《高分子材料成型加工基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《高分子材料成型加工基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程基本信息課程號300009030課程中文名稱高分子材料成型加工基礎(chǔ)學(xué)分3課程英文名稱PolymerProcessingFundamental總學(xué)時(shí)48周學(xué)時(shí)4上課周數(shù)12課程屬性R必修課□選修課課程類別□公共基礎(chǔ)課□通識模塊課□學(xué)科基礎(chǔ)課R專業(yè)核心課□專業(yè)選修課□實(shí)踐教育課程面向?qū)ο蟾叻肿硬牧吓c工程專業(yè)，三年級本科生先修課程高分子化學(xué)、高分子物理課程負(fù)責(zé)人楊鳴波開課單位高分子科學(xué)與工程學(xué)院執(zhí)筆人包?，摗⒁?、楊鳴波審核人冉蓉執(zhí)行時(shí)間2018.1課程簡介1.中文課程簡介《高分子材料成型加工基礎(chǔ)》(雙語)課是高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。它主要介紹了聚合物的成型過程基本理論、原材料及助劑性能以及各種主要成型方法的具體內(nèi)容和特點(diǎn)，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。本課程的任務(wù)：隨著高分子科學(xué)和高分子工程的發(fā)展，聚合物材料加工不再是簡單制品的成型，而是材料結(jié)構(gòu)和性能確定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對材料加工人才的培養(yǎng)的理念也由此發(fā)生轉(zhuǎn)變，本學(xué)科學(xué)生不僅僅需要了解認(rèn)識各種加工方法原理和技術(shù)，而且更重要的要理解加工過程的本質(zhì)，認(rèn)識每一個(gè)環(huán)節(jié)在材料結(jié)構(gòu)演變和性能確定中的作用，以及控制方法，從而達(dá)到不僅能夠生產(chǎn)制造，而且能夠調(diào)控，直至創(chuàng)新的境界。2.英文課程簡介“PolymerProcessingFundamental”isthebasicspecialtycourseforstudentsmajoringinpolymermaterialsandengineering.Itmainlyintroducesthebasictheoriesofpolymerprocessing,thepropertiesofrawmaterialsandadditives,andthedetailsandcharacteristicsofvariousmainprocessingmethods.Itisaverytheoreticalandpracticalcourse.Courseobjectives:Withthedevelopmentofpolymerscienceandpolymerengineering,polymermaterialprocessingisnolongerthemoldingofsimpleproducts,butthekeylinktodeterminethestructureandpropertiesofmaterials.Thentheconceptofcultivatingtalentsformaterialprocessinghasbeenchanged.Thestudentsnotonlyneedtoknowprincipleandtechnologyofvariousprocessingmethods,moreimportantly,theyneedtounderstandthenatureofprocessing,theroleofeverylinkinstructureevolutionandpropertiesofmaterials,andthecontrolmethods,thentheycanproduce.Sothattheynotonlycanmanufacture,butalsocancontrol,untilthestateofinnovation.課程目標(biāo)及其對畢業(yè)要求的支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：培養(yǎng)學(xué)生掌握各種加工方法原理和技術(shù)的能力，能夠應(yīng)用聚合物原材料及助劑性能、各種加工工藝方法特點(diǎn)及對制品性能的影響等基礎(chǔ)知識，從制品的使用環(huán)境要求出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)木酆衔镌牧霞案鞣N助劑并進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，同時(shí)選擇適當(dāng)?shù)某尚图庸すに噥慝@得制品，從而具備生產(chǎn)制造的能力。課程目標(biāo)2：培養(yǎng)學(xué)生掌握加工過程的本質(zhì)，認(rèn)識每一個(gè)環(huán)節(jié)在材料結(jié)構(gòu)演變和性能確定中的作用，以及控制方法，能夠針對高分子材料成型加工的工程問題，設(shè)計(jì)合理的解決方案，從而具備對結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行調(diào)控的能力。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新的能力，能夠應(yīng)用高分子材料成型加工基礎(chǔ)知識，根據(jù)對象特征選擇合理的研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，從而具備創(chuàng)新的能力。課程教學(xué)方法對課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)方法課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課堂理論教學(xué)√√√平時(shí)作業(yè)√√小論文√√案例分析√√√課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)123畢業(yè)要求1.工程知識畢業(yè)要求1.4能夠?qū)⒏叻肿硬牧吓c工程專業(yè)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題解決方案的比較與綜合。0.50.5畢業(yè)要求2.問題分析畢業(yè)要求2.2能夠?qū)Ω叻肿硬牧现苽?、加工及?yīng)用等方面的復(fù)雜工程問題進(jìn)行提煉、分析，判斷關(guān)鍵技術(shù)問題。0.40.6畢業(yè)要求3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.2能夠針對高分子材料成型加工的工程問題，能夠設(shè)計(jì)合理的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)和工藝流程。0.40.6畢業(yè)要求4.研究4.2能夠運(yùn)用高分子材料與工程專業(yè)知識，根據(jù)對象特征選擇合理的研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。0.30.30.4課程教學(xué)內(nèi)容第一章概述（Introduction）（學(xué)時(shí)數(shù)：2）了解高分子材料及工程發(fā)展的歷史過程；高分子材料及工程發(fā)展現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)；高分子未來發(fā)展趨勢。深入了解高分子材料在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾饔?，以及未來巨大的發(fā)展空間?；厩宄菊n程的主要內(nèi)容、講授形式和考試方法。第二章高分子材料成型加工中的物理化學(xué)問題（學(xué)時(shí)數(shù)：6）掌握選擇聚合物成型加工方法的基本原則；掌握高聚物流變學(xué)的基本原理；能分析高聚物流變特性對其最終制品性能的影響；了解在成型加工中聚合物熱性能的作用；掌握成型條件對聚合物制品性能的作用，能通過查詢工藝手冊，而制定較合理的材料的定型工藝條件。掌握通過合理選擇成型條件，以控制聚合物形態(tài)結(jié)構(gòu)，來取預(yù)期性能的制品的方法；掌握通過化學(xué)反應(yīng)，以獲取具有預(yù)期性能產(chǎn)物的方法。2.1聚合物的成型性能（學(xué)時(shí)數(shù)：1）2.2聚合物的流變性（學(xué)時(shí)數(shù)：1.5）2.3聚合物的熱性能（學(xué)時(shí)數(shù)：1）2.4成型中聚合物的結(jié)晶（學(xué)時(shí)數(shù)：1）2.5成型中的取向作用（學(xué)時(shí)數(shù)：1.5）2.6成型中聚合物的化學(xué)反應(yīng)（自學(xué)）重點(diǎn)：溫度、力學(xué)狀態(tài)與成型加工的關(guān)系；高聚物流體的彈性現(xiàn)象；成型條件對聚合物結(jié)晶的影響；影響流動(dòng)取向的因素；結(jié)晶聚合物的拉伸取向第三章原料及配制（Resins,AdditivesandCompounding）（學(xué)時(shí)數(shù)：6）了解各類不同的聚合物原料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等；聚合物加工中常見助劑的種類、作用機(jī)理、應(yīng)用等；聚合物物料配制的原理及方法。掌握樹脂、添加劑的選擇原則3.1常用材料品種及性能（3學(xué)時(shí)）3.2加工助劑（2學(xué)時(shí)）3.3原料的配制（1學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：增塑機(jī)理；配料的必要性和重要性。第四章擠出成型（Extrusion）（12學(xué)時(shí)）了解擠出成型的定義，分類，聚合物擠出成型裝備的基本結(jié)構(gòu)和各部分的作用；掌握聚合物擠出成型原理，擠出成型的工藝過程及擠出成型制品不均勻性的影響因素。了解管材、板材、異型材、薄膜、線纜包復(fù)等典型制品的擠出成型原理和實(shí)踐知識。4.1概述（0.5學(xué)時(shí)）4.2螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（1.5學(xué)時(shí)）4.3擠出成型原理（5學(xué)時(shí)）4.4擠出成型工藝過程及影響因素（1學(xué)時(shí)）4.5幾種典型制品的擠出成型（4學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：螺桿各段的作用；雙螺桿擠出機(jī)的組成部件與單螺桿擠出機(jī)的組成部件的比較分析，兩類擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能的差別；幾種不同的雙螺桿擠出機(jī)的特點(diǎn)和適用范圍及原因；單螺桿擠出機(jī)與雙螺桿擠出機(jī)的工作特性的不同之處，雙螺桿擠出機(jī)的獨(dú)特工作特性；聚合物擠出成型原理；聚合物熔體在均化段的流動(dòng)形式；第五章中空吹塑成型（BlowingMolding）（4學(xué)時(shí)）掌握聚合物中空成型的粘彈性原理，了解中空吹塑成型的分類及工藝特點(diǎn)。掌握中空吹塑成型的基本過程和方法，原材料，成型工藝條件對吹塑過程和制品質(zhì)量的影響。5.1中空成型的原理與分類（1.5學(xué)時(shí)）5.2中空成型過程（1.5學(xué)時(shí)）5.3中空吹塑過程的影響因素（1學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：中空吹塑原理，方法及成型工藝條件的設(shè)定原則；擠出吹塑、注射吹塑、拉伸吹塑多層吹塑等吹塑方法的工藝過程及優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。難點(diǎn)：聚合物的粘彈行為，粘彈行為在加工過程中的各種表現(xiàn)和重要作用第六章注射模塑（InjectionMolding）（學(xué)時(shí)數(shù)：7）掌握注塑過程，影響注塑的工藝參數(shù)；理解注塑過程中物料流動(dòng)、傳熱、凝聚態(tài)和相形態(tài)發(fā)展變化；基本會(huì)對通常聚合物注塑選取工藝條件；基本會(huì)分析各種注塑條件變化對制品結(jié)構(gòu)、表觀、性能等的影響；了解注塑原料的選擇；了解注塑制品應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)；了解注塑目前發(fā)展趨勢和研究進(jìn)展。6.1概述（0.5學(xué)時(shí)）6.2注射模塑設(shè)備（1學(xué)時(shí)）6.3注塑模塑工藝過程及控制因素（1.5學(xué)時(shí)）6.4．注射模塑工藝條件的分析討論（1學(xué)時(shí)）6.7反應(yīng)注射成型（RIM）（1學(xué)時(shí)）6.8注射模塑的發(fā)展（1學(xué)時(shí)）6.9專題學(xué)術(shù)報(bào)告—注塑誘導(dǎo)聚合物及其共混物的形態(tài)及其對制品性能的影響（1學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：注塑工藝基本過程，注塑工藝參數(shù)的選取和控制難點(diǎn)：注塑過程中材料結(jié)構(gòu)與形態(tài)發(fā)展、演變和形成過程第七章壓延與壓制（CompressionandCalendaring）（學(xué)時(shí)數(shù)：4）了解聚合物模壓成型的簡單過程、聚合物模壓成型的發(fā)展過程；掌握模壓成型的缺點(diǎn)，現(xiàn)在該方法仍然大量應(yīng)用的原因；了解聚合物模壓成型的設(shè)備。了解聚合物模壓成型的工藝工程的控制。了解模壓成型過程中容易出現(xiàn)的制品缺陷及解決方法。了解壓延過程、壓延成型優(yōu)缺點(diǎn)、壓延設(shè)備7.1壓制成型（2學(xué)時(shí)）7.2壓延成型（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：壓延成型輥筒彈性變形及其防止措施第八章塑料熱成型（ThermalForming）（學(xué)時(shí)數(shù)：3）了解塑料熱成型的概況，掌握主要熱成型方法，成型工藝及制品特點(diǎn),了解成型設(shè)備及模具,熱成型的發(fā)展趨勢。8.1概述（0.5學(xué)時(shí)）8.2熱成型方法（1.5學(xué)時(shí)）8.3熱成型設(shè)備及模具（1學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：熱成型與其他主要加工方法（擠出成型和注塑成型）在加工原理、材料要求、設(shè)備與模具以及產(chǎn)品特點(diǎn)之間的差別；簡單成型方法的定義、分類、工藝過程及特點(diǎn)、制品特點(diǎn)、適合的應(yīng)用范圍；成型設(shè)備結(jié)構(gòu)以及主要成型方法所涉及的模具系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素；熱成型的工藝控制。第九章其它成型方法（OtherProcessingMethods）（學(xué)時(shí)數(shù)：4）掌握聚合物非熔體狀態(tài)（如單體、溶液、粉末等）下的成型加工方法，以及各種方法在制品設(shè)計(jì)與制備方面的特點(diǎn)、靈活性與創(chuàng)新性。課程目標(biāo)對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容課程目標(biāo)1對應(yīng)本課程教學(xué)內(nèi)容的第一章~第九章；課程目標(biāo)2對應(yīng)本課程教學(xué)內(nèi)容的第一章~第九章；課程目標(biāo)3對應(yīng)本課程教學(xué)內(nèi)容的第一章~第九章。考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)課程考核方式課程考核包括平時(shí)作業(yè)、學(xué)術(shù)論文、案例分析、期末考試等部分，各部分的比例分別如下：序號考核方式所占成績比例（%）對應(yīng)課程目標(biāo)1平時(shí)作業(yè)201,22小論文102,33案例分析501,2,34期末考試201，2評分標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)成績構(gòu)成評分標(biāo)準(zhǔn)如下：平時(shí)作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)描述得分5次課后作業(yè)，完成質(zhì)量良好，平均分90分以上100~90（優(yōu)）3-4次課后作業(yè)，完成質(zhì)量良好，平均分為89~8089~80（良）2-3次課后作業(yè)，完成質(zhì)量較好，平均分為79~7079~70（中）1-2次課后作業(yè)，完成質(zhì)量較好，平均分為69~6069~60（及格）1次課后作業(yè)及以下，以及完成質(zhì)量差等，平均分低于60＜60（不及格）小論文評分標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)描述得分論述合理，有自己的看法和認(rèn)識，思想創(chuàng)新100~90（優(yōu)）論述合理，有自己的看法和認(rèn)識89~80（良）論述合理79~70（中）出現(xiàn)抄襲69~60（及格）不提交或嚴(yán)重抄襲＜60（不及格）案例分析評分標(biāo)準(zhǔn)：詳見下列案例分析實(shí)施方案及評分方式案例分析實(shí)施方案1）要求選擇幾種常見的聚合物制品，每個(gè)制品均由數(shù)個(gè)聚合物部件組成，請根據(jù)各個(gè)部件的使用環(huán)境要求選擇材料、設(shè)計(jì)配方和成型加工工藝制造出各個(gè)部件，并將其組合成一個(gè)完整制品。同時(shí)要求對采取的設(shè)計(jì)方案做出經(jīng)濟(jì)成本分析。2）考試規(guī)則（1）由各班共分為N（學(xué)生每8~10人一組）組，每組推舉一名組長，由組長從題庫中任意抽取一題作為本組設(shè)計(jì)題目。（2）各組經(jīng)2周左右時(shí)間完成資料收集、市場調(diào)查和方案設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)的書面報(bào)告（而不是設(shè)計(jì)答辯時(shí)使用的多媒體課件打印稿，封面有本組成員班號、學(xué)號及姓名，并注明組長）于答辯前一周交給負(fù)責(zé)考試的老師。同時(shí)各組還需完成多媒體設(shè)計(jì)報(bào)告的制作。（3）老師負(fù)責(zé)安排考試教室、時(shí)間，并由授課組老師及各組組長組成評分組。（4）答辯時(shí)由各組自由推舉主講人，講述本組的設(shè)計(jì)思想，具體內(nèi)容等。時(shí)間嚴(yán)格限制在10分鐘之內(nèi)。超時(shí)則講述結(jié)束。講述結(jié)束后屏幕上留下本組成員名單。（5）答辯評委及所有同學(xué)均可就設(shè)計(jì)內(nèi)容提問，由提問者指定具體回答每個(gè)問題的同學(xué)，并現(xiàn)場回答，其他同學(xué)不得提示或代答。提問及回答時(shí)間共10分鐘。案例分析評分方式案例分析部分的評價(jià)體系由兩方面構(gòu)成：答辯成績和書面報(bào)告。具體如下：1）答辯分?jǐn)?shù)由評委根據(jù)講述及回答問題情況現(xiàn)場打出并當(dāng)場公布，其中老師評分占70%，學(xué)生評分占3