《聚合物合成與改性技術(shù)》雙語（化工專業(yè)）教學(xué)大綱

1、聚合物合成與改性技術(shù)（雙語）課程教學(xué)大綱英文名稱Polymer synthesis and modification課程代碼CHEM1019課程性質(zhì)專業(yè)選修課程授課對象化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)分2.0學(xué)時36主講教師修訂日期2021年5月30日指定教材自編講義一、課程性質(zhì)聚合物合成與改性技術(shù)（雙語）是化學(xué)等專業(yè)英語強(qiáng)化班的一門專業(yè)選修課。高分子化學(xué)是研究聚合物合成和反應(yīng)的一門科學(xué)，聚合物改性能為高分子材料廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，二者之間關(guān)系密切。本課程主要目的是系統(tǒng)地向?qū)W生闡述聚合反應(yīng)基本原理、聚合物結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用之間的內(nèi)在聯(lián)系、聚合物改性的基本技術(shù)以及聚合物加工成型工藝。本課程能激發(fā)學(xué)生的專業(yè)意

2、識和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生對高分子材料分類方法、合成與改性技術(shù)、基本性能與實(shí)際應(yīng)用的基本認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，基本完成從高分子化學(xué)與物理的基礎(chǔ)理論到生產(chǎn)實(shí)踐的銜接過程。通過教學(xué)環(huán)節(jié)逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感和工程職業(yè)道德，學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決高分子科學(xué)相關(guān)問題，具有一定的研發(fā)能力和就業(yè)競爭力。二、課程目標(biāo)（一）總體目標(biāo)：作為一門專業(yè)選修課程，本課程旨在加強(qiáng)學(xué)生對聚合物分類、合成和改性方法、性能測試及加工成型等方面的框架性理解，基本了解高分子材料從合成到日常應(yīng)用的全過程?？傮w目標(biāo)是要求學(xué)生理解多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物分類及合成方法、結(jié)構(gòu)測試表征手段、大分子自組裝技術(shù)、

3、聚合物改性和加工成型等基本概念，了解聚合物分子量、分子量分布、化學(xué)組成、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等參數(shù)的主要影響因素和控制方法；要求學(xué)生掌握自由基聚合、離子聚合、支化類聚合物合成、大分子自組裝等內(nèi)容，特別是跟蹤活性自由基聚合技術(shù)的最新進(jìn)展；要求學(xué)生掌握聚合物改性的基本原理和方法，熟悉聚合物加工成型方法、設(shè)備及工藝。在培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，系統(tǒng)掌握化學(xué)基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識，提升學(xué)科認(rèn)同度和就業(yè)競爭力，能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜問題進(jìn)行創(chuàng)新研究，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等方面的影響因素,具備研發(fā)、教學(xué)和管理能力，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識和能力。（二）課程目標(biāo)：課程目

4、標(biāo)1：了解高分子發(fā)展簡史，掌握高分子合成與結(jié)構(gòu)表征等知識模塊的內(nèi)容、側(cè)重點(diǎn)及相互關(guān)聯(lián)性。能嫻熟采用英文進(jìn)行學(xué)習(xí)，借助課堂專題討論和文獻(xiàn)調(diào)研，提高學(xué)生獲取本學(xué)科最新進(jìn)展的能力。課程目標(biāo)2：能系統(tǒng)掌握化學(xué)基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識，運(yùn)用高分子相關(guān)專業(yè)理論，知曉聚合物基本性能和實(shí)際應(yīng)用，了解高分子材料的社會需求和發(fā)展趨勢，能夠根據(jù)所學(xué)科學(xué)知識和原理從事化學(xué)工程與工藝的研發(fā)及實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)工作，并能夠綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等方面的影響因素。課程目標(biāo)3：能激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣和意識，有志于從事本專業(yè)的研發(fā)工作，能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜問題進(jìn)行創(chuàng)新研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，能夠

5、進(jìn)入研究生階段學(xué)習(xí)，有承擔(dān)研發(fā)任務(wù)的能力。課程目標(biāo)4：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，能夠與時俱進(jìn)，通過不斷學(xué)習(xí)來拓展自己的知識和能力。（三）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求、課程內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)主要對應(yīng)于畢業(yè)要求1、3和4。具體要求及相應(yīng)分解指標(biāo)項(xiàng)如下：畢業(yè)要求1：工程知識：掌握化學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能。能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和化工專業(yè)知識用于解決實(shí)際工程問題。分解指標(biāo)：1-2 能夠運(yùn)用相關(guān)的工程知識和專業(yè)知識辨別化工系統(tǒng)中出現(xiàn)的技術(shù)、工藝等問題。1-4 熟悉化工生產(chǎn)過程的各種工藝流程，并能夠根據(jù)具體工程實(shí)踐選擇合適的工藝條件。畢業(yè)要求3：畢業(yè)要求3：分析問題及設(shè)計(jì)/開發(fā)解

6、決方案：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)及化工專業(yè)的基本知識和技能解決復(fù)雜化工系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)，控制及優(yōu)化問題。設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元、工藝流程和產(chǎn)品，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。分解指標(biāo)：3-1 能夠分析化學(xué)工程應(yīng)用的特定需求，確定具體的研發(fā)目標(biāo)。3-2 能夠根據(jù)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)相應(yīng)的化工系統(tǒng)或產(chǎn)品，明確工藝流程和控制方式。畢業(yè)要求4：研究：了解化學(xué)工程學(xué)科前沿方向和發(fā)展趨勢，能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜問題進(jìn)行創(chuàng)新研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。分解指標(biāo)：4-1 掌握化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域的分析

7、方法并理解其適用范圍。4-2 能基于專業(yè)理論針對特定需求設(shè)計(jì)合理可行的實(shí)驗(yàn)方案。表1：課程目標(biāo)與課程內(nèi)容、畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系表課程目標(biāo)達(dá)成途徑對應(yīng)課程內(nèi)容對應(yīng)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1課程講授、互動討論、作業(yè)論文緒論，自由基聚合，離子聚合，樹枝形聚合物和超支化聚合物1-2, 3-1, 4-2課程目標(biāo)2課程講授、互動討論、作業(yè)論文聚合物結(jié)構(gòu)與性能，聚合物改性技術(shù)，聚合物加工成型1-2, 1-4, 3-2, 4-1, 4-2課程目標(biāo)3課程講授、互動討論、作業(yè)論文可控自由基聚合，大分子自組裝1-2, 3-1, 2-2, 4-1課程目標(biāo)4課程講授、互動討論、作業(yè)論文可控自由基聚合，樹枝形聚合物，大分子自組裝1

8、-2, 3-1, 4-2三、教學(xué)內(nèi)容第一章 緒論1.教學(xué)目標(biāo)：了解高分子科學(xué)發(fā)展簡史，學(xué)習(xí)基本概念，掌握聚合物分類方法、常用聚合和測試表征方法，熟悉拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物的主要種類，知曉單體和聚合物純化過程。2.教學(xué)重難點(diǎn)：聚合物基本概念，各種大分子參數(shù)，聚合物分類和命名方法，聚合物分子量、組成和結(jié)構(gòu)測試表征方法。3.教學(xué)內(nèi)容：高分子科學(xué)發(fā)展簡史；聚合物相關(guān)基本概念：聚合度(DP)，分子量(molar mass), 分子量分布指數(shù)(dispersity)，順反異構(gòu)，立構(gòu)規(guī)整性，等規(guī)度，微結(jié)構(gòu)，多分散性，單分散聚合物(monodisperse polymer)；聚合物主要分類方法，如線型、大環(huán)和支化聚合

9、物等(基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類)；聚合物命名原則，聚合物化學(xué)組成(均聚物，二元共聚物，多組分聚合物)；分子量測試方法，結(jié)合1H NMR分析、凝膠滲透色譜(GPC)或體積排斥色譜(SEC)曲線及測試的表觀分子量和分子量分布指數(shù)等規(guī)范表述所合成聚合物；單體和聚合物精制純化方法，沉淀和分級沉淀技術(shù)，制備級色譜。第二章 自由基聚合1.教學(xué)目標(biāo)：掌握自由基聚合的主要特征、機(jī)理、類型和反應(yīng)動力學(xué)，熟悉常規(guī)聚合物的組成、命名方法和應(yīng)用前景；掌握穩(wěn)態(tài)假定、動力學(xué)鏈長等基本概念，熟悉聚合反應(yīng)速率和分子量的主要影響因素及測試方法。2.教學(xué)重難點(diǎn)：聚合過程分解和剖析，聚合反應(yīng)動力學(xué)，聚合反應(yīng)速率方程推導(dǎo)，鏈引發(fā)速率-Ri和

10、引發(fā)類型的相關(guān)性，溫度對聚合速率和分子量的影響。3.教學(xué)內(nèi)容：聚合反應(yīng)種類，如鏈?zhǔn)骄酆蟰s逐步聚合，加成聚合vs縮合聚合；鏈?zhǔn)骄酆现饕愋停鹤杂苫酆希庩?或正負(fù))離子聚合，配位聚合等；鏈?zhǔn)骄酆匣磻?yīng)：鏈引發(fā)，鏈增長，鏈終止，鏈轉(zhuǎn)移；典型自由基聚合產(chǎn)物在材料領(lǐng)域的應(yīng)用，相應(yīng)單體和重復(fù)單元；自由基聚合反應(yīng)機(jī)理，自由基類型，自由基來源，自由基反應(yīng)活性高低及其影響因素；自由基相關(guān)的反應(yīng)類型：加成，偶合，歧化，解離，轉(zhuǎn)移；單體種類和聚合類型的適配性，單、雙、多取代乙烯類單體的聚合能力，不同取代基對應(yīng)的位阻效應(yīng)；自由基聚合的終止反應(yīng)：單基和雙基終止，偶合和歧化終止比例及影響因素；鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)種類：向單

11、體、溶劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、引發(fā)劑、聚合物等進(jìn)行鏈轉(zhuǎn)移；自由基聚合基本特征及相關(guān)專業(yè)術(shù)語：引發(fā)劑(initiator)，引發(fā)(initiation)，聚合溫度，聚合反應(yīng)動力學(xué)(polymerization kinetics)，聚合速率(polymerization rate)，鏈引發(fā)速率-Ri、鏈增長速率-Rp、鏈終止速率-Rt及其影響因素，基元反應(yīng)(elemental reaction)，自由基壽命(radical life)，籠效應(yīng)(cage effect)，自加速效應(yīng)(autoacceleration)或凝膠效應(yīng)(gel effect)，沉淀聚合，單體轉(zhuǎn)化率(monomer conversion

12、)，聚合度(DP)和動力學(xué)鏈長(kinetic chain length)的關(guān)系，副反應(yīng)(side reaction)；穩(wěn)態(tài)假定和聚合反應(yīng)速率方程推導(dǎo)；室溫聚合體系構(gòu)建：氧化-還原引發(fā)聚合，光引發(fā)聚合，熱引發(fā)聚合，它們和采用AIBN等引發(fā)劑等常規(guī)自由基聚合體系的區(qū)別和聯(lián)系；阻聚和緩聚；膨脹計(jì)法測試聚合反應(yīng)速率基本原理。第三章 “活性”/可控自由基聚合1. 教學(xué)目標(biāo)：了解Iniferter、CCTP、NMP和ATRP等可控自由基聚合技術(shù)的方法、機(jī)理及其在大分子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；掌握RAFT聚合的機(jī)理、單體和鏈轉(zhuǎn)移劑的適配性，了解聚合物顏色去除和端基修飾的主要方法。2. 教學(xué)重難點(diǎn)：活性聚合和可控聚合

13、的關(guān)聯(lián)性，怎樣高效構(gòu)建可控自由基聚合體系，聚合反應(yīng)動力學(xué)，多種可控自由基聚合體系的最新進(jìn)展。3. 教學(xué)內(nèi)容：活性聚合體系的基本特征；可控聚合體系的特點(diǎn)；活性聚合體系的主要類型：陰陽離子聚合，開環(huán)易位聚合(ROMP)，可控自由基聚合，基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合(GTP)，配位聚合等；高效構(gòu)建可控自由基聚合體系的途徑：活性種與休眠種之間的可逆活化，活性種與休眠種之間的可逆鏈轉(zhuǎn)移，以及二者的有效結(jié)合；引發(fā)-轉(zhuǎn)移-終止(Iniferter)聚合的發(fā)展，Iniferter試劑的種類，合成技術(shù)的發(fā)展及局限性，在合成嵌段和接枝共聚物方面的最新進(jìn)展；催化鏈轉(zhuǎn)移聚合(CCTP)的發(fā)展、聚合機(jī)理及應(yīng)用；氮氧穩(wěn)態(tài)自由基聚合(NM

14、P)的發(fā)展，適用單體，聚合條件和應(yīng)用；原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的發(fā)展，主要引發(fā)劑和催化體系種類，基本原理；可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合的發(fā)展，主要鏈轉(zhuǎn)移劑類型，R基團(tuán)和Z基團(tuán)和單體可控聚合的適配性原則，聚合基本原理；各種方法在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物設(shè)計(jì)合成中的應(yīng)用；ATRP和RAFT聚合物端基失活或消除的常用方法；多種可控自由基聚合技術(shù)的最新研究進(jìn)展，如光控RAFT聚合(從紫外光到紅外光，波長可變)、光致電荷/能量轉(zhuǎn)移-可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移(PET-RAFT)聚合、超聲介導(dǎo)RAFT (Sono-RAFT)聚合、RAFT聚合誘導(dǎo)自組裝(RAFT PISA)、單電子轉(zhuǎn)移活性自由基聚合(SET-

15、LRP)、無金屬催化ATRP (metal-free ATRP)和碘調(diào)控活性自由基聚合等。第四章離子聚合1. 教學(xué)目標(biāo)：熟悉陽離子聚合的主要特征、機(jī)理和應(yīng)用，掌握離子對和自由離子等概念、常用單體和主要聚合條件，知曉所合成聚合物的主要類型；掌握陰離子聚合的主要特征、機(jī)理和應(yīng)用，熟悉活性聚合等概念，知曉主要引發(fā)體系、單體-活性中心的適配性原則及其在復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。2. 教學(xué)重難點(diǎn)：單體種類和陰陽離子聚合的適配性，離子聚合引發(fā)劑的種類，離子聚合主要影響因素，陰離子聚合體系中單體聚合活性和聚合物碳陰離子引發(fā)活性的關(guān)系，離子聚合在大分子設(shè)計(jì)和材料領(lǐng)域的應(yīng)用。3. 教學(xué)內(nèi)容：離子聚合的發(fā)展

16、歷程；陽離子聚合適用的單體、基元反應(yīng)和反應(yīng)動力學(xué)；引發(fā)體系中共價鍵、緊密離子對、疏松離子對和自由離子的相互轉(zhuǎn)換及其對聚合反應(yīng)的貢獻(xiàn)；鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)、聚合溫度、溶劑和反離子種類對聚合物分子量的影響；陰離子聚合體系中活性聚合概念的提出，鏈終止反應(yīng)中引入功能端基；金屬鈉相關(guān)陰離子聚合反應(yīng)中雙頭陰離子的形成機(jī)理，聚合度和動力學(xué)鏈長的關(guān)系；陰離子聚合在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹在SBS、SIS等三嵌段和嵌段數(shù)更高熱塑性彈性體材料、接枝共聚物和多組分雜臂星形共聚物合成中的應(yīng)用；以三類反應(yīng)活性類似(如苯乙烯、丁二烯和異戊二烯)或顯著不同(如苯乙烯、2-乙烯基吡啶和甲基丙烯酸甲酯)單體的陰離子聚合為例，

17、列舉序列加料法在嵌段共聚物合成中的有效性和局限性；以陰離子聚合物為例，簡要介紹實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)界在聚合物合成中的差異性；典型離子聚合產(chǎn)物在日常生活中的實(shí)際應(yīng)用；離子聚合和自由基聚合的比較。第五章樹枝形聚合物和超支化聚合物1. 教學(xué)目標(biāo)：學(xué)習(xí)支化類聚合物的設(shè)計(jì)原理，熟悉樹枝形和超支化聚合物的主要合成方法，知曉支化度的計(jì)算方法；掌握樹枝形和超支化聚合物的主要種類及分類方法，了解其結(jié)構(gòu)、性能及其在材料領(lǐng)域的應(yīng)用。2. 教學(xué)重難點(diǎn)：支化類聚合物的分類方法，樹枝形聚合物(dendrimer)的定義、主要合成方法、重復(fù)單元和聚合物簡易表述方式，超支化聚合物(hyperbranched polymer)的主要合

18、成方法，支化度的計(jì)算公式和測試方法。3. 教學(xué)內(nèi)容：支化聚合物的發(fā)展歷程；支化類聚合物的主要類型：樹枝形聚合物及基本構(gòu)筑基元-樹狀基元，超支化聚合物，樹狀接枝聚合物，樹枝化聚合物和樹狀-線型嵌段共聚物等；樹枝形聚合物的定義、代數(shù)、主要類型和合成方法(發(fā)散法，收斂法，組合法，加速合成策略特別是正交合成)；主要樹枝形聚合物(聚酰胺-胺、聚芳醚、聚丙烯亞胺、聚乙烯亞胺、聚雙羥甲基丙酸等類型)的重復(fù)單元；樹枝形聚合物的表面官能團(tuán)數(shù)目(f)和核官能度、代數(shù)之間的關(guān)系，f = fcore × 2n (fcore表示內(nèi)核官能度，n表示代數(shù))；樹狀接枝、樹枝化、超支化聚合物的主要合成方法；正交合成、

19、點(diǎn)擊反應(yīng)在dendrimer合成中的應(yīng)用；采用單體引發(fā)劑或單體鏈轉(zhuǎn)移劑(inimer)，基于自縮合乙烯基聚合(self-condensing vinyl polymerization，簡稱SCVP)的可控自由基聚合技術(shù)(如NMP、ATRP和RAFT聚合)實(shí)現(xiàn)超支化聚合物的可控合成；各種支化類聚合物在材料領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。第六章 大分子自組裝1.教學(xué)目標(biāo)：學(xué)習(xí)大分子自組裝的原理和主要驅(qū)動力，了解大分子、兩親性小分子自組裝之間的區(qū)別和聯(lián)系；掌握聚集體納米結(jié)構(gòu)的主要類型，熟悉形貌調(diào)控因素及其在功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景。2.教學(xué)重難點(diǎn)：自組裝種類和驅(qū)動力，聚集體中聚合物鏈的堆砌行為，聚集體形貌的主要調(diào)控因

20、素，聚集體穩(wěn)定性，不同納米結(jié)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)換。3.教學(xué)內(nèi)容：超分子化學(xué)，自組裝類型和主要驅(qū)動力；表面活性劑(surfactant)和兩親性分子(amphiphile)自組裝；聚合物本體、溶液和界面組裝方法；堆積參數(shù)和聚集體形貌之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)制備技術(shù)；含Y結(jié)構(gòu)筑基元形成多孔膠束；0D-3D納米結(jié)構(gòu)的主要形貌；星形膠束和平頭膠束；核-殼結(jié)構(gòu)膠束的制備及其在納米籠形成中的應(yīng)用，主要途徑為先交聯(lián)殼層再降解內(nèi)核；從微觀到宏觀組裝的發(fā)展歷程；聚集體形貌和聚合物濃度之間的關(guān)系；典型親水性和疏水性聚合物的實(shí)例；主要自組裝方法：傳統(tǒng)自組裝，多級自組裝，刺激誘導(dǎo)自組裝，結(jié)晶驅(qū)動自組裝，反應(yīng)或聚合誘

21、導(dǎo)自組裝；大分子自組裝在材料領(lǐng)域的應(yīng)用介紹。第七章 聚合物結(jié)構(gòu)與性能1.教學(xué)目標(biāo)：掌握聚合物材料性能時溫等效原理，了解聚合物的基本物理性能，知曉結(jié)構(gòu)-性能之間的構(gòu)效關(guān)系。2.教學(xué)重難點(diǎn)：鏈結(jié)構(gòu)和聚集體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)和性能之間的構(gòu)效關(guān)系，時溫等效原理，聚合物粘彈性，熱固性樹脂、熱塑性樹脂及其性能組合(vitrimer材料)。3.教學(xué)內(nèi)容：聚合物鏈堆砌主要表述方式；大分子形狀，流體力學(xué)半徑，均方旋轉(zhuǎn)半徑；線型、環(huán)狀和支化結(jié)構(gòu)；大分子鏈構(gòu)象和構(gòu)型，等規(guī)、無規(guī)、間規(guī)，或順反異構(gòu)；高分子熔融和結(jié)晶行為及其影響因素；典型液體高分子、無定形和半結(jié)晶高分子；熱塑性、熱固性和類玻璃高分子(vitrimer)，熱塑性

22、彈性體材料；玻璃態(tài)，高彈態(tài)，粘流態(tài)；聚合物形變，拉伸時應(yīng)力-應(yīng)變曲線；時溫等效原理及其在材料領(lǐng)域中的應(yīng)用；聚合物粘彈性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，結(jié)晶度，相應(yīng)物理性能及主要影響因素。第八章 聚合物改性技術(shù)1.教學(xué)目標(biāo)：掌握聚合物改性原理，熟悉共混改性的分類方法，了解共混改性工藝及其對材料性能的影響；學(xué)習(xí)聚合物材料中化學(xué)、表面、填充和復(fù)合改性等改性技術(shù)，了解其特點(diǎn)、主要途徑和適用范圍。2.教學(xué)重難點(diǎn)：常見聚合工藝及應(yīng)用范疇，各種改性技術(shù)的基本原理、分類方法及適用對象，典型改性技術(shù)和常用設(shè)備。3.教學(xué)內(nèi)容：典型聚合技術(shù)，本體、溶液、分散和乳液聚合等；不常用聚合技術(shù)，固相、氣相和等離子體聚合；聚乙烯分類方法及

23、聚合工藝；聚合物性能優(yōu)缺點(diǎn)，改性研究的必要性和重要性；主要改性方法：共混改性，填充改性，復(fù)合改性，化學(xué)改性，表面改性；共混、共聚體系中的相容與不相容性，相行為；塑料增強(qiáng)增韌改性，互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)改性；各種改性方法的原理和主要設(shè)備；化學(xué)改性的常用方法，如表面接枝、刻蝕、水解、氧化、光照、交聯(lián)等；表面改性的常用方法，如表面處理、電暈處理、燃燒、離子束和等離子體處理等；不同改性方法在材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。第九章 聚合物加工成型1.教學(xué)目標(biāo)：學(xué)習(xí)擠出和吹塑成型等方法，了解主要設(shè)備、生產(chǎn)流程及適用對象；學(xué)習(xí)反應(yīng)注射成型等工藝，掌握注射、壓延和熱壓成型等方法，了解主要設(shè)備、生產(chǎn)流程及適用對象。2.教學(xué)重難點(diǎn)：聚

24、合物的種類和加成成型工藝的適配性，主要加工成型方法的類型、設(shè)備和工藝，常見聚合物的典型模塑方法。3.教學(xué)內(nèi)容：主要聚合物加工成型技術(shù)及其市場占比；聚合物的主要分類法，熱固性和熱塑性聚合物的主要種類；擠出成型的原理、工藝和設(shè)備；常規(guī)注射成型和反應(yīng)注射成型的原理、工藝和設(shè)備；壓延成型、吹塑成型和熱壓成型等其他加工成型的類型及應(yīng)用；各種加工成型技術(shù)的主要影響因素；高分子材料的回收和循環(huán)利用。四、學(xué)時分配表2：各章節(jié)的具體內(nèi)容和學(xué)時分配表章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配第一章緒論4第二章自由基聚合4第三章“活性”/可控自由基聚合4第四章離子聚合4第五章樹枝形和超支化聚合物4第六章大分子自組裝4第七章聚合物結(jié)構(gòu)與性

25、能4第八章聚合物改性技術(shù)4第九章聚合物加工成型4合計(jì)36五、教學(xué)進(jìn)度表3：教學(xué)進(jìn)度表周次教學(xué)內(nèi)容教時分配目的要求備注1第一章緒論2了解高分子科學(xué)發(fā)展簡史，學(xué)習(xí)基本概念，掌握聚合物分類方法、常用聚合和測試表征方法，熟悉拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物的主要種類，知曉單體和聚合物純化過程2第二章自由基聚合2掌握自由基聚合的主要特征、機(jī)理、類型和反應(yīng)動力學(xué)，熟悉常規(guī)聚合物的組成、命名方法和應(yīng)用前景3第二章自由基聚合2掌握穩(wěn)態(tài)假定、動力學(xué)鏈長等基本概念，熟悉聚合反應(yīng)速率和分子量的主要影響因素及測量方法4第三章“活性”/可控自由基聚合2了解Iniferter、CCTP、NMP和ATRP等可控自由基聚合技術(shù)的方法、機(jī)理及其

26、在大分子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5第三章“活性”/可控自由基聚合2掌握RAFT聚合的機(jī)理、單體和鏈轉(zhuǎn)移劑的適配性，了解聚合物顏色去除和端基修飾的主要方法6第四章離子聚合2熟悉陽離子聚合的主要特征、機(jī)理和應(yīng)用，掌握離子對和自由離子等概念、常用單體和主要聚合條件，知曉所合成聚合物的主要類型7第四章離子聚合2掌握陰離子聚合的主要特征、機(jī)理和應(yīng)用，熟悉活性聚合等概念，知曉主要引發(fā)體系、單體-活性中心的適配性原則及其在復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用8第五章樹枝形和超支化聚合物2學(xué)習(xí)支化類聚合物的設(shè)計(jì)原理，熟悉樹枝形和超支化聚合物的主要合成方法及支化度的計(jì)算方法9第五章樹枝形和超支化聚合物2掌握樹枝形和超支化聚合物的

27、主要種類及分類方法，了解其結(jié)構(gòu)、性能及其在材料領(lǐng)域的應(yīng)用10第六章大分子自組裝2學(xué)習(xí)大分子自組裝的原理和主要驅(qū)動力，了解大分子、兩親性小分子自組裝之間的區(qū)別和聯(lián)系11第六章大分子自組裝2掌握聚集體納米結(jié)構(gòu)的主要類型，熟悉形貌調(diào)控因素及其在功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景12第七章聚合物結(jié)構(gòu)與性能簡介2掌握聚合物材料性能時溫等效原理，了解聚合物的基本物理性能，知曉結(jié)構(gòu)-性能之間的構(gòu)效關(guān)系13專題討論課2對聚合物工程技術(shù)、后聚合修飾和特種結(jié)構(gòu)高分子材料等專題進(jìn)行討論14第八章聚合物改性2掌握聚合物改性原理，熟悉共混改性的分類方法，了解共混改性工藝及其對材料性能的影響15第八章聚合物改性2學(xué)習(xí)聚合物材料中化學(xué)

28、、表面、填充和復(fù)合改性等改性技術(shù)，了解其特點(diǎn)、主要途徑和適用范圍16第九章聚合物加工成型2學(xué)習(xí)擠出和吹塑成型等方法，了解主要設(shè)備、生產(chǎn)流程及適用對象17第九章聚合物加工成型2學(xué)習(xí)反應(yīng)注射成型等工藝，掌握注射、壓延和熱壓成型等方法，了解主要設(shè)備、生產(chǎn)流程及適用對象5.1 作業(yè)基本要求1、對于高分子合成、性能、改性及加工成型等方面的基礎(chǔ)知識，能規(guī)范、精煉、準(zhǔn)確地表達(dá)相應(yīng)知識點(diǎn)，體現(xiàn)出自己的見解。2、掌握聚合機(jī)理，熟悉聚合物的結(jié)構(gòu)式，能規(guī)范畫出典型單體、聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，并進(jìn)行分類和命名。3、針對聚合物合成、改性和加工，能進(jìn)行合理的合成路線設(shè)計(jì)，熟悉改性和加工成型技術(shù)，識別所涉及工程問題，并提出可

29、能的解決方案。4、論證邏輯性強(qiáng)，分析具體、清晰、準(zhǔn)確，對自己的專業(yè)學(xué)習(xí)做出規(guī)劃，培養(yǎng)較好的專業(yè)素養(yǎng)。5、能自主運(yùn)用文獻(xiàn)檢索工具，檢索相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域和研究熱點(diǎn)的最新進(jìn)展，組織和參與專題討論，撰寫能體現(xiàn)前沿進(jìn)展和發(fā)展趨勢的小論文，學(xué)以致用，為后續(xù)深造和就業(yè)奠定基礎(chǔ)。5.2 主要作業(yè)和思考題第一章緒論1 高分子科學(xué)已走過100周年，請結(jié)合課程學(xué)習(xí)或日常應(yīng)用，簡述高分子學(xué)科發(fā)展的重要性及趨勢。2 Notions: molar mass (分子量), dispersity (分子量分布指數(shù)或多分散性), degree of polymerization (聚合度), end group (端基), fun

30、ctionality (官能度), rod polymer (剛性高分子), coil polymer (柔性高分子), monodisperse polymer (單分散聚合物).3 Please list main classification methods of polymers (簡述聚合物的主要分類方法).4 Please list main methods to measure molar mass of polymers (簡述聚合物分子量的主要測試方法).5 How to purify styrene, methyl methacrylate, tert-butyl acry

31、late and N-isopropylacrylamide? (怎樣精制純化苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯和N-異丙基丙烯酰胺).6 How to purify AIBN and BPO? (怎樣純化偶氮二異丁腈和過氧化苯甲酰).7 After radical polymerization, how to purify solid, viscous and liquid polymers? (自由基聚合結(jié)束后，怎樣純化固體、粘性和液體聚合物？)8 Please list ten kinds of different topological polymers (列舉10類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物)

32、.9 Please list main types of binary copolymers (簡述二元共聚物的種類).第二章自由基聚合1 What are molar mass and dispersity of polymers?(簡述聚合物分子量和分散度的概念)2 Please list the repeating unit of the following polymers and monomers to synthesize them (請羅列下述聚合物的單體及重復(fù)單元): PSt, PMMA, PAA, PVA, PIP, PTFE.3 Please list the resour

33、ces to generate free radicals (請列舉自由基的主要來源).4 Please list main reactions of radicals (請列舉自由基相關(guān)的主要反應(yīng)).5 Please list three monomers which can be polymerized via all the radical, ionic and coordination polymerizations (請列舉三種同時能夠進(jìn)行自由基、離子和配位三類聚合反應(yīng)的單體).6 Can 1,1-diphenylethylene be subjected to polymeriza

34、tion? Why?7 Please draw chemical structures of poly(styrene-alt-maleic anhydride).8 Please list elemental reactions of chain polymerization.9 Please list the types of microstructures for monosubstituted vinyl monomers.10 Please list the types of chain transfer reaction in free radical polymerization

35、 and give two examples of chain transfer agents.11 What are the characteristics of radical polymerization?12 Notions: efficiency of initiation (引發(fā)效率), kinetic chain length (動力學(xué)鏈長), autoacceleration (gel effect, 自加速效應(yīng)或凝膠效應(yīng)), radical life (自由基壽命), polymerization rate (聚合速率), inhibition (阻聚), retardati

36、on (緩聚).13 Chemical structures: AIBN, BPO, KPS, cumyl hydroperoxide.14 Please list the relationship between degree of polymerization and kinetic chain length of polymers in the absence of chain transfer reaction (在不存在鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)時，簡述聚合物的聚合度和動力學(xué)鏈長之間的關(guān)系).15 Please explain basic principles of dilatometer meth

37、od (簡述膨脹計(jì)法的基本原理).第三章活性/可控自由基聚合1 What are basic features of living polymerization systems?2 Please list the main types of “l(fā)iving”/controlled radical polymerization.3 Please list the basic mechanism and application of ATRP.4 Please list the basic mechanism and application of RAFT polymerization, and

38、describe the primary roles of Z and R groups of RAFT agent.5 What are typical initiators used in conventional free radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, and controlled radical polymerization (i.e., iniferter polymerization, NMP, ATRP and RAFT polymerization), and g

39、ive at least one example of typical initiators in each method (各種聚合方法中典型引發(fā)劑及舉例).6 基本概念：lower critical solution temperature (LCST)，upper critical solution temperature(UCST)，rod-coil polymer舉例，well/ill-defined polymer，收縮因子g。第四章離子聚合1 簡述陰離子聚合特點(diǎn)，并說明為什么能從陰離子聚合發(fā)展活性聚合體系？(Please describe main features of ani

40、onic polymerization and give the reason of living polymerization system based on LAP)2 簡述陰離子聚合在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聚合物設(shè)計(jì)合成中的應(yīng)用，并畫出主要拓?fù)渚酆衔锏氖疽鈭D(Please describe main applications of anionic polymerization in design of topological polymers and give the illustrations of main architectural polymers).3 以苯乙烯（a）、2-乙烯基吡啶（b）、

41、甲基丙烯酸甲酯（c）的分步陰離子聚合為例，說明單體和聚合物陰離子反應(yīng)活性的順序，并簡述能否成功合成ABC、ACB、BAC三嵌段共聚物(Take St (a), 2VP (b) and MMA (c) for example. Please describe the order of reactivity of monomer and polymer anion, and discuss the possibility to generate ABC, ACB and BAC triblock copolymers via sequential anionic polymerization).4

42、 簡述接枝聚合物和星形聚合物的主要合成方法(Please describe main synthetic methods to prepare graft polymer and star polymer).第五章樹枝形聚合物和超支化聚合物1 簡述Dendritic polymer所包括聚合物的主要類型(Please describe main members of dendritic polymer).2簡述樹枝形聚合物的概念與主要應(yīng)用。(What is dendrimer? How about its main applications?)3請畫出Tomalia型PAMAM dendrim

43、er、Fréchet型poly(arylether) dendrimer和poly(bis-MPA)dendrimer的重復(fù)單元(Please draw the repeating units of Tomalia-type PAMAM dendrimer, Fréchet-type poly(arylether) dendrimer and poly(bis-MPA) dendrimer).4簡述樹枝形聚合物和超支化聚合物的主要合成方法(Please describe main synthetic methods of dendrimer and hyperbranche

44、d polymer).5簡述樹枝形聚合物和超支化聚合物的區(qū)別和聯(lián)系(Please describe the connection and differences between dendrimer and hyperbranched polymer).6簡述點(diǎn)擊反應(yīng)的主要類型，并畫出反應(yīng)示意圖(Please list main types of click reactions and draw illustrations on various click reactions).7計(jì)算第n代樹枝形聚合物的表面官能度，已知核官能度為m，每個支化點(diǎn)含3個鍵接位點(diǎn)(By assuming the co

45、re functionality is m, and each branching point has three linking positions, please calculate the surface functionality of dendrimer with generation n).8簡述正交法合成樹枝形聚合物的優(yōu)勢(Please describe the advantage of synthesis of dendrimers via orthogonal strategy).9對于樹枝形聚合物和超支化聚合物，怎樣計(jì)算支化度？(As for dendrimer and h

46、yperbranched polymer, how to calculate the degree of branching?)10 撰寫關(guān)于支化聚合物合成及應(yīng)用最新進(jìn)展的小論文。第六章大分子自組裝1 Please list four types of morphologies of diblock copolymers via self-assembly in bulk(列出兩嵌段共聚物本體自組裝的四種形貌).2 Please list three types of morphologies observed in polymer aggregates(列出三種高聚物聚集體的形貌).3 Pl

47、ease describe the main driving forces of self-assembly(簡述自組裝的主要驅(qū)動力).4 Please describe the differences between hairy micelle and crew cut micelle(簡述星形膠束和平頭膠束的區(qū)別).5 Please list four individual examples of hydrophobic and hydrophilic polymers at ambient temperature(對于室溫下親水和疏水的聚合物，請各舉4個例子).6 Please brie

48、fly describe the latest progress in polymerization-induced self-assembly(簡述聚合誘導(dǎo)自組裝的最新進(jìn)展).7 撰寫關(guān)于大分子自組裝最新進(jìn)展的小論文。第七章聚合物結(jié)構(gòu)與性能1 At room temperature, which types of polymers will act as glassy polymers, rubbery or leathery polymers, and liquid polymers? Please give two individual examples of these polymer

49、s.(室溫下，哪些聚合物為玻璃態(tài)聚合物、橡膠或皮革態(tài)聚合物和液體聚合物？各舉兩例。)2 Please list three polymers which can crystallize(列舉三例能結(jié)晶的聚合物).3 Please describe the main factors to affect the crystallizability of polymers(簡述影響聚合物結(jié)晶能力的主要因素).4 Notions: glass transition temperature(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度), melting temperature(熔融溫度), thermoplastic elasto

50、mer(熱塑性彈性體), thermoplastic polymer(熱塑性聚合物), thermosetting polymer(熱固性聚合物).5撰寫關(guān)于類玻璃聚合物(vitrimer)合成及應(yīng)用最新進(jìn)展的小論文。第八章聚合物改性技術(shù)1列出聚乙烯的主要類型(Please list main types of polyethylene).2 Notions: blending modification(共混改性)，filling modification(填充改性), surface modification(表面改性), chemical modification(化學(xué)改性)3簡述溶液共混

51、的概念和特征。(What is solution blending? What are the features of solution blending?)4什么是共混改性？簡述共混改性的特點(diǎn)、分類方法和實(shí)施工藝。(What is blending modification? Please describe its features, classifications and techniques)5簡述聚合物改性的主要方法及其原理(Please describe main methods and principles of polymer modification).6撰寫關(guān)于聚合物改性最新進(jìn)展的小論文。第九章聚合物加工成型1簡述高分子加工成型的主要方法。(Please describe main polymer processing methods)2簡述擠出成型的概念、特點(diǎn)和應(yīng)用。(What is extrusion molding? How about its features and application