《高分子化学(C)》课程教学大纲
一．课程基本信息
开课单位：材料科学与工程学院
课程编号：06030176a
英文名称：Polymer Chemistry
学时：总计72学时，其中理论授课52学时，实验（含上机）20学时
学分：4.5学分
面向对象：高分子材料与工程专业
先修课程：《无机与分析化学》、《有机化学》、《物理化学》
教材：《高分子化学》，潘祖仁编著，化学工业出版社，2003年第三版
《高分子化学实验讲义》，高分子教研室
主要教学参考书目或资料：
1. 《PRINCIPLES OF POLYMERIZATION》，GEORGE OPIAN出版社，John Wiley &. Sons，2004年第四版
2. 《高分子化学教程》，王槐三 寇晓康编著，科学出版社，2002年3月第一版
二．教学目的和任务
《高分子化学》是高等工科学校高分子材料与工程专业的一门重要的学科基础课程。本课程使学生掌握有关小分子单体合成高分子化合物的重要反应极其机理、动力学、热力学以及单体结构、反应条件对聚合反应及其产物性能的影响，实施聚合反应的主要方法以及大分子的化学转变的基本知识。学生通过本门课程的学习，能够获得高分子化学的基本理论、基本知识和基本技能，掌握实验的基本技能，为学习后续课程以及从事有关的工程技术工作和科学研究工作打下一定的基础。本课程理论严谨，系统性、逻辑性强，对培养学生的辨证思维能力，树立理论联系实际的科学观点和提高学生分析问题、解决问题的能力有着重要的作用。
三．教学目标与要求
使学生掌握有关小分子单体合成高分子化合物的重要反应极其机理、动力学、热力学以及单体结构、反应条件对聚合反应及其产物性能的影响，实施聚合反应的主要方法以及大分子的化学转变的基本知识，具备有进一步自学的能力，从而适应社会和经济发展的需要。
根据课程目的，全课程分8部分讲解，内容分别是绪论、自由基聚合反应、自由基共聚合、聚合方法、离子聚合、配位聚合、逐步聚合反应、聚合物化学反应。其中，逐步聚合反应、自由基聚合、自由基共聚合、聚合方法、离子聚合等部分为牢固掌握；配位聚合、聚合物化学反应等为一般掌握。
四．教学内容、学时分配及其基本要求
第一章绪论（3学时，讲授3学时）
（一）教学内容
§1.1 高分子的基本概念
§1.2 聚合物的分类及命名
§1.3 聚合反应
§1.4 分子量及其分布
§1.5 线形、支链形和交联形大分子
§1.6 大分子微结构
§1.7 聚集态结构
§1.8 高分子材料和力学性能
§1.9 高分子化学发展简史
（二）基本要求
重点讲清：
(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、相对分子量；
(2) 聚合反应分类；连锁聚合和逐步聚合的比较；
(3) 聚合物的分类: 按聚合物的来源分类；按聚合物的性能分类；按聚合物主链结构分类；按反应分类；按聚合物分子链形状分类；
(4) 常用聚合物的命名、来源、结构特征；
了解：系统命名法；聚合物相对分子质量及其分布；高分子化学发展历史；聚合物相对分子质量及其分布对聚合物性能的影响。
扩展：高分子化学与四大化学的关系；描述高分子化学是什么；想象高分子化学今后能引起兴趣或有重大突破的发展方向。
第二章 自由基聚合（24学时。讲授12学时，实验12学时）
（一）教学内容
§2.1 引言
§2.2 连锁聚合的单体
§2.3 自由基聚合机理
§2.4 链引发反应
§2.5 聚合速率
§2.6 分子量和链转移反应
§2.7 阻聚和缓聚
§2.8 反应速率常数的测定
§2.9 分子量分布
§2.10 聚合热力学
§2.11 可控/“活性”自由基聚合
（二）基本要求
重点讲清：
(1) 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、诱导效率、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；
(2) 单体聚合能力：热力学（ΔE、ΔS、T、P）、动力学（空间效应-聚合能力，电子效应-聚合类型）；
(3) 自由基聚合的基元反应及特征；
(4) 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；
(5) 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）；
聚合中后期的反应速率的研究：自动加速现象的原因及理论分析；聚合反应类型；
(6) 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）
(7) 链转移：链转移类型、聚合度、动力学分析；
了解：热、光、辐射聚合；聚合反应速率的测定；聚合动力学研究方法；自由基聚合相对分子量分布；通用单体来源；自由基聚合进展；
扩展：论述假设条件在动力学公式推导中的作用，条件的变化对公式的影响；活性自由基聚合进展情况，如何实现自由基聚合，发展前景如何；
第三章 自由基共聚合（10学时。讲授6学时，实验4学时）
（一）教学内容
§3.1 引言
§3.2 二元共聚物的组成
§3.3 多元共聚
§3.4 竞聚率的测定和影响因素
§3.5 单体和自由基的活性
§3.6 Q-e概念
§3.7 共聚合速率
（二）基本要求
重点讲清：
(1) 共聚合的基本概念：无规共聚物、接枝共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、竞聚率、恒比点；
(2) 共聚物的分类和命名；
(3) 二元共聚组成微分方程推导及方程的物理意义和使用场合；
(4) 理想共聚、交替共聚、非理想共聚（有或无恒比点共聚）的定义、根据竞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；
(5) 共聚组成控制方法；
(6) 单体和自由基活性的表示方法，取代基的共轭效应、极性效应及位阻效应对单体和自由基活性的影响；
(7) Q-e值的物理意义，如何通过Q、e值判断两单体的共聚情况，Q-e方程的优点和不足；
了解：影响竞聚率的因素和竞聚率测定方法；共聚物链结构和链段分布；多元共聚；高分子合金的定义、制备方法、性能及应用；
扩展：共聚物改性的主要方法及典型共聚物的突出性能；
第四章 聚合方法（4学时。讲授4学时）
（一）教学内容
§4.1 引言
§4.2 本体聚合
§4.3 溶液聚合
§4.4 悬浮聚合
§4.5 乳液聚合
（二）基本要求
重点讲清：
(1) 各种聚合实施方法的基本组成和优缺点
(2) 悬浮聚合和乳液聚合的机理及动力学：单体及引发剂的溶解性；聚合场所；聚合机理等；
了解：典型聚合物的聚合实施方法：MMA的本体聚合；氯乙烯的悬浮聚合；醋酸乙烯的乳液聚合；聚酯的熔融聚合；酰氯与酰胺的界面缩聚；聚合方法的选择。
扩展：新聚合方法：反相悬浮聚合；反相乳液聚合；反相微乳液聚合；反相超微乳液聚合；
第五章 离子聚合（6学时。讲授6学时）
（一）教学内容
§5.1 引言
§5.2 阳离子聚合
§5.3 阴离子聚合
§5.4 离子聚合与自由基聚合的比较
§5.5 离子共聚
§5.6 开环聚合
（二）基本要求
重点讲清：
(1) 离子聚合的基本概念：阴离子聚合、阳离子聚合、活性聚合、异构化聚合；
(2) 阴、阳离子聚合特征和聚合机理；
(3) 阴、阳离子聚合的典型单体；
(4) 阴、阳离子聚合的引发剂和引发剂的引发反应；
(5) 影响阴、阳离子聚合速率的因素；
(6) 原子或基团重排的阳离子异构化聚合；
(7) 阴离子活性聚合的条件和动力学；
(8) 典型聚合物的合成；
了解：离子聚合和自由基聚合的比较；假阳离子聚合；阴离子聚合的立体构型；链重排的阳离子异构化聚合；阳离子绝对速率常数的测定；阳离子聚合的氢转移反应；阴、阳离子聚合应用的其他引发剂和引发体系；其他的活性聚合体系；
扩展：阴离子聚合与其它活性聚合的区别；2、活性聚合在分子设计中的应用前景；
第六章配位聚合（6学时。讲授6学时）
（一）教学内容
§6.1 引言
§6.2 聚合物的立体异构现象
§6.3 配位聚合的基本概念
§6.4 Ziegler-Natta引发剂
§6.5 丙烯的配位聚合
§6.6 乙烯配位（共）聚合
§6.7 极性单体的配位聚合
§6.8 茂金属引发剂
§6.9 共轭二烯烃的配位聚合
（二）基本要求
重点讲清：
(1) 配位聚合的基本概念：配位聚合、络合聚合、定向聚合、立构规整性聚合物Ziegler-Natta催化剂、单金属机理、双金属机理；
(2) 聚α-烯烃、聚二烯烃的立体异构式；
(3) Ziegler-Natta催化剂组成与性质；
配位聚合催化剂的发展；
丙烯配位聚合的催化剂；
了解：立构规整度的测定；单金属、双金属机理内容；影响Ziegler-Natta催化剂活性的因素；对映体的立构选择性聚合；Ziegler-Natta催化剂的发现及其对聚烯烃合成的贡献；
扩展：茂金属催化剂的结构，用茂金属催化剂合成的主要工业化聚合物；聚合物的立构规整性与聚合物性能之间的关系；
第七章逐步聚合反应（12学时。讲授8学时，实验4学时）
（一）教学内容
§7.1 引言
§7.2 缩聚反应
§7.3 线形缩聚反应的机理
§7.4 线形缩聚动力学
§7.5 线形缩聚物的聚合度
§7.6 分子量分布
§7.7 逐步聚合的实施方法
§7.8 重要线形逐步聚合物
§7.9 体形聚合
§7.10 凝胶化作用和凝胶点
（二）基本要求
重点讲清：
(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；
逐步聚合官能团的等活性理论；
线形体型的聚合度及聚合度控制；
典型体型聚合物的合成反应；
Carothers法计算体型逐步聚合反应的凝胶点；
线形逐步聚合与体型逐步聚合的比较；
逐步聚合与连锁聚合的比较；
了解：线形逐步聚合动力学；相对分子质量分布；影响聚合反应动力学方程的因素；统计法计算体型逐步聚合反应的凝胶点；逐步共聚合；共聚反应的类型；
扩展：逐步聚合在合成高性能聚合物材料中的地位与作用；
第八章聚合物的化学反应（7学时。讲授7学时）
（一）教学内容
§8.1 聚合物基团反应
§8.2 功能高分子
§8.3 接枝和嵌段
§8.4 交联
§8.5 降解和老化
（二）基本要求
重点讲清：
聚合物化学反应的基本概念：几率效应、邻近基团效应；
聚合物与小分子反应活性的比较及影响因素；
典型的聚合物的化学反应：聚乙酸乙酯的反应、芳香烃的取代反应；
聚合物的交联反应：橡胶的硫化、饱和聚烯烃的过氧化物交联；
典型聚合物的热降解反应：PMMA，PE，PP，PVC，PS等；
了解：纤维素的反应、卤化反应、环化反应；光致交联固化；接枝共聚物的合成：自由基接枝聚合：ABS、HIPS、大分子单体合成接枝共聚物；离子型接枝聚合；氧化降解、聚合物老化机理及老化的防止和利用；功能高分子的定义及主要种类；
扩展：自由基聚合、阳离子聚合、基团转移聚合等在合成嵌段共聚物中的最新进展；如何实现活性自由基聚合、活性阳离子聚合、活性阴离子聚合；
五．教学方法及手段
教学方法：高分子化学课程需要讲授的内容多，涉及各种化学反应机理及聚合方法，而学时又少，学生很难较好地掌握课程的实质，因此，在教学中废除以往注入式的教学方法，探索以培养能力为主线，以启发式为主的教学方法，将课堂教学、现场参观及实验教学相结合。
教学手段：（1） 课堂教学中引入多媒体教学；
（2） 课堂教学与下厂参观相结合；
（3） 课堂教学与专业实验相结合。
六．考核方式及考核方法
本课程为必修考试课。最终成绩由三部分组成：作业（10%）、实验（20%）、期终考试（70%）。
七．课内实验教学安排
序号 | 实验项目 | 学时 | 性质 | 类型 |
1 | 苯乙烯悬浮聚合 | 5 | 必做 | 验证 |
2 | 醋酸乙烯酯的乳液聚合 | 4 | 必做 | 验证 |
3 | 本体聚合MMA制有机玻璃板及其透光率测定 | 3 | 必做 | 综合 |
4 | 已内酰胺的阴离子聚合 | 4 | 必做 | 验证 |
5 | 三聚氰胺-甲醛树脂及其层压板的制备 | 4 | 必做 | 综合 |
（制定人：邹俊 审定人：周海骏）