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《功能高分子材料》教学大纲

课程编号：05190190 

课程名称：功能高分子材料 Functional Polymer Materials

课程性质：选修课  

课程类别：专业选修

学分： 2

学时： 32 （其中课内实验学时：0 ）

一、目的与任务

功能高分子材料是高分子材料学的一个重要研究领域，是高分子基础学科与其他学科相互交叉而发展形成的一门新兴学科。本课程重点介绍各种功能性高分子材料的分类、结构与性能的关系、分子设计和合成方法、测试技术、应用领域和发展趋势等，以及纳米技术在高分子材料领域的重要应用。学生通过本课程的学习，基本掌握功能高分子的基础知识、设计方法和制备策略，了解有关功能高分子化学研究的方法和应用实例，提高学生研究开发多功能高分子材料的能力。其教学目标是要求学生:

（1）掌握功能高分子材料的概念、分类、研究领域、测试技术和发展趋势；

（2）掌握功能高分子的基础知识、设计方法和制备策略；

（3）了解有关功能高分子化学研究的方法和应用实例，对功能高分子材料化学有比较全面的认识；

（4）查阅文献资料，锻炼写文献综述的能力，提高交流和自我表达能力。

二、教学内容及学时分配

第 1 章 绪论（学时：2 ）

简介：本单元内容首先是针对所有类型功能高分子材料从共性入手，介绍它们的定义、分类方法和微观和宏观结构与性能之间的共性关系，并且概述了功能高分子材料的设计方法与制备策略，以及常用的研究手段和方法。通过本单元学习，应首先了解学习功能高分子材料化学目的意义，重点掌握功能高分子材料的定义和分类，以及各种功能高分子材料的种类与功能概括知识，掌握功能高分子材料的微观和宏观结构与性能之间的共性关系和掌握指定功能的功能高分子材料的设计方法与制备策略分析，并了解功能高分子材料化学的各种研究方法。

重点：功能高分子材料的定义和分类，功能高分子材料的结构与性能之间关系。

难点：功能高分子材料的设计方法与制备策略。

具体内容：

1.1功能高分子材料的概述

1.2功能高分子材料的结构与功能

1.3功能高分子材料的设计方法

1.4功能高分子材料的制备

第 2 章 吸附分离高分子材料（学时：4 ）

简介：本单元主要介绍了高分子吸附剂、离子交换树脂、螯合树脂及高分子絮凝剂的有关内

容。通过本单元学习，应重点掌握高分子吸附剂和离子交换树脂的分类和典型的制备方法， 理解吸附性聚合物物理和化学结构与吸附性能之间的关系，了解高分子絮凝剂的物理化学结构、作用机理，实际应用等内容。

重点：高分子吸附剂的类型，离子交换树脂的性能及应用。

难点：吸附原理原理。

具体内容：

2.1概述

2.2吸附树脂

2.3离子交换树脂

2.4高分子絮凝剂

第 3 章 反应型功能高分子 （学时：2 ）

简介：本单元主要讲授有关反应型功能高分子材料的性质、作用机制、制备方法、以及实际应用举例等内容。通过本单元学习，应重点掌握典型的高分子反应试剂和高分子催化剂的合成方法策略以及使用特点，了解与其密切相关的高分子载体上的固相合成新技术，了解专一性催化剂——酶的固化方法以及应用等。

重点：常见高分子反应试剂和高分子催化剂的使用特点。

难点：高分子反应试剂和高分子催化剂的合成方法策略。

具体内容：

3.1概述

3.2高分子试剂

3.3高分子催化剂

第 4 章 高分子分离膜 （学时：4  ）

简介：本单元从膜的基础知识入手，介绍了高分子功能膜材料的基本概念，分离型功能膜的组成和微观结构与其物理化学性质的关系，以及高分子功能膜的分类方法、膜分离机理，各种功能膜的制备方法、膜科学研究方法，以及在科学研究和生产中的应用等内容。通过本单元学习，应重点掌握高分子功能膜材料的基本概念，分离型功能膜的组成和微观结构与其物理化学性质的关系，以及高分子功能膜的分类方法、膜分离机理。

重点：高分子功能膜的膜分离机理， 常见的几种高分子分离膜的特点和应用。

难点：分离型功能膜的组成和微观结构与其物理化学性质的关系。

具体内容：

4.1 概述

4.2高分子分离膜的分离原理

4.3高分子分离膜的材料及制备

4.4膜过程及其应用

第 5 章 电功能高分子材料 （学时：4  ）

简介：本单元首先从导电高分子的概念和类型入手，主要介绍了电子导电型、离子导电型和氧化还原型导电聚合物简单的导电机理、影响因素、制备测试方法和应用研究进展等内容； 并简介了电致发光和电致变色高分子材料的概念和结构形式，以及制备方法和应用实例。通

过本单元学习，应重点掌握电子导电型聚合物的导电机理和制备方法，并了解离子导电型和氧化还原型导电聚合物简单的导电机理，理解影响导电高分子材料电性能的因素，以及了解各种导电聚合物的研究现状和测定方法；掌握电致发光和电致变色高分子材料的定义和结构。

重点：影响导电高分子材料电性能的因素，复合型导电高分子材料的导电性。

难点：电子导电型聚合物的导电机理和制备方法，电致发光和电致变色高分子材料的定义和结构。

具体内容：

5.1 概述  

5.2复合型导电高分子材料  

5.3结构型导电高分子的结构与性能

5.4电功能高分子材料的应用

第 6 章 高分子纳米复合材料 （学时：4 ）

简介：本单元介绍了：

1.纳米技术、纳米复合材料简介、高分子纳米复合材料的种类及特点、制备方法。

2.聚合物－蒙脱土插层复合材料简介；聚合物－蒙脱土插层复合材料三大类型及其特点；插层方法分类简介；插层热力学及动力学分析；插层复合材料的性能及应用、最新研究进展与展望。

重点：高分子纳米复合材料的特点及制备方法、插层复合方法、复合材料的性能。

难点：复合材料性能的调控。

具体内容：

6.1纳米效应及纳米复合材料

6.2纳米复合材料的制备  

6.3无机/聚合物纳米复合材料的表征与分析

6.4无机/聚合物纳米复合材料的性能及应用

第 7 章 光功能高分子材料 （学时：3 ）

简介：本单元从光敏高分子的分子结构入手，介绍了其结构与光敏特性的关系。通过本单元学习，应重点掌握重要的与光敏高分子的分子有关的高分子光化学反应，主要光敏高分子材料的类型、结构和应用，包括了解光敏涂料、光刻胶、光稳定剂、光致变色和在光能利用方面使用的光敏高分子材料。

重点：主要光敏高分子材料的类型、结构和应用，光敏涂料的作用原理，光刻胶的光刻原理。难点：高分子光化学反应，光致变色材料的变色原理。

具体内容：

7.1 概述  

7.2光功能高分子材料的结构与性能  

7.3光功能高分子材料的应用  

第 8 章 液晶高分子 （学时： 2 ）

简介：本单元介绍了有关高分子液晶的基本概念和结构与性能之间的关系。通过本单元学习， 应重点掌握高分子液晶的定义、分类与命名方法，理解高分子液晶的结构与形态对性能的影响，了解有关高分子液晶的研究方法，以及高分子液晶的物理和化学性质，这些性质在各方面的应用。

重点：高分子液晶的定义、分类，高分子液晶的结构与形态对性能的影响。

难点：高分子液晶的结构与形态对性能的影响。

具体内容：

8.1 概述  

8.2高分子液晶的结构及理论  

8.3高分子液晶材料的表征方法  

8.4液晶高分子的合成

8.5特种液晶高分子材料

8.6液晶高分子材料的应用

第 9 章 环境降解高分子材料 （学时：2  ）

简介：本单元介绍了环境降解高分子材料的发展和应用，光降解高分子相关的理论及光降解塑料的制备和应用。根据环保的具体要求，本章重点介绍生物降解高分子材料。其主要内容有：生物降解高分子材料的概念和分类；天然的和微生物合成的可生物降解高分子材料；化学合成的可降解高分子材料以及光-生物双降解塑料和生物降解的复合材料，纳米材料等内容。

重点：化学合成生物降解高分子材料种类、结构。光降解高分子材料的合成，特点及应用。难点：光降解高分子材料的合成，特点及应用。

具体内容：

9.1概述  

9.2光降解高分子材料  

9.3生物降解高分子材料  

9.4生物降解复合材料  

9.5可生物降解的聚合物纳米微粒  

第 10 章 生物医用高分子材料（学时： 2 ）

简介：本章主要介绍了：

1. 生物医用高分子材料的定义；常用的医用高分子材料的结构、性质和制备方法；

2. 医用高分子材料的特殊要求，生物相容性高分子材料、生物惰性高分子材料、生物活性高分子材料和可生物降解高分子材料的结构和性质、制备及应用；抗凝血高分子材料设计准则；

3. 常见的人造器官用的高分子材料和药用高分子材料。

重点：生物惰性高分子材料，可生物降解高分子材料。

难点：生物相容性高分子材料（包括血液相容性高分子和组织相容性高分子）。

具体内容：  

概述  

10.1生物医用高分子材料的生物相容性和生物学评价  

10.2血液净化高分子材料  

10.3生物吸收高分子材料

10.4生物惰性高分子材料

10.5生物活性高分子材料

10.6高分子材料在药学中的应用

第 11 章 智能高分子材料 （学时：2  ）

简介：本章主要介绍了 “智能凝胶”、“体积相转变”的概念及其研究发展进展；高分子凝胶的溶胀及对各种刺激的响应；凝胶溶胀动力学基本知识；智能凝胶相关技术应用及发展； 形状记忆高分子材料的特点及应用；智能型复合材料的特点以及智能高分子膜、智能高分子微球等其他类型的智能高分子材料。

重点：体积相转变等概念，智能凝胶种类及应用。

难点：形状记忆高分子材料、智能型高分子复合材料。

具体内容：  

11.1智能材料与智能高分子

11.2智能型高分子凝胶  

11.3形状记忆功能高分子材料  

11.4智能型高分子复合材料  

11.5其他智能型高分子  

第 12 章 高吸液树脂 （学时：1  ）

简介：本章主要介绍了 “高吸水性树脂”和“高吸油性树脂”的结构、制备、吸液的基本原理及树脂的具体应用；  

重点：高吸水性树脂的吸水机理及制备方法及应用。

难点：吸油性树脂的应用。

具体内容：  

12.1高吸水性树脂

12.2高吸油性树脂  

三、考核与成绩评定

考核性质：考试

考试方法：提交论文

成绩评定：期末总评成绩＝平时成绩×40％＋论文成绩×60％，其中平时成绩包括平时作业、考勤等。

总评成绩低于 60 分的学生，须参加学校统一组织的重考或重修。重考成绩＝重新提交论文成绩×100％

四、大纲说明

先修课程：四大基础化学即物理化学、无机化学、有机化学、分析化学；高分子化学、材料科学基础、高分子物理   

适用专业：材料科学与工程、应用化学    

适用对象：材料科学与工程专业及应用化学专业本科生、研究生及其从事高分子材料相关的生产、研究人员。

五、教科书、参考书

[1]焦剑，《功能高分子材料》，第二版，化学工业出版社，2016 年

[2]罗祥林，《功能高分子材料》，化学工业出版社，2010 年

[3]马建标，《功能高分子材料》，化学工业出版社，2000 年

[4]赵文元，《功能高分子材料化学》，化学工业出版社，2003 年

[5]何天白，《功能高分子与新技术》，化学工业出版社，2000 年

[6]沈新元，《先进高分子材料》，中国纺织出版社，2006 年