高分子化学课程教学大纲

高分子化学课程教学大纲课程编号：10011130课程名称：高分子化学/PolymerChemistry学时：24学分：1.5适用专业：化学（师范）专业开课学期：6开课部门：化学与生物工程学院先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学考核要求：考试使用教材及主要参考书：潘祖仁主编，《高分子化学》，化学工业出版社，2011年一、课程的性质和任务高分子化学是化学和材料及相关专业的一门专业基础课，是研究高分子化合物的合成原理和化学反应的一门学科。它的任务是使学生较熟练的掌握高分子化合物的合成反应原理和控制方法掌握高分子的基本概念和化学反应特征，培养学生具有初步控制聚合反应及选择聚合反应方法的能力。通过本课程的教学，使学生掌握聚合反应原理，合成方法，聚合物结构、性能与应用的关系。培养学生独立分析和解决高分子化学问题的能力，培养学生严谨的科学态度和创新精神。二、教学目的与要求重点介绍高分子的基本概念、缩聚和逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚合，指导学生自学聚合方法、离子聚合、配位聚合、聚合物的化学反应等内容。通过本课程的学习，使学生较熟练地掌握高分子化学的基本概念和高分子化合物的聚合反应原理和控制方法，培养初步具有选择聚合反应和控制聚合反应条件合成聚合物的理论、实践能力。三、学时分配章节课程内容学时1绪论32缩聚和逐步聚合83自由基聚合84自由基共聚合5总计24四、教学中应注意的问题整本教材的内容比较多，而培养方案设定的学时较少，所以教学过程中应注意抓住重点难点进行课堂教学，并让学生掌握该门课程的学习方法，以方便学生对剩下内容进行课外自学。五、教学内容第一章绪论1．基本内容：1.1高分子的基本概念1.2聚合物的分类和命名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分子量及其分布1.4.1平均分子量1.4.2分子量分布1.5大分子微结构1.6线型、支链形和交联形大分子1.7凝聚态和热转变1.7.1凝聚态1.7.2玻璃化温度和熔点1.8高分子材料和力学性能1.9高分子化学发展简史2.教学基本要求：【掌握】（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；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（4）常用聚合物的命名、来源、结构特征【熟悉】（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3.教学重点难点：高分子的基本概念、高分子化合物合成方法。4.教学建议：该部分内容属于记忆的内容比较多，教学过程中应反复强调，强化学生对基本概念的记忆。第二章缩聚和逐步聚合1．基本内容：2.1引言2.2缩聚反应2.3线型缩聚反应的机理2.3.1线型缩聚和成环倾向2.3.2线型缩聚机理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不可逆线型缩聚动力学2.4.3可逆平衡线型缩聚动力学2.5线型缩聚物的聚合度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线型缩聚物的聚合度分布2.6.1聚合度分布函数2.6.2聚合度分布指数2.7体型缩聚和凝胶化2.7.1Carothers法凝胶点的预测2.7.2Flory统计法2.7.3凝胶点的测定方法2.8缩聚和和逐步聚合的实施方法2.8.1缩聚和和逐步聚合的热力学和动力学的特征2.8.2逐步聚合的实施方法2.9重要缩聚物和其他逐步聚合物2.10聚酯2.10.1概述2.10.2线型饱和脂肪族聚酯2.10.3涤纶聚酯2.10.4全芳族聚酯2.10.5不饱和聚酯2.10.6醇酸树脂与涂料2.11聚碳酸酯2.12聚酰胺2.12.12-2系列脂族聚酰胺2.12.2聚酰胺-62.12.3芳族聚酰胺2.13聚酰亚胺和高性能聚合物2.13.1聚酰亚胺2.13.2聚苯并咪唑类2.13.3梯形聚合物2.14聚氨酯和其他含氮杂链缩聚物2.14.1聚氨酯2.14.2聚脲2.15环氧树脂和聚苯醚2.15.1环氧树脂2.15.2聚苯醚2.16聚砜和其他含氮杂链缩聚物2.16.1聚砜2.16.2聚苯硫醚2.16.3聚多硫化物—聚硫橡胶2.17酚醛树脂2.17.1碱催化酚醛预聚物2.17.2酸催化酚醛预聚物-热塑性酚醛树脂2.18氨基树脂2.18.1脲醛树脂2.18.2三聚氰胺树脂2.教学基本要求：【掌握】（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）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】（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3.教学重点难点：逐步聚合的反应特征、动力学、聚合度的计算和控制以及体型聚合凝胶点的预测。4.教学建议：本章内容以理解为主，教学过程中应对重点内容讲深讲透。第三章自由基聚合1．基本内容3.1加聚和连锁聚合概述3.2烯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聚合热力学的基本概念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-解聚平衡和热力学参数的影响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其他引发作用3.6.1热引发聚合3.6.2光引发聚合3.6.3辐射引发聚合3.6.4等离子体引发聚合3.6.5微波引发聚合3.7聚合速率3.7.1概述3.7.2微观聚合动力学研究方法3.7.3自由基聚合微观动力学3.7.4自由基聚合基元反应速率常数3.7.5温度对聚合速率的影响3.7.6凝胶效应和宏观聚合动力学3.7.7转化率-时间曲线类型3.8动力学链长和聚合度3.9链转移反应和聚合度3.9.1链转移反应对聚合度的影响3.9.2向单体转移3.9.3向引发剂转移3.9.4向溶剂或链转移剂转移3.9.5向大分子转移3.10聚合度分布3.10.1歧化终止时的聚合度分布3.10.2耦合终止时的聚合度分布3.11阻聚和缓聚3.11.1阻聚剂和阻聚机理3.11.2烯丙基单体的自阻聚作用3.11.3阻聚效率和阻聚常数3.11.4阻聚剂在链引发速率测定中的应用3.12自由基寿命和链增长、链终止速率常数的测定3.12.1非稳态期自由基浓度的变化3.12.2假稳态阶段自由基寿命的测定3.12.3链增长和链终止速率常数测定方法的发展3.13可控/“活性”自由基聚合3.13.1概述3.13.2氮氧稳定自由基法3.13.3引发转移终止剂法3.13.4原子转移自由基聚合（ATRP）法3.13.5可逆加成-断裂转移（RAFT）2.教学基本要求：【掌握内容】（1）自由基化学（2）自由基结构、活性及其化学反应（3）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（4）单体聚合能力：热力学(△E,△S,T,P)；（5）动力学（空间效应-聚合能力,电子效应-聚合类型）（6）自由基聚合的基元反应及特征（7）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（8）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（9）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)（10）链转移：链转移类型、聚合度、动力学分析（11）自由基聚合的四种实施方法【熟悉】（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3.教学重点难点：连锁聚合中单体的选择性、自由基聚合的基本概念、自由基聚合的特点、自由基聚合热力学和动力学、自动加速现象和自由基链转移。4.教学建议：可以跟连锁聚合相比较进行教学，强化学生对不同聚合类型的理解。第四章自由基共聚合1．基本内容：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—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与链段序列分布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影响竞聚率的因素4.7单体活性和自由基活性4.7.1单体活性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4.8Q-e概念4.9共聚速率4.9.1化学控制终止4.9.2扩散终止2.教学基本要求：【掌握】（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