《聚合反應原理》課程教學大綱

聚合反應原理一、課程介紹《聚合反應原理》是材料科學與工程專業(yè)（高分子材料與工程模塊）學生的一門專業(yè)教育選修課程。該課程注重對學生的工程素質(zhì)、設計思維和應用拓展能力的培養(yǎng)，旨在拓展學生視野，培養(yǎng)學生綜合應用、分析問題以及解決問題的能力，使學生在各自的專業(yè)領域中能夠有意識地運用聚合反應工程的基礎理論及計算方法，在較高層次上處理工作、科研和日常生活等社會實踐中可能遇到的難題。課程內(nèi)容包括：緒論、化學反應工程基礎、流變學基礎、攪拌聚合釜、聚合過程及聚合反應器等共5章，系統(tǒng)地論述了聚合反應工程的基本概念、基本原理和計算方法，以及合理地進行反應器型式和釜式反應器的設計計算。教學部分共包含理論30學時，實驗2學時，以期末考試形式結(jié)課。Introduction“PrinciplesofPolymerizationReactionEngineering”isoneofprofessionalelectivecoursesforuniversitystudentsmajoringinpolymermaterialsandengineering.Itfocusesmoreonimprovingstudents’engineeringqualities,designthinking,andtheabilityofappliedandexpanded.Thepurposeofcurriculumdesigninthiscourseistoexpandstudent’svision,toimprovestudents’abilityofcomprehensiveapplication,analyzingandproblemsolving.Italsohelpsstudentsfromdifferentprofessionalfieldtoapplytheknowledgeofpolymerizationreactiontheoryandcomputingmethodstotheirownresearchinterests.Thecontentofthiscourseincludes:Introduction、Thebasisofchemicalreactionengineering、Thebasisofrheology、Stirredpolyreactor、Polymerizationreactor,totalfivechapters,itwilltake30theoreticallessons，2labtutorials.Theexaminationisbasedontest.課程基本信息課程名稱聚合反應原理課程編碼432410英文名稱Principles?of?Polymerization?Reaction?Engineering課程學時32課程學分2課程類別專業(yè)教育課程課程性質(zhì)選修課開課學期第7學期課內(nèi)實驗學時2適用專業(yè)材料科學與工程（高分子材料與工程模塊）開課單位高分子材料與工程系選用教材《聚合反應工程基礎》.化學工業(yè)出版社.史子瑾主編.主要參考書1.《聚合過程及設備》.化學工業(yè)出版社.計其達主編2.《化學反應工程》.化學工業(yè)出版社.陳甘堂主編二、教學大綱1、教學目的《聚合反應原理》是材料科學與工程專業(yè)（高分子材料與工程模塊）學生的一門專業(yè)教育選修課。通過本課程的學習，使學生能夠掌握聚合反應工程的基本概念、基本原理和計算方法，具有運用所學理論知識合理地確定反應器型式以及釜式反應器的設計計算的初步能力，培養(yǎng)學生知識運用、分析問題和解決問題的工程素質(zhì)和綜合能力。通過本課程的學習，為課程設計、畢業(yè)設計以及將來從事工藝、設計等工作奠定必要的基礎。2、教學要求教師要積極備課，認真準備實驗，對課程內(nèi)容要融會貫通，切忌照本（幕）宣科。授課在多媒體教室，充分利用多媒體動畫教學課件，結(jié)合典型實用案例和相關背景知識，邊授課邊演示。做到授課內(nèi)容與大綱相符，注重平時成績（作業(yè)和實驗）積累，成績評價體系標準真實、嚴謹、公平、公正、公開，能促使學生學習的積極性。3、預備知識或先修課程要求先修課程為：物理化學、高分子物理、高分子化學等。4、教學方式課程由理論課堂和實驗操作引導兩部分組成，一律采用多媒體動畫教學。理論授課30學時，教師講授與課堂討論相結(jié)合；實驗操作引導2學時，以學生操作、設計為主，教師引導、答疑為輔。5、實驗環(huán)境和設備（1）硬件環(huán)境：每2個學生一組；主要使用儀器為計算機、熱電偶或溫度計。（2）軟件環(huán)境：Windows7、Office2010軟件包、圖像顯示軟件。6、課程教學內(nèi)容及學時分配第1章緒論（2學時）1.1聚合反應工程的主要內(nèi)容（1學時）1.2聚合反應工程的歷史與現(xiàn)狀（1學時）教學重點、難點：了解聚合反應工程的研究意義、研究內(nèi)容及研究方法。重點掌握聚合過程中反應體系的特點；了解聚合反應工程的國內(nèi)外發(fā)展歷史以及做出杰出貢獻的主要科學與工程人物。思考題：聚合反應工程與一般化學反應工程的區(qū)別；聚合過程中的反應體系特點。第2章化學反應工程基礎（10學時）2.1化學反應和反應器分類（2學時）2.1.1化學反應及分類2.1.2反應速率2.1.3反應器分類2.2均相反應動力學（1學時）2.2.1等溫恒容單一反應動力學方程式2.2.2復合反應2.2.3等溫變?nèi)葸^程2.3理想反應器設計 （3學時）2.3.1基本原理2.3.2間歇反應器2.3.3平推流反應器2.3.4理想混合反應器2.3.5反應器型式和操作方法的評比及選擇2.4理想混合反應器的熱穩(wěn)定性（2學時）2.5連續(xù)流動反應器的停留時間分布（2學時）教學重點、難點：重點掌握化學反應的類型和化學反應器的種類以及各類反應器在聚合物工業(yè)的典型應用。熟悉連續(xù)反應器和間歇反應器的概念，以及平推流與理想混合反應器的流動形態(tài)。能夠分析比較不同類型反應器容積效率，并根據(jù)反應速率合理選擇反應器。了解連續(xù)反應器停留時間分布測量原理和數(shù)據(jù)處理方法。思考題：連續(xù)反應器和間歇反應器的操作特點；反應器型式和操作方法的評價及選擇。第3章流變學基礎（4學時）3.1非牛頓流體（2學時）3.1.1非牛頓流體的種類3.1.2非牛頓流體的表觀粘度3.1.3高聚物溶液的流變特性3.1.4懸浮液的流變特性3.2非牛頓流體的層流與湍流（2學時）3.2.1層流分析3.2.2湍流分析3.2.3流變性的測量教學重點、難點：重點掌握聚合物材料結(jié)構(gòu)與材料流變性質(zhì)的關系；了解聚合物流變學的基本概念；熟悉測量高分子材料流變性質(zhì)的基本實驗方法和手段。思考題：聚合物的粘流態(tài)特征及流動機理；影響聚合物熔體粘度的主要因素。第4章攪拌聚合釜（10學時）4.1攪拌聚合釜流體的流動與混合（6學時）4.1.1攪拌聚合釜內(nèi)的流體流動4.1.2攪拌器的構(gòu)形與選擇4.1.3攪拌功率計算4.1.4攪拌器的流動特性及轉(zhuǎn)速的確定4.1.5攪拌器的混合與分散4.2攪拌聚合釜中的傳熱與傳質(zhì)（2學時）4.2.1攪拌聚合釜的傳熱4.2.2攪拌聚合釜的傳質(zhì)4.3攪拌聚合釜的放大（2學時）4.3.1傳熱與攪拌的放大。4.3.2放大準則的確定教學重點、難點：重點掌握攪拌聚合釜的基本構(gòu)造、特點及選型，攪拌功率的因次分析方法。了解聚合反應的熱效應，攪拌聚合釜的傳熱布置形式以及加熱和冷卻方法。了解聚合釜放大的意義，以及在幾何相似放大條件下，傳熱面積、反應釜體積、傳熱系數(shù)的變化規(guī)律。思考題：攪拌器的選型與攪拌操作目的、體系黏度之間的關系；釜外氣相冷凝和釜外循環(huán)熱交換形式；相似放大準則。第5章聚合過程及聚合反應器（4學時）5.1工業(yè)聚合方法（1學時）5.2聚合反應器（1學時）5.3聚合反應器的選擇原則（1學時）5.4聚合過程實際應用（1學時）教學重點、難點：重點掌握典型的工業(yè)聚合方法、聚合反應器的型式和特點；了解聚合反應器的選型原則；了解不同聚合反應器對聚合過程以及聚合物結(jié)構(gòu)及性能的影響。思考題：工業(yè)聚合反應器的型式與特點。實驗項目內(nèi)容、學時分配、實驗小組序號實驗項目內(nèi)容提要實驗類型學時分配分組人數(shù)實驗地點教學要求1熱固性樹脂的性能測試掌握樹脂酸值和固化反應升溫曲線測定方法，通過固化實驗了解熱固性樹脂的固化過程。環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值測定用鹽酸—丙酮法，不飽和聚酯的酸值測定采用KOH乙醇溶液滴定法，固化反應升溫曲線測定采用熱電偶或溫度計直接