高分子化学教学大纲

1、精品文档教学大纲1. 一般信息课程代码：【110821】课程学分：【3 学分】总学时数：【48】面向专业：高分子材料、复合材料、纺织化学、精细化工、生物工程、纺织工程等专业的本科生课程性质：【必修】开课院系：材料学院使用教材 ： 【高分子化学】，余木火主编，中国纺织出版社，1999 年先修课程：【有机化学、物理化学】2. 课程简介高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的一门科学，是高分子科学与工程专业学生必修的一门专业基础课。它以无机化学、有机化学、物理化学和分析化学等四大化学为基础，同时也为后继的专业课程打下必要的理论基础。课程主要学习有关高分子化合物的基本概念，高分子化合物合成的基本原理、

2、反应动力学、聚合方法，以及合成高分子和天然高分子的化学反应等内容。并在如下几方面进行探索：在教学中将在课堂教学、课外活动及高分子化学教学网页上对高分子科学的研究前沿及其研究热点进行深入潜出的介绍，使同学们能通过本课程的学习了解高分子科学的研究动态。作为工科学生的专业基础课，在课程教学中将对高分子工业及其产业经济进行深入潜出的介绍，使同学们建立以经济的角度考虑材料工业生产技术的基本思考方式。教学中将通过多种多样的教学方式，在专业上培养同学们牢固地掌握高分子化学的基础知识，学会提出问题、分析问题和解决问题的思路和方法，提高解决问题的能力。对部分同学将结合材料学院的科学研究以及开放实验室开始进行科学

3、改造，培养同学们的创新能力和高分子科学研究的能力。3. 选课建议该课程要求学生已熟练掌握有机化学、物理化学知识，建议本科二年级以上选修。4教学大纲教学大纲一、 课程内容第一章 绪论 （ 4 学时）1.1 高分子的基本概念1.2 高分子化合物合成方法分类及比较1.3 聚合物的分类及命名1.4 相对分子质量和相对分子质量分布1.5 高分子科学和工业的发展简史（自学）基本要求：【掌握内容】1. 高分子基本概念：单体、高分子、聚合物、低聚物结构单元、重复单元、单体单元、链节、主链、侧链、 端基、侧基聚合度、相对分子质量 聚合物结构多分散相 高分子化合物的特性及其相关结构2. 高分子化合物合成方法分类；

4、连锁聚合、逐步聚合的比较、高分子化学反应。3. 聚合物的分类按聚合物的来源分类按聚合物的性能分类按聚合物主链结构分类 按反应分类 按聚合物分子链形状分类4. 常用聚合物的命名、来源、结构特征【熟悉内容】1. 系统命名法2. 聚合物相对分子质量及其分布3. 高分子化学发展历史4. 聚合物相对分子质量及其分布对聚合物性能的影响【讨论内容】1. 高分子化学与有机化学的关系，特别是有机化学反应与高分子合成反应的关系（相同点和不同点）；2. 结合高分子科学的前沿研究课题，讨论高分子化学科学的发展方向；3. 结合高分子工业现状，讨论目前哪些地方没有使用高分子材料、为何不用、是否可能被高分子材料代替？建立金

5、属材料、无机材料、高分子材料特性的概念。第二章 逐步聚合反应（ 8 学时）2.1 逐步聚合反应的分类2.2 官能团的反应活性2.3 线形逐步聚合反应的机理2.4 线形逐步聚合反应动力学2.5 线形逐步聚合反应的相对分子质量控制2.6 线形聚合反应中的相对分子质量分布2.7 体型逐步聚合2.8 交联反应和凝胶点2.9 逐步聚合实施方法及其主要聚合物介绍基本要求：【掌握内容】1 逐步聚合的基本概念：官能团、官能度、线形缩聚、反应程度、当量系数、摩尔分数体型缩聚、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及典型聚合物的命名3 逐步聚合反应的特征4 逐步聚合官能团等活性理论5

6、线形逐步聚合反应的聚合度及聚合度控制6 体型聚合物反应7 Carothers 法计算体型逐步聚合反应的凝胶点8 逐步聚合与连锁聚合的比较9 逐步聚合实施方法及其重要聚合物的介绍【熟悉内容】1. 线形逐步聚合动力学2. 相对分子质量分布3. 影响聚合反应动力学方程的因素4. 统计法计算体型逐步聚合反应凝胶点5. 逐步共聚合6. 共聚反应的类型【讨论的内容】1. 结合高性能聚合物的发展，讨论芳环、杂环有机化学反应在合成高性能聚合物材料中的地位与作用。重温有机化学，大胆设想新型聚合物产品及其合成反应。2.结合PET生产工程，建立大规模生产聚合物的工程概念、生 产成本概念、大规模经济概念。第三章 自由

7、基聚合（ 10 学时）3 1 自由基化学及单体的聚合能力3 2 自由基聚合机理3 3 链引发反应3 4 聚合反应动力学3 5 相对分子质量和相对分子质量分布3 6 链转移反应、阻聚反应及阻聚剂3 7 自由基聚合实施方法及其重要产品介绍基本要求：【掌握内容】自由基化学自由基结构、活性及其化学反应自由基聚合的基本概念：聚合熵、聚合焓、聚合上限温度引发剂半衰期、残留分率、引发效率、诱导效应、笼蔽效应自动加速现象、凝胶效应、沉淀效应动力学链长、相对分子质量调节剂、阻聚现象和缓聚现象单体聚合能力：热力学( E, S,T,P) ；动力学(空间效应-聚合能力 , 电子效应 -聚合类型)自由基聚合的基元反应及

8、特征常用引发剂的种类和符号、引发剂分解反应式、引发剂分解速率的表征方法( 四个参数) 、引发剂选择原则自由基聚合动力学：聚合初期：三个假设、四个条件、反应级数的变化、影响速率的四因素 (M,I,T,P) ；聚合中后期反应速率的研究：自动加速现象产生的原因及理论分析；聚合反应类型相对分子质量：动力学链长的计算、聚合度及影响其的四因素(M,I,T,P)链转移：链转移类型、聚合度、动力学分析自由基聚合的四种实施方法【熟悉内容】1. 热、光、辐射聚合2. 聚合反应速率常数的测定3. 聚合动力学研究方法4. 自由基聚合的相对分子质量分布【讨论内容】1. 活性自由基聚合，2. 高分子工业与石油工业，3.

9、高分子工业产业链4. 乳液聚合的进展、环境保护、高分子纳米材料。第四章 离子型聚合（ 4 学时）4.1 离子型聚合与自由基聚合的比较4.2 活性阴离子聚合反应4.3 阳离子聚合反应及活性阳离子聚合4.4 基团转移聚合基本要求：【掌握内容】1. 离子聚合基本概念：阴离子聚合、阳离子聚合、活性聚合、异构化聚合2. 离子聚合的特征和聚合机理3. 离子聚合的典型单体4. 离子聚合的引发剂、引发剂的引发反应5. 离子聚合速率的因素6. 原子或基团重排的阳离子异构化聚合7. 活性聚合的条件及动力学8. 典型聚合物的合成及活性聚合在高分子结构设计中的应用【讨论内容】1. 通过活性阳离子聚合的发现过程，说明科

10、学发现并不是高不攀，鼓励同学们大胆想象、培养创新能力：从有机化学反应出发，寻找是否还有新的化学反应可以合成高分子新品种。第五章配位聚合（ 4 学时）5.1 聚合物的立体异构5.2 配位聚合与定向聚合5.3 Ziegler-Natta 催化剂5.4 乙烯和丙烯配位聚合5.5 二烯烃的配位聚合5.6 Ziegler-Natta 催化剂的发展基本要求：【掌握内容】1. 配位聚合基本概念：配位聚合、络合聚合、定向聚合、立构规整形聚合物、Ziegler-Natta 催化剂、单金属机理、双金属机理2. 聚a-烯姓:、聚二烯姓:的立体异构式3. Ziegler-Natta 催化剂的组成、性质及配位聚合催化剂

11、聚合机理4. 乙烯和丙烯配位聚合的催化剂、聚合生产工艺及产品结构特性【熟悉内容】1. 单金属、 双金属机理内容；影响 Ziegler-Natta 催化剂活性的因素2. Ziegler-Natta 催化剂的发现及其对聚烯烃合成的贡献3. 聚合物的立构规整性与聚合物性能之间的关系；立构规整度的测定【讨论内容】1 茂金属催化剂的结构、特性； 及其意义，再次说明有机化学知识在高分子科学与工业中的重要性。2 稀土催化剂第六章 开环聚合（ 2 学时）6.1 概述6.2 环醚的聚合6.3 内酯的聚合6.4 环酰胺6.5 N-竣基a-氨基酸酊6.6 其它有机杂环单体的聚合6.7 环烯烃的异位聚合6.8 无机或

12、部分有机环状单体的聚合6.9 开环聚合主要产品介绍基本要求：【掌握内容】1. 环状单体的开环能力，从热力学和动力学角度分析环状单体开环聚合的可能性和难易程度2. 环醚的开环聚合，环氧丙烷和四氢呋喃的开环聚合3. 开环聚合主要产品【熟悉内容】1. N-竣基a-氨基酸酊2. 其它有机杂环单体的聚合3. 环烯烃的异位聚合4. 自由基开环聚合【讨论内容】1 在高分子工业中为何只有少数的聚合物通过开环聚合制备，结合有机化学知识想象新的环壮单体及其采用开环聚合的新聚合物第七章 共聚合 （ 6 学时）7.1 引言7.2 共聚物的组成7.3 共聚物组成和转化率的关系7.4 共聚组成方程及共聚物组成曲线的讨论7

13、.5 共聚组成的序列结构7.6 自由基共聚及离子型共聚7.7 嵌锻共聚物及高分子合金基本要求：【掌握内容】1. 共聚合基本概念：无规共聚物、接枝共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、竟聚率、 恒比点、共聚物的分类和命名2. 二元共聚组成微分方程推导及以下两方程的物理意义及使用场合3. 理想共聚、交替共聚、非理想共聚（有或无恒比点）的定义，根据竟聚率值判断两单体对的共聚类型及共聚组成曲线类型、序列结构4. 共聚组成控制方法5. 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6. Q-e 值的物理意义，如何通过Q、 e 值判断两单体的共聚情况，Q-e 方程的优点

14、与不足7. 自由基共聚与离子型共聚的比较【熟悉内容】1. 影响竟聚率的因素和竟聚率测定方法2. 共聚物链结构和序列分布3. 多元共聚4. 嵌锻共聚物及高分子合金的制备方法、性能及应用【讨论内容】1. 共聚物改性的主要方法及典型共聚物的突出性能第八章 聚合物的化学反应（4 学时 ）8 1 聚合物的反应性及影响因素8 2 纤维素的反应8 3 聚乙酸乙酯的反应8 4 卤化反应8 5 芳香烃的取代反应8 6 环化反应8 7 交联反应8 8 接枝共聚物8 9 嵌段共聚物8 10 功能高分子8 11 聚合物的降解、老化及环保基本要求：【掌握内容】1. 聚合物化学反应的基本概念：几率效应、邻近基团效应2.

15、聚合物与小分子反应活性的比较及影响因素3. 典型的聚合物的化学反应聚乙酸乙酯的反应芳香烃的取代反应4. 聚合物交联反应：橡胶的硫化、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】1. 纤维素的反应、卤化反应、环化反应2. 光致交联固化3. 接枝共聚物的合成：自由基接枝聚合：ABS HIPS、大分子单体合成接枝共聚 物离子型接枝聚合4. 聚合物老化机理及老化的防止与利用5. 功能高分子的定义及主要种类【讨论内容】1. 活性聚合等在合成嵌段共聚物结构设计中的应用；2. 生物可降解聚合物的制备进展；3. 高分子材料与环保 第九章天然高分子的改性及其利用1. 多糖类高分子2. 橡胶与古塔波胶（杜仲胶）3. 蛋白质二、课程内容重点、难点、深度和广度“高分子化学”重点是自由基聚合和逐步聚合两章。自由基聚合和逐步聚合分别属于两种不同的聚合机理，即连锁聚合和逐步聚合，因此具有典型的代表性。另外，自由基聚合的理论比较成熟，且应用面广，无论在理论上还是在应用上都有一定的深度和广度，通过本章的学习对