生学好本课程后,应达到如下要求: 1.根据所学的高分子化学基本原理,能够合成出所需要的基本结构的高分子化合物。 2.能够选择较好的聚合实施方法,能够制定出大致的工艺流程,能够较好的确定聚合工艺参数。 3. 对于高分子合成以及加工过程中出现的问题,能够运用所学的理论加以解决。
三、教学方法与手段
授课方式为课堂讲授为主,实验教学为辅,且与学生自学相结合,通过习题使学生加深对教学内容的理解,通过思考题鼓励学生思考问题和参阅文献。教学方法上,通过讲授高分子的特点,与小分子性能比较,突出高分子具有的明显特征。注意将课程学习与高分子的热点研究相结合。课程教学中引入多媒体教学,采用新颖、多样的教学方式,引导学生,激发学生的学习兴趣与求知的欲望。
四、教学内容及目标
教学内容 |
教学目标 |
学时 分配 |
第一章 绪论 |
|
3 |
1.聚合物的平均分子量,分子量分布,结构性能等基本概念 |
理解 |
1 |
2.高分子材料学科及其工业发展概况 |
了解 |
1 |
3. 掌握高分子化合物的基本概念,命名及分类 |
掌握 |
1 |
重点与难点:聚合反应类型 |
衡量学习是否达到目标的标准:能够准确判断聚合反应类型,正确书写反映方程式,独立完成课后作业。 |
第二章 缩聚与逐步聚合 |
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7 |
1.逐步聚合反应的分类 |
了解 |
0.5 |
2.线型缩聚动力学 |
理解 |
1 |
3. 缩聚加成反应 |
掌握 |
1 |
4. 逐步聚合反应的实施方法 |
理解 |
1 |
5. 反应程度、官能度,线型缩聚、体型缩聚概念 |
掌握 |
2 |
6. 线型缩聚中影响分子量的因素及控制分子量的方法 |
了解 |
1 |
7. 体型缩聚中凝胶点的预测 |
理解 |
0.5 |
重点与难点:重点掌握缩聚反应动力学,反应程度与官能度。 |
衡量学习是否达到目标的标准:独立完成课后作业,对于缩聚反应可以写出原理,能够初步解决缩聚反应中遇到的问题,如分子量的控制等。 |
第三章 自由基聚合 |
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8 |
1.自由基聚合反应机理及特征 |
掌握 |
2 |
2.主要引发剂类型及引发机理 |
掌握 |
1 |
3.熟悉自由基聚合低转化率动力学 |
了解 |
2 |
4.熟悉影响聚合速度,分子量,分子量分布和微观结构的因素 |
理解 |
2 |
5.了解自动加速现象及其产生原因 |
了解 |
1 |
6.了解阻聚和缓聚等的基本概念 |
理解 |
1 |
重点与难点:自由基反应机理和反应动力学 |
衡量学习是否达到目标的标准: 独立完成课后作业,能对自由基聚合的各种单体聚合机理做出判断,选择合适的引发剂,控制分子量 |
第四章 自由基共聚合 |
|
5 |
1.了解共聚物的类型及命名,共聚物的序列分布 |
了解 |
0.5 |
2.了解二元共聚物瞬时组成与单体组成的关系 |
理解 |
1 |
3.竞聚率的意义 |
掌握 |
0.5 |
4.熟悉典型的共聚物组成曲线 |
掌握 |
1 |
5.掌握共聚物组成与转化率的关系 |
理解 |
1 |
6.了解自由基及单体的活性与取代基的关系,以及对反应速率的影响 |
了解 |
1 |
重点与难点:竞聚率的物理意义,典型的共聚物组成曲线 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能运用相关知识对共聚反应结构做出判断,能大致了解不同单体共聚其高聚物组成。独立完成课后作业。 |
第五章 聚合实施方法 |
|
4 |
1.本体,溶液,悬浮,乳液等各种聚合方法的优缺点及其应用场合 |
掌握 |
2 |
2.悬浮聚合机理 |
了解 |
1 |
3.乳液聚合机理,一般了解其动力学 |
理解 |
1 |
重点与难点:本体,溶液,悬浮,乳液等各种聚合方法的优缺点及其应用 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能运用相关知识针对不同单体采取适当的聚合方法进行聚合反应,独立完成课后作业。 |
第六章 离子聚合 |
|
4 |
1.阳、阴离子聚合的单体与催化剂及其相互间的匹配 |
掌握 |
2 |
2.离子型聚合机理及其特征,活性高分子,溶剂,温度和反离子对反应速率和分子量的定性影响 |
理解 |
1 |
3.异构化聚合,开环聚合的概念 |
了解 |
1 |
重点与难点:阳、阴离子聚合的单体与催化剂及其相互间的匹配,离子型聚合机理 |
衡量学习是否达到目标的标准能运用相关知识对不同单体采取合适的离子聚合方式并确定合适的引发体系,独立完成课后作业。 |
第七章 配位聚合 |
|
3 |
1.聚合物的立体异构现象,配位聚合,定向聚合,等规度等基本概念 |
了解 |
1 |
2.ZIEGLER-NATTA催化剂体系的组成 |
了解 |
1 |
3.α-烯烃配位聚合机理及定向的原因,了解二烯烃配位聚合的主要催化剂 |
了解 |
1 |
重点与难点:ZIEGLER-NATTA催化剂体系的组成,α-烯烃配位聚合机理及定向 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能运用相关知识认识影响丙烯配位聚合规整度的因素。独立完成课后作业。 |
第八章 开环聚合 |
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3 |
1.开环聚合的热力学与动力学特征 |
了解 |
1 |
2.环醚的阴离子开环聚合 |
掌握 |
1 |
3.己内酰胺的阴离子开环聚合 |
掌握 |
1 |
重点与难点:环醚的阴离子开环聚合 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能了解常见的开环聚合产物,对MC尼龙的制备熟悉。 |
第九章 聚合物的化学反应 |
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3 |
1.聚合物化学反应的特点,影响其反应活性的物理和化学因素 |
掌握 |
1 |
2.聚合物的降解和交联反应及其与聚合物结构的关系 |
理解 |
1 |
3.聚合物老化及防老原理,一般了解接枝和嵌段原理 |
了解 |
1 |
重点与难点:聚合物化学反应类型,与高分子结构的关系 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能了解日常生活中常见聚合物的老化降解方式。 |
高分子化学实验(三选二) |
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8 |
实验一:聚乙烯醇缩甲醛的制备 |
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4 |
1.高分子化学反应的原理 |
了解 |
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2.通过聚乙烯醇的缩醛化制备胶水,掌握PVA 缩醛化的实验技术与反应原理 |
掌握 |
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重点与难点:PVA 缩醛化的实验技术与反应原理 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能独立完成实验并撰写报告 |
实验二:聚醋酸乙烯酯的溶液聚合与聚乙烯醇的制备 |
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4 |
1.掌握聚醋酸乙烯酯的溶液聚合方法 |
了解 |
|
2.了解聚醋酸乙烯酯制备聚乙烯醇方法 |
掌握 |
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3.通过高分子转化反应了解溶液聚合、高分子侧基反应原理及醇解度测定方法 |
理解 |
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重点与难点:醋酸乙烯酯的溶液聚合方法的实施。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能独立完成实验并撰写报告 |
实验三: 甲基丙烯酸甲酯本体聚合制有机玻璃板 |
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4 |
1.了解本体聚合的特点 |
了解 |
|
2.掌握本体聚合的实施方法,并观察整个聚合过程中体系粘度的变化过程。 |
掌握 |
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重点与难点:二段法本体聚合方法的实施。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 能独立完成实验并撰写报告 |
五、推荐教材和教学参考资源
推荐教材:
1.潘祖仁.《高分子化学》(第五版).北京:化学工业出版社,2014.
教学参考资源:
1. 魏无际,俞强,崔益华. 高分子化学与物理基础. 北京:化学工业出版社,2005.
2.王槐三,寇晓康.《高分子化学教程》.北京:科学出版社,2002.
3.[美]Harry R. Allcock.《现代高分子化学》.北京:科学出版社(英文影印版),2004.
4.潘才元.《高分子化学》.北京:中国科技大学出版社,1997.
5.林尚安.《高分子化学》.北京:科学出版社,2000.
6.夏炎.《高分子科学简明教程》.北京:科学出版社,2005.
7.金关泰.《高分子化学的理论及应用进展》.北京:中国石化出版社,1995.
六、其他说明
1.在教学过程中,采用多媒体辅助教学,帮助学生理解各重点和难点
2.教学过程中注意启发式教学,培养学生的综合应用能力
3.要求学生多练习
大纲修订人:蒲侠 修订日期:2017.12.17
大纲审定人: 审定日期: