高分子化学教学大纲@北师大.doc

高分子化学Polymer Chemistry【课程编号】0215001015【课程类别】学科基础【学分数】3【适用专业】化学【学时数】48【编写日期】2009-9一、教学目标高分子化学课为北京师范大学化学学院本科生开设的学科基础课，开课时间为第五个学期。通过本课的学习，使化学专业的学生掌握高分子的定义、分类、命名、合成与反应，同时了解一些重要的高分子材料及高分子领域的最新进展。二、教学内容和学时分配（一）前言 2 学时主要内容：1高分子材料与人类的关系2高分子化学课的地位3高分子科学的研究内容4高分子科学的重要性教学要求：（1）熟悉周围常用的一些高分子材料的名称；（2）了解高分子科学的研究内容；（3）明确高分子化学课的地位和高分子科学的重要性。（二）第一章 绪论 4 学时主要内容：1.1 高分子(材料)科学(与工程)学科的建立与发展1.2 高分子化学中涉及的基本概念1.3 大分子结构式与聚合反应方程式1.4 高分子化合物的命名、分类及特点1.5 高分子的相对分子质量及其相对分子质量分布1.6 聚合反应的分类教学要求：掌握内容：（1）高分子基本观念：高分子化合物、单体、重复结构单元、链节、结构单元、单体单元、聚合度、相对分子质量；（2）聚合反应方程式的书写规范；（3）高分子化合物的特点及分类；（4）常用高分子化合物的命名、来源及结构特征；（5）高分子的相对分子质量及其相对分子质量分布；（6）聚合反应的分类。熟悉内容：（1）高分子(材料)科学(与工程)学科的发展简史；（2）系统命名法。（三）第二章 逐步聚合 8 学时主要内容：2.1 概述2.2 缩合聚合反应2.3 线型缩聚反应平衡2.4 线型缩聚反应动力学2.5 线型缩聚物相对分子质量的控制及其分布2.6 重要缩聚物举例2.7 体型缩聚反应2.8 缩聚反应实施方法教学要求：掌握内容：（1）逐步聚合的基本概念：线型缩聚反应、官能团、官能度、反应程度、官能团等活性、官能团摩尔系数（当量系数）、体型缩聚、平均官能度、无规预聚物、结构预聚物、凝胶化作用、凝胶点；（2）逐步聚合反应的分类；（3）线型缩聚反应的历程及其特点；（4）反应程度与聚合度的关系Carothers方程；（5）平衡常数与聚合度的关系；（6）线型缩聚物相对分子质量的控制；（7）体型缩聚反应的特点；（8）典型的线型和体型缩聚物的合成反应；（9）Carothers法计算体型逐步聚合反应的凝胶点。熟悉内容：（1）线型缩聚反应动力学影响；（2）缩聚反应平衡的因素；（3）线型缩聚物的相对分子质量分布；（4）统计法计算体型逐步聚合反应的凝胶点。（四）第三章 自由基聚合 8 学时主要内容：3.1 连锁聚合反应单体3.2 连锁聚合反应热力学3.3 自由基聚合反应机理和特点3.4 引发剂和引发反应3.5 自由基聚合反应速率3.6 聚合度和链转移3.7 阻聚和缓聚3.8 速率常数的测定与计算3.9 相对分子质量分布、控制和影响因素3.10 聚合反应实施方法教学要求：掌握内容：(1) 自由基聚合的基本概念：链式聚合、活性中心、聚合热、聚合极限温度、自由基聚合、基元反应、链引发、链增长、链终止、双基偶合终止、双基歧化终止、半衰期、引发效率、诱导分解、笼蔽效应、自动加速现象、动力学链长、自由基寿命、链转移常数、阻聚、阻聚剂、缓聚、缓聚剂、诱导期、乳化剂、乳化作用、临界胶束浓度、增容胶束、胶粒；(2) 单体的聚合能力及对聚合类型的选择；(3) 引发剂的种类、分解反应式及选择；(4) 典型自由基聚合的链引发反应、链增长反应、链转移反应及链终止反应；(5) 掌握典型聚合物（如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯；聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯；聚醋酸乙烯酯等 ）的合成反应；(6) 聚合反应初期聚合速率的推导、应用；(7) 自动加速现象产生原因、影响因素及控制调节；(8) 动力学链长与无链转移时的聚合度；(9) 链转移反应及有链转移时的聚合度；(10)动力学链长与自由基寿命；(11)各种聚合反应实施方法的基本组成及优缺点；(12)悬浮聚合与乳液聚合的机理；(13)逐步聚合反应与连锁聚合反应特点的比较。熟悉内容：（1）典型聚合物的制备方法：苯乙烯本体聚合、甲基丙烯酸甲酯的本体聚合；丙烯腈的溶液聚合、氯乙烯的悬浮聚合；醋酸乙烯酯的乳液聚合；（2）反应速率及速率常数的测定与计算；（3）阻聚剂和阻聚机理；（4）烯丙基单体的自动阻聚作用。（5）相对分子质量的控制（五）第四章 离子聚合 9 学时主要内容：4.1 阴离子型聚合反应4.2 阳离子型聚合反应4.3 自由基聚合与离子型聚合比较4.4 配位聚合反应4.5 开环聚合反应教学要求：掌握内容：（1）离子聚合的基本概念：阴离子型聚合、阳离子型聚合、配位聚合、定向聚合、Ziegler-Natta引发体系、立构规整聚合物、全同立构聚合物、间同立构聚合物、无规立构聚合物、立体规整度、等规度（全同指数）、开环聚合；（2）阴、阳离子聚合反应体系组成；（3）阴、阳离子聚合的特征和聚合机理；（4）阴、阳离子聚合反应的影响因素；（5）Ziegler-Natta引发体系的组成；（6）丙烯配位聚合反应历程；（7）丙烯配位聚合的单金属活性中心、双金属活性中心机理；（8）各种连锁聚合反应特点的比较；（9）环状单体的开环聚合能力；（10）开环聚合的特征；（11）环醚（环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、三聚甲醛）、环酰胺（己内酰胺）的开环聚合。熟悉内容：（1）阳离子聚合的异构化过程；（2）阴、阳离子聚合及配位聚合反应动力学；（3）茂金属引发剂；（4）共轭二烯、乙烯及极性单体的配位聚合反应；（5）环硅氧烷、羰基化合物的开环聚合。（六）第五章 共聚合 5 学时主要内容：5.1 概述5.2 二元共聚物组成方程5.3 二元共聚物组成曲线5.4 共聚物组成的控制5.5 二元共聚物序列结构5.6 竞聚率测定和影响因素5.7 单体和自由基的活性5.8 Q-e 概念5.9 共聚交联和互穿网络5.10 离子型共聚教学要求：掌握内容：（1）共聚合基本概念：无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、链段（序列）分布、竞聚率、恒比点；（2）共聚物的分类和命名；（3）二元共聚物组成微分方程推导及方程的物理意义；（4）理想共聚、交替共聚、有恒比点的非理想共聚、无恒比点共聚及嵌段共聚的定义及组成曲线；（5）根据竞聚率值判断两单体对的共聚物组成曲线类型；（6）共聚组成控制方法；（7）单体和自由基活性的表示方法，取代基的共轭效应、极性效应及位阻效应对单体和自由基活性的影响；（8）Qe值的物理意义，根据Q、e值判断两单体的共聚情况。熟悉内容：（1）影响竞聚率的因素和竞聚率测定方法；（2）共聚物链结构和链段序列分布函数；（3）离子型共聚与自由基共聚合的不同及影响因素。（七）第六章 高分子控制合成 4 学时主要内容：6.1 概述6.2 活性阴离子聚合6.3 活性/可控阳离子聚合6.4 活性/可控自由基聚合6.5 基团转移聚合教学要求：（1）高分子控制合成的基本概念：活性聚合、可控聚合、模型聚合物、引转终止剂；（2）活性聚合的四大特征；（3）活性阴离子聚合的特点；（4）极性单体（甲基）丙烯酸甲酯）的活性阴离子聚合的条件；（5）乙烯基醚单体的活性/可控阳离子聚合；（6）异丁烯类单体的活性/可控阳离子聚合；（7）活性/可控自由基聚合的特点和主要方法。熟悉内容：（1）活性/可控阴离子聚合的应用；（2）活性/可控阳离子聚合的应用；（3）实现自由基可控聚合的各种方法（TEMPO引发体系、可逆加成断裂链转移自由基聚合（RAFT）、原子转移自由基聚合（ATRP）以及极性单体MMA的基团转移聚合（GTP）的引发体系类型、适用单体类型、反应温度范围等。（八）第七章 高分子基本化学反应 4 学时主要内容：7.1 概述7.2 高分子化学反应特征7.3 高分子化学反应的分类7.4 高分子化学反应的影响因素7.5 高分子化学反应的应用7.6 聚合物老化和防老化教学要求：掌握内容：（1）高分子化学反应的基本概念：高分子化学反应、几率效应、邻近基团效应、硫化、解聚反应、老化；（2）高分子反应的特征及影响高分子化学反应的因素；（3）高分子化学反应的分类以及典型的聚合物的化学反应（如聚乙烯醇和维尼纶、非离子型和离子型聚丙烯酰胺、苯环上取代反应和离子交换树脂）；（4）高分子交联反应：橡胶的硫化、不饱和聚酯的固化、饱和聚烯烃的过氧化物交联；（5）典型聚合物的热降解反应：PMMA、PE、PP、PVC、PS等。熟悉内容：纤维素的反应。（九）第八章 功能高分子简介 3 学时主要内容：8.1 概述8.2 化学功能高分子8.3 物理功能高分子8.4 生物功能高分子教学要求：掌握内容：（1）功能高分子的基本概念：材料的性能、材料的功能、功能高分子；（2）功能高分子的大的分类及进一步分类（如化学功能高分子：离子交换树脂、吸附树脂、高分子分离膜、乙烯醇和维尼纶；苯环上取代反应和离子交换树脂；物理功能高分子：光活性高分子（感光树脂、光致变色高分子、光致导电高分子）、导电高分子、电致发光高分子等；生物功能高分子：高分子药物、医用高分子材料等）。熟悉内容：常见的功能高分子材料的名称、功能特点。（十）第九章 工程高分子简介 1 学时主要内容：9.1 概述9.2 重要工程高分子教学要求：掌握内容：（1）工程高分子基本概念：高分子材料、助剂、工程塑料、工程高分子；（2）重要工程高分子的结构式及其制备的反应式：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂。熟悉内容：重要工程高分子的性能。三、教材与学习资源主要参考书1潘祖仁. 高分子化学（第四版）. 北京：化学工业出版社，2007年2张兴英，程珏，赵京波主编，高分子化学. 北京：化学工业出版社，2006年3王槐三，寇晓康. 高分子化学教程（第二版）. 北京：科学出版社，2007年4Paul J Flory. Principles of polymer Chemistry （高分子化学原理）. Ithaca: Cornell University Press，1953. 北京：世界图书出版公司，2003年6月数字资源中国学术期刊