个人介绍
高分子化学

主讲教师:张大伟

教师团队:共3

  • 张大伟
  • 刘旸
  • 霍鹏飞

第1期

学校: 东北林业大学
开课院系: 材料科学与工程
专业大类: 材料学
开课专业: 高分子材料与工程
课程英文名称: polymer chemistry
课程编号: X100040
学分: 3.0
课时: 48
课程介绍
高分子化学是一门研究如何将小分子通过共价键连接成大分子的学科。课程主要学习两个主要反应类型,逐步聚合反应与连锁聚合反应。主要关注聚合反应速率与聚合物分子量等动力学问题。
教师团队

张大伟

职称:副教授

单位:东北林业大学

部门:材料科学与工程学院高分子材料与工程专业

刘旸

职称:讲师

单位:东北林业大学

部门:材料科学与工程学院高分子材料与工程专业

霍鹏飞

职称:讲师

单位:东北林业大学

部门:材料科学与工程学院高分子材料与工程专业

教学方法

“高分子化学”的教学主要围绕如何将小分子形成大分子,聚合反应过程中需经历怎样的过程,反应的速率与形成聚合物的分子量是怎样等问题展开。因此,教学的内容更偏重于理论,而简单的以理论推导理论容易使教学过程变得比较枯燥乏味,使学生们失去学习的兴趣。所以在教学过程中要注重教学设计,使课程既能完成作为学科基础课的作用,让学生们学习到应该学习的内容与方法;又能吸引学生们的兴趣,使学生们愿意或者至少不讨厌课程。每章课程都要围绕日常生活中常见的聚合物展开讲授,比例逐步聚合以聚对苯二甲酸乙二醇酯为例,讲解为什么只有芳香族的聚酯作为材料使用,而脂肪族聚酯往往只能作为聚氨酯的软段;以聚乙烯为例,讲解为什么要分为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯,它们的聚合方法对其性能有哪些影响,而这些性能又如何决定了它们的用途。以日常生活中的案例为素材,讲授学生周围的材料,注重知识传授与兴趣的培养。

教学条件

1、高分子材料与工程专业经过近20年的建设,具备实施自由基本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合的反应条件,并能对所合成聚合物的热性能、力学性能进行表征。

2、高分子化学课程的教师队伍,经过近十几年的不断发展,在向老教师学习的同时,不断总结教学经验教学并与学生紧密联系,形成了一套比较成熟的教学方法。

参考教材

1潘祖仁. 高分子化学 (5). 北京: 化学工业出版社, 2011

2、王槐三、王亚宁. 高分子化学教程 (4). 北京: 科学出版社, 2015

3、潘才元. 高分子化学. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2012


教学大纲

高分子化学》课程简介

课程代码:X100040

课程名称:高分子化学

英文名称:Polymer Chemistry

学分:3.0                              开课学期:4学期

授课对象:高分子材料与工程专业本科学生

先修课程:有机化学、物理化学

任课教师(课程组):张大伟,副教授,博士;刘旸,讲师,博士;霍鹏飞,讲师,博士

课程简介:

《高分子化学》是高分子材料与工程专业的专业基础课,课程以聚合物的动力学为主线,主要讲解聚合产物分子量与反应条件之间的内在联系。内容包括聚合物基本概念、反应机理及动力学、产物的链结构及其影响因素、聚合反应的实施方法、若干重要的聚合物。通过本课程的学习,使学生掌握高分子的基本概念、高分子合成的基本理论与分析方法,能够初步运用高分子化学的专业知识与技能,解决生产运行、技术开发、技术管理、工程设计、科学研究等高分子材料工程实践中的复杂工程问题。掌握高分子化学的基础知识,并能运用技术调研、文献检索、表征评价、数据分析等基本方法,对高分子材料领域的复杂工程问题进行识别、表达和分析。

课程考核:

成绩由三部分组成,平时成绩×20%+阶段考试×30%+期末考试×50%,其中平时成绩由课堂作业与课程设计组成,阶段考试与期末考试采用闭卷考试模式。

教材教参:

[1] 潘祖仁. 高分子化学 (5). 北京: 化学工业出版社, 2011

[2] 王槐三、王亚宁. 高分子化学教程 (4). 北京: 科学出版社, 2015

[3]潘才元. 高分子化学. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2012


《高分子化学》课程教学大纲

课程名称:高分子化学

课程代码:X100040

    分:3.0

    时:48 (讲课学时:48  实验学时:课内实践学时:0

课程性质:专业基础课

英文名称:PolymerChemistry

选用教材:潘祖仁. 高分子化学 (5). 北京: 化学工业出版社, 2011

参考书:1、王槐三、王亚宁. 高分子化学教程 (4). 北京: 科学出版社, 2015

     2、潘才元. 高分子化学. 北京: 中国科学技术大学出版社, 2012

开课学期:春季学期

适用专业:高分子材料与工程专业

先修课程:有机化学、物理化学

开课单位:材料科学与工程学院

一、课程目标

本门课程主要任务是研究如何将小分子相互连接形成大分子,主要内容包括高分子基本概念、逐步聚合反应、自由基聚合、自由基共聚合、聚合方法、离子聚合、配位聚合等。通过本课程的理论教学、大分子聚合实例分析,使学生具备下列能力:

1、掌握高分子的基本概念、高分子合成的基本理论与分析方法,初步运用高分子化学的专业知识与技能,解决生产运行、技术开发、技术管理、工程设计、科学研究等高分子材料工程实践中的复杂工程问题。

2、能够掌握高分子化学的基础知识,并能运用技术调研、文献检索、表征评价、数据分析等基本方法,对高分子材料领域的复杂工程问题进行识别、表达和分析。

二、课程目标与毕业要求的对应关系

 

毕业要求

 
 

指标点(学生将具备的能力)

 
 

课程目标

 
 

毕业要求2

 
 

2.2能够运用数学、自然科学、工程基础和专业知识,通过对科学研究、生产运行、技术开发、工程设计、技术管理等高分子材料领域工程问题的表述、推演、分析和比较,实现高分子材料领域的复杂工程问题解决。

 
 

课程目标1

 
 

毕业要求3

 
 

3.1基于数学、自然科学和高分子科学的基本原理,能够运用技术调研、文献检索、表征评价、数据分析等基本方法,对高分子材料领域的复杂工程问题进行识别、判断、表达和分析,能将结果用于解决方案的设计或筛选之中。

 
 

课程目标2



 


三、课程教学内容及学时分配

1、绪论(4学时)(支撑课程目标1

内容:高分子的基本概念、聚合反应的分类、聚合物的分类和命名、大分子的微观结构,相对分子质量及其分布的定义及表示方法以及聚合物的物理状态和主要性能。

要求学生:掌握高分子的基本概念,掌握从不同的角度对聚合物进行分类的方法,熟悉聚合反应的分类方法,掌握常用聚合物的命名、来源、结构特征,掌握聚合物的相对分子质量及其分布的定义及表示方法。

2、缩聚和逐步聚合(10学时)(支撑课程目标12

内容:逐步聚合简介、线型缩聚反应平衡、线型缩聚反应相对分子质量的控制、体型缩聚、逐步聚合方法及重要的缩聚物。案例:脂肪族、芳香族、不饱和聚酯及醇酸树脂等分子结构对聚合物性能的影响。

要求学生:通过本章的学习主要掌握缩聚反应制备高聚物的基本原理;影响聚合物性能的因素及解决的方法;掌握体型缩聚中凝胶点的预测,对缩聚产品的合成过程也应有深入的了解。

3、自由基聚合(12学时)(支撑课程目标12

内容:通过本章教学使学生掌握自由基聚合机理和聚合反应特征,掌握聚合反应速率的计算及聚合度自由基聚合动力学的研究方法和基元反应速率常数的测定有所了解。

要求学生:通过本章的学习主要掌握的内容有九个方面,分别是单体的聚合能力、自由基聚合反应特征、自由基聚合的引发剂、聚合反应初期动力学、自动加速效应、动力学链长及聚合度的推导、链转移反应、聚合的热力学依据。

4、自由基共聚合(6学时)(支撑课程目标12

内容:内容有五个方面,分别是共聚物组成微分方程、共聚物组成F-f曲线和共聚物的平均组成、影响竞聚率的因素、弹体活性与自由基活性、Q-e概念。

要求学生:通过本章教学,使学生认识共聚合反应的重要意义。掌握共聚合反应能否发生的判据r1r2,以及可能发生的几种共聚合组成曲线类型。并对竞聚率测定方法,Q-e概念有所了解。

5、聚合的实施(4学时)(支撑课程目标12

内容:主要掌握的内容有四个方面,分别是本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合,最后介绍其它聚合实施方法及新进展。案例:聚甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、聚苯乙烯的悬浮聚合。

要求学生:了解自由基溶液聚合方法;掌握悬浮聚合中分散剂的定义、种类与分散作用,了解氯乙烯悬浮聚合和苯乙烯悬浮聚合;掌握乳液聚合中的主要组成及各组成的作用,掌握乳液聚合机理和聚合动力学,了解乳液聚合技术和应用的新进展。

6、离子聚合(6学时)(支撑课程目标12

内容:发生阴阳离子聚合反应的单体,阴阳离子聚合反应的引发剂,阴阳离子聚合反应的机理及其动力学,影响阴阳离子聚合反应的因素。

要求学生:了解阴阳离子聚合的相关概念;掌握阳离子聚合引发剂、聚合机理、熟悉阳离子聚合反应的异构化;掌握阴离子聚合常见单体、引发剂、阴离子聚合机理;熟悉活性阴离子聚合的原理,特点和应用;熟悉溶剂,温度,反离子对聚合速率的影响;熟悉自由基聚合和离子聚合的比较;了解丁基橡胶,聚异丁烯,SBS的聚合方法与原理。

7、配位聚合(4学时)(支撑课程目标12

内容:配位聚合的发展历史、聚合物的立体异构现象、Ziegler-Natta引发剂、丙烯的配位聚合、极性单体的配位聚合、茂金属引发剂以及共轭二烯烃的配位聚合。案例分析:合成等规聚丙烯为什么能获得诺贝尔化学奖?

要求学生:掌握配位聚合、有规立构聚合的概念及区别;掌握聚合物的立体异构现象;掌握Ziegler-Natta催化剂的组成与活性;熟悉丙烯配位聚合催化剂;掌握单金属,双金属原理;了解配位聚合催化剂的发展历史。

8、开环聚合(2学时)(支撑课程目标1

内容:判断开环聚合的单体种类、三元环醚的阴离子开环聚合、环醚的阳离子开环聚合、三氧六环的阳离子开环聚合以及聚硅氧烷的合成。

要求学生:掌握单体发生开环聚合的热力学条件,理解环氧乙烷、环氧丙烷的阴离子开环聚合机理和动力学,掌握环氧乙烷、丁氧环的开环过程,掌握三氧六环的阳离子开环聚合过程,掌握聚硅氧烷的合成过程结构性能与应用。

四、教学方法

1、以课堂讲授为主,结合网络教学、作业、案例分析等教学环节共同实施。

2、采用多媒体课件和传统教学相结合。

3、以典型高分子材料的合成为案例,引导学生分析聚合物合成的特点与基本原理,培养学生认识到合成一种聚合物有多种方案可选择,并引导学生分析聚合物结构与性能的关系。

五、考核方式及成绩评定方式                        

 

成绩分配

 
 

评价环节

 
 

评估毕业要求

 
 

平时成绩(20分)

 
 

课堂作业(10分)

 

 

课程设计(10分)

 
 

3.110分)

 
 

阶段成绩(30分)

 
 

闭卷考试

 
 

2.210分)、3.110分)

 
 

期末考试(50分)

 
 

闭卷考试

 
 

2.210分)、3.110分)

 







课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 第一课 概念、命名与合成
作业
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2018-11-21 --
 
作业
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2018-11-21 --
2.1 第一课 缩聚反应、机理及动力学
作业
.work
2018-11-14 --
2.2 第二课 逐步聚合产物的聚合度
视频
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2018-11-14 252.92MB
 
视频
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2018-11-14 254.07MB
2.3 第三课 体形缩聚和凝胶化
视频
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2018-11-14 176.65MB
2.5 第五课 重要的逐步聚合物
视频
.mp4
2018-11-21 676.43MB
 
视频
.mp4
2018-11-21 307.05MB
3.5 动力学链长与聚合度
作业
.work
2018-11-14 --
4.1 自由基共聚合
视频
.MOV
2018-11-14 1.08GB
4.2 二元共聚物组成微分方程及曲线
视频
.mp4
2018-11-14 322.86MB
 
视频
.mp4
2018-11-14 310.83MB
4.3 单体与自由基的活性
视频
.mp4
2018-11-14 321.55MB
5.1 本体、溶液与悬浮聚合
视频
.mp4
2019-12-13 675.68MB
 
视频
.mp4
2019-12-13 326.04MB
 
附件
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2019-12-13 --
 
附件
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2019-12-13 --
 
附件
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2019-12-13 --
5.2 乳液聚合
视频
.mp4
2018-11-14 675.91MB
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