《高分子材料成型加工原理》課程教學(xué)大綱

1、高分子材料成型加工原理課程教學(xué)大綱英文名稱：Principles of Polymer Molding and Processing課程類型：學(xué)科基礎(chǔ)課課程要求：必修學(xué)時/學(xué)分：32/2適用專業(yè)：高分子材料與工程 一、課程性質(zhì)與任務(wù)高分子材料成型加工原理課程是高分子材料與工程專業(yè)的一門重要的必修學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門實踐性、綜合性很強的應(yīng)用科學(xué)。根據(jù)本專業(yè)設(shè)置的目的，本課程在密切結(jié)合加工方法和工藝過程的前提下盡可能地清楚闡述每一種加工方法所依據(jù)的原理，生產(chǎn)控制因素以及在工藝過程中聚合物所發(fā)生的物理與化學(xué)變化和它們對制品性能的影響，并進一步理解各種成型工藝所能適應(yīng)的聚合物品種及其優(yōu)缺點，在教學(xué)

2、過程中注重基本理論、基礎(chǔ)知識和基本方法的訓(xùn)練，課程內(nèi)容主要包括高分子材料的基本概念、加工方法與生產(chǎn)工藝和其與制品結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系、高分子材料的主要品質(zhì)指標(biāo)、聚合物熔融與溶解的基本規(guī)律、聚合物加工流變學(xué)性與加工工藝之間的關(guān)系、化學(xué)纖維成型原理、化學(xué)纖維拉伸和熱定型原理等。通過本課程的學(xué)習(xí)，為學(xué)生畢業(yè)后從事高分子材料改性和加工領(lǐng)域的教學(xué)、科研和技術(shù)創(chuàng)新等相關(guān)工作打下扎實的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生能應(yīng)用理論來分析和解決具體的實際生產(chǎn)問題的能力，并使學(xué)生具有本專業(yè)基本的高分子材料加工工藝和方法設(shè)計的初步能力。二、課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：工程力學(xué)、化工原理、物理化學(xué)、有機化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理、

3、高分子科學(xué)基礎(chǔ)實驗。后續(xù)課程：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)，高分子材料研究方法，專業(yè)外語，塑料、纖維及橡膠生產(chǎn)工藝及設(shè)備、聚合物共混改性、專業(yè)綜合實驗和其它后續(xù)專業(yè)課程。高分子材料與工程科學(xué)研究中，研究的終極目標(biāo)是研究合成-結(jié)構(gòu)-加工-性能四要素關(guān)系，其中加工是處于中心位置。高分子材料成型加工原理與塑料、纖維及橡膠生產(chǎn)工藝及設(shè)備一起組成了高分子材料專業(yè)的加工課程體系。本課程在先修課程的基礎(chǔ)上才能更好的被理解和掌握，同時后續(xù)課程與本課程關(guān)系極為密切，但又各有側(cè)重：本課程主要講述高分子材料共同的成型方法及成型原理，高分子材料成型工藝側(cè)重介紹高分子材料中一些主要品種的具體成型過程和工藝條件，高分子材料加工設(shè)備

4、則詳細地闡述高分子材料加工過程中所需各種設(shè)備的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和工藝作用，而專業(yè)綜合實驗環(huán)節(jié)，可使學(xué)生加深對相關(guān)高分子材料成型方法及成型原理的理解與認(rèn)識?？梢哉f高分子材料成型加工原理是后續(xù)專業(yè)課以及實踐教學(xué)課程的理論基礎(chǔ)課程，只有高分子材料成型加工原理的基本理論、基本原理掌握透徹了，其他后續(xù)課程才能更容易被理解，各科知識才能在學(xué)生頭腦中融會貫通。三、課程教學(xué)目標(biāo) 1.介紹高分子材料成型加工原理這門課程的研究對象，內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法，明確學(xué)習(xí)高分子材料成型加工原理的重要性及重要意義，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)高分子材料成型加工原理的意識。2.學(xué)習(xí)高分子材料的基本概念，理解高分子材料的分類，熟悉高分子材料的主

5、要品種，使學(xué)生明確生活中的形形色色的高分子材料，增強學(xué)生從本質(zhì)上，即從結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用的角度真正理解高分子材料，區(qū)分高分子材料的能力。3.掌握化學(xué)纖維和塑料的主要生產(chǎn)方法，了解橡膠、粘合劑及涂料的生產(chǎn)方法，使學(xué)生明確各種成型加工方法所能適應(yīng)的聚合物品種及其優(yōu)缺點，增強實踐能力。4.掌握化學(xué)纖維和塑料的主要品質(zhì)指標(biāo)和內(nèi)涵，了解橡膠、粘合劑及涂料的主要指標(biāo)。讓學(xué)生明白必須明確產(chǎn)品的各種指標(biāo)才能把產(chǎn)品應(yīng)用在合適的領(lǐng)域，明確掌握這些主要指標(biāo)的重要性和必要性。5.掌握聚合物熔融和溶解的基本規(guī)律，理解聚合物溶劑體系的相平衡和溶解過程的動力學(xué)，了解影響聚合物熔融和溶解的影響因素。使學(xué)生具有選擇合適的溶劑和溶

6、解條件制備溶液、選取合適的方法和工藝使聚合物熔融的能力。6.了解混合的定義與分類，掌握混合的機理，并具備根據(jù)混合機理對各種聚合物加工過程進行分析的能力；掌握混合過程發(fā)生的主要作用；掌握判定混合狀態(tài)終點的方法。明確配方設(shè)計是好制品的核心部分，培養(yǎng)學(xué)生在分析、研究高分子材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，考慮添加劑的屬性、添加劑之間的相互作用以及添加劑與聚合物之間的關(guān)系，然后對配方進行科學(xué)設(shè)計的能力。7.掌握聚合物流體的非牛頓剪切粘性和拉伸粘性的相關(guān)知識，理解聚合物流體的彈性，了解影響聚合物流體剪切粘性、拉伸粘度和彈性的因素。培養(yǎng)學(xué)生分析流變性能與聚合物結(jié)構(gòu)及聚合物成型加工工藝之間的關(guān)系的能力，選擇

7、合適的加工工藝使聚合物具有好的流動狀態(tài)。8.透徹學(xué)習(xí)化學(xué)纖維成型加工原理。8-1.掌握化學(xué)纖維成型的基本步驟、基本規(guī)律、運動學(xué)和動力學(xué)、纖維結(jié)構(gòu)的形成、傳熱、傳質(zhì)，理解可紡性及紡絲的基本方程，了解非穩(wěn)態(tài)紡絲。8-2.掌握化學(xué)纖維拉伸的運動學(xué)和動力學(xué)、應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與性能的變化；掌握熱定型過程中纖維的力學(xué)松弛、結(jié)構(gòu)與性能的變化。理解拉伸流變學(xué)和熱定型機理。培養(yǎng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合的能力，通過理論分析解釋實際現(xiàn)象，確定合適的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)工藝；從生產(chǎn)實踐中總結(jié)經(jīng)驗，回歸理論；培養(yǎng)學(xué)生具有對現(xiàn)有通用產(chǎn)品的成型加工能力和開發(fā)新型高分子材料及產(chǎn)品的初步能力。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)

8、容教學(xué)要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)1 1.緒論1.1 高分子材料的地位1.2高分子材料發(fā)展概況1.3 高分子材料的品種和分類1.4 高分子材料成型加工方法1.熟悉本課程研究的對象、內(nèi)容，明確學(xué)習(xí)方法 ；2. 明確學(xué)習(xí)高分子材料成型加工原理的重要性及重要意義，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)高分子材料成型加工原理的意識。 2 講授 12 2. 高分子材料的基本概念2.1 化學(xué)纖維（重點）（1）纖維的基本概念（2）纖維的分類（3）化學(xué)纖維的主要品種2.2 塑料（重點）（1）塑料的基本概念（2）塑料的分類（3）塑料的主要品種2.3 橡膠（一般了解）（1）橡膠的基本概念（2）橡膠的性能（3）橡膠的分類（4）橡膠的

9、主要品種（自學(xué)）2.4 粘合劑（1）粘合劑的基本概念（2）粘合劑的分類（自學(xué)）2.5 涂料（1）涂料的基本概念（2）涂料的分類（自學(xué)）1. 學(xué)習(xí)高分子材料的基本概念，理解高分子材料的分類，熟悉高分子材料的主要品種；2.使學(xué)生明確生活中的形形色色的高分子材料，增強學(xué)生從本質(zhì)上，即從結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用的角度真正理解高分子材料，區(qū)分高分子材料的能力。2 講授233. 高分子材料的生產(chǎn)方法3.1 化學(xué)纖維（重點）（1）原料制備（2）紡絲流體的制備（3）化學(xué)纖維的紡絲成型（4）化學(xué)纖維的后加工3.2 塑料（重點）（1）塑料的成型物料及配制（2）塑料的成型加工3.3橡膠、粘合劑及涂料的生產(chǎn)方法（自學(xué)）1.掌

10、握化學(xué)纖維和塑料的主要生產(chǎn)方法；2.了解橡膠、粘合劑及涂料的生產(chǎn)方法。3.使學(xué)生明確各種成型加工方法所能適應(yīng)的聚合物品種及其優(yōu)缺點，增強實踐能力。4講授344. 高分子材料的主要品質(zhì)指標(biāo)（重點）4.1化學(xué)纖維 （1）纖維長度 （2）細度和線密度 （3）吸濕性 （4）密度 （5）熱收縮 （6）拉伸性能 （7）耐疲勞性 （8）耐磨性 （9）卷曲性能 （10）染色性4.2 塑料 （1）熔融指數(shù) （2）硬度 （3）拉伸性能 （4）壓縮性能 （5）彎曲性能 （6）剪切強度 （7）沖擊強度 （8）蠕變性能 （9）電性能 （10）光學(xué)性能4.3 橡膠 （1）可塑度 （2）門尼粘度（3）門尼焦燒1.掌握化學(xué)纖

11、維和塑料的主要品質(zhì)指標(biāo)和內(nèi)涵，2.了解橡膠、粘合劑及涂料的主要指標(biāo)。3.讓學(xué)生明白必須明確產(chǎn)品的各種指標(biāo)才能把產(chǎn)品應(yīng)用在合適的領(lǐng)域，明確掌握這些主要指標(biāo)的重要性和必要性。2講授455. 高聚物熔融和溶解的規(guī)律5.1 高聚物熔融的基本規(guī)律 （1）概述 （2）熔融的基本規(guī)律5.2 高聚物溶解的基本規(guī)律 （1）溶解過程的特點和熱力學(xué)解釋 （2）影響溶解度的因素 （3）溶劑的選擇 （4）聚合物溶劑體系的相平衡 （5）聚合物溶解過程的動力學(xué)1.掌握聚合物熔融和溶解的基本規(guī)律；2.理解聚合物溶劑體系的相平衡和溶解過程的動力學(xué)；3.了解影響聚合物熔融和溶解的影響因素。4.使學(xué)生具有選擇合適的溶劑和溶解條件制

12、備溶液、選取合適的方法和工藝使聚合物熔融的能力。2講授566.1混合的基本概念和原理（1）混合的定義（2）混合機理（3）混合過程發(fā)生的主要作用6.2高分子材料混合加工的原料配方設(shè)計（1）添加劑的屬性（2）添加劑之間的相互作用（3）添加劑與聚合物的關(guān)系1.了解混合的定義與分類，掌握混合的機理，并具備根據(jù)混合機理對各種聚合物加工過程進行分析的能力；掌握混合過程發(fā)生的主要作用；掌握判定混合狀態(tài)終點的方法。2.明確配方設(shè)計是好制品的核心部分，培養(yǎng)學(xué)生在分析、研究高分子材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，考慮添加劑的屬性、添加劑之間的相互作用以及添加劑與聚合物之間的關(guān)系，然后對配方進行科學(xué)設(shè)計的能力。36

13、77. 高聚物流體的流變性7.1 高聚物流體的非牛頓剪切粘性 （1）非牛頓流體的表征（重點） （2）影響聚合物流體剪切粘性的因素7.2 高聚物流體的拉伸粘性（1）拉伸粘性的表征（2）影響拉伸粘度的因素7.3 高聚物流體的彈性（難點）（1）聚合物流體彈性表征（2）影響聚合物流體彈性的因素1.掌握聚合物流體的非牛頓剪切粘性和拉伸粘性的相關(guān)知識；2.理解聚合物流體的彈性，了解影響聚合物流體剪切粘性、拉伸粘度和彈性的因素。3.培養(yǎng)學(xué)生分析流變性能與聚合物結(jié)構(gòu)及聚合物成型加工工藝之間的關(guān)系的能力，選擇合適的加工工藝使聚合物具有好的流動狀態(tài)。2講授788.化學(xué)纖維成型原理（重點）8.1 概述（1）化學(xué)纖維

14、成型的基本步驟和主要變化（2）紡絲過程的基本規(guī)律（3）紡絲流體的可紡性8.2 熔體紡絲（難點）（1）熔體紡絲的基本方程（2）擠出細流的類型（3）熔體紡絲的運動學(xué)和動力學(xué)（難點）（4）熔體紡絲中的傳熱（難點）（5）熔體紡絲中纖維結(jié)構(gòu)的形成（難點）8.3 濕法紡絲（難點）（1）濕法紡絲的運動學(xué)和動力學(xué)（2）濕法紡絲中的傳質(zhì)和相轉(zhuǎn)變（3）濕法紡絲中纖維結(jié)構(gòu)的形成8.4 干法紡絲（1）干法紡絲的運動學(xué)和動力學(xué)（2）干法紡絲中的傳熱和傳質(zhì)（3）干法紡絲中纖維結(jié)構(gòu)的形成1.透徹學(xué)習(xí)化學(xué)纖維成型加工原理。2.掌握化學(xué)纖維成型的基本步驟、基本規(guī)律、運動學(xué)和動力學(xué)、纖維結(jié)構(gòu)的形成、傳熱、傳質(zhì)，理解可紡性及紡絲的

15、基本方程，了解非穩(wěn)態(tài)紡絲。8講授8-199. 化學(xué)纖維拉伸和熱定型原理（重點）9.1 化學(xué)纖維的拉伸（1）概述（2）拉伸流變學(xué)（3）連續(xù)拉伸的運動學(xué)和動力學(xué)（4）拉伸過程中應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)的變化（重點）（5）拉伸過程中纖維結(jié)構(gòu)與性能的變化（重點）9.2 化學(xué)纖維的熱定型（1）概述（2）熱定型過程中纖維的力學(xué)松弛（3）熱定型過程中纖維結(jié)構(gòu)與性能的變化（重點）（4）熱定型機理1.掌握化學(xué)纖維拉伸的運動學(xué)和動力學(xué)、應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與性能的變化；2.掌握熱定型過程中纖維的力學(xué)松弛、結(jié)構(gòu)與性能的變化。理解拉伸流變學(xué)和熱定型機理。3.培養(yǎng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合的能力，通過理論分析解釋實際現(xiàn)象，確定合適的生產(chǎn)方

16、法及生產(chǎn)工藝；從生產(chǎn)實踐中總結(jié)經(jīng)驗，回歸理論；培養(yǎng)學(xué)生具有對現(xiàn)有通用產(chǎn)品的成型加工能力和開發(fā)新型高分子材料及產(chǎn)品的初步能力。6講授8-210總復(fù)習(xí)構(gòu)建全書內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)圖1講授17五、其他教學(xué)環(huán)節(jié)（課外教學(xué)環(huán)節(jié)、要求、目標(biāo)）1.每一章節(jié)都給學(xué)生布置典型的作業(yè)，讓學(xué)生獨立完成。有利于學(xué)生及時鞏固所學(xué)知識，把握重點內(nèi)容；同時也便于老師抓住學(xué)生的不足針對性講解，及時解決大部分學(xué)生階段性的問題。2. 在重點章節(jié)，提出一些具體的生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)的問題或者案例，讓學(xué)生通過復(fù)習(xí)所學(xué)原理、規(guī)律、影響因素等知識，或者通過網(wǎng)絡(luò)查閱文獻受到啟發(fā)，進行發(fā)散思維，分析提出問題出現(xiàn)的原因、找到解決辦法。這樣有利于學(xué)生提高動腦分析

17、問題和解決實際問題的能力，有利于學(xué)生頭腦中的知識融會貫通，有利于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和將來的實踐工作。3.對有些內(nèi)容要求學(xué)生自學(xué)，發(fā)自學(xué)提綱。六、教學(xué)方法本課程制作多媒體課件進行教學(xué)，并利用圖片、實樣及錄像等輔助講解，以加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解，同時，通過課堂提問討論、課堂練習(xí)及課后作業(yè)等形式強化學(xué)生對重點知識的掌握。在本課程的全部教學(xué)過程中，注重結(jié)合生產(chǎn)實際、生活實際對所授知識進行講解，講一些與學(xué)生切實相關(guān)、緊密相聯(lián)的知識，把握住課程重點進行講解，激起學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中來，讓學(xué)生明白學(xué)有所用，對有些內(nèi)容要求學(xué)生自學(xué)，發(fā)自學(xué)提綱。這樣有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和對專業(yè)實踐工作的渴望，提高學(xué)生的自學(xué)能力。另外課堂設(shè)有提問和討論問題的時間，也可提高學(xué)生的分析問題、解決問題和表達能力。在課堂上有個活躍的氛圍，課后有適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)，并且可以隨時網(wǎng)絡(luò)答疑，以便隨時解答學(xué)生的疑惑，這幾個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣使學(xué)生更好的掌握所學(xué)內(nèi)容。七、考核方式最終成績由平時考核、期末成績兩部分組合而成，強化對學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題的綜合能力的考核。各部分所占比例如下：1.平時考核包括兩部分：（1）平時作業(yè)和回答問題