《走進(jìn)高分子的奇妙世界》教學(xué)大綱

1、 走進(jìn)高分子的奇妙世界教學(xué)大綱 一、課程基本信息課程名稱（中、英文）： 走進(jìn)高分子的奇妙世界（Approaching the amazing polymer world）課程號（代碼）：300091020課程類別：校公選課學(xué)時： 32 學(xué)分：2二、教學(xué)目的及要求各種材料的發(fā)展及應(yīng)用使得我們的世界絢麗多彩，并為人類文明提供了強(qiáng)大的物質(zhì)保障。而作為五大基礎(chǔ)性材料之一的高分子材料早與我們?nèi)祟惖纳a(chǎn)、生活密不可分，在幾乎所有材料應(yīng)用領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。可以說，當(dāng)今世界上每一個人都離不開高分子材料，甚至每時每刻都在接觸著高分子材料。對高分子材料知識有常識性地了解，能有助于我們理解和解決在工作、學(xué)

2、習(xí)、生產(chǎn)、科研、生活中所遇到的涉及物質(zhì)材料的各種問題，是現(xiàn)代人需要掌握的“通識”。高分子材料學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科已存在超過百年，理論知識體系完整，內(nèi)容繁多、深奧，不經(jīng)過系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，是較難掌握的。本課程目的旨在向非高分子專業(yè)的學(xué)生介紹高分子材料的入門知識，通過深入淺出、通俗易懂的教學(xué)過程讓學(xué)生對高分子材料有基本的了解，并對高分子材料的應(yīng)用方法及思路有較廣泛的認(rèn)識。授課內(nèi)容從介紹什么是高分子及高分子材料的發(fā)展歷史開始；再以“應(yīng)用-性能-結(jié)構(gòu)”為線索，對通用高分子材料從空間維度的角度（一維、二維及三維）進(jìn)行分別講述；然后對熱門的新興研究及應(yīng)用領(lǐng)域，即功能高分子和生物醫(yī)用高分子，進(jìn)行較系統(tǒng)的介紹

3、；最后，高分子材料的未來發(fā)展趨勢要符合當(dāng)今社會環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的理念，所以特別安排講述了高分子材料回收再利用、綠色合成制備技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容。通過內(nèi)容豐富的課堂講解，幫助學(xué)生樹立材料工程意識及可持續(xù)發(fā)展理念。學(xué)生要積極配合任課教師完成課堂教學(xué)，參與課堂討論，并需要在課外閱讀一定的參考書及資料。對畢業(yè)要求及其分指標(biāo)點(diǎn)支撐情況：（1） 畢業(yè)要求1，分指標(biāo)點(diǎn)1.4；（2） 畢業(yè)要求3，分指標(biāo)點(diǎn)3.4；（3） 畢業(yè)要求12，分指標(biāo)點(diǎn)12.3。三、教學(xué)內(nèi)容（含各章節(jié)主要內(nèi)容、學(xué)時分配，并紅字方式注明重點(diǎn)難點(diǎn)）第一章 高分子基礎(chǔ)知識與高分子發(fā)展簡史 （3學(xué)時）介紹高分子的定義、分類、命名方法及相關(guān)基礎(chǔ)知識

4、；高分子材料發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用的發(fā)展簡史，以及幾位重要高分子科學(xué)家的故事。讓學(xué)生知道高分子是什么，并對高分子材料有大致了解，產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣1、高分子的基礎(chǔ)知識（2學(xué)時）要點(diǎn)：高分子的定義、命名及分類高分子的分子量及特點(diǎn)高分子的合成、結(jié)構(gòu)、性能2、高分子發(fā)展史話（1學(xué)時） 要點(diǎn)：中國古代的高分子材料幾種重要高分子材料的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用高分子學(xué)科的諾貝爾獎第二章 一維高分子材料纖維 （3學(xué)時）從本章開始分章節(jié)介紹通用高分子材料，并以材料的空間維度的角度進(jìn)行分類，首先是一維的纖維材料。高分子纖維可分為天然纖維和化學(xué)合成纖維兩大類，講述內(nèi)容主要涉及人工合成的化學(xué)纖維，關(guān)注纖維的制備技術(shù)、應(yīng)用及結(jié)構(gòu)-性能特點(diǎn)。1、

5、常見的化學(xué)纖維（1學(xué)時） 要點(diǎn)： 尼龍、滌綸、丙綸、滌綸、腈綸、氨綸等幾種重要纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用2、紡織技術(shù)：從原材料到制品（1學(xué)時）要點(diǎn)： 一般紡絲工藝無紡布技術(shù)3、幾種特殊的纖維（1學(xué)時）要點(diǎn)： 碳纖維超細(xì)纖維超強(qiáng)液晶纖維環(huán)保天然纖維第三章 二維高分子材料薄膜和涂料 （3學(xué)時）薄膜和涂料是人們在生活中最常見的高分子材料應(yīng)用形式，而除了作為常規(guī)的包裝材料之外，高分子薄膜與涂料還在建筑、農(nóng)業(yè)、汽車、能源、新型顯示等領(lǐng)域發(fā)揮特殊的重要作用。本章主要通過各種典型、生動的例子向?qū)W生介紹二維高分子材料的重要性及應(yīng)用方式。1、高分子薄膜（2學(xué)時）要點(diǎn)：塑料包裝薄膜農(nóng)業(yè)薄膜鋰電池隔膜液晶顯示與偏振膜奇妙

6、的石墨烯合成紙、塑料鈔票等2、高分子涂料（1學(xué)時）要點(diǎn)： 早期的涂料生漆汽車上的智能漆紡織品和塑料上的涂料第四章 三維高分子材料塑料和橡膠 （3學(xué)時）塑料和橡膠是應(yīng)用量最大的兩種高分子材料形式，全世界塑料的年消耗量已超過三億噸，而橡膠最重要的應(yīng)用就是制備汽車輪胎。本章不僅介紹塑料和橡膠的常規(guī)應(yīng)用，而且關(guān)注一些具有特殊性能的塑料及橡膠品種以及針對它們的有趣應(yīng)用，還根據(jù)塑料的本質(zhì)特點(diǎn)簡要介紹塑料成型加工的基礎(chǔ)知識。1、塑料的應(yīng)用與成型加工（2學(xué)時）要點(diǎn)：塑料的常規(guī)應(yīng)用：塑料日用及工業(yè)品、塑料建材、發(fā)泡塑料塑料的特殊應(yīng)用：汽車上的高分子材料航空航天材料耐熱高分子阻燃高分子塑料的成型加工基礎(chǔ)：成型技術(shù)

7、、成型口模及模具2、橡膠及其應(yīng)用（1學(xué)時）要點(diǎn)： 輪胎天然橡膠 熱塑性彈性體 特種橡膠：聚氨酯、硅橡膠 第五章 功能高分子材料（3學(xué)時）除了利用高分子材料本征的物理/化學(xué)性能之外，通過各種先進(jìn)的材料制備技術(shù)，如納米復(fù)合、摻雜、大分子自組裝、結(jié)構(gòu)仿生等，能夠賦予高分子材料奇妙的功能，極大擴(kuò)展了高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域。本章主要介紹了幾類重要的功能高分子，包括吸水、驅(qū)油、導(dǎo)電導(dǎo)熱、光電轉(zhuǎn)換、電磁屏蔽等，展現(xiàn)了高分子材料的蓬勃生命力。要點(diǎn)：與油和水打交道的高分子：能喝水的樹脂、油田高分子（聚丙烯酰胺）光電高分子：光導(dǎo)纖維、光電轉(zhuǎn)換材料導(dǎo)熱高分子材料導(dǎo)電及電磁屏蔽材料結(jié)構(gòu)仿生高分子材料第六章 生物醫(yī)用高分

8、子材料（3學(xué)時）人體除大腦外，其他一切器官都可用高分子材料代替。這些用以制造人體內(nèi)臟、體外器官、醫(yī)療器械等的高分子材料可以是天然生物高分子，也可以是合成生物高分子。由于醫(yī)用高分子多用于人體，直接關(guān)系使用人的生命和健康，因此對其安全性（毒副作用）、機(jī)械性能（強(qiáng)度）、適應(yīng)性（生物相容性）及特殊功能性（替代器官等）有極高要求。本章將重點(diǎn)介紹幾類生物醫(yī)用高分子。要點(diǎn)：人造器官：硅橡膠材質(zhì)心臟人工血管：聚四氟乙烯結(jié)構(gòu)與血管性能隱形眼鏡：聚甲基丙烯酸甲酯人造皮膚：聚乙醇酸人造關(guān)節(jié)：聚乙烯人工腎：中空纖維神經(jīng)再生導(dǎo)管：聚乳酸第七章 高分子材料廢物流的產(chǎn)生與回收再利用（3學(xué)時） 再生循環(huán)利用是一個關(guān)于高分子材

9、料環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的重要課題。高分子材料的廣泛使用給人類生活帶來了極大便利，但在其生產(chǎn)、消費(fèi)以及使用后均會產(chǎn)生大量的廢物，對自然環(huán)境造成了極大壓力。本章主要介紹全球高分子材料的生產(chǎn)、消費(fèi)以及廢物流的產(chǎn)生，廢舊高分子材料的分離與回收新技術(shù)，再循環(huán)利用的政策等。1、廢物流的產(chǎn)生（1學(xué)時）要點(diǎn)：全球高分子材料的生產(chǎn)和消費(fèi)情況廢物流的產(chǎn)生和分類不同國家高分子材料的回收與再循環(huán)利用政策2、高分子材料的分離與回收（2學(xué)時）要點(diǎn)：高分子材料的辨別和分離高分子材料的回收新技術(shù)（物理回收、化學(xué)回收、能量回收等）高分子材料再循環(huán)利用的動力與阻力（社會、法律及環(huán)境因素）第八章 高分子材料的環(huán)境設(shè)計(jì)（3學(xué)時） 高分子

10、材料循環(huán)利用的一個主要障礙就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一方面很多產(chǎn)品在使用后非常難以拆卸；另一方面于許多產(chǎn)品都是由多種不同材料制成，難以分離。因此，要提高分子材料的可回收性，就要利用“生命周期思維法”來設(shè)計(jì)產(chǎn)品。本章主要介紹生命周期思維的概念和原理、在高分子產(chǎn)品的整個生命周期（從原材料的提取、精煉到合成和產(chǎn)品的使用以及廢品的管理）對環(huán)境的影響、高分子材料的可持續(xù)技術(shù)等。1、生命周期思維（2學(xué)時）要點(diǎn)：生命周期思維的概念 按生命周期進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本原理、方法和工具按生命周期進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì) 再循環(huán)利用對環(huán)境的影響高分子材料循環(huán)利用的生命周期案例分析2、高分子材料今后的發(fā)展方向（1學(xué)時）要點(diǎn)：綠色合成技術(shù) 綠色加

11、工技術(shù)回收新技術(shù)第九章 天然高分子及生物基合成高分子（3學(xué)時）天然高分子和生物基合成高分子具有綠色、可再生、生物可降解等特性，可部分替代傳統(tǒng)石油基高分子，具有巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌鰬?yīng)用空間。本章主要介紹淀粉、纖維素、殼聚糖等天然高分子的制備與應(yīng)用，以及聚乳酸、聚丁二酸丁二酯等生物基合成高分子的合成、改性和應(yīng)用。1、天然高分子材料（2學(xué)時）要點(diǎn)：常見的天然高分子品種、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)（淀粉、纖維素、殼聚糖等） 天然高分子材料的制備天然高分子材料的應(yīng)用2、生物基合成高分子材料（1學(xué)時）要點(diǎn)：生物基合成高分子材料的簡介生物基合成高分子材料的合成生物基合成高分子材料的改性與應(yīng)用第十章 高分子材料的綠色技術(shù)與綠色工程（3學(xué)時） 超臨界CO2綠色環(huán)保，引入高分子材料加工過程中可制備輕量化多孔材料。相比其他化學(xué)發(fā)泡劑及物理發(fā)泡劑，CO2無毒無污染，可提升高分子材料隔音降噪、保溫隔熱等性能。本章將重點(diǎn)介紹超臨界CO2發(fā)泡的基本原理及加工方法。1、CO2綠色成孔加工原理（2學(xué)時）要點(diǎn)：CO2溶脹泡孔成核泡孔生長泡孔結(jié)構(gòu)2、CO2綠色加工方法（1學(xué)時）要點(diǎn)： 擠出發(fā)泡注塑發(fā)泡珠粒發(fā)泡模壓發(fā)泡四、教材（名稱、作者、出版社、出版時間）奇妙的高分子世界，董炎明編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2012年。五、主要參考資料 歐美工業(yè)設(shè)計(jì)5大材料頂尖設(shè)計(jì)塑料篇，（英）克里