《高分子物理及化学B》课程教学大纲

《高分子物理及化学B》课程教学大纲课程中英文名称：高分子物理及化学B（HighPolymerPhysicsandChemistryB）课程编码：022231924课程性质：专业必修课适用专业：非织造材料与工程学时数：64；其中：理论学时：64；学分数：4；一、课程简介（一）课程教学目的与任务高分子物理及化学是非织造材料与工程专业非织工程方向的一门专业选修课，通过本课程的学习，使学生掌握高分子的基本概念、反应机理、合成方法；掌握高分子的结构、性质及二者之间的规律性等方面的基本知识和基本理论，为以后从事高分子材料的应用、设计、研究开发奠定专业理论基础。（二）课程教学的总体要求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，制定出大致的工艺流程，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。4.基本掌握高分子微观结构与宏观性能之间的内在联系和规律，了解各种理想模型及其与实际状态的差异，并能深入了解最常用的高聚物的结构与性能特征。5.能根据需要和实际条件，用高分子物理的基本理论、观点和方法，分析、研究、计算或估算一般难度的高分子物理问题。（三）课程教学内容1.绪论2.自由基聚合3.自由基共聚4.离子型聚合5.逐步聚合反应6.高分子的化学反应7.高分子链的结构8.高聚物的聚集态结构9.高聚物的分子运动10.高分子溶液的性质11.聚合物流体的流变性质12.固体聚合物的力学性质（四）先修课程及后续课程先修课程：高等数学、概率论与数理统计、大学物理、大学化学等后续课程：短纤维非织材料工程学AⅠ、短纤维非织材料工程学AⅡ、纺熔非织材料工程学B等。二、课程教学总体安排（一）学时分配建议表课程内容教学环节讲课习题课实验设计绪论2自由基聚合8自由基共聚6离子型聚合6逐步聚合反应6高分子的化学反应2高分子链的结构6高聚物的聚集态结构6高聚物的分子运动8高分子溶液的性质4聚合物流体的流变性质6固体聚合物的力学性质4总计（学时）64（二）推荐教材及参考书目1.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，2011（2）金日光，高分子物理（第三版），北京：化学工业出版社，20072.参考书目（1）潘祖仁，高分子化学（第三版），北京：化学工业出版社，2004（2）何曼君，高分子物理（第三版），上海：复旦大学出版社，2007（3）何旭敏，高分子化学学习指导，北京：科学出版社，2007（4）董炎明，高分子物理学习指导，北京：科学出版社，2005（三）课程考核方式1．考核方式：闭卷考试2．成绩构成：平时（30%）+期末（70%）三、课程教学内容及基本要求（一）绪论（2学时）1．教学目的：了解高分子的特点与分类；掌握高分子化合物的基本概念、命名方法和反应方程式。2．教学重点与难点（1）教学重点：高分子化合物的基本概念、命名方法和反应方程式。（2）教学难点：高分子化合物的命名。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）高分子化合物的基本概念和特征（2）高分子化合物的命名和分类（3）高分子的制备方法简介5．教学要求：通过学习本章，了解高分子的特点与分类；掌握高分子化合物的基本概念、命名方法和反应方程式。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（二）自由基聚合（8学时）1．教学目的：掌握单体结构与聚合机理的关系；自由基聚合反应机理及特征；主要引发剂类型及引发机理；自由基聚合低转化率动力学及影响聚合速率和分子量的因素；本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合的定义及聚合体系组成；。2．教学重点与难点（1）教学重点：自由基聚合机理及特征，主要引发剂种类及引发机理，自由基聚合速率及影响自由基聚合的因素；本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合的定义及聚合体系组成。（2）教学难点：链引发反应与自由基聚合反应速率，动力学链长概念。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）连锁聚合反应概述（2）自由基聚合机理（3）链引发反应（4）自由基聚合反应速率（5）自由基聚合的分子量（6）自由基聚合的影响因素（7）连锁聚合实施方法5．教学要求：通过学习本章，掌握单体结构与聚合机理的关系；自由基聚合反应机理及特征；主要引发剂类型及引发机理；自由基聚合低转化率动力学及影响聚合速率和分子量的因素；本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合的定义及聚合体系组成。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（三）自由基共聚（8学时）1．教学目的：了解共聚合反应的意义、共聚物组成的控制方法、Q-e方程的意义；掌握微分组成方程的推导、几种典型共聚物组成曲线的特征；掌握单体的结构与活性的对应关系。2．教学重点与难点（1）教学重点：二元共聚物组成及控制。（2）教学难点：单体及自由基活性确定。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）概述（2）二元共聚物的组成（3）共聚物组成的控制（4）单体的结构与活性5．教学要求：通过学习本章，了解共聚合反应的意义、共聚物组成的控制方法、Q-e方程的意义；掌握微分组成方程的推导、几种典型共聚物组成曲线的特征；掌握单体的结构与活性的对应关系。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（四）离子型聚合（6学时）1．教学目的：了解离子型聚合的分类；掌握离子型聚合引发体系及引发反应，掌握丙烯配位聚合的单金属、双金属机理。2．教学重点与难点（1）教学重点：阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合理论。（2）教学难点：活性聚合、α—烯烃的配位阴离子聚合机理。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）阴离子聚合（2）阳离子聚合（3）配位聚合5．教学要求：通过学习本章，了解离子型聚合的分类；掌握离子型聚合引发体系及引发机理；掌握丙烯配位聚合的单金属、双金属机理。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（五）逐步聚合反应（6学时）1．教学目的：了解逐步聚合反应的特点和实施方法；掌握线型缩聚反应的机理与动力学，线型缩聚中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法，体型缩聚中的凝胶点的预测。2．教学重点与难点（1）教学重点：线型缩聚反应中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法。（2）教学难点：线型缩聚反应中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）概述（2）缩聚反应（3）线形缩聚反应机理（4）线型缩聚反应速度（5）线型缩聚物的聚合度（6）体型缩聚反应（7）逐步聚合方法5．教学要求：通过学习本章，了解逐步聚合反应的特点和实施方法；掌握线型缩聚反应的机理与动力学，线型缩聚中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法，体型缩聚中的凝胶点的预测。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（六）高分子的化学反应（2学时）1．教学目的：了解聚合物化学反应特点，了解接枝、扩链、交联反应原理；了解高分子的降解、老化及防老化原理，了解功能高分子的反应途径。2．教学重点与难点（1）教学重点：聚合物的相似转变，接枝、扩链、交联反应原理。（2）教学难点：聚合物侧基化学反应的特点。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）高分子化学反应的特点（2）高分子的化学反应（3）功能高分子5．教学要求：通过学习本章，了解聚合物化学反应特点，了解接枝、扩链、交联反应原理；了解高分子的降解、老化及防老化原理，了解功能高分子的反应途径。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（七）高分子链的结构（6学时）1．教学目的：掌握高分子链的结构包含的内容及其对与性能之间的关系；了解分子量及分子量分布的表征及对材料性能的影响，掌握高分子链的柔顺性概念及柔顺性主要影响因素；了解高分子链的内旋转构象及构象统计。2．教学重点与难点（1）教学重点：高分子链的柔顺性概念及柔顺性主要影响因素。（2）教学难点：高分子链构象统计。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）聚合物的结构层次及特点（2）高分子链的近程结构（3）高分子链的远程结构5．教学要求：通过学习本章，掌握高分子链的结构包含的内容及其对与性能之间的关系；了解分子量及分子量分布的表征及对材料性能的影响，掌握高分子链的柔顺性概念及柔顺性主要影响因素；了解高分子链的内旋转构象及构象统计。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（八）高聚物的聚集态结构（6学时）1．教学目的：了解高聚物的非晶态结构、晶态高聚物的结晶形态，掌握聚合物的结晶动力学、结晶度的含义及测定、聚合物的结晶热力学；掌握高分子的取向态结构的基本概念、特点和取向函数的测定方法；了解聚合物的液晶态与织态的结构特点。2．教学重点与难点（1）教学重点：聚合物典型的晶体形态及其形成条件，聚合物的结晶与熔融，聚合物的取向态结构。（2）教学难点：聚合物结晶度和取向度的测定。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）高聚物分子间的作用力（2）高聚物的非晶态结构（3）高聚物的晶态结构（4）聚合物的结晶动力学（5）聚合物的结晶热力学（6）聚合物的取向态结构5．教学要求：通过学习本章，了解高聚物的非晶态结构、晶态高聚物的结晶形态，掌握聚合物的结晶动力学、结晶度的含义及测定、聚合物的结晶热力学；掌握高分子的取向态结构的基本概念、特点和取向函数的测定方法。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（九）高聚物的分子运动（8学时）1．教学目的：了解聚合物分子的热运动的特点，掌握聚合物三态的变化规律，掌握聚合物的粘弹性的性质。2．教学重点与难点（1）教学重点：聚合物的热机械曲线，玻璃化温度和粘流温度的影响因素，聚合物的力学弛豫现象，时温等效原理。（2）教学难点：玻璃化转变的机理，橡胶态形变的热力学分析，聚合物粘弹性的力学模型。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）聚合物分子的热运动（2）聚合物的玻璃态（3）聚合物的高弹态（4）聚合物的粘流态（5）聚合物的粘弹性5．教学要求：通过学习本章，了解聚合物分子的热运动的特点，掌握聚合物三态的变化规律，掌握聚合物的粘弹性的性质。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（十）高分子溶液的性质（4学时）1．教学目的：掌握聚合物的溶解过程，溶剂的选择原则；了解溶解度参数的概念和测定，Flory—Huggins晶格模型理论的基本假设和高分子溶液热力学相关的基本公式，相互作用参数和第二维力系数的物理意义以及溶胶与冻胶的概念。2．教学重点与难点（1）教学重点：聚合物的溶解过程，聚合物溶解能力的判定。（2）教学难点：柔性链高分子溶液的热力学性质。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）聚合物的溶解（2）高分子稀溶液的热力学理论（3）高分子浓溶液（4）共混聚合物相容性的热力学判别5．教学要求：通过学习本章，掌握聚合物的溶解过程，溶剂的选择原则；了解溶解度参数的概念和测定，Flory—Huggins晶格模型理论的基本假设和高分子溶液热力学相关的基本公式，相互作用参数和第二维力系数的物理意义以及溶胶与冻胶的概念。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业（十一）聚合物流体的流变性质（6学时）1．教学目的：了解聚合物流体的类型，掌握切粘度的影响因素，熔体的弹性表现及对加工的影响。2．教学重点与难点（1）教学重点：聚合物切粘度的影响因素，聚合物熔体的弹性表现及对加工的影响。（2）教学难点：法向应力效应及其解释。3．教学方法：采用启发式、情境式、讨论式等多种行之有效的教学方法。4．教学内容：（1）引言（2）聚合物流体流变性质的表征（3）聚合物熔体的弹性5．教学要求：通过学习本章，了解聚合物流体的类型，掌握切粘度的影响因素，熔体的弹性表现及对加工的影响。同时要求学生认真听讲，做好笔记和作业。（十二）固体聚合物的力学性质（4学时）1．教学目的：掌握聚合物应力—应变曲线，了解银纹、剪切带的概念，掌握聚合物强度的影响因素、增强方法和增强机理；掌握聚合物韧性的影响因素、