《聚合物合成工艺学》课程介绍与教学大纲

PAGE8《聚合物合成工艺学》课程简介课程编号：03034011课程名称：聚合物合成工艺学/PolymerSynthesisTechnology学分：2学时：32适用专业：高分子材料与工程建议修读学期：6开课单位：高分子材料与工程系先修课程：物理化学、有机化学、高分子化学考核方式与成绩评定标准：本课程采用百分制考核，总评成绩由过程性评价和期终考试两部分组成。过程性评价成绩占定量考核成绩的40%，过程考核采用课后作业、课程表现、章节小结等相结合的方式；期终成绩考核采用开卷考试方式，期终考试成绩占定量考核成绩的60%。具体要求见本课程考核细则。教材与主要参考书目：教材：《高聚物合成工艺学》(第三版)，赵德仁、张慰盛主编，化学工业出版社，2013年5月。主要参考书目：1、《高分子合成原理及工艺学》，李克友张菊华向福如主编，科学出版社，2001年3月.2、《高分子合成工艺学》，韦军主编，华东理工大学出版社，2011年2月。3、《聚合物合成工艺学》，左晓兵，宁春花，朱亚辉主编，化学工业出版社，2014年5月。4、《高分子化学》(第四版)，潘祖仁主编，化学工业出版社，2007年4月。内容概述：聚合物合成工艺学是将高分子材料合成原理和方法应用于高分子合成工程的一门专业课程，本课程内容包括高分子合成工业的基本情况，单体的原料路线，自由基聚合的生产工艺，离子与配位聚合的生产工艺，线型缩聚物及逐步加成聚合物的生产工艺，缩聚型具有反应活性的低聚物的生产和固化，高聚物的改性工艺，主要聚合物的结构、性能与应用等内容。通过本课程的学习，要求学生掌握聚合物生产工艺方面的知识，并能将所学的合成工艺知识应用到工业生产中，为今后从事聚合物合成工艺方面的科研和生产工作打下坚实的基础。Polymersynthesistechnologyisaspecializedcoursewhichappliestheprinciplesandmethodsofpolymersynthesisinpolymersynthesisengineering,thecontentsofthecoursearemainlyasfollows:thegeneralinformationofpolymersynthesisindustry,therawmaterialroutesofmonomers,theproductiontechnologiesoffreeradicalpolymerization,theproductiontechnologiesofionsandcoordinationpolymerization,theproductiontechnologiesoflinearcondensationpolymerandstepwiseadditionpolymer,theproductionandcuringofpolycondensation-typereactiveoligomers,themodificationtechnologiesofpolymer,thestructure,performanceandapplicationofmainpolymer,etc.Throughlearningofthiscourse,studentsaredemandedtomastertheknowledgeofpolymersynthesistechnology,studentscanapplytheknowledgetoindustrialproduction,anditcanlayagoodfoundationforstudentsengaginginscientificresearchandproductionwhichinrelatedtopolymerpolymerizationtechnologyaftertheirgraduation.《聚合物合成工艺学》教学大纲课程编号：03034011课程名称：聚合物合成工艺学/PolymerSynthesisTechnology学分：2学时：32适用专业：高分子材料与工程建议修读学期：6开课单位：高分子材料与工程系先修课程：物理化学、有机化学、高分子化学一、课程性质、目的与任务聚合物合成工艺学是高分子材料与工程专业的一门主要的专业课程。通过本课程的教学，使学生了解、熟悉、掌握高分子材料的生产过程、原料路线、合成原理和工艺、主要聚合物的的结构、性能与应用等方面的知识。为学生将来从事聚合物的生产工艺开发、改性工艺开发及应用等打下坚实的基础。本课程的任务：（1）培养学生正确运用聚合物合成原理和方法、改性工艺等方面的高分子生产知识，对复杂工程问题中所涉及的高分子材料合成、改性方面的问题进行识别、表达、分析、解决的能力，（2）使学生能够根据聚合物合成工艺学相关原理和工艺知识选择适当的聚合工艺路线和生产流程。本课程支撑的高分子材料与工程专业毕业要求指标点及相应的课程目标如表1所示。表1毕业要求指标点与《聚合物合成工艺学》课程目标支撑矩阵支撑的毕业要求指标点支撑权重课程目标指标点1.4能够将工程基础知识、高分子材料专业知识和数学模型方法用于高分子材料生产、加工过程中的设计、控制和改进，并能够对高分子材料领域复杂工程问题的解决方案进行比较与综合。0.25课程目标1：能够了解不同高分子材料的结构与性能，能够将单体的原料路线、聚合物合成工艺学的合成原理和工艺知识运用于高分子材料的合成生产工艺中，通过调整合成工艺条件，控制和改进高分子材料产品的性能，并能够对高分子材料合成生产工程问题解决方案进行比较与综合。指标点3.1能够对高分子材料合成、加工的工艺路线与流程进行设计、选择，并了解影响设计目标和技术方案的各种因素。0.2课程目标2：能够根据聚合物合成工艺学的合成原理和工艺知识进行高分子材料的合成生产工艺设计，选择合适的的合成生产工艺路线和流程，并了解工艺条件对于合成生产工艺路线的影响。指标点4.4能够对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。0.3课程目标3：针对高分子材料的合成生产过程中涉及的工艺和产品质量问题，能够运用聚合物合成工艺学的合成原理和工艺知识，分析问题产生的原因，并得到合理有效结论和解决方案。二、课程目标与课程内容的支撑关系及达成途径《聚合物合成工艺学》各课程目标对应的知识模块、达成途径如表2所示。表2《聚合物合成工艺学》课程目标达成矩阵课程目标知识模块达成途径与要求课程目标1高分子合成材料的特性和在国民经济各部门中的应用；生产单体的原料路线；自由基聚合工艺基础；离子聚合反应及其工业应用；配位聚合及其工业应用；聚氨酯大分子结构与性能的关系；聚氨酯的合成原理；聚氨酯的主要原料及其特性；互穿网络聚合物；高聚物化学改性；课堂讲授：注重与《高分子化学》等基础课程的联系，使学生掌握聚合物合成工艺学的基本原理知识；使学生了解高分子合成材料的特性和应用，掌握生产单体的原料路线，使学生能够将聚合物合成工艺学的基本原理知识用于高分子材料生产的设计、控制和改进，并能够对高分子材料生产复杂工程问题的解决方案进行比较与综合；习题及讲解：通过对于习题的练习与讲解，使学生掌握高分子材料的基础知识和聚合物合成工艺学的原理知识。章节总结：由学生自行完成章节小结，加强学生自学能力提高。课程目标2高分子化合物生产过程；本体聚合生产工艺；悬浮聚合生产工艺；溶液聚合生产工艺；乳液聚合生产工艺；离子聚合与配位聚合生产工艺；线型高分子量缩聚物的生产工艺；具有反应活性低分子量缩聚物的生产工艺；课堂讲授：使学生掌握高分子化合物的生产过程，使学生掌握自由基聚合、 离子聚合、配位聚合与逐步聚合的生产工艺知识，使学生能够对高分子材料合成工艺路线与流程进行设计、选择，并了解影响设计目标和技术方案的各种因素；案例教学：通过具体的聚合物合成工艺工业生产案例讲解，加强学生对聚合物合成工艺学的相关知识的掌握，培养学生的工程概念。习题及讲解：通过对于习题的练习与讲解，使学生掌握高分子材料的生产过程和合成工艺方面的知识。章节总结：由学生完成章节小结，加强学生自学能力提高。课程目标3高分子化合物生产流程评价和新工艺、新产品的开发；高分子合成工业的三废处理与安全、废旧高分子材料的回收利用、可降解塑料；聚氨酯泡沫塑料；聚氨酯橡胶； 共聚改性工艺；共混聚合物；三大合成材料；课堂讲授：使学生掌握高分子合成工业的三废处理与安全、废旧高分子材料的回收利用、可降解塑料和聚合物的生产与改性方面的工艺知识，使学生能够对高分子材料的合成生产过程中涉及的工艺和产品质量问题，能够运用聚合物反应原理的合成原理和工艺知识，分析问题产生的原因，并得到合理有效结论和解决方案；案例教学：通过具体的聚合物合成工艺工业生产案例讲解，加深学生对聚合物合成工艺学的相关知识的掌握，强化学生的工程概念。习题及讲解：通过对于习题的练习与讲解，加深学生对于高分子材料的生产过程和合成工艺方面的知识理解。章节小结：由学生完成章节小结，加强学生自学能力提高三、教学内容及学时分配本课程总学时数为32学时，课程教学共有8章，具体内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排对应的课程目标123第一章绪论4第一节高分子合成工业概述A√第二节高分子合成材料的特性和在国民经济各部门中的应用B√第三节高分子化合物生产过程A☆△√√第四节高分子化合物生产流程评价和新工艺、新产品的开发B√√第五节高分子合成工业的三废处理与安全、废旧高分子材料的回收利用、可降解塑料B√√第二章生产单体的原料路线2第一节石油化工原料路线A☆△√第二节煤炭原料路线B√第三节从动植物获得的原料路线B√第三章自由基聚合工艺8第一节自由基聚合工艺基础A☆√√第二节本体聚合生产工艺A√√第三节悬浮聚合生产工艺A√√第四节溶液聚合生产工艺B√√第五节乳液聚合生产工艺A☆△√√第四章离子聚合与配位聚合生产工艺4第一节离子聚合反应及其工业应用B√√第二节配位聚合及其工业应用B√√第三节离子聚合与配位聚合生产工艺A☆△√√第五章缩合聚合生产工艺4第一节缩合聚合概述B√第二节线型高分子量缩聚物的生产工艺A☆△√√第三节具有反应活性低分子量缩聚物的生产工艺A√√第六章逐步加成聚合物的生产工艺4第一节逐步加成聚合概述B√第二节聚氨酯的合成原理A☆√√第三节聚氨酯的主要原料及其特性A☆√第四节聚氨酯大分子结构与性能的关系A☆△√√第五节聚氨酯泡沫塑料A√√第六节聚氨酯橡胶B√√第七节其他类型的聚氨酯材料B√√第七章高聚物改性工艺4第一节共聚改性工艺A☆△√√第二节共混聚合物B√√第三节互穿网络聚合物A☆√√第四节高聚物化学改性B△√√第八章高分子合成材料2第一节三大合成材料B√√（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）各章节能力培养要求：第一章：要求学生了解高聚物合成发展过程；识别高分子材料的特性，掌握合成树脂和合成橡胶的概念；了解高分子材料在国民经济和高科技中的重要地位和作用；掌握高分子化合物合成生产的六个主要过程：(1)原料准备与精制过程(2)催化剂(或引发剂)配制过程(3)聚合过程和设备(4)分离过程(5)聚合物后处理过程(6)回收过程；能够对于高分子化合物生产流程进行评价；了解高分子化合物生产新工艺和新产品的开发的方法；了解高分子合成工业的三废的来源和处理方法；了解废旧高分子材料的回收利用、光与生物降解塑料。章节结束后，将安排学生进行一次综合性作业，并写章节小结。第二章：要求学生掌握聚合物单体的三大原料路线，掌握石油裂解烯烃、石油裂解生产芳烃和C4馏分制取丁二烯的工艺，掌握以乙烯、丙烯和丁二烯为原料获得的聚合物等化工产品；了解煤炭干馏可以获得的产品，了解以焦炭为原料制备乙炔的生产工艺，掌握以乙炔为原料得到的聚合物等化工产品；了解以动、植物获得的原料路线，掌握纤维素的化学结构和衍生物、淀粉的化学结构和衍生物。掌握由农副产品糠醛获得聚合物的情况。章节结束后，将安排学生进行一次综合性作业，并写章节小结。第三章：要求学生掌握自由基聚合引发剂的种类、分解速度和选择原则，自由基聚合的分子量控制方法和分子量调节剂。掌握本体聚合的工业应用、本体聚合生产工艺的特点、本体聚合聚合反应器和本体聚合的后处理；掌握悬浮聚合的工业应用，悬浮聚合工艺的特点，成粒机理，悬浮聚合分散剂的种类及分散机理，悬浮聚合的生产工艺，了解反相悬浮聚合和微悬浮聚合；掌握溶液聚合的工业应用，溶液聚合工艺的特点，溶剂选择与作用，掌握溶液聚合的聚合工艺和后处理。掌握乳液聚合的工业应用，乳液聚合工艺的特点，乳液聚合机理和动力学，乳液聚合生产工艺，了解种子乳液聚合、核壳乳液聚合和反相乳液聚合；学生能够对于四种自由基聚合工艺方法进行比较，并能根据生产要求选择合适的聚合工艺方法。章节结束后，将安排学生进行一次综合性作业，并写章节小结。第四章：要求学生掌握阴离子聚合反应机理，阴离子聚合反应引发剂的种类，阴离子聚合反应的特点，活性阴离子聚合的工业应用。要求学生掌握阴离子聚合反应机理，阴离子聚合反应的引发剂，阴离子聚合反应的特点，阳离子聚合反应机理，阳离子聚合反应的引发剂，活性阳离子聚合，阳离子聚合反应的工业应用。要求学生掌握配位聚合的引发剂种类及组成，了解配位聚合的反应机理，掌握配位聚合的工业应用。掌握离子聚合的生产工艺特点，配位聚合的生产工艺特点，掌握离子聚合与配位聚合的生产工艺过程，包括原料制备、引发剂制备、聚合工艺过程和后处理。章节结束后，将安排学生进行一次综合性作业，并写章节小结。第五章：要求学生掌握线型缩聚物的主要种类及其合成反应，线型缩聚生产工艺特点和理论基础。掌握熔融缩聚生产工艺、溶液缩聚生产工艺、界面缩聚生产工艺和固相缩聚生产工艺。掌握热固性高分子材料的分阶段生产工艺，掌握反应性官能团为可发生缩聚反应和不能发生缩聚反应的的合成树脂的生产工艺，并会预测凝胶点。章节结束后，将安排学生进行一次综合性作业，并写章节小结。第六章：要求学生掌握逐步加成聚合反应的类型，掌握聚氨酯的合成原理，异氰酸酯的结构和化学反应，聚氨酯的生产原料及其特性，识别聚氨酯大分子结构与性能的关系，掌握聚氨酯的类型，聚氨酯泡沫塑料的分类、合成原理、原料和发泡成型工艺。了解聚氨酯橡胶的性能、分类和生产工艺。了解聚氨酯涂料的种类及其固化机理，了解聚氨酯纤维的结构、性能和合成过程，了解聚氨酯合成革和生物医用聚氨酯材料。章节结束后，将安排学生进行一次综合性作业，并写章节小结。第七章要求学生掌握高聚物改性方法的类型。掌握共聚改性工艺，重