高分子科学导论天然高分子材料
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高分子材料科学导论教学设计一、教学目标•了解高分子材料的基本原理和应用领域;•掌握高分子材料的结构、性质、制备和加工技术;•培养学生解决实际问题的能力;•发展学生的创新思维和动手实践能力。
二、教学内容和教学方法1. 教学内容章节名称第一章高分子材料科学概述第二章高分子材料特性和结构第三章高分子材料制备和加工技术第四章高分子材料应用领域第五章高分子材料创新思维培养与动手实践2. 教学方法本课程采用多种教学方法:•讲授与讨论相结合。
通过讲述高分子材料的原理和应用,引导学生了解和发现其中的问题点,激发学生的探究欲,通过讨论和交流加深对知识的理解。
•理论知识与实践相结合。
通过给学生布置实验和实践任务,领导学生参观高分子材料生产企业,提高学生动手实践能力及理论应用能力。
•课堂讨论和小组互动。
在学生学习过程中,老师和学生之间互动交流,激发学生求知欲望和创新能力。
•信息技术与教学相结合。
采用多媒体课件、网络课堂等先进教学手段,使教学内容更加生动形象。
三、教学过程与安排1. 第一周:导论和基础概念•介绍高分子材料科学的特点、基础理论和发展历程;•学习高分子材料科学的基础概念,包括高分子物质、聚合物、共聚物等。
2. 第二周:高分子材料的性质和结构•学习高分子材料的结构多样性;•学习高分子材料的性能多样性。
3. 第三周:高分子材料的制备与加工•介绍高分子材料的制备方法,包括原位聚合、加成聚合、离子聚合等;•学习高分子材料的加工技术,包括挤出、注塑、压延、吹膜等。
4. 第四周:高分子材料的应用领域•介绍高分子材料在工业生产中的广泛应用领域,如塑料制品、橡胶制品、纺织品、合成材料等。
5. 第五周:高分子材料的动手实践•学习高分子材料的实验操作;•根据教师指导,选择多种高分子材料进行制备和加工。
四、考核形式和评价标准1. 考核形式•平时成绩:包括出勤、作业、讨论等,占总成绩30%;•实验报告:占总成绩20%;•期中考试:占总成绩25%;•期末考试:占总成绩25%。
高分子科学导论是关于高分子材料的合成、结构和性能以及应用等方面的一门科学。
它涵盖了高分子的合成反应、聚合物的结构与性能、聚合物的成型加工以及通用高分子材料和新型高分子材料等方面的基本内容。
在高分子合成反应方面,高分子科学导论介绍了自由基聚合反应、离子型聚合、配位聚合反应等聚合实施方法,以及逐步聚合反应等反应类型。
此外,还介绍了高分子的合成原理,包括单体、引发剂、催化剂等原料的选择和制备,聚合反应的条件和实施方法等。
在聚合物的结构和性能方面,高分子科学导论介绍了聚合物的分子结构、聚集态结构以及分子运动等方面的知识。
此外,还介绍了聚合物的力学性能、溶液性质、物理性能等方面的实验测定方法和技术。
在聚合物的成型加工方面,高分子科学导论介绍了塑料、橡胶、纤维等高分子材料的成型加工技术,包括挤出成型、注塑成型、压缩成型、压注成型等塑料成型方法,以及橡胶的挤出成型和注射成型等加工技术。
此外,还介绍了纤维纺丝的原料制备、熔体或溶液的制备以及纺丝成型等方面的知识。
在通用高分子材料和新型高分子材料方面,高分子科学导论介绍了塑料、橡胶、纤维等通用高分子材料的种类、性能和用途,以及新
型高分子材料的研发和进展。
此外,还介绍了高分子材料的应用领域和市场前景等方面的知识。
总之,高分子科学导论是一门涉及高分子材料合成、结构与性能以及应用等方面的综合性学科,对于深入了解高分子材料的性质和应用具有重要意义。
材料化学导论教案第一篇高分子材料导论目录第一章概论1.1 高分子科学的历史、现状和未来1.2 高分子科学的重要性1.3 高分子的定义、基本概念、分类和命名1.3.1 定义1.3.2 基本概念1.3.3 分类1.3.4 命名1.4 分子量和分子量分布1.5 高分子结构的一般特点1.5.1 一级结构1.5.2 二级结构1.5.3 三级结构和四级结构1.6 高分子性质的一般特点1.6.1 力学性质1.6.2 热性质1.6.3 溶解性第二章天然高分子2.1 多糖类2.1.1 纤维素2.1.2 淀粉2.1.3 甲壳素、壳聚糖2.2 天然橡胶2.3 蛋白质2.4 核酸第三章链式聚合反应3.1 概述3.1.1 一般特征3.1.2 链式聚合反应的单体3.2 自由基链式聚合反应3.2.1 自由基聚合的基元反应3.2.2 链引发反应3.2.2.1 引发剂种类3.2.2.2 引发分解动力学3.2.2.3 引发剂效率3.2.2.4 引发剂的选择3.2.2.5 其他引发作用3.2.3 聚合速率3.2.3.1 概述3.2.3.2 聚合动力学研究方法3.2.3.3 自由基聚合微观动力学3.2.3.4 自由基聚合基元反应速率常数3.2.3.5 温度对聚合速率的影响3.2.3.6 自动加速现象3.2.4 分子量和链转移反应3.2.4.1 无链转移时的分子量3.2.4.2 链转移反应对聚合速率和聚合度的影响3.2.5 阻聚和缓聚3.2.5.1 阻聚剂和阻聚机理3.2.5.2 烯丙基单体的自阻聚作用3.2.5.3 阻聚效率和阻聚常数3.2.6 反应速率常数的测定3.2.7 分子量分布3.2.8 聚合方法3.2.8.1 本体聚合3.2.8.2 溶液聚合3.2.8.3 悬浮聚合3.2.8.4 乳液聚合3.3 阳离子聚合反应3.3.1 阳离子聚合的单体3.3.2 阳离子聚合引发剂体系及引发作用3.3.3 溶剂3.3.4 阳离子聚合反应机理3.4 阴离子聚合反应3.4.1 阴离子聚合的单体3.4.2 阴离子聚合引发体系和引发作用3.4.3 阴离子聚合引发剂和单体的匹配3.4.4 溶剂3.4.5 聚合反应机理3.5 自由基聚合与离子聚合的比较3.6 配位聚合反应简介3.6.1 引言3.6.2 配位聚合的基本概念3.6.3 Ziegler-Natta引发体系3.6.4 α-烯烃配位聚合的机理3.7 链式活性聚合反应3.7.1 活性聚合的定义与一般特征3.7.2 活性聚合的实现3.7.3 活性聚合的应用第四章逐步聚合反应4.1 概述4.1.1 逐步聚合反应的一般特征4.1.2 逐步聚合类型4.1.3 缩聚合反应4.2 逐步聚合反应的单体4.2.1 逐步聚合反应常见的单体4.2.2 反应基团的数目与官能度4.3 线型缩聚反应4.3.1 线型缩聚和成环倾向4.3.2 线型缩聚机理-逐步和平衡4.4 线型缩聚动力学4.4.1 缩聚反应速率及其测定4.4.2 官能团等活性概念4.4.3 线型缩聚动力学4.4.4 其他逐步聚合的动力学问题4.5 线型缩聚物的分子量及分子量分布4.5.1 反应程度对聚合度的影响4.5.2 缩聚平衡对聚合度的影响4.5.3 线型缩聚物聚合度的控制4.5.4 线型缩聚物的分子量分布4.6 非线型逐步聚合反应4.6.1 一般特征4.6.2 凝胶化作用和凝胶点4.6.3 凝胶点的测定方法4.7 逐步聚合反应实施方法4.7.1 逐步聚合的热力学和动力学特征4.7.2 逐步聚合实施方法第五章聚合物的化学反应5.1 概述5.2 聚合物化学反应的分类、特征及其影响因素5.2.1 聚合物化学反应的分类5.2.2 聚合物化学反应的特征5.2.3 聚合物化学反应的影响因素5.3 聚合物的相似转变及其应用5.3.1 引入新基团5.3.2 基团的转化5.4 聚合度变大的化学转变及其应用5.4.1 交联5.4.2 接枝5.4.3 嵌段共聚5.4.4 扩链5.5 聚合度变小的化学转变-聚合物的降解5.5.1 水解、化学降解和生化降解5.5.2 热降解5.5.3 机械降解和超声波降解5.5.4 热氧化降解和稳定5.6 聚合物的防老化5.7 自然降解高分子的设计第六章聚合物的结构6.1 高分子链的二级结构6.1.1 高分子链的内旋转构象6.1.2 高分子链的柔顺性及其结构影响因素6.1.3 高分子链的构象统计6.2 高分子链的三级结构6.2.1 结晶结构6.2.1.1 樱状微束模型6.2.1.2 高分子单晶及折叠链模型6.2.1.3 高分子的晶胞结构6.2.1.4 球晶6.2.1.5 串晶和伸直链晶体6.2.1.6 结晶能力与结晶度6.2.1.7 结晶速度6.2.1.8 结晶的熔融6.2.2 取向结构6.2.3 液晶态结构6.2.4 高分子共混物的形态结构第七章聚合物的性质7.1 聚合物的溶液性质7.1.1 分子间相互作用和溶度参数7.1.2 溶剂的选择7.1.3 分子量及其分布测定方法7.1.3.1 端基分析法7.1.3.2 膜渗透压法7.1.3.3 气相渗透法(VPO法)7.1.3.4 光散射法7.1.3.5 粘度法7.1.3.6 凝胶色谱(GPC)7.2 聚合物的热性质7.2.1 形变-温度曲线7.2.2 玻璃化转变7.2.2.1 T g的测定和自由体积理论7.2.2.2 影响T g的因素7.2.2.3 聚合物的耐热性7.2.3 高弹态7.2.4 流动温度和粘流态7.2.4.1 流动温度7.2.4.2 粘流态7.3 聚合物的力学性质7.3.1 应力-应变曲线7.3.1.1 什么是应力和应变7.3.1.2 极限强度7.3.1.3 玻璃态聚合物拉伸时的应力-应变曲线7.3.1.4 结晶态聚合物拉伸时的应力-应变曲线7.3.1.5 影响聚合物强度的结构因素和增强增韧途径7.3.2 聚合物的力学松弛――粘弹性7.3.2.1 静态粘弹性现象7.3.2.2 动态粘弹性现象7.3.2.3 聚合物主要力学性质各参量之间的关系7.4 聚合物的电学性质7.4.1 聚合物的介电性7.4.2 聚合物的导电性7.4.3 聚合物的静电现象第一章 概论1.1 高分子科学的历史、现状和未来人类直接利用天然高分子,可以追溯到远古时期,比如利用纤维素造纸,利用蛋白质练丝和鞣革,利用生漆作涂料和利用动物胶作墨的粘合剂等等。
高分子材料导论高分子材料是一类具有高分子结构的材料,其分子量较大,通常由重复单元组成。
高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域,对于现代工业和生活起着重要作用。
本文将对高分子材料的基本概念、特点、分类以及应用进行简要介绍。
首先,高分子材料的基本概念是指分子量较大的化合物,由许多重复单元通过共价键相连而成。
这些重复单元可以是相同的,也可以是不同的,形成不同结构和性质的高分子材料。
高分子材料通常具有较高的分子量和较长的链状结构,因此具有良好的延展性、韧性和耐磨损性。
其次,高分子材料的特点主要包括高分子结构、多样性和可塑性。
高分子材料的分子量通常在千到百万之间,具有较高的分子量和链状结构。
由于其分子结构的多样性,高分子材料的性能也具有多样性,可以通过改变单体的种类和比例来调控材料的性能。
同时,高分子材料具有良好的可塑性,可以通过加工成型来制备各种形状的制品。
高分子材料根据其来源和性质可以分为天然高分子和合成高分子两大类。
天然高分子主要包括橡胶、纤维素、蛋白质等,具有天然存在和生物可降解的特点。
合成高分子则是通过化学合成或聚合反应制备而成,包括塑料、合成纤维、合成橡胶等,具有多样性和可定制性的特点。
在应用方面,高分子材料被广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维制品、涂料、胶粘剂、包装材料等领域。
其中,塑料制品是高分子材料的主要应用领域之一,包括塑料薄膜、塑料容器、塑料管材等,广泛应用于日常生活和工业生产中。
另外,橡胶制品也是高分子材料的重要应用领域,包括轮胎、密封件、橡胶管等,对于汽车工业、建筑工程和航空航天等领域起着重要作用。
总的来说,高分子材料作为一类具有重要应用价值的材料,在现代工业和生活中发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展,高分子材料的研究和应用将会更加广泛和深入,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
浅谈天然高分子高分子分为天然高分子和人工合成高分子。
天然高分子是指自然界中动、植物以及微生物资源中的大分子。
纤维素、天然橡胶等都属于天然高分子。
人工合成高分子主要包括化学纤维、合成橡胶和合成树脂(塑料),也称为三大合成材料。
此外,大多数涂料和黏合剂的主要成分也是人工合成高分子。
天然高分子是生命起源和进化的基础。
在很早以前,人类就已经利用天然高分子材料作为生活资料和生产原料,并掌握了其中的加工技术。
如利用蚕丝、棉、毛织成织物,用竹、棉、麻造纸等,特别市我国,造纸术曾是我国的四大发明之一。
另外还有利用桐油和大漆等天然高分子材料作为油漆、涂料制作漆制品也是我国古代的传统技术。
在自然界,通过有机体自然生长而形成的高分子物质称为天然高分子。
有机体的生长是无限重复的,因此,天然高分子资源是取之不尽、用之不竭的可再生资源。
其次,天然高分子大都具有生物可降解性,因此天然高分子材料属于绿色材料。
实际上,天然高分子的种类很多。
按物质属性可分为有机天然高分子、无机天然高分子和金属天然高分子,但通常所说的天然高分子往往专指有机天然高分子;按生物质来源可分为植物天然高分子、动物天然高分子和微生物天然高分子;按自然环境来源可分为陆地天然高分子和海洋天然高分子等等。
工业应用领域的天然高分子主要为纤维素、半纤维素、木素、天然橡胶、淀粉、蛋白质和甲壳素/壳聚糖等。
用作工业原料和材料的天然高分子主要来源于动物和植物。
纤维素是由许多D-葡萄糖基通过1,4-β-苷键连接而成的线状高分子化合物。
工业纤维素主要来源于植物纤维素。
植物纤维素主要来源于木材,部分来源于非木材。
木材依其性状分为:针叶树材和阔叶树材。
木材通过化学方法将其非纤维素成分去掉,即可获得纤维素,这些纤维素大都以纤维的形态存在。
通常木材中的纤维素含量为50%左右。
非木材包括草类(或称禾本科,如麦草、稻草、芦苇、竹子等)、韧皮类(麻类、桑皮、构皮、檀皮等)、种毛类(棉花)等。