《高分子化学实验》教学大纲

高分子化学实验教学大纲 一、课程基本信息课程名称（中、英文）： 高分子化学实验（POLYMER CHEMISTRY EXPERIMENTS）课程号（代码）：课程类别：专业基础实验课（必修课）学时： 24 学分：1二、教学目的及要求高分子化学实验课程是配合理论课教学，促进该专业学生对高分子化学基本知识和基本原理的理解，掌握各种聚合方法的原理，特点及控制方法，能够熟练和规范地进行高分子化学实验的基本操作，掌握实验技术和基本技能，以及基本实验仪器的使用。引导学生注意观察实验现象，认真完成原始数据记录，并善于分析实验现象，使学生能正确的处理实验数据和撰写实验报告。通过实验课的训练，培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力。使学生养成严谨的科学态度，良好的实验习惯，培养学生实事求是的独立能力和基础的科研能力。要求学生实验前认真仔细阅读实验内容，了解实验的目的要求，并写出预习报告，包括实验的原理和实验技术，实验操作的次序和注意点，数据记录的格式，以及预习中产生的疑难问题等。检查实验装置和试剂是否符合实验要求，并作好实验的各种准备工作，记录当时的实验条件。指导老师应检查学生的预习报告，讲解实验的基本要求、实验目的、基本原理、实验操作方法及注意事项，进行实验前的预习抽查，解答预习中的问题，学生达到预习要求后才能进行实验。同时要求学生仔细观察实验现象，详细记录原始数据，严格控制实验条件。每个实验小组人数控制在12人，要求学生整个实验过程中保持严谨求实的科学态度、团结互助的合作精神，积极主动探求科学规律。实验结束后学生正确处理数据，写出实验报告。实验报告应包括：实验的目的要求、简明原理、实验仪器和实验条件、实验配方、具体操作方法、数据处理、结果讨论、思考题及参考资料等。其中实验结果与讨论是实验报告的重要部分，老师应引导学生通过实验所获得的心得体会，以及对于实验结果和实验现象的分析、归纳和解释，鼓励学生进一步深入进行该实验的设想。对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1） 毕业要求 1，分指标点1.4 ；（2） 毕业要求2，分指标点2.2，2.5；（3） 毕业要求3，分解指标3.4；（4） 毕业要求4，分指标点4.1，4.2；（5） 毕业要求6，分指标点6.2；（6） 毕业要求9，分解指标9.2；三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点）第一章 苯乙烯-二乙烯苯悬浮聚合（6学时）学习悬浮聚合的实验方法,了解悬浮聚合的配方及各组份的作用。了解控制粒径的成珠条件及不同类型悬浮剂的分散机理、搅拌速度、搅拌器形状对悬浮聚合物粒径等的影响，并观察单体在聚合过程中之演变。以苯乙烯、二乙烯基苯为单体，明胶为悬浮剂，在过氧化二苯甲酰的引发作用下，以悬浮聚合方式共聚合成珠粒型产品。1、悬浮聚合试验方法及实验原理（0.5学时）要点：单体和引发剂精制方法悬浮聚合的实验方法悬浮聚合的配方及各组份的作用控制成珠粒径的条件2、悬浮聚合实验操作（5学时）要点：悬浮聚合的实验操作能力训练实验仪器的搭建调试 原料准备及称量搅拌速度、搅拌高度及搅拌叶片的选择聚苯乙烯颗粒大小控制3、实验结果分析（0.5学时）要点：分析悬浮聚合物粒径的影响因素分析单体在聚合过程中的演变过程第二章 纳米级聚苯乙烯乳液的合成 （6学时）加深对乳液聚合原理的理解，学习掌握微乳液的配制及其聚合反应操作过程。以苯乙烯为单体，十二烷基硫酸钠为乳化剂，正戊醇为助乳化剂，过硫酸钾为引发剂，去离子水为分散介质，采用微乳液聚合方式合成聚苯乙烯纳米乳液。1、纳米级聚苯乙烯乳液试验方法及实验原理（0.5学时）要点：乳液聚合原理微乳液的配制纳米级粒径的控制方法2、纳米级聚苯乙烯乳液实验操作（5学时）要点：纳米级聚苯乙烯乳液操作能力训练实验仪器的搭建调试 原料准备及称量助乳化剂的加入聚合温度和聚合时间控制搅拌速度、搅拌高度及搅拌叶片的选择3、实验结果分析（0.5学时）要点：乳胶粒子的影响因素单体在聚合过程中的演变过程珠粒的成型状态的影响因素第三章 三聚氰胺-甲醛树脂的合成 （6学时）掌握体型缩聚反应预聚合阶段的原理、印证官能度的概念、以及碱催化酚醛树脂的基本配方和操作过程。以三聚氰胺和甲醛水溶液为原料，在六次甲基四胺的催化作用下，合成得到酚醛树脂预聚物。1、体型缩聚反应预聚合阶段的试验方法及实验原理（0.5学时）要点：体型缩聚反应预聚合阶段的原理官能度的概念反应终点控制热固型预聚物热压成型的特点2、体型缩聚反应预聚合阶段的实验操作（5学时）要点：体型缩聚反应预聚合阶段实验操作能力训练实验仪器的搭建调试 原料准备及称量物料的PH值的控制 实验过程中反应温度及时间的控制 沉淀比测定3、实验结果分析（0.5学时）要点： 三乙醇胺的作用 反应温度、时间、PH值、粘度对反应结果的影响第四章 聚酯反应速率常数的测定（6学时）缩聚动力学的一般原理及其研究方法，掌握熔融缩聚基本配方、操作要点和缩聚反应速率常数测定，以对甲苯磺酸催化己二酸和乙二醇的缩聚反应测定速率常数k，并且测定反应时间t以及t时刻所对应的平均聚合度Xn。1、聚酯反应速率常数测定的试验方法及实验原理（0.5学时）要点：缩聚动力学的一般原理及其研究方法反应速率常数的概念2、聚酯反应速率常数测定的实验操作（5学时）要点：反应速率常数的测定实验操作能力训练实验仪器的搭建调试 原料准备及称量氮气鼓泡速度及出水速度和出水量 实验过程搅拌速度和反应温度控制3、实验结果分析（0.5学时）要点：计算起始单体浓度计算反应速率常数 影响聚合度的原因活化能E四、教材（名称、作者、出版社、出版时间）高分子化学及物理实验讲义，高分子化学教研室主编， 2004年。五、主要参考资料1.高分子化学实验何卫东编中国科学技术大学出版社，2005.2.高分子科学与材料工程实验.刘剑平等.化学工业出版社，2005.3.高分子科学与工程实验.欧国荣等.华东理工大学出版，1997.4.高分子实验技术（修订版）.复旦大学高分子科学系高分子科学研究所编.复旦大学出版社，1993.六、成绩评定（注明期末、期中、平时成绩所占的比例，或理论考核、实践考核成绩所占的比例）成绩评定 ，对每个实验记分，最终取平均分。其中每个实验预习报告并写出实验纲要占10%，实验动手能力、实验技能、团队协作精神、解决实验过程中出现的问题占60%（实验过程中，教师巡视学生的实验操作情况，给出成绩），实验报告占30%。评分等级：评定成绩分优、良、中、及格、不及格五个等级：实验成绩按100分计, 90分以上为优, 8089分为良, 7079分为中, 60分为及格, 低于60分为不及格，需重修该课程。附录：毕业要求及分指标点分指标点毕业要求1工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。1.1掌握数学及其相关领域的基础理论知识，能对工程数据进行统计分析，对复杂工程问题进行适当的数学表述。1.2掌握基础化学及其相关领域的基础理论知识，对一些涉及化学有关的复杂工程问题，有初步分析的能力。1.3掌握物理及相关自然科学的基础理论知识，能够解释复杂工程中的自然现象。1.4掌握高分子材料专业基础课程及其相关领域的基础理论知识，并能用于解决高分子材料相关领域复杂工程问题。1.5掌握高分子材料专业工程基础课程及其相关领域的基础理论知识，并能用于解决高分子材料相关领域复杂工程问题。毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。2.1能够应用数学基础知识和基本原理，进行高分子材料及相关领域复杂工程问题分析、识别、表达的能力。2.2能够应用化学基础知识和基本原理，进行高分子材料及相关领域复杂工程问题分析、识别、表达的能力。2.3能够应用物理及相关自然科学基础知识和基本原理，进行高分子材料及相关领域复杂工程问题分析、识别、表达的能力。2.4能够应用高分子材料专业基础课程及其相关领域的基础理论知识，识别、表达、并通过文献研究分析高分子材料及相关领域复杂工程问题。2.5能够应用高分子材料专业工程基础课程及其相关领域的基础理论知识，识别、表达、并通过文献研究分析高分子材料及相关领域复杂工程问题，以获得有效结论。2.6能够通过多种途经获取知识，研究分析复杂工程问题，并获得有效结论毕业要求：（3）设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3.1 掌握设计针对高分子材料复杂工程问题解决方案的所必须的专业基础知识。3.2 掌握设计针对高分子材料复杂工程问题解决方案的所必须的工程基本技能知识和工程实践技能。3.3 掌握设计针对高分子材料复杂工程问题解决方案所必须的专业工程基本技能。3.4熟悉并掌握高分子材料结构与性能的关系和分析检测手段，掌握高分子材料的成型加工方法以及高分子材料的制品设计。3.5了解高分子材料前沿发展现状和趋势；了解高分子材料工程所涉及的社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。毕业要求：（4）研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4.1 在掌握自然科学基本原理的基础上，掌握科学的实验方法，进行实验设计、分析和解释数据，并用于解决高分子材料复杂工程问题。4.2掌握基于科学原理并采用科学方法对高分子材料复杂工程问题进行研究的基本方法和基本理论（数据整理和分析）4.3培养基于科学原理并采用科学方法对高分子材料复杂工程问题进行研究对实验结果具有整理、归纳和分析的能力。4.4掌握基于科学原理并采用科学方法对高分子材料复杂工程问题进行物理化学研究，材料结构性能表征、分析测试的技能。4.5基于科学原理并采用科学方法对高分子材料复杂工程问题进行研究、信息综合有效分析，并获得合理有效结论。毕业要求：（5）使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。5.1；掌握语言工具；具有计算机应用能力，并能通过网络查阅针对复杂工程问题所需要的资料。5.2 能够选择和使用恰当的技术、资源和工具针对高分子材料复杂工程问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性。5.3在持续的工程活动中，具备收集、分析、判断、选择国内外相关技术和信息的能力并用来解决工程中遇到的复杂问题。毕业要求：（6）工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。6.1树立可持续发展的工程思想，具有高尚的道德修养和法律知识，理解人与社会，人与自然的关系，树立正确的人生观。6.2掌握将工程相关背景知识用于工程技术问题分析及解决方案制定的基本知识。6.3 掌握用于工程技术问题分析及解决方案的物理、化学和结构分析测试技能；具有较强的工程实验设计能力，并能对结果进行有效的整理、归纳和分析。6.4培养评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响的基本能力。毕业要求：（7）环境和可持续发展：能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。7.1具有积极向上的道德修养，对环境、社会可持续发展有正确的认识。7.2能够理解、分析和评价针对高分子材料复杂工程问题的工程实践对环境的影响。7.3理解、分析和评价针对高分子材料复杂工程问题的工程实践对社会可持续发展的影响。毕业要求： （8）职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。8.1 具有较扎实的人文素质修养和较强的社会责任感。8.2 在高分子材料工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行社会责任。毕业要求：（9）个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。9.1具备一定的人际交往能力，团队合作精神，能够控制自我并了解、理解他人需求和意愿，在团队中起到一定的协调、管理作用。9.2在工程实践中，能集中团队的智慧，相互协作，承担个体、团队成员以及负责人的角色。毕业要求：（10）沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。10.1 具有专业信息交流与沟通的技能，包括报告撰写，设计文档，陈述发言，表达及回应指令。10.2 至少掌握一门对外交流的语言工具，具有专业领域知识发展相关的国际化视野。10.3