《高聚物合成工艺学》课程教学大纲

《高聚物合成工艺学》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145123101课程名称（中/英文）：高聚物合成工艺学/PolymerSynthesisTechnology课程类别：个性化方向/模块课程学分：2总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0适用专业：高分子材料与工程适用对象：本科先修课程：有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理教学环境：多媒体教室/现场开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《高聚物合成工艺学》是高分子材料与工程专业的一门专业方向特色课程。本课程是关于各种高聚物的合成工艺理论、工艺方法和特性的专业基础课程。通过本课程的学习，使学生更加全面的了解、认知各种高聚物材料的结构、性能以及应用和未来的发展前景，提高学生的专业素养。在课程教学的过程中，以立德树人为根本任务，注重培养学生的专业基础能力和职业素养，培育学生的社会主义核心价值观；激发学生科教兴国的爱国主义情怀和学习的积极性，培养学生的科学意识和求是精神。2.对接培养的岗位能力使学生能够熟练掌握不同类型高聚物合成的反应机理、合成方法及生产工艺，包括常用合成树脂与塑料的种类、合成工艺以及应用领域；高性能聚合物与纤维的种类、合成工艺及应用领域；合成橡胶的种类、合成工艺及应用领域等知识；为从事高分子材料合成与成型加工相关工作打下坚实的基础，满足实际应用的需要。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点1.4]能够将高分子材料工程基础知识和数学分析方法用于推演、分析高分子材料、聚合物基复合材料和塑料模具相关工程问题。[毕业要求指标点2.2]能基于高分子知识、科学原理和数学模型方法正确表达高分子材料、聚合物基复合材料或塑料模具相关复杂工程问题。[毕业要求指标点3.1]掌握高分子材料合成、聚合物基复合材料制备或塑料模具全流程设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。[毕业要求指标点12.1]能在最广泛的技术变革背景下，认识不断学习和探索的必要性，具有自主学习能力，包括对技术问题的理解能力、归纳总结的能力、提出问题的能力，批判性思维和创造性能力。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：在学生巩固前期所学课程的基本原理和知识的同时，使学生获得高分子材料生产技术及实践应用知识；并加深对有机化学﹑物理化学、高分子化学﹑高分子物理等相关理论知识的理解，强化学生对知识的应用；为从事高分子材料合成、高分子材料的改性与开发和聚合物成型加工工作奠定坚实的基础。（支撑毕业要求1.4）教学目标2：掌握重要的高分子材料的合成工艺，产品的结构、性能及应用，分析材料合成、制备与成型工艺过程的影响因素和质量控制指标，识别与判断影响制品质量的关键环节和参数。（支撑毕业要求2.2）教学目标3：具有综合运用高分子材料及工程领域的科学理论和技术手段分析并解决工程实际问题的能力，具有对新产品、新工艺、新技术进行研发和设计的初步能力，并能够对方案进行评价与选择。（支撑毕业要求3.1）教学目标4：能认识不断学习和探索的必要性，拥有寻找问题和解决问题的期望以及推广新技术的进取精神；具备终生学习和适应发展的能力。（支撑毕业要求12.1）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1绪论22001主题或知识点2高分子化合物的生产过程22001、2主题或知识点3聚合物单体的原料路线22001、2主题或知识点4自由基聚合生产工艺66002、3主题或知识点5缩合聚合生产工艺44002、3主题或知识点6逐步加成聚合物的生产工艺22002、3主题或知识点7合成树脂及塑料概论22001、2、4主题或知识点8通用塑料44002、4主题或知识点9工程塑料22002、4主题或知识点10合成纤维22002、4主题或知识点11合成橡胶概论22001、2、4主题或知识点12通用橡胶、特种橡胶与胶乳22002、4合计323200五、教学内容及教学设计主题或知识点1绪论1.教学内容高分子合成材料与高分子合成工业概述；高分子材料在国民经济各部门中的应用；高分子合成工业的工艺安全管理以及对环境、健康和安全的影响；高分子合成材料的回收利用。在发展简史的介绍中，增加华东理工大学王锦山提出了原子(基团)转移自由基聚合理论，并使其成为世界知名的高分子化学家之一，以此使学生感受到我国在高分子理论研究方面亦有独到之处。2.教学重点高分子合成工业的安全管理以及对环境、健康和安全的影响。3.教学难点高分子合成工业的安全管理以及对环境、健康和安全的影响。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点2高分子化合物的生产过程1.教学内容原料准备与精制过程；催化剂的准备；聚合过程及设备；分离过程；聚合物后处理过程；回收过程。在高聚物合成中最为重要的催化剂研发方面，中科院长春应用化学研究所崔冬梅团队设计合成了一类限制几何构型的喹啉-亚甲基-芴基钪双烷基配合物。该催化剂在有机硼盐和烷基铝的活化下，温和条件下即可催化邻/间/对氟苯乙烯与乙烯的共聚合，通过调节催化剂的位阻和电子效应，实现了对共聚物序列结构的调控，高活性制备出力学性能优异的功能化聚烯烃热塑性弹性材料，此项工作处于国际领先水平。2.教学重点原料准备与精制过程；催化剂的准备。3.教学难点原料准备与精制过程；催化剂的准备。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点3聚合物单体的原料路线1.教学内容石油化工原料路线；煤炭及其它原料路线。我国煤炭资源丰富，分布区域广，在高效开采上由中国煤科太原研究院自主研制的国内首套智能快速掘进系统“煤海蛟龙”，彻底解决了长久以来煤巷掘进、支护、运输不能平行作业的世界级难题，开创了掘支运“三位一体”快速掘进新模式，创造了月最高进尺3088米大断面单巷掘进世界纪录，在2022年成功入选“坐标中国”和“央企十大国之重器”，引领了煤矿掘进技术与装备的发展方向。2.教学重点两条原料路线基本知识；两条原料路线的区别与联系。3.教学难点两条原料路线基本知识；两条原料路线的区别与联系。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点4自由基聚合生产工艺1.教学内容自由基聚合生产工艺基础和本体聚合生产工艺；悬浮聚合生产工艺；溶液聚合生产工艺；乳液聚合生产工艺。随着新能源的快速发展，形貌的优化成为进一步提高聚合物太阳能电池能量转换效率的关键问题，主流的二元混合溶剂对给受体的结晶行为和相区大小的调节已取得良好的效果，但它对更精细的形貌参数，如相区纯度、相区界面的调节还无能为力。在中国科学院、科技部、国家自然科学基金委的支持下，化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室在聚合物太阳能电池活性层微观形貌调控方法与机理方面取得重要进展；首次将三元混合溶剂引入聚合物太阳能电池制备中获得成功的范例，揭示了溶剂体系的理性选择对器件的性能提升有重要的影响，也为高效率材料的器件优化提供了一个新的途径。2.教学重点自由基聚合原理、悬浮聚合与乳液聚合的机理。3.教学难点四种聚合方法的本质区别与联系；四种聚合方法应用实例。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点5缩合聚合生产工艺1.教学内容线型高分子量缩聚物生产工艺；具有反应活性低分子量缩聚物生产工艺。聚酯是缩聚反应的最重要的产品之一，其分子量长期以来没有有效的提升方法，浙江大学朱蔚璞团队开发出了一种新的聚酯缩聚方法：端羧基酯交换法。该方法采用过量的二元羧酸与大分子二元醇单体进行酯化先生成羧基封端预聚物；然后，扩链过程通过预聚物分子链末端的羧基和末端的酯基的交换反应进行，再生出二元羧酸单体并可在高温和高真空条件下升华脱除。相比于传统的直接酯化和酯交换机理，通过CET法聚合获得的聚酯产物分子量可提高1~2个数量级。2.教学重点缩合聚合的特点；缩合聚合物的制备工艺方法。3.教学难点缩合聚合物分子量的控制及工艺参数的选择。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点6逐步加成聚合物的生产工艺1.教学内容逐步加成聚合反应；逐步加成聚合物——聚氨酯。结合行业标杆单位：山西化工研究院和洛阳黎明化工研究院的先进合成技术及具体产品，使学生了解到我国在聚氨酯合成领域的领先地位，对制造业的发展充满信心。2.教学重点逐步加成聚合反应机理。3.教学难点逐步加成聚合物分子量的控制及工艺参数的选择；聚氨酯合成的原料及方法。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点7合成树脂与塑料概论1.教学内容合成树脂分类与用途；塑料；纤维。目前我国的塑料产量、合成纤维产量均居世界第一，通过具体的介绍增强学生的自豪感，树立起从事专业的决心。2.教学重点合成树脂的基本概念、基本知识点；合成树脂分类的依据、不同合成树脂性能的差别。3.教学难点合成树脂的基本概念、基本知识点；合成树脂分类的依据、不同合成树脂性能的差别。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点8通用塑料1.教学内容聚乙烯；聚丙烯；聚苯乙烯及苯乙烯共聚物；ABS及苯乙烯多元共聚物；聚氯乙烯；其他热塑性塑料。全国500强企业——平煤神马集团下属氯碱发展有限公司是聚氯乙烯生产的行业领先企业，其生产技术居于世界前列，通过详细的介绍增强学生对中国制造2025的信心。2.教学重点通用塑料的基本概念、基本知识点；不同塑料有不同的用途，高聚物的结构如何影响其性能。3.教学难点通用塑料的基本概念、基本知识点；不同塑料有不同的用途，高聚物的结构如何影响其性能。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点9工程塑料1.教学内容聚酰胺；聚碳酸酯；聚甲醛；其它工程塑料。由国家发展改革委牵头筹建了工程和生态塑料国家工程研究中心，致力于工程塑料、生态环保塑料、高分子材料、塑料回收应用等领域的基础理论、关键技术的研发和应用。围绕工程和生态塑料开展科研和工程化研究，在合肥、杭州、台州、华南、海南等地服务以高分子材料为支柱的地方优势产业，开发了聚变堆大型超导磁体绝缘系统的环氧树脂基工程塑料，研发并推广了用降解塑料技术替代废弃塑料回收利用技术，制定了降解塑料及其制品的快速检测方法和标准。相关成果先后获得了国家科技进步二等奖、科技部刘永龄科技奖、中国科学院科技进步一等奖，有力推动了我国高性能工程塑料和环保塑料产业的发展。2.教学重点工程塑料的基本概念、基本知识点；工程塑料的结构与性能关系。3.教学难点工程塑料的基本概念、基本知识点；工程塑料的结构与性能关系。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点10合成纤维1.教学内容聚酯纤维；聚酰胺纤维；聚丙烯腈纤维；聚乙烯醇缩甲醛纤维；其他合成纤维。经过数十年的发展，我国已经实现众多大宗品类化纤产能的全球领先，是目前最大的化纤生产国，在世界化纤行业内占据举足轻重的地位。化纤行业逐渐形成规模化、大型化行业格局，产业结构优化、绿色化、差异化成为新的行业发展方向。2.教学重点聚酯纤维合成工艺、性能与应用；聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维合成工艺、性能与应用；聚乙烯醇缩甲醛纤维合成工艺、性能与应用。3.教学难点聚酯纤维合成工艺、性能与应用；聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维合成工艺、性能与应用；聚乙烯醇缩甲醛纤维合成工艺、性能与应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点11合成橡胶概论1.教学内容合成橡胶与天然橡胶概况；合成橡胶生产工艺特点；合成橡胶的加工；合成橡胶的基本性能与应用。中国科学院长春应用化学研究所领头的研究团队通过深入研究天然橡胶的分子结构和关键化学组分，开发出了仿生合成橡胶。这种新型材料在模拟极端环境（温度从零下40°C到零上70°C，以及承受飞机降落的高冲击力）的实验中表现出色，使用寿命较传统天然橡胶提高了35%以上，有效提升了轮胎的耐用性和安全性。2.教学重点合成橡胶生产工艺、性能与应用。3.教学难点合成橡胶生产工艺、性能与应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点12通用橡胶、特种橡胶与胶乳1.教学内容丁苯橡胶；顺丁橡胶；异戊橡胶；丁腈橡胶；其他通用橡胶；硅橡胶；氟橡胶；其他特种橡胶；胶乳的来源、特点与制备；合成胶乳的品种、性能与应用；液体橡胶的分类和合成方法；液体橡胶的交联固化、特性与应用。氢化丁腈橡胶是航空航天、石油开采、交通运输等领域不可或缺的重要材料，以往大部分需从国外进口。近十年来，中国石化持续在氢化丁腈领域深耕细作，围绕原料、催化剂、合成、应用等环节开展针对性攻关，先后攻克多项“卡脖子”难题，于2022年底成功生产出合格产品。2.教学重点丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶生产工艺、性能与应用；硅橡胶、生产工艺；合成胶乳、液体橡胶生产工艺、性能与应用；合成胶乳、液体橡胶生产工艺、性能与应用。3.教学难点丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶生产工艺、性能与应用；硅橡胶、生产工艺；合成胶乳、液体橡胶生产工艺、性能与应用；合成胶乳、液体橡胶生产工艺、性能与应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上与线下相结合的混合式教学，课堂采用多媒体和板书讲授，中间穿插讨论式、案例式、启发式等教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程总成绩包括形成性评价（平时成绩）和结果性评价（期末考试），形成性评价（平时成绩）占40%，结果性评价（期末考试）占60%。形成性评价（平时成绩）主要包括出勤（10%）、作业（10%）、课堂表现（10%）、阶段测试（10%），期末考试采用闭卷方式，满分100分，折算60%计入总成绩。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文其他√√√√成绩比例%10101010602.课程目标考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核期末考试合计出勤作业课堂表现阶段测验教学目标1指标点1.4332310~2023~31教学目标2指标点2.2333310~2023~32教学目标3指标点3.122211320教学目标4指标点12.122331323合计10101010601003.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤（10%）无迟到、早退、旷课现象。偶尔有迟到、早退现象。有迟到、早退现象。有迟到、早退、偶尔有旷课现象。迟到、早退、旷课较多。作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力课堂表现（10%）积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解能够主动参加课堂讨论，能够回答问题参与课堂讨论，基本能回答相关问题不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题阶段测验（10%）完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀完成所有阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为优良完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格没有完成阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优（90-100）良（80-89）中（70-79）及格（60-69）不及格（0-59）教学目标1熟练掌握高分子及复合材料的工程基础知识，能将其用于分析高分子及复合材料领域内相关的工程问题，并对工艺过程提出合理的意见或建议。准确掌握高分子及复合材料的工程基础知识，能将其用于分析高分子及复合材料领域内相关的工程问题，能对工艺过程提出意见或建议。掌握高分子及复合材料的工程基础知识，能将其用于分析高分子及复合材料领域内相关的工程问题，基本能对工艺过程提出意见或建议。基本掌握高分子及复合材料的工程基础知识，能将其用于分析高分子及复合材料领域内相关的工程问题，能对部分工艺过程提出意见或建议。了解高分子及复合材料的基础知识，不能将其用于分析相关领域内的工程问题，无法对工艺过程提出意见或建议。教学目标2熟练应用高分子材料与工程科学的基本原理，分析材料合成、制备与成型工艺过程的影响因素和质量控制指标，识别与判断影响制品质量的关键环节和参数。能应用高分子材料与工程科学的基本原理，分析材料合成、制备与成型工艺过程的影响因素和质量控制指标，识别与判断影响制品质量的关键环节和参数。基本能应用高分子材料与工程科学的基本原理，分析材料合成、制备与成型工艺过程的影响因素和质量控制指标，识别与判断影响制品质量的关键环节和参数。部分能应用高分子材料与工程科学的基本原理，分析材料合成、制备与成型工艺过程的影响因素和质量控制指标，识别与判断影响制品质量的关键环节和参数。不能应用高分子材料与工程科学的基本原理，分析材料合成、制备与成型工艺过程的影响因素和质量控制指标，识别与判断影响制品质量的关键环节和参数。教学目标3能够较好的设计针对高分子及复合材料相关领域复杂工程问题的解决方案，设计满足高分子及复合材料的合成与制备、工艺流程等，并能在设计环节中体现创新意识。能够设计针对高分子及复合材