《高分子科学选论》教学大纲

《高分子科学选论》教学大纲课程编号：11140804英文名称：SelectedTopicsinPolymerScience学分：2学时：总学时32学时，其中理论32学时先修课程：高分子化学、高分子物理、高分子材料课程类别：专业拓展课程（选修）授课对象：高分子材料与工程专业学生教学单位：化学化工学院修读学期：第7学期一、课程描述和目标《高分子科学选论》是高分子专业高年级本科学生的拓展知识模块课程，是对有机化学、物理化学、高分子化学和高分子物理等专业基础课程的升华，它介绍和衔接了高分子化学课程和高分子物理课程两个层次的内容，在理论上有一定的高度。本课程选择性地介绍和论述了高分子化学、高分子物理等领域的最新发展方向和主要知识点，既开拓了学生的思维、激发学生的科学研究热情，又进一步学习和巩固了原有的知识。本课程拟达到的课程目标:课程目标1：在已学过一些先修课程的基础上，运用有关理论和方法进一步研究和掌握聚合物合成原理、结构与性能三者之间的关系，使学生较系统地掌握高分子合成的基本原理、方法及其与材料结构、性能和分子运动规律之间的联系。课程目标2：使学生初步具有分析和解决一些高分子专业实际问题的能力，既为学习其它有关专业课程打下必要的理论基础，又为毕业后继续在本专业读研深造或从事高分子专业研究工作提供知识储备。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重4-1.能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析复杂工程问题的解决方案。课程目标1M10-3.具备跨文化交流的语言和书面表达能力，能就专业问题，在跨文化背景下进行基本沟通和交流。课程目标2M三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1绪论掌握高分子化合物聚合物的平均分子量、分子量分布等基本概念。了解大分子微结构、聚合物的物理状态和主要性能，高分子科学及其工业发展历史和前景。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授课程目标1、22自由基聚合掌握自由基聚合反应机理及特征，熟悉阻聚、缓聚、动力学链、聚合上限温度等基本概念。了解聚合热力学及分子量分布。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。3集中讲授课程目标1、23自由基共聚合掌握二元共聚物瞬时组成与单体组成的关系，竞聚率的意义，自由基及单体的活性与取代基的关系以及对反应速率的影响。了解Q-e概念。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授课程目标1、24聚合方法掌握本体、溶液、悬浮、乳液等各种聚合实施方法的特点，学习一些典型聚合物的聚合方法、经典乳液聚合的机理。了解乳液聚合动力学。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授课程目标1、2、35离子聚合掌握：阴、阳离子聚合的单体与引发剂及其相互间的匹配和离子型聚合反应机理及其特征，溶剂、温度及反离子对反应速率和分子量的定性影响。了解离子共聚合、异构化聚合、开环聚合等。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授课程目标1、26配位聚合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。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。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。1集中讲授课程目标1、27逐步聚合掌握逐步聚合反应的特点，反应程度、官能度、线型缩聚、体型缩聚等基本概念，线型缩聚反应的机理与动力学。了解逐步聚合的实施方法。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。3集中讲授课程目标1、2、38聚合物的化学反应掌握聚合物化学反应的特征和接枝反应、嵌段反应、扩链反应、交联反应的常见方式与应用。了解聚合物的重要基团反应。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授、小组讨论课程目标1、2、39高分子的链结构掌握：碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高聚物、链结构等包含的基本概念。碳链高分子和杂链高分子的化学组成和性能特点。了解高分子链的旋转及构象统计，交联度，网链长度，梯形和螺旋形高分子结构。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授、小组讨论课程目标1、2、310高分子的凝聚态结构掌握聚合物凝聚态结构的基本概念，单晶、片晶、纤维晶及串晶的结构特征，球晶的结构特征和光学特征，结晶度的计算。液晶的化学结构及晶型。了解高分子合金、高分子链结晶动力学。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授、小组讨论课程目标1、2、311高分子溶液掌握溶度参数，Huggins参数，θ温度，第二维利系数A2，聚合物增塑，渗透压等的基本概念。聚合物的溶解过程，溶剂对聚合物溶解能力判定原则，溶剂化作用、结晶聚合物溶解特点。了解高分子溶液与理想溶液的偏差。Flory-Huggins高分子溶液理论。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授、小组讨论课程目标1、2、312聚合物的分子量和分子量分布掌握相对粘度、增比粘度、比浓粘度、对数比浓粘度、特性粘数（度）等的测定原理。特性粘数（度）和相对摩尔质量的关系。Ubbelohde（乌氏粘度计）的原理。了解聚合物分子量的统计意义。常用的统计平均相对摩尔质量。Flory粘度理论。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授、小组讨论课程目标1、2、313聚合物的分子运动和转变掌握高聚物分子运动的特点，玻璃化转变，玻璃化温度的测定方法，玻璃化温度与链结构的关系，玻璃化转变理论重点自由体积理论。非晶态聚合物力学三态的分子运动，聚合物形变-温度曲线及其影响因素，结晶聚合物熔融特点，结晶速度和温度的关系。结晶行为和结晶动力学，结晶热力学。了解高聚物分子运动的研究方法。晶态高聚物的分子运动。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。2集中讲授、小组讨论课程目标1、2、314橡胶弹性掌握：杨氏模量，切变模量，体积模量，熵弹性。橡胶弹性动力学分析及统计理论。橡胶的相似模型和幻影模型状态方程。典型的热塑性弹性体。了解：杨氏模量、切变模量、体积模量之间的关系式。泊松比的概念及数学表示方法。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。1集中讲授、小组讨论课程目标1、2、315聚合物的黏弹性掌握：基本概念：蠕变、应力松弛、动态粘弹性、滞后与阻尼、时温等效原理、松弛（滞后）时间及其松弛（滞后）时间谱。描述聚合物粘弹性的力学模型及所描述的聚合物的力学过程。Boltzmann叠加原理。Maxwell模型与Voigt（或Kelvin）模型。WLF方程。了解：粘弹性的研究方法。动态力学谱研究聚合物的分子结构和分子运动。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。1集中讲授、小组讨论课程目标1、2、316聚合物的屈服和断裂掌握：基本概念：屈服应力，断裂应力，冲击强度，疲劳，银纹，剪切带，脆性断裂，韧性断裂，应力集中，强度。晶态、非晶态及取向聚合物应力－应变特点。聚合物的屈服与增韧机理。影响聚合物强度的因素与增强途径、机理。了解：断裂理论。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。1集中讲授、小组讨论课程目标1、2、317聚合物的流变性掌握：基本概念：牛顿流体，非牛顿流体，表观粘度，零剪切粘度，剪切变稀（增稠），熔融指数，挤出胀大，熔体破裂，稳态流动和不稳态流动，法向应力效应。粘度与频率依赖性。聚合物熔体粘度测定方法。聚合物熔体流动特性与分子结构关系。了解：Rouse模型，管子模型及蛇行理论。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。1集中讲授、小组讨论课程目标1、2、318聚合物的电学性能掌握：基本概念：介电极化，介电松弛，掺杂，压电系数，焦电系数，聚合物压电体。高聚物的导电率、导电聚合物的结构与导电性。了解：高聚物的电击穿，高分子的静电现象。使学生正确认识社会主义国家和集体纪律的意义，养成自觉遵守纪律的习惯和品质的教育。1集中讲授、小组讨论课程目标1、2、3合计32四、课程教学方法课堂集中讲授、课堂讨论和课后研讨等五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业和期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占60%、平时作业成绩占40%。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）合计1平时作业2020402期末考试303060课程目标对应分值5050100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分平时作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识识别、分析高分子领域相关专业问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识识别、分析高分子领域相关专业问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。利用理论知识对高分子领域相关专业问题有一定的识别、分析。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。不能利用理论知识对高分子领域相关专业问题进行识别、分析。2.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考核试题，综合检验学生对课程相关知识的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，根据考试题目设计相应评分标准。六、教材与参考书（一）推荐教材1．潘祖仁，高分子