西安交通大学高分子物理与化学课程教学大纲一、课程基本信息高分子物理与化学课程名称Polymer Physics and Chemistry课程编号MATL4008023总学时48课程学分理论：48实验：0上机：0课外：0学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口学科门类基础课口专业大类基础课专业核心课口专业选修课口集中实践□1-1 □1-2□2-1□2-23-1 □3-2开课学期□4-1□4-2□5-1□5-2先修课程大学化学、有机化学、物理化学、大学物理教材、参考使用教材：书及其他高分子化学（第五版），潘祖仁，北京：化学工业出版社，2014；资料高分子物理（第三版），何曼君，上海：复旦大学出版社，2013。参考教材：[1]】潘才元。高分子化学。合肥：中国科学技术大学出版社，2012。[2】华幼卿，金日光。高分子物理。北京：化学工业出版社，2013。二、课程目标及学生应达到的能力2.1 课程的基本要求本课程从高分子的合成方法出发，以高分子的性能为核心，为学生系统讲授高分子的合成、组织结构、性能及应用之间的关系。主要培养学生利用理论知识解决实际工程问题的能力，使学生能够根据高分子的使用条件和服役环境，提出适用于实际工程应用的合成及制备方法，从而实现需要的材料理化性能。课程教学中，教师不仅讲授高分子的基本知识、高分子合成反应的基本原理和一般规律，而且强调高分子的链结构和聚集态结构、分子运动与高分子化合物的性质之间的关系，使学生在掌握高分子化合物的合成反应原理（以逐步聚合反应、自由基聚合、自由基共聚合为重点）以及聚合物的合成方法的基础上，理解
西安交通大学高分子物理与化学课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 高分子物理与化学 Polymer Physics and Chemistry 课程编号 MATL400802 课程学分 3 总学时 48 学时分配 理论: 48 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 大学化学、有机化学、物理化学、大学物理 教材、参考 书及其他 资料 使用教材： 高分子化学(第五版)，潘祖仁，北京：化学工业出版社，2014； 高分子物理(第三版)，何曼君，上海：复旦大学出版社，2013。 参考教材： [1] 潘才元。高分子化学。合肥：中国科学技术大学出版社，2012。 [2] 华幼卿，金日光。高分子物理。北京：化学工业出版社，2013。 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 本课程从高分子的合成方法出发，以高分子的性能为核心，为学生系统讲授 高分子的合成、组织结构、性能及应用之间的关系。主要培养学生利用理论知识 解决实际工程问题的能力，使学生能够根据高分子的使用条件和服役环境，提出 适用于实际工程应用的合成及制备方法，从而实现需要的材料理化性能。 课程教学中，教师不仅讲授高分子的基本知识、高分子合成反应的基本原理 和一般规律，而且强调高分子的链结构和聚集态结构、分子运动与高分子化合物 的性质之间的关系，使学生在掌握高分子化合物的合成反应原理（以逐步聚合反 应、自由基聚合、自由基共聚合为重点）以及聚合物的合成方法的基础上，理解
聚合物的结构、聚合物的分子运动以及聚合物的各种物理性能之间的关系，为从事高分子材料设计、改性、加工、应用奠定基础。通过文献调研训练，使学生了解高分子的最新研究动态，建立终身学习的意识，并掌握查阅文献资料的能力，不断追求最新的知识理论，发展和完善知识体系。结合高分子科学的发展前沿，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。2.2课程的目标及学生应该达到的能力1掌握高分子材料领域基础知识理解能力掌握高分子的基本概念，高分子合成方法的基本原理和特征，以及不同聚合方法的选择；掌握有关高分子聚合物的多层次结构及主要物理机械性能的基本理论和相互关系，以及高分子聚合物的分子运动与聚合物的力学、电学、热学、溶液、老化等性能之间的关系。支撑毕业要求指标点1-2：针对工程实践中涉及的物理、化学等问题，能够应用自然科学基础知识进行分析和解释。2具备高分子材料工程问题分析能力能够运用高分子的相关知识，对高分子在实际应用中的具体工程问题进行分析。能够对比分析不同体系类型高分子或者不同制备工艺获得的高分子材料组织与性能特点，提出多种解决方案和途径，获得有效结论。支撑毕业要求指标点2-1：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对材料设计、制备和使用过程中的复杂工程问题进行识别，判断影响材料领域复杂工程问题的关键因素。3掌握高分子材料制备/工艺的设计与开发能力根据高分子的使用条件和服役环境，选择合适的材料体系并制定制备工艺，在材料选择和制备工艺设计中体现创新意识，并能考虑社会、健康、安全、法律、文化和环境等因素。支撑毕业要求指标点3-1：掌握材料单元、部件、系统或工艺在全周期、全流程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计自标和技术方案的影响。4环境与可持续发展理解环境保护和可持续发展的重要性，能够评价材料制备、使用及后续处理
聚合物的结构、聚合物的分子运动以及聚合物的各种物理性能之间的关系，为从 事高分子材料设计、改性、加工、应用奠定基础。通过文献调研训练，使学生了 解高分子的最新研究动态，建立终身学习的意识，并掌握查阅文献资料的能力， 不断追求最新的知识理论，发展和完善知识体系。结合高分子科学的发展前沿， 锻炼学生发现问题、解决问题的能力。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1 掌握高分子材料领域基础知识理解能力 掌握高分子的基本概念，高分子合成方法的基本原理和特征，以及不同聚合 方法的选择；掌握有关高分子聚合物的多层次结构及主要物理机械性能的基本理 论和相互关系，以及高分子聚合物的分子运动与聚合物的力学、电学、热学、溶 液、老化等性能之间的关系。 支撑毕业要求指标点 1-2：针对工程实践中涉及的物理、化学等问题，能够 应用自然科学基础知识进行分析和解释。 2 具备高分子材料工程问题分析能力 能够运用高分子的相关知识，对高分子在实际应用中的具体工程问题进行分 析。能够对比分析不同体系类型高分子或者不同制备工艺获得的高分子材料组织 与性能特点，提出多种解决方案和途径，获得有效结论。 支撑毕业要求指标点 2-1：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 对材料设计、制备和使用过程中的复杂工程问题进行识别，判断影响材料领域复 杂工程问题的关键因素。 3 掌握高分子材料制备/工艺的设计与开发能力 根据高分子的使用条件和服役环境，选择合适的材料体系并制定制备工艺， 在材料选择和制备工艺设计中体现创新意识，并能考虑社会、健康、安全、法律、 文化和环境等因素。 支撑毕业要求指标点 3-1：掌握材料单元、部件、系统或工艺在全周期、全 流程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计目标和技术方案的 影响。 4 环境与可持续发展 理解环境保护和可持续发展的重要性，能够评价材料制备、使用及后续处理
等工艺过程对环境、社会可持续发展的影响。支撑毕业要求指标点7-1：理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，熟悉材料成分、生产和服役过程和对环境和社会经济可持续发展的影响。课程目标与专业毕业要求的关联关系毕业要求课程567823491012111目标课程目标1M课程目标 2MM课程目标3课程目标 4M注：1,2,3....12对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介序参考知识点章节名称号学时高分子的性能优点、目前存在211绪论的问题及其基本概念2缩聚和逐步聚合反应2.1概述缩聚反应、官能度、聚合度的2.2缩合反应与缩聚反应基本概念，缩聚反应机理及动2力学，等官能团理论，分子量62.3线形缩聚反应分布，凝胶化，逐步聚合反应2.4体形缩聚反应实施方法，重要缩聚物2.5逐步聚合反应实施方法2.6重要缩聚物和其他逐步聚合物3自由基聚合反应自由基聚合基元反应、反应一3.1连锁聚合概要般特征、单体选择性，聚合反3.2自由基聚合反应历程与初期动应热力学，自由基的活性及反力学应，自由基聚合机理及动力363.3动力学链长与聚合度学，引发剂，聚合速率，凝胶3.4链转移反应及其影响效应，动力学链长和聚合度、3.5自加速过程链转移和链终止，阻聚剂与缓3.6阻聚与缓聚聚剂共聚合分类，二元共聚物组4自由基共聚合4.1二元共聚物组成微分方程成，共聚物组成方程，共聚行4.2典型二元共聚物组成曲线为，共聚物组成与转化率关644.3共聚物组成控制系，共聚物微结构，Q-e概念4.4单体活性与自由基活性和方程
等工艺过程对环境、社会可持续发展的影响。 支撑毕业要求指标点 7-1：理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，熟悉 材料成分、生产和服役过程和对环境和社会经济可持续发展的影响。 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求课程 目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 M 课程目标 2 M 课程目标 3 M 课程目标 4 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的 关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序 号 章节名称 知识点 参考 学时 1 1 绪论 高分子的性能优点、目前存在 的问题及其基本概念 2 2 2 缩聚和逐步聚合反应 2.1 概述 2.2 缩合反应与缩聚反应 2.3 线形缩聚反应 2.4 体形缩聚反应 2.5 逐步聚合反应实施方法 2.6 重要缩聚物和其他逐步聚合物 缩聚反应、官能度、聚合度的 基本概念，缩聚反应机理及动 力学，等官能团理论，分子量 分布，凝胶化，逐步聚合反应 实施方法，重要缩聚物 6 3 3 自由基聚合反应 3.1 连锁聚合概要 3.2 自由基聚合反应历程与初期动 力学 3.3 动力学链长与聚合度 3.4 链转移反应及其影响 3.5 自加速过程 3.6 阻聚与缓聚 自由基聚合基元反应、反应一 般特征、单体选择性，聚合反 应热力学，自由基的活性及反 应，自由基聚合机理及动力 学，引发剂，聚合速率，凝胶 效应，动力学链长和聚合度、 链转移和链终止，阻聚剂与缓 聚剂 6 4 4 自由基共聚合 4.1 二元共聚物组成微分方程 4.2 典型二元共聚物组成曲线 4.3 共聚物组成控制 4.4 单体活性与自由基活性 共聚合分类，二元共聚物组 成，共聚物组成方程，共聚行 为，共聚物组成与转化率关 系，共聚物微结构，Q-e 概念 和方程 6
4.5Q-e概念和方程5自由基聚合方法5.1本体聚合5.2溶液聚合不同自由基聚合方法的特点55.3悬浮聚合及使用范围，重要自由基聚合25.4乳液聚合物的特点及应用领域5.5自由基聚合新方法5.6重要自由基聚合物阴离子和阳离子聚合的反应6其他聚合反应特点，引发剂的选择及离子聚6.1离子型聚合反应合机理和动力学过程，配位聚666.2配位聚合反应合的基本概念，配位聚合的引6.3各种连锁聚合反应的比较发剂和单体，配位聚合机理7开环聚合反应开环聚合的特点，不同环状单7.1概述体的聚合能力，环状单体开环7.2环醚的开环聚合72聚合的方式，开环聚合合成的7.3环缩醛的开环聚合聚合物7.4环酰胺的开环聚合8高分子的化学反应8.1聚合物的基团反应聚合物化学反应的特性，聚合8.2聚合物的接枝共聚和嵌段共聚物的基团反应，反应功能高分828.3聚合物的化学交联子，聚合物的接枝/嵌段共聚，8.5聚合物的老化和防老化扩链、交联、降解、老化8.6聚合物的燃烧性和阻燃剂9高分子的结构9.1高分子的近程结构高分子不同结构层次的概念，9.2高分子的远程结构高分子链柔顺性的定量描述，299.3高分子链的均方末端距高分子链的构象统计理论9.4高分子的分子间作用力与内聚能密度10高分子的溶液性质高聚物溶解的概念及溶剂选10.1高聚物的溶解择，高分子溶液理论，高分子10.2高分子溶液的热力学性质10冻胶和凝胶，聚电解质溶液，210.3高分子浓溶液聚合物分子量及其分布的测10.4聚合物分子量及其分布的测定方法定11高分子的聚集态结构晶态聚合物的结构模型和结11.1晶态高分子结构晶过程，结晶度对聚合物物理11.2非晶态高分子结构11和机械性能的影响，非晶态聚611.3高分子的取向态结构合物的结构模型，聚合物的取11.4高分子的液晶态结构向态和液晶态，多组分聚合物11.5多组分聚合物非晶态聚合物的力学状态和12高分子的分子运动、力学状态及|122其转变热转变，玻璃化转变，结晶聚
4.5 Q-e 概念和方程 5 5 自由基聚合方法 5.1 本体聚合 5.2 溶液聚合 5.3 悬浮聚合 5.4 乳液聚合 5.5 自由基聚合新方法 5.6 重要自由基聚合物 不同自由基聚合方法的特点 及使用范围，重要自由基聚合 物的特点及应用领域 2 6 6 其他聚合反应 6.1 离子型聚合反应 6.2 配位聚合反应 6.3 各种连锁聚合反应的比较 阴离子和阳离子聚合的反应 特点，引发剂的选择及离子聚 合机理和动力学过程，配位聚 合的基本概念，配位聚合的引 发剂和单体，配位聚合机理 6 7 7 开环聚合反应 7.1 概述 7.2 环醚的开环聚合 7.3 环缩醛的开环聚合 7.4 环酰胺的开环聚合 开环聚合的特点，不同环状单 体的聚合能力，环状单体开环 聚合的方式，开环聚合合成的 聚合物 2 8 8 高分子的化学反应 8.1 聚合物的基团反应 8.2 聚合物的接枝共聚和嵌段共聚 8.3 聚合物的化学交联 8.5 聚合物的老化和防老化 8.6 聚合物的燃烧性和阻燃剂 聚合物化学反应的特性，聚合 物的基团反应，反应功能高分 子，聚合物的接枝/嵌段共聚， 扩链、交联、降解、老化 2 9 9 高分子的结构 9.1 高分子的近程结构 9.2 高分子的远程结构 9.3 高分子链的均方末端距 9.4 高分子的分子间作用力与内聚 能密度 高分子不同结构层次的概念， 高分子链柔顺性的定量描述， 高分子链的构象统计理论 2 10 10 高分子的溶液性质 10.1 高聚物的溶解 10.2 高分子溶液的热力学性质 10.3 高分子浓溶液 10.4 聚合物分子量及其分布的测 定 高聚物溶解的概念及溶剂选 择，高分子溶液理论，高分子 冻胶和凝胶，聚电解质溶液， 聚合物分子量及其分布的测 定方法 2 11 11 高分子的聚集态结构 11.1 晶态高分子结构 11.2 非晶态高分子结构 11.3 高分子的取向态结构 11.4 高分子的液晶态结构 11.5 多组分聚合物 晶态聚合物的结构模型和结 晶过程，结晶度对聚合物物理 和机械性能的影响，非晶态聚 合物的结构模型，聚合物的取 向态和液晶态，多组分聚合物 6 12 12 高分子的分子运动、力学状态及 其转变 非晶态聚合物的力学状态和 热转变，玻璃化转变，结晶聚 2
12.1高分子运动的特点合物的熔融和熔点，以及影响12.2高分子的力学状态与转变高分子熔体粘度和流动性的12.3高分子的玻璃化转变各种因素12.4影响玻璃化转变温度的因素12.5玻璃化转变温度下的次级转变12.6结晶高分子的熔融转变12.7高分子的粘流转变和流动行为12.8影响高分子熔体粘度和流动性的因素13高聚物的力学性质13.1玻璃态和晶态高分子的力学高分子力学性质的基本物理性质量，不同材料应力-应变曲线13.2高分子材料的屈服及判据的类型，高分子材料的屈服/1313.3高分子材料的破坏和理论强度2破坏的相关理论，高分子弹性13.4高分子弹性体的力学性能体的力学性能，交联橡胶的溶13.5交联橡胶的溶胀胀，高分子的黏弹性13.6高分子的黏弹性13.7黏弹性数学模型14高分子电学、热学和光学的基本性质高分子具有电学、热学和光学1414.1高分子的电学性质性能的原因、影响因素以及应214.2高分子的热学性质用领域14.3高分子的光学性质四、教学安排详表
12.1 高分子运动的特点 12.2 高分子的力学状态与转变 12.3 高分子的玻璃化转变 12.4 影响玻璃化转变温度的因素 12.5 玻璃化转变温度下的次级转 变 12.6 结晶高分子的熔融转变 12.7 高分子的粘流转变和流动行 为 12.8 影响高分子熔体粘度和流动 性的因素 合物的熔融和熔点，以及影响 高分子熔体粘度和流动性的 各种因素 13 13 高聚物的力学性质 13.1 玻璃态和晶态高分子的力学 性质 13.2 高分子材料的屈服及判据 13.3 高分子材料的破坏和理论强度 13.4 高分子弹性体的力学性能 13.5 交联橡胶的溶胀 13.6 高分子的黏弹性 13.7 黏弹性数学模型 高分子力学性质的基本物理 量，不同材料应力-应变曲线 的类型，高分子材料的屈服/ 破坏的相关理论，高分子弹性 体的力学性能，交联橡胶的溶 胀，高分子的黏弹性 2 14 14 高分子电学、热学和光学的基本 性质 14.1 高分子的电学性质 14.2 高分子的热学性质 14.3 高分子的光学性质 高分子具有电学、热学和光学 性能的原因、影响因素以及应 用领域 2 四、教学安排详表