《高分子材料基础》 课程教学大纲

PAGEPAGE9《高分子材料基础》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：高分子材料基础英文名称：FundamentalsofMacromolecularMaterials二、课程代码及性质课程代码:课程性质:专业核心必修课三、学时与学分总学时：40（理论学时：40学时；实践学时：0学时）学分：2.5四、先修课程大学化学、材料科学基础五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1.掌握高分子材料组成、结构与性能之间的相互关系及合成原理；2.了解加工工艺和使用环境对高分子材料性能的影响；3.掌握高分子材料质量提升与合理使用的方法，为新型高分子材料的开发奠定理论基础；4.了解现有高分子材料品种、材料加工以及发展趋势，培养学生合理使用高分子材料和发展新型高分子材料的创新能力。表1课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求及其指标点本课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点毕业要求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掌握了用于解决材料科学与工程复杂问题的数学基础知识。1.2掌握了用于解决材料科学与工程复杂问题的物理、化学等自然科学基础知识。1.3掌握了用于解决材料科学与工程复杂问题的工程力学基础知识。1.4掌握了用于解决材料科学与工程复杂问题的工程检测与控制基础知识。1.5系统掌握了专业知识，能够将所学知识用于解决材料科学与工程复杂问题。课程目标1、课程目标2、课程目标3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能够应用工程数学基本原理，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。如：高分子材料的性能与应用分析。2.2能够应用物理、化学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：化学与物理综合实验。2.3能够应用力学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：工程力学综合实验。2.4能够应用工程科学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，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，考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等因素。3.1了解机械工程、材料科学与工程问题特征，掌握解决复杂工程问题的设计方法。3.2在考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等制约因素的前提下，能够设计（开发）针对复杂材料科学与工程问题的解决方案，具备设计（开发）满足特定材料科学与工程需求的系统、单元（部件）或工艺流程的能力。课程目标3、课程目标43.3在设计（开发）过程中，具有追求材料科学与工程复杂问题创新解决的态度和意识，掌握了基本的创新方法，清楚创新方向及领域。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掌握材料科学原理及特点，能够采用科学方法，具备合理设计材料科学与工程复杂实验、开展科学研究的能力。4.2掌握材料科学与工程原理及主要工艺，能够采用科学方法，正确构建并实施材料科学与工程综合实验，得出正确结果的能力。4.3能正确使用和处理实验数据，通过信息综合处理，具备对复杂的材料科学与工程实验结果进行正确分析能力。4.4了解常见的材料科学与工程常用设备、实验仪器及实验方法，具备调控设备及仪器参数，进行测控和维护的能力。课程目标2、课程目标4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掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。5.2了解材料科学与工程专业重要资料来源及获取方法。5.3具备应用各类文献、信息及资料进行复杂材料科学与工程实践的能力。5.4掌握复杂材料科学与工程问题的预测与模拟方法，理解其局限性。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了解与工程相关的国家方针、政策与法律法规，能够评价工程实践对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。6.2了解材料科学与工程专业特点及其对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，能够正确评价复杂材料科学与工程问题解决方案的优劣。6.3能正确认识材料科学与工程各种复杂工艺对于客观世界和社会的影响，理解并能够承担的相应工程和社会责任。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了解材料科学与工程的专业特征、学科前沿和发展趋势，正确认识本专业对于社会发展的重要性。课程目标47.2能正确理解和评价材料科学与工程复杂问题实施对环境保护及社会可持续发展等的影响。7.3在解决复杂的材料科学与工程的实际问题中，能够正确理解并考虑工程实践对环境、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具有人文社会科学素养，理解世界观、人生观的基本意义及其影响。8.2了解中国国情，理解中国可持续科学发展道路以及个人的做人规范，具有较高的社会责任感。8.3在工程实践中，理解工程师的职业性质、职业责任,具备工程师的职业道德8.4具有健康的体质和良好的心理素质，能较好地履行责任。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具备较宽广的本学科基础知识和较高的个人素质，能够在多学科背景下，承担个人及团队成员的作用。9.2具备良好的团队协作精神，善于和团队其它成员协作、互补、交往。9.3能够承担团队负责人角色，具备综合团队成员意见和建议，进行合理决策之领导能力。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较好地掌握了一门外语，了解不同文化的差异，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本专业领域及其相关行业的国内外的技术现状，具有较强的业务沟通能力与竞争能力。10.3能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，就复杂的专业工程问题进行有效沟通和交流。毕业要求11：项目管理理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。11.1了解材料科学工程管理和经济决策的基本知识，理解并掌握工程管理原理与经济决策方法。11.2具备应用工程管理和经济决策知识实践的工作能力，具有一定的组织、管理及领导能力，能够较好地通过口头或书面方式表达自己的想法。11.3具有较强的综合归纳能力，能在多学科环境中加于应用。毕业要求12：终身学习具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。12.1对终身学习的重要性，有自觉的意识和正确的认识。12.2能够采用合适的方法，自我学习、提高的能力。12.3能够适应社会进步与发展，与时代同步。七、教学重点与难点：教学重点：典型的高分子合成机理,包括自由基聚合、自由基共聚、离子聚合与配位聚合；高聚物的结构、物理性质以及力学性能；通用高分子和功能高分子的类别；高分子材料的加工成型。教学难点：高分子的聚合机理，共聚物组成及组成分布的控制、共聚物的围观结构，聚合物的流变性能，聚合物的加工成型工艺及原理。八、教学方法与手段：教学方法：(1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成;(2)安排适量的课堂讨论环节,使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。教学手段：(1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观;(2)收集高分子实物,在课堂上进行针对性讲授。九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。表2基本教学内容与学时安排序号课程内容课堂（学习、讨论）学时课外（准备、复试、实践）学时1高分子材料概论442高分子合成基础12123高聚物的结构444高聚物的物理性质665高聚物的力学性能426高分子的加工成型447通用与功能高分子66（2）具体内容各章节的具体内容如下：第一章高分子材料概论(4学时)高分子材料的基本概念高分子的分类与命名高分子的特性高分子材料发展趋势高分子设计和材料设计第二章高聚物的合成基础(12学时)2.1自由基聚合2.2离子聚合、2.3配位聚合2.4基因转移聚合2.5链式共聚合反应2.5.1二元聚合物组成2.5.2共聚物组成及分布控制2.5.3自由基共聚反应2.5.4离子型共聚反应2.5.5配位共聚反应2.6逐步聚合反应2.6.1线性逐步聚合的动力学2.6.2逐步聚合实施方法2.6.3非线性逐步聚合反应2.6.4凝胶化作用和凝胶点第三章高聚物的结构(4学时)3.1高分子的链结构3.2高聚物的晶态与非晶态结构3.3高聚物的取向结构3.4高分子液晶态及结构第四章高聚物的物理性质(6学时)4.1高聚物的分子运动和热转变4.2高聚物的熔体的流变性能4.3高聚物的电性能4.4高聚物的热性能4.5高分子的气密性能第五章高聚物的力学性能(4学时)5.1力学性能与物理量5.2玻璃态与晶态高聚物的的力学性能5.3高弹态聚合物的力学性能5.4高聚物的屈服性能5.5高聚物的断裂与强度第六章高分子材料成型加工(4学时)6.1塑料添加剂及成型物料配制6.2塑料挤出成型6.3塑料注射成型6.4塑料压塑模塑成型与热成型技术6.5吹塑成型技术6.6橡胶的加工6.7纤维成型加工方法第六章通用与功能高分子(6学时)6.1塑料与橡胶6.2纤维、胶黏剂与涂料6.3生物医用高分子6.4导电高分子6.5液晶高分子6.6高吸水性树脂（3）各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业）：第1章思考题：1、高分子材料科学发展呈现哪几种趋势？对每一种趋势举例说明。2、列举除课本例题以外任一自由基链式聚合反应实例，标出该反应的每一步基元反应。3、自由基聚合反应有哪几种实施方法，举例说明其中一种方法的优缺点。第2章思考题：1．1.用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯聚合时各基元反应活化能为Ed=125.6，Ep=32.6，Et=10kJ/mol，试比较从50℃增至60℃以及从80℃增至90℃，讨论总反应速率常数和聚合度变化的情况2．以AIBN为引发剂来引发苯乙烯溶液聚合，如不改变聚合温度，同时初期生成的聚合物的分子量又保持不变，如何改变单体和引发剂浓度的办法，使初期聚合速度提高1倍？3．丁二烯可以作为氯乙烯醋酸乙烯聚合的阻聚剂，为什么？4．乳液聚合与其它聚合实施方法相比最突出的优点是？5．乳液聚合第二阶段的存在的粒子是乳胶粒增溶胶束以及单体液滴三种微粒？6．已知丙烯酸甲酯—氯乙烯共聚时，r1=4，r2=0.06，丁二烯—甲基丙烯酸甲酯共聚时的r1=0.75，r2=0.25。试求：1）画出两对单体共聚物组成曲线示意图，说明共聚合行为，并求出恒比点组成。2）丙烯酸甲酯—氯乙烯的原料组成70：30（mol分率）时，计算初期聚合物组成。7．异戊二烯聚合可以形成几种不同的立体规整性聚合物？采用非极性溶剂的阴离子聚合时容易得到什么构型为主的聚合物?8.工业上苯乙烯不采用阳离子聚合，为什么？9.在自由基聚合中，为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接？10.苯乙烯与丁二烯组成二无共聚体系。（1）判断其共聚能力的强弱并说明其原因。（2）由上述单体通过共聚可得到多种共聚物，例举三种，并分别说明其共聚历程和共聚的序列结构。第3章思考题：1．构造、构型、构象、取向和结晶的定义？2．影响高分子柔性的因素有哪些？3．影响高分子结晶的因素有哪些？4．高分子结晶和取向有何异同？取向有何特征？第4章思考题：1、画出非晶态高聚物的形变-温度曲线，标出各种状态存在的区间范围。2、Tg、Tm、Ts、Tf、Td、Tb各代表什么意义？有什么使用价值？3、高聚物的介电性的定义？影响因素有哪些？4．影响高聚物流变性能的因素有哪些？5.熔融纺丝过程中的熔体喷出和形变的原因是什么？第5章思考题：1．请画出线型非晶态高聚物的应力-应变曲线。2．影响高聚物强度的因素有哪些？3．蠕变与应力松弛有哪些异同？有哪些影响因素？4．什么是增塑作用？增塑作用分哪几种？第6章思考题：1．按作用和功能，高分子添加剂可分为哪几种类型？试各例举三种以上的添加剂并说明其作用。2．挤出过程中主要的工艺参数有哪些？其各自对产品质量控制有何影响？3．什么是橡胶的硫化？硫化对橡胶性能有何影响？硫化过程分那几个阶段？每个阶段对橡胶产品质量有何影响？4．化学纤维纺丝有哪几种方法？试举例说明各种方法的使用范围和利弊。5．橡胶加工过程中需要加入哪些配合剂？说明各自的作用。第7章思考题：1.简述塑料王之称的聚四氟乙烯的性能特点及用途。2.什么是导电高分子的参杂，参杂有哪两种方式？3.影响高分子液晶形态和性能的因素？讨论（思考题及作业）要求：1、每章节学习结束后，学生都要按上课教师的具体要求以书面的形式做一定数量的思考题，作为平时的作业成绩（按约10%计入课程总成绩）。2、每位学生，根据自己的兴趣，完成1种高分子材料的性能要求、加工工艺及典型性能介绍，用PPT展示汇报（时间不超过10分钟），其它同学对该学生的汇报情况进行评价与交流。汇报表现与成绩，按约10%计入课程总成绩。十、教学参考书及文献教学参考书：1.高分子材料，化学工业出版社，2004,高俊刚、李源勋主编；2.

HYPERLINK"/detail_38502727e7500f2640b4324139a359d2388aef97f1d362e41921b0