广西民族大学化生学院2014-2015第一学期专业课课程大纲之高分子化学(高分子材料与工程专业)1.doc

高分子化学Polymer Chemistry【课程编号】XZ27105【课程类别】专业限选课【学分数】2.5【先修课程】有机化学，物理化学【学时数】64【编写日期】2010.5【适用专业】高分子材料与工程专业 一、教学目的、任务高分子化学是高分子材料等的专业基础课，以有机化学、物理化学等为基础，又为后继课程“聚合物合成工艺学”、“聚合反应工程学”等打下理论基础。高分子化学是研究聚合物的合成原理及其化学反应的一门学科。它的任务是通过课堂教学，使学生掌握高分子的基本概念、合成高分子化合物的基本原理及控制聚合反应速度、分子量及其分布的方法、高分子反应的特征、以及根据产品选择聚合方法的能力。二、课程教学的基本要求1、掌握高分子的基本概念。掌握连锁聚合、逐步聚合等主要的聚合反应类型的反应原理及控制方法。2、掌握高分子科学的基本理论。注重理论联系实际，对一些基本反应、基本公式、重要机理，不仅要了解，还要会推导、计算，并应用于实际。3、使学生通过学习不仅对高分子科学有所了解，而且具备了一定的自学能力，为今后进一步的学习打下坚实的基础。三、教学内容和学时分配（必备项）（一）第一章绪论 3学时主要内容：1.1. 高分子基本概念1.2 聚合物分类和命名 1.2.1聚合物的分类 1.2.2聚合物的命名1.3 聚合反应 1.3.1按单体-聚合物结构变化分类1.3.2按聚合机理分类1.4 聚合物的分子量和分子量分布 1.4.1平均分子量 1.4.2分子量分布1.5大分子微观结构1.6 线型、支链型和体型大分子1.7聚集态和热转变 1.7.1聚合态结构 1.7.2玻璃化温度和熔点1.8 高分子材料和力学性能教学要求：1要求掌握高分子化合物的基本概念、命名及分类；2初步了解聚合物的平均分子量、分子量分布、结构性能等基本概念；3了解高分子材料学科极其工业发展概况（二）第二章 缩聚和逐步聚合 10 学时主要内容：2.1引言2.2缩聚反应2.3线型缩取聚反应的机理 2.3.1线形缩聚和成环机理 2.3.2线形缩聚机理 2.3.3缩聚中的副反应2.4 线型缩聚动力学 2.4.1官能团等活性概念 2.4.2线形缩聚动力学2.5线形缩聚物的聚合度 2.5.1反应程度和平衡常数对聚合度的影响 2.5.2基团数比对聚合度的影响2.6线形缩聚物的分子量分布 2.6.1分子量分布函数 2.6.2分子量分布宽度2.7体形缩聚和凝胶化作用2.7.1 Carothers法凝胶点的预测2.7.2 Flory统计法2.7.3凝胶点的测定方法2.8 缩聚和逐步聚合的实施方法 2.8.1缩聚热力学和动力学的特征 2.8.2逐步缩聚的实施方法教学要求：1 掌握缩聚反应、逐步加聚反应、单体的官能度、反应程度、平均聚合度、摩尔系数、平均官能度、凝胶点等几个概念和定义；2 了解单体对逐步聚合反应的影响；3 掌握线型缩聚反应中官能团等活性假设、反应程度与聚合度的关系、平衡常数与聚合度的关系；4 了解影响缩聚反应平衡的因素；5 掌握线型缩聚物分子量的控制；6 了解不平衡缩聚反应的特点；7 了解缩聚反应的实施方法；8 掌握体型缩聚反应的特点，会用Carothers方程计算凝胶点（三）第三章 自由基聚合 15 学时主要内容：3.1加聚和连锁聚合概述3.2烯烃类单体对聚合机理的选择性3.3聚合热力学和聚合-解聚平衡 3.3.1加聚和连锁聚合概述 3.3.2聚合热(焓)和自由能 3.3.3聚合上限温度和平衡单体浓度 3.3.4压力对聚合-解聚平衡的热力学参数的影响3.4自由基聚合机理 3.4.1自由基的活性 3.4.2自由基聚合机理 3.4.3自由基聚合和逐步缩聚机理特征的比较3.5引发剂 3.5.1引发剂的种类 3.5.2氧化-还原引发体系 3.5.3引发剂分解动力学 3.5.4引发剂效率 3.5.5引发剂的选择3.6聚合速率 3.6.1概述 3.6.2微观聚合动力学研究方法 3.6.3自由基聚合微观动力学3.6.4自由基聚合基元反应速率常数3.6.5 温度对聚合速率的影响3.6.6凝胶效应和宏观聚合动力学3.6.7转化率-时间曲线类型3.7动力学链长和聚合度3.8链转移和聚合度 3.8.1链转移反应对聚合度的影响 3.8.2向单体转移 3.8.3向引发剂转移 3.8.4向溶剂或链转移剂转移 3.8.5向大分子转移3.9聚合度分布 3.9.1歧化终止时间的聚合度分布 3.9.2偶合终止时间的聚合度分布3.10阻聚和缓聚3.10.1阻聚剂和阻聚机理3.10.2烯丙基单体的自阻聚作用3.11自由基寿命和链增长、链终止速率常数测定 3.11.1非稳态阶段自由基寿命的测定 3.11.2假稳态阶段自由基寿命的测定3.12可控/活性自由基聚合 3.12.1概述 3.12.2氮氧稳定自由基法 3.12.3引发转移终止剂法 3.12.4原子转移自由基聚合法 3.12.5可逆加成-断裂转移法教学要求：1.掌握自由基聚合机理；2.了解自由基聚合引发剂及引发反应；3.了解自由基聚合反应动力学；4. 掌握链转移反应等因素对分子量的影响（四）第四章 自由基共聚合 7 学时主要内容：4.1 引言 4.1.1共聚物的类型和命名 4.1.2研究共聚合反应的意义4.2二元共聚物的组成 4.2.1共聚物组成微分方程 4.2.2共聚行为类型-共聚物组成曲线 4.2.3共聚物组成与转化率的关系4.3. 二元共聚物微结构和链段序列分布；4.4.前末端效应4.5多元共聚4.6竞聚率 4.6.1竞聚率的测定 4.6.2影响竞率的因素4.7单体活性和自由活性 4.7.1单体的相对活性 4.7.2自由基活性 4.7.3取代基对单体活性和自由基活性的影响4.8 Q- e概念。教学要求：1 掌握二元共聚物的分类；2 了解二元共聚物组成方程及组成曲线；3掌握共聚物组成分布及其组成的控制方法；4了解影响竞聚率的因素（五）第五章 聚合方法 5 学时主要内容：5.1 引言5.2本体聚合 5.2.1苯乙烯连续本体聚合 5.2.2甲基丙烯酸甲酯的间歇本体聚合-有机玻璃板的制备5.3溶液聚合 5.3.1自由基溶液聚合 5.3.2丙烯腈连续溶液聚合 5.3.3醋酸乙烯酯溶液聚合5.4悬浮聚合 5.4.1概述 5.4.2液-液分散和成粒过程 5.4.3分散剂和分散作用 5.4.4氯乙烯悬浮聚合 5.4.5苯乙烯悬浮聚合5.5乳液聚合 5.5.1概述 5.5.2乳液聚合的主要组分 5.5.3乳化剂和乳化作用 5.5.4乳液聚合机理 5.5.5乳液聚合动力学教学要求：1了解本体聚合的实施方法；2 掌握溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合的实施方法（六）第六章 离子聚合 6 学时主要内容：6.1引言6.2阴离子聚合 6.2.1阴离子聚合烯类单体 6.2.2阴离子聚合的引发剂和引发反应 6.2.3单体和引发剂的匹配 6.2.4活性阴离子聚合的机理与应用 6.2.5特殊链终止和链转移反应 6.2.6活性阴离子聚合动力学 6.2.7阴离子聚合增长速率常数及其影响因素 6.2.8丁基锂的缔合和解缔合 6.2.9丁基锂的配位能力和定向作用6.3阳离子聚合 6.3.1阳离子的烯类单体 6.3.2阳离子聚合的引发体系和引发作用 6.3.3阳离子聚合机理 6.3.4阳离子聚合动力学 6.3.5影响阳离子聚合速率常数的因素 6.3.6聚异丁烯和丁基橡胶6.4离子聚合与自由基聚合的比较6.5离子共聚 6.5.1阴离子共聚 6.5.2阳离子共聚教学要求：1 掌握阳离子聚合适用的单体和引发剂；2 了解阳离子聚合机理；3 掌握阴离子聚合适用的单体和引发剂；4 掌握阴离子聚合反应机理，活的聚合及其应用（七）第七章 配位聚合 5学时主要内容：7.1引言7.2聚合物的立体异构现象 7.2.1立体(构型)异构及其图式 7.2.2立构规整聚合物的性能 7.2.3立构规整度7.3 Ziegler-Natta引发剂 7.3.1 Ziegler-Natta引发剂的两主要组分 7.3.2 Ziegler-Natta引发剂的溶解性能 7.3.3 Ziegler-Natta引发剂的反应 7.3.4 Ziegler-Natta引发剂两组分对聚丙烯等规度和聚合活性的影响 7.3.5 Ziegler-Natta引发体系的发展7.4丙烯的配位聚合 7.4.1丙烯配位聚合反应历程 7.4.2丙烯配位聚合动力学 7.4.3 丙烯配位聚合的定向机理7.5 极性单体的配位聚合7.6 茂金属引发剂7.7共轭二烯烃的配位聚合教学要求：1要求掌握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，Ziegler-Natta催化体系的组成。2了解丙烯配位阴离子聚合机理及定向的原因，极性单体的配位阴离子聚合，二烯烃配位聚合的主要催化剂。（八）第八章 开环聚合 5学时主要内容：8.1环烷烃开环聚合热力学8.2杂环开环聚合热力学和动力学特征8.3三元环醚的阴离子开环聚合 8.3.1环氧乙烷阴离子开环聚合的机理和动力学 8.3.2聚醚型表面活性剂的合成原理 8.3.3环氧丙烷阴离子开环聚合的机理和动力学8.4环醚的阳离子开环聚合 8.4.1概述 8.4.2丁氧环和四氢呋喃的阳离子开环聚合 8.4.3环醚的阳离子开环聚合机理8.5羰基化合物和三氧六环的阳离子开环聚合 8.5.1羰基化合物的阳离子开环聚合 8.5.2三氧六环(三聚甲醛)的阳离子开环聚合8.6己内酰胺的阳离子开环聚合 8.6.1概述 8.6.2己内酰胺阴离子开环聚合的机理8.7聚硅氧烷 8.7.1单体 8.7.2聚合原理 8.7.3结构性能与应用教学要求：1了解开环聚合的特征；2了解环状单体的种类及其聚合能力；3了解环醚的开环聚合。（九）第九章 聚合物的化学反应 6 学时主要内容：9.1聚合物化学反应的特征 9.1.1大分子基团的活性 9.1.2物理因素对基团活性的影响9.1.3化学因素对基团活性的影响9.2聚合物的基团反应9.3反应功能高分子9.4接枝共聚9.6嵌段共聚9.5扩链9.6交联；9.7降解与老化教学要求：掌握聚合物化学反应的特点，聚合物聚合度的相似转变，聚合物的接枝、扩链、交联反应；高聚物的降解、老化及防老化原理。（十）机动 (段考或复习) 2 学时四、教学重点、难点及教学方法（必备项）（一）教学重点：聚合物的基本概念、结构、分子量和分子量分布；官能度及官能团等活性假设；反应程度与聚合度的关系；缩聚平衡方程；线型缩聚物分子量的控制；体型缩聚反应及Carothers方程；单体结构与聚合类型；引发剂与引发反应；聚合速率方程；链转移反应与分子量的关系；二元共聚物的分类；二元共聚物组成方程及组成曲线；竞聚率；共聚物组成的控制；悬浮聚合；乳液聚合；阴、阳离子聚合各适用的单体和引发剂；阳、阴离子聚合反应机理。（二）教学难点 ：高分子与小分子的区别；聚合物的结构与命名；聚合物平均聚合度的计算；聚合物分子量多分散性；官能度；线型与体型缩聚物形成条件的区别；平均聚合度的计算；单体结构与聚合类型；引发反应；自动加速现象；竞聚率；共聚物组成的控制；悬浮聚合中分散剂及其分散作用；乳液聚合中特殊的聚合机理；阴、阳离子聚合各适用的单体和引发剂。（三）教学方法与手段：课程的基本理论知识主要以多媒体形式的课堂讲授为主，重点难点力求讲深、讲透，采用讨论、演示、实验、自学等多种形式进行，切实体现学生的主体地位，充分调动教与学双方的积极性，着力提高教学效果，努力完成教学目标；通过启发式、提问式等灵活多样的教学方法，联系生活实际，激发学生的兴趣，提高课堂教学效果；通过各种渠道随时了解学生对教学的意见和要求，以利于教学水平和教学质量的提高。五、考核方式及成绩评定方式闭卷或考查。平时考核（含实验、段考、作业、平时表现）占30