高分子化学的应用

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高分子化学的应用范文第1篇

1．何为高分子化学

顾名思义，高分子就是相对分子质量很高的分子，它是高分子化合物的简称。高分子化合物，又称聚合物或高聚物，是结构上由重复单元（低分子化合物—单体）连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。

2．高相对分子质量与高强度

相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。

3．高分子科学的主要内容

既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题，也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有：如何将低分子化合物连

接成高分子化合物，即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子，其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子，就要去合成具有特殊结构的高分子。

二、高分子材料化学的应用

材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。

第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。

第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。

第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。

三、高分子化学与高科技的结合

当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。

随着生产和科学技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。

第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹材料，如热塑性弹性体等。

第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。

第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。

可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。

四、高分子化学的可持续发展

研究高分子合成材料的环境同化，增加循环使用和再生使用，减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染，也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成，在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成，探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子来处理污水和毒物，研究合成高分子与生态的相互作用，达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。

参考文献：

[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)

[2]王守德,刘福田,程新.智能材料及其应用进展[J].济南大学学报(自然科学版,2002,(01).

高分子化学的应用范文第2篇

一、高分子化学的内涵

1．何为高分子化学

顾名思义，高分子就是相对分子质量很高的分子，它是高分子化合物的简称。高分子化合物，又称聚合物或高聚物，是结构上由重复单元（低分子化合物—单体）连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。

2．高相对分子质量与高强度

相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。

3．高分子科学的主要内容

既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题，也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有：如何将低分子化合物连接成高分子化合物，即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子，其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子，就要去合成具有特殊结构的高分子。

二、高分子材料化学的应用

材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。

第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。

高分子化学的应用范文第3篇

关键词:绿色化学;高分子;设计实验

高分子化学是一门实用性和实验性都很强的学科,是化学、化工、材料等专业必须修读的基础课程,与原有的四大化学并列,成为第五大化学。高分子材料已深入到人类生活和生产的每个角落。

高分子化学教学过程中发现,在实验内容等方面存在一定的局限性和不足之处,其完善需要经历一个不断实践和更新论证的过程。将高分子实验课中聚合物的分子设计、合成、加工和测试等实验内容有机结合,组成一门高分子科学实验课程,是高分子教学改革的必然趋势。

一、高分子设计实验课开设的必要性

廊坊师范学院化学与材料科学学院材料化学专业的高分子化学实验于2008年开设以来,由本专业教师在部分科研成果及其他院校高分子化学专业实验教学资料和经验的基础上,对设计实验的内容进行了设定。高分子设计实验的开设,为学生专业实验技能的培训、动手能力的培养以及思维创造力的提高等方面起到了积极的促进作用。

设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案,并加以实现的实验。设计性实验有利于培养学生的实践能力,提高学生探索新问题的兴趣、研究问题的综合能力。开设设计性实验时,要注意紧紧围绕学生的综合能力、初步设计能力及创新意识培养这一目标,注意与课程设计、课外科技活动、集中的综合训练相结合。

传统实验在与理论教学的配合上,是教师根据教学的一般规律或实验内容安排的,而不是学生根据各自学习中的需要或进一步探索的兴趣所确定的,无法体现个性的发展。验证性实验一般是前人做过的,经过精简提炼,专门为教学而设计的实验,实验没有次要的实验现象的干扰,这对学生今后从事科学研究和对新事物的探索非常不利。在高校中开设设计性实验,营造培养学生创造性思维能力的环境是非常必要的,有利于提高学生的综合素质和创新能力。

二、注意培养绿色环保和可持续发展意识

1.绿色化学的核心内容

绿色化学又称环境无害化学或环境友好化学,是指设计和生产中,使用没有或者尽可能小的产生环境副作用的化学品。绿色化学的核心内容主要体现在:第一是减量,即减少三废排放;第二是重复使用,如催化剂、载体等;第三是回收,可以有效地实现省资源、少污染、减成本的要求;第四是再生,是节省资源、能源,减少污染的有效途径;第五是拒用,如不用有毒副作用及污染严重的原料,这是杜绝污染的最根本方法。

开发新型的、可生物降解的高分子材料,解决“白色污染”问题;以及充分应用可再生资源,即:采用可再生资源做化学化工原料,是绿色化学的重要任务和方向。众所周知,“白色污染”是当今社会的一大公害,塑料作为合成高分子材料,具有性能多样、用途广泛和价格优廉的优点,已成为人类生产和生活中不可缺少的一种材料。然而,废弃塑料造成很大的环境污染。在实验教学中,应注重强调高分子材料的环境同化,高分子材料的循环和再生技术,探索高分子材料与生态环境的相互影响,实现高分子材料与生态环境的和谐等内容。

2.绿色化学的重要指标

绿色化学的一个重要指标是原子利用率,其定义为:期望产品的摩尔质量占化学方程式中按计量所得物质的摩尔质量的比值。高分子材料的制备包括单体的合成,聚合物的合成及聚合物的加工,前两步都有一个原子利用率的问题。要实现绿色化,只有在合成中提高原子利用率,才会真正减少废物的生成。

绿色化学的理想是指:不使用有毒有害的物质,不产生有毒有害的废弃物,不使用对环境有害的落后化学工艺。其目的是把现有的化学和化工生产的技术路线从“先污染,后治理”改为“从源头上根除污染”。

3.开设小量、半微量实验

有关绿色化学的教育才刚刚起步,国内大多数学校尚未涉足。现有的化学实验课程的教学内容难以体现绿色化学思想,不少实验仍大量使用有毒有害药品,产生大量的“三废”,对微型化学实验研究推广不够。

传统的常量实验药品用量大,导致教学经费投入大、资源利用率低、环境污染严重等。可以在某些实验开设小量、半微量实验。这些小量、半微量实验对学生实验技能、实验的准确性和精密度等都提出了更高的要求。

绿色环保和可持续发展已成为企业生产和发展必须考虑的因素。在设计专业实验时,尽可能地采用专业、简单高效的实验路线,教师在讲授时将其他生产过程和工艺进行对比,强调整个实验过程的经济性和环保效益,让学生充分体会到增强环保意识和可持续发展对社会经济发展的重要性。通过给学生灌输环保和可持续发展的理念,为学生今后生产设计和研究开发等工作提供一个基本的思想准则。

三、将科研与实验教学结合起来,开发应用型实验

1.将废旧高分子的综合利用作为设计实验内容

高分子化学是一门应用性很强的化学基础学科,是材料化学专业的重要专业基础课,对于材料化学专业的学生,学习高分子化学不仅要全面掌握高分子化学的理论知识,更重要的是要学会高分子的实验方法以及在实际中的应用。我们从废旧高分子的综合利用出发,探讨科研成果转化为高分子设计实验的研究与实践。

废旧高分子材料的综合利用是绿色化学的重要组成部分,它将对减少环境污染具有重要的实际意义,同时又能获得有价值的工业原料,对能源的再利用具有一定的意义。在我们的教学实践中,在已经具备的课题组成员大量前期科研成果基础上,对废旧聚苯乙烯、废旧有机玻璃、废旧聚氨酯和聚酯进行再利用研究。设计实验的内容包括对控制反应的几个因素:升温速度、温度、催化剂种类与用量、反应时间等进行优选。这类设计实验的开设使学生对绿色化学的概念有一个深入理解,使学生增强环保意识、掌握废旧高分子材料的综合利用方法,对从实际出发锻炼自身科研能力有重要意义。

在高分子实验教学中,适时引入“降解”这一高分子学科中的重要概念,并适当介绍高分子降解中的一些问题,如生物、光、辐射、热、机械及化学等因素引起的降解规律,并介绍相关高分子的设计方法。也就是让学生正面理解“聚合”的同时,也从反面理解了“降解与解聚”,这样就形成了一个完整的教学体系。

2.将天然可降解高分子作为设计实验内容

目前对付“白色污染”的方法一般是以填埋和焚烧为主,还有再生利用。再生利用的费用较高,难以推广,最好的方法是开发能够降解的环境友好材料。这种材料能够在环境条件下分解成能纳入自然生态循环的小分子物质。现在一般以淀粉、纤维素、甲壳素、壳聚糖等天然多糖为原料,采用共混或接枝等方法得到聚合物(如塑料),这类制品可以生物降解,最终转化为二氧化碳和水,纳入生态良性循环。

高分子设计实验中可以开发一些能联系实际生活的应用型实验,将教师的科研工作与实验教学紧密联系起来,体现出高分子科学实验的实用价值,能强烈地激发学生的创造性。

基于此,在高分子设计实验中我们增加了“从虾壳蟹壳制备甲壳素和壳聚糖并用于工业废水的净化”,本设计实验是从绿色高分子角度出发,将回收的虾壳蟹壳经水洗、稀酸浸泡、稀碱浸泡等方法先制备甲壳素,然后用碱煮的方法将制得的甲壳素进行脱乙酰化,制备出壳聚糖初产品,再用沉淀法进行纯化得壳聚糖纯品。将壳聚糖纯品分别进行脱乙酰度、平均分子量、灰份含量、水份含量的测定。将得到的甲壳素和壳聚糖用于工业废水中重金属离子和有机酸的吸附分离。

四、培养学生绿色化学思想和对高分子实验的兴趣

兴趣是学习的最大动力,学生只有具有了学习兴趣,才会主动花时间和精力钻研所学的内容。目前,实验课几乎全部是程式化过程,教师总是先讲解实验原理、操作步骤、注意事项等,学生被动地听,不去思考,机械地完成每一步操作,为实验而实验。实验带给学生的不是学习的兴趣,更不用说培养思考能力和兴趣了。因此,在课程实验教学阶段,通过质疑引思、举例与联想、归纳总结、启发式教学等方法来实现开拓创新。

高分子化学的应用范文第4篇

关键词：高分子化学实验；改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0024-02

高分子化学是嘉兴学院材料与纺织工程学院高分子材料科学与工程专业学生的核心基础课程，它是以实验为基础的自然科学。通过实验课的教学，不仅能加深学生对理论知识的理解，培养学生熟练的实验操作，还可通过安装实验装置、观察和记录实验现象，培养学生动手能力，进而分析现象、解决问题，最终提高学生的综合素质和创新能力。由于本专业设立仅有5年时间，高分子化学专业课程的开设也只有短短的3个学年，由于教学经验有限及实验室建设的延迟，所开设的实验一般都是一些典型的验证性实验（如甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等），学生往往不用动脑思考，只要按照标准步骤动手完成实验即可。基础性的实验可以培养学生基本的实验技能和熟悉实验仪器的操作，但是，往往难以培养学生分析问题、解决问题的能力，更不利于学生创新能力的培养及学生的学习兴趣的提高。等到学生到大四做毕业论文时，问题也暴露出来：缺乏思考问题、解决问题的能力，实验意识没体现出来。经初步调研论证，结合本校实际情况，我们确定选择即将开展高分子化学实验课程的高材09、10级学生作为这次实践教学改革的试点，有计划、有步骤地进行高分子化学实验教学模式的改革探索与实践。

一、让学生参与实验前的准备工作，珍惜实验教学，提高学生动手能力

实验前期准备工作是实验顺利进行的保证。尤其是高分子化学实验，在实验前有大量实验准备工作，包括实验室仪器设备调试、检修工作；所需玻璃器皿的清洗工作，化学试剂的配制，如单体、引发剂的精制，溶液的配制等。这些工作都由实验老师来承担，学生不了解实验的顺利开展凝聚着实验老师的大量劳动，所以，往往不珍惜实验过程。在已开展高分子化学实验的09级同学中，我们让学生适当参与实验的准备工作，如玻璃仪器的清洗，做过高分子化学实验的人都知道，残留高分子物质的玻璃仪器难以清洗，同学在清洗玻璃仪器的过程中，既珍惜实验过程，又能初步了解高分子的性质；甲基丙烯酸甲酯单体的蒸馏，在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚剂，以避免溶液在储存、运输的过程中发生聚合，所以为了缩短实验时间，提高反应效率，实验前学生在实验老师的指导下采用蒸馏的方式对单体进行提纯，加深理论课程中关于阻聚剂的理解。通过参与实验前的准备工作，同学们懂得实验的成功不仅取决于实验过程，与实验前的准备工作也密不可分，从而更加珍惜实验教学过程，珍惜自己的实验成果。更重要的是，实验的准备工作又加深了对理论知识的理解。

二、结合嘉兴学院高分子材料与工程专业特点及实际情况，改革优化实验项目，着重培养学生思考问题、解决问题的能力及团队精神

高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。传统的实验课程内容主要是验证性实验。通过无机及分析化学、有机化学及物理化学的基础实验，已使学生掌握了基本仪器设备的使用和相关实验操作。因此，在专业高分子化学实验中，过多地开设验证性实验，不利于学生思考问题和解决问题能力的培养，不利于创新能力的培养。因此，必须对高分子化学实验项目进行改革，主要包括：①基础实验项目的改进，巩固及培养学生的基础理论与操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制备，学生可根据兴趣选择悬浮聚合或本体聚合，确定实验所需仪器设备及药品。在实验过程中，不同聚合方法有不同的实验步骤及注意事项。如，本体聚合分为三阶段进行，不同阶段温度不同，关键在于第一阶段转化率的控制，避免出现爆聚，反应时间相对较长，最终的实验产品为板材；而悬浮聚合实质也是本体聚合，但由于分散介质的加入可以很好地进行传质和传热，避免爆聚现象的发生，搅拌速度是控制实验成败的关键，聚合时间相对较短，最终的实验产品为球状小珠。同学之间对各自的实验现象、产品外观、产品性状等进行热烈讨论，从而加深对于聚合方法的理解。②强化设计性、综合性实验，培养和提高学生的综合素质及创新能力。开设具有工程特色的综合性实验项目，如聚醋酸乙烯酯乳液聚合实验，扩展为一组设计性、综合性实验：从单体精制、引发剂精制、乳化剂的选择与用量、到动态光散射法测定乳胶粒尺寸、稳定性的测定，最后在将其配制成乳胶漆，测定涂层性能与乳胶粒尺寸之间的关系。学生通过对整个材料制备及使用过程的全程跟踪，掌握结构、性能与合成之间密切联系，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，提高学生的工程能力，有利于引导学生参加大学生创新性实验的科学研究，培养学生的工程观念。③适当增加科研性实验项目，培养学生的团队精神，增强对本专业的了解与热爱。为进一步激发学生的创新能力及参与科研的积极性，浙江省设立了大学生科技创新项目，嘉兴学院每年也设立大学生研究训练（SRT）计划，本专业大部分09级的学生都参与到科研性实验项目研究中。学生们呈现出前所未有的申报热情，他们自愿组成实验小组、每组成员3~5人，分工明确，团结合作。如作者本人就指导了一项浙江省大学生科技创新项目的研究，团队负责人由08级同学担任，主要成员为09级同学。项目开展之初，主要由08级同学设计并实验，09级同学从旁学习并辅助完成实验，项目进行中期，09级同学已掌握实验方法与手段，具备独立完成实验能力，08级同学的主要精力可放在考研复习上面，顺利完成新老接替的工作，培养了学生的团队精神。同时，学生更多地接触到高新技术和应用技术，开阔思路与视野，增强他们对于本专业的了解与热爱。

④增加经典验证性实验的趣味性，提高学生的学习兴趣。很多同学刚上大学的时候，严重缺乏对高分子材料科学与工程专业的了解，因此对于学习没有兴趣，甚至有些学生想要转专业。为了培养学生的专业素养，提高学生的学习兴趣，我们将一些经典的验证性实验与我们日常生活密切联系起来，增加实验的趣味性和实用性。如，制备有机玻璃板前，让学生们准备一些干花、干树叶或大头贴，在注模过程中放入其中，等产品成型后，美感十足的玻璃板就制成了，学生们非常有成就感，同时提高了对于高分子化学实验的兴趣。

三、完善实验考核制度，全面反映学生实验各环节中的表现

我们进一步细化与完善了实验的考核方式，使学生在实验各环节中的表现均得到不同程度的体现。以往我们只根据学生的实验报告来评定学生的实验成绩，学生在整个实验过程中的预习、实验装置的安装、实验设备的清洗、实验室的清扫等工作都不能得到体现，缺乏客观、公正、全面的实验考核机制。因此，我们借鉴比较传统的有机化学实验的考核机制，将实验成绩的评定细化：预习报告20分，实验着装10分，实验装置20分，操作规范20分，实验结果20分，卫生情况10分。将实验成绩的评定标准公布给学生，加强学生的实验规范观念，从实验预习开始直到实验结束清扫实验室的整个实验过程都能认真完成，从而改善学生不注重实验教学过程的现象，增加了学生的主观能动性。

四、建设实验课程网站，有助于学生的课前预习，提高学生学习的自主性

在以往的实验教学前，教师要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理及实验注意事项等，甚至要把实验从头到尾演示一遍，让学生看得清清楚楚，学生完全不用预习实验，也不用思考问题，这样就造成了学生对于实验教学的忽视。在理论教学中，多采用先进的多媒体教学手段，但在嘉兴学院大部分实验教学中，还没有利用多媒体的教学模式。而多媒体的生动性、可重复性可以让学生直观感受实验操作，可以很好地进行实验的预习。因此，我们正逐步建设高分子化学实验课程网站，初步将实验课的教学大纲、讲义等内容放到网站上。编制实验教学课件，如实验过程所涉及的基本仪器、基本操作、基本装置、注意事项等。实验课程网站的建成，方便学生的课前预习，提高学生学习的自主性。为了进一步完善课程网站的建设，我们还拟采用Flash演示等手段，帮助学生掌握实验步骤，了解注意事项。目前，实验课程网络的正在逐步建设与完善中。

参考文献：

[1]余兆菊.高分子化学实验教学的探索[J].实验科学与技术，2010，（8）：118-119.

[2]宋丽娜.浅谈高分子化学实验教学改革[J].广东工业大学学报（社会科学版），2009，（9）：233-234.

[3]祖立武，张小舟，王雅珍.高分子化学设计性实验的教学实践[J].高师理科学刊，2007，（27）：94-96.

[4]张巧玲，刘有智，杜栓丽，王香梅.高分子实验教学改革的几点探索[J].高分子通报，2010，（7）：107-110.

高分子化学的应用范文第5篇

传统的高分子化学实验为一些经典的验证性实验，教学内容步骤标准化、模式化，学生只能被动的接收，按方抓药，无须动脑思考、分析。这种教学方式的优点是保证了实验教学的顺利进行，培养了学生基本的实验技能和熟悉实验仪器的操作，但对于学生动手能力、思考能力、团队协作能力、研究能力的培养效果甚微。这种实验教学方式不利于培养学生的科学精神、分析解决问题的能力和创新能力，且造成学生学习兴趣下降，使得实验课程“弱化”，而把大部分的时间放在了帮助学生获取知识和记忆知识上，忽略了实验课程在整个大学教育过程中的重要性和必要性。导致学生到大四毕业论文环节，则充分暴露了学生实验操作不规范、实验技能较差、实验意识薄弱、科学研究精神欠缺等缺点。很多教师已经认识到了传统实验课程的缺点和局限性，也提出了很多的教学改革方法，其中包括了研究性高分子化学实验课程。研究性高分子化学实验课程让学生参与了实验配方设计、实验的实施，实验结果的分析讨论，突出了学生作为课堂主体，教师辅助学生完成实验课程，提高课堂上教师与学生的互动，活跃了课堂气氛，激发了学生的兴趣，有利于学生深化理论知识的理解，充分锻炼动手能力、综合分析能力、科学研究能力，为学生的综合全面发展奠定坚实的基础。现有文献虽然充分论述了研究性实验的优点和作用，但尚没有文献从备课到实施、总结、详细论述研究性实验的实验方案和实施方法。张玉琦等提出了在实验课程中增设研究性实验，并结合聚合物微球乳液实验项目提出了新的实验内容，但没有详细地叙述如何设计并实施该实验。张晓云提出了将研究性实验替代基础验证性实验，并简单的介绍了《丙烯酰胺的水溶液聚合》实验的做法，也没有详细深入的分析、研究和介绍各环节的实施方法与注意事项。胡先海等详细介绍了在高分子化学实验教学中采用研究性学习需要采用的几种研究方式，并详细解读了各种研究方式的优点。但这些研究方式可能无法在一个实验中全部应用。不同的实验采用的研究方法也不同。但文献未结合某个实验详细介绍研究性实验设计及实施方案。本文根据作者理念和文献报道的关于研究性实验的理论，结合具体的高分子化学实验《有机玻璃的制备》，详细论述了该高分子化学实验如何设计成研究性实验，介绍各环节需要做的工作及其作用。

2研究性实验设计和实施

2．1实验准备

根据对研究性实验的理念和理解，从充分调动学生学习兴趣，让学生参与每一个教学环节，体现学生学习主体的目标出发，教师从软件和硬件上准备实验。对于《有机玻璃制备》实验，教师需要根据四大聚合方法之一的本体聚合理论知识，分析该实验方案中各实验参数是否可变？可变范围为多少？变化后对实验过程其他参数、实验现象、实验结果是否有影响。各实验参数之间具有一定的关联性，例如其它条件一致，反应温度降低，反应时间则会延长，或引发剂用量越低，反应时间越长。在设计实验时，需要注意到各参数之间的相互关联性。根据实验参数是否可变，修改指导书内容，将可变的实验参数空白。在上课之前，要求学生根据已学的理论知识，并查找相关文献资料，初步确定自己的实验参数。在动手做实验之间，教师和学生讨论相关参数的可行性，学生需说明采用这个数据的理由和依据。通过上述准备工作，教师能够更好地指导学生实验参数的制定，对于学生定的不合理实验参数具有一定的预测。有利于在课程中，顺利完成实验参数的探讨和设计环节。学生通过参与上述实验参数的设计，对该实验的理论知识进一步进行了复习，对实验原理把握更加准确，充分理解各原料作用和各实验参数内在含义。同时，有利于促进学生的自主学习、自主思考、独立研究能力和查阅文献等科学研究基础功底，为后续该实验的顺利开展、大四本科毕业环节的顺利进行，以及今后工作打下良好的基础。

2．2实验预演

为了使教师对不同参数下的实验进程和实验现象有一个整体的把握，教师需要对不同参数下的实验进行预演，把握各参数之间的关系，更好的指导学生实验参数的设定，并进行理论指导。但是，由于高分子化学的特殊性，实验条件存在一定的变化范围，加上可变的实验参数较多，因此，可设计出的配方数较多。在预演环节，教师不可能对所有参数的实验进行预演，为了对实验进行具有一个清晰、整体的把握，对预期的上下限参数实验进行预演，并根据实验能否进行、实验现象是否明显、实验所需时间是否在课时内，实验是否存在一定的危险性等，调整各参数的上下限范围，防止实验的不可进行和危险性实验的发生。在《有机玻璃制备》实验中，从理论分析来说，反应温度越低，引发剂用量越低，聚合反应速率越慢，当低至一定程度时，反应有可能无法进行，因此需要对低温、低引发剂条件下的实验进行预演，掌握该条件下，各步反应所需的时间和实验现象。相反，当反应温度较高，引发剂用量较多时，反应速率越快。由于该实验为放热反应，反应速率过快，会导致爆聚现象的发生，因此需要对高温、高引发剂含量的实验条件进行预演。为了对不同条件下的实验进程和实验参数有良好的把握，需要对中等条件的实验进行预演，比较低温、低引发剂，高温、高引发剂和中温、中等含量引发剂的实验进程和实验现象有何不同。根据实验预演结果、实验课时的安排、硬件条件等客观因素，修改实验参数范围，以便于更好的指导学生实验参数的设定。经过实验预演步骤，教师对各实验参数下的实验进程和实验步骤做到了心中有数，对整个实验进行能够起到良好的指导作用。

2．3学生预习

作为学习的主体，需要对整个实验内容进行预习，联系理论知识，对整个实验的操作过程和基础理论知识有一个基础的了解。并罗列操作和理论问题，方便在课堂上解决，加深对知识的理解和掌握。在提高动手能力的同时，实现理论与实践的结合。教师的一切努力，只为学生能够掌握知识，提高动手能力，锻炼学生理论联系实际，提高解决问题的科研能力。教师在力所能及的范围内，提高学生的学习积极性，但如果学生不配合，教师努力的效果就会大打折扣。因此，学生预习实验内容是非常重要的，为后续实验课程的开展奠定基础。对于《有机玻璃制备》实验，学生在预习过程中，需要做好以下几方面的内容：

（1）该实验的基本原理；

（2）实验的操作过程；

（3）操作和理论上存在的问题；

（4）根据理论知识和查阅文献，初步确定本组实验参数。这一步需要小组学生团结协作，共同确定。经过预习，学生复习了理论知识，初步掌握了实验的操作。并通过团队合作，提高了学生的协作精神，小组互通有无，共同提高。

2．4实验实施

实验的实施是整个实验课程的中心环节。优秀的实验方案设计，需要良好的实验实施才能实现最终的目的。因此，教师需要根据课时对每个环节进行细致的安排，确保实验的顺利进行以及学生对知识的掌握。根据前期的实验设计、准备、预演，实验的实施可按照以下步骤开展：

（1）教师介绍本次实验的内容，以及该实验设计的基础理论知识；

（2）从基础理论知识引出实验参数的设定，小组汇报本组实验参数及其设定理由，由同学讨论是否合适，教师引导，并最终确定参数；

（3）教师根据各组参数设定情况，有目的的引导各组学生参数的分布。尽量使各组实验参数具有一定的差异性，并具有不同的实验现象和实验结果；

（4）教师演示实验操作。对于特别需要注意的环节，则着重说明；

（5）学生操作实验；

（6）在实验实施过程中，由学生或教师提出问题，学生观察实验现象，通过理论与实际的结合，教师与学生互动探讨问题。对于《有机玻璃制备》实验过程中，可能出现的问题如下：

（1）在预聚过程中，锥形瓶为什么需要晃动？晃动频率不同，对结果是否有差异？措施：可以让一组学生尝试不晃动锥形瓶，观察现象。现象：出现爆聚。学生观察有机玻璃制备过程中的爆聚现象。解释：甲基丙烯酸甲酯聚合是一个放热反应，晃动锥形瓶主要是为了将反应热释放，并让单体流动，各处单体均匀聚合。晃动频率不同，主要影响散热及不同位置单体聚合程度的差异。晃动过慢也会出现爆聚。

（2）达到预聚的时间存在差异的原因是什么？解释：主要取决于引发剂的用量及预聚合温度。引发剂用量较多、聚合温度越高，完成预聚时间就越短。反之，时间越长。

（3）在灌模时，产生气泡的原因是什么？如何防止气泡产生？解释：由于模具三面封闭，一端开口，里面存有空气。如果竖直模具直接倒入液体，液体充满开口端，里面的空气无法排出，则容易产生气泡。措施：将模具倾斜，从模具的较低处缓慢注入，将模具里的空气从无液体的开口处缓慢赶出，液体充满模具，则无气泡。

（4）灌模后，为什么还是需要低温聚合后，再高温聚合？措施：将一组样品直接置于高温下聚合过夜，观察现象。现象：模具中的预聚体也会出现爆聚的现象，出现大量的气泡，并溢出模具。解释：预聚后体系中聚合物分子量较小，如果直接高温聚合，仍会产生爆聚。通过实验课程的实施，学生能够系统的掌握整个实验的操作及其注意事项，对不同参数带来的影响也有了感观的认识，加深了对理论知识的理解，提高了动手能力，并养成了研究比较的良好科研精神，为后续的本科毕业论文提前做好训练。

2．5总结报告

总结报告是实验课程的成果总结，反应了学生对实验操作和理论知识的掌握，是教师考察课堂教学效果的重要手段。对于研究性实验，其报告需要充分体现研究性。实验的总结报告需要包含以下几方面的内容：

（1）全班实验参数和实验数据汇总；

（2）根据各小组实验现象和实验结果差异，教师引导学生讨论，探讨差异存在的原因；

（3）以小论文的形式提交实验总结报告。锻炼学生科研写作能力，为后续的本科毕业论文和工作奠定基础。对于《有机玻璃制备》实验，可能出现的问题如下：

（1）预聚程度的控制。温度越低，引发剂越少，预聚合的时间越长；

（2）预聚程度的把握。预聚程度对后续的操作和实验具有一定的影响，预聚程度过低，倒进模具时容易漏液，预聚程度过高，太粘稠，不易倒入模具，且容易爆聚；

（3）产品出现气泡。产品出现气泡的原因可能有：a．倒入模具时未赶出气泡；b．预聚程度过低，小分子单体残留过多，小分子挥发导致气泡；

（4）产品透明度。气泡、表面光洁度对有机玻璃的透明性具有较大的影响。通过上述总结，学生学会了有机玻璃的制备，并掌握了其中的基础理论知识。并深刻理解如何控制有机玻璃产品质量，学到了理论课堂上学不到的知识，深化了理论知识，锻炼了科学研究能力。

3小结