高分子化學與工程精選(九篇)

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第1篇：高分子化學與工程范文

關鍵詞： 高分子材料與工程專業 有機化學 教學現狀 教學改革

有機化學是化學學科中的一個十分重要的組成部分，它的主要研究對象是有機分子，從有機物結構入手，研究有機化合物的化學性質，在分子水平上探知未知世界的基礎學科。在我校，有機化學是面向化工學院、藥學院二年級，以及海洋學院一年級學生開設的專業基礎課程，是“大類培養”的主干課程。通過有機化學課程的學習，可使化學類學生掌握有機化學領域的基本理論、基本知識和實驗操作技能，把握有機化學發展領域的新概念、新動向和新技術，同時為后續專業課的學習打下堅實的基礎。

1.教學現狀

在工科院校，有機化學的教學課時“縮水”，如我校有機化學雖然是“大類培養”的重要專業基礎課，但是其課時數被壓縮到64個學時，教師必須在一個學期之內完成教學。而有機化學作為高分子材料與工程專業的基礎課，是高分子化學、高聚物合成工藝學、高分子材料學等后續專業課的基礎，學生必須在有限的課時數里掌握《有機化學》這門課程，難度大，任務重。

另外，由于江蘇省高考制度，較大部分的學生高中階段選修的“物生”，進入大學后化學知識特別是有機化學基礎知識非常薄弱，一個教學班級里，學生的化學知識水平參差不齊。通常是剛進入大學的第一學期學習無機化學，對于選“物生”的學生來說，沒有化學基礎，一開始就挫傷他們學習化學的自信心。學習有機化學時，多數學生對有機化學的學習有畏懼感。如果入校時對專業認知不夠，不能看到有機化學學習對高分子材料與工程專業學習的重要性，更是對有機化學失去興趣。

再者，有機化學課程自身的特點，由于有機物數量多，結構多變，機理難掌握。而工科院校的有機化學課時數又被壓縮，教師為了教授完大綱的教學內容，不得不采取“滿堂灌”教學方法，使得學生缺乏主動獲得知識的能力，被動“填鴨式”教學必然導致教學效果不理想。一學期教學結束，發現學生知識掌握不好，除了少部分拔尖的學生，大部分學生對這門重要的專業基礎課一知半解，學到的有機知識很少。

2.教學改革

結合有機化學學科規律，針對高分子材料與工程專業特點，對教學內容進行優化、取舍；改進教學手段，選聘高年級本科生、研究生做助理班主任，讓他們參與本科生教學，形成多元化的本科生教學隊伍；改革考核方式，實現高分子材料與工程專業有針對性的考核方式，教考分離。

（1）改革教學內容

有機化學的教學關鍵是引導學生“有機”這一學科，不同于其他幾門基礎化學課，有機化學基本不涉及計算，不涉及公式，說的是圖片的拼接，化學鍵的斷裂與重組，以構建新的有機分子。那么，在教學過程中如何引導學生使用“有機思維”思考問題才是關鍵。當我們談到如何面對課時數被壓縮這個問題，如果抓住“引導學生進入有機化學這個學科”這個關鍵問題，就能依據高分子材料與工程專業的培養方案，深入分析研究教學大綱和教學目標，對教學內容進行取舍。

在改革教學內容時，還要考慮以下兩個方面問題：一是研讀多種版本的教材，最新版本的中、英文有機化學教材和專著等，從不同研讀、分析深度的教材方面，準確把握“基礎有機化學”教學重點、難點，結合高分子材料與工程專業的特點來取舍教學內容。二是關注高分子領域的研究前沿，發展動態，結合傳統的知識，推陳出新，把最新的知識信息教授于學生，引導學生了解最新的前沿，激發他們的興趣，使之感覺到目前所學知識的有用性。

（2）改革教學手段

我校近年實施了一項“班主任助理”制度，選派高年級本科生、研究生擔任本科生班級班主任助理，取得了很好的教學效果。高年級本科生、研究生參與本科生教學，形成多層次、多元化的本科生教學隊伍。

高年級本科生已經學習了有機化學專業基礎課，經歷過有機化學的學習和考核，有自己的學習方法和技巧；他們已經進入高分子材料與工程專業課程學習，對哪些知識對專業課學習重要有切身體會；他們與低年級學生同屬于一個年齡階段，有更多的共同話題，溝通交流更容易，幫助學生及早發現自己的優缺點，揚長避短。

高分子材料與工程研究方向的研究生，通常具有扎實的專業基礎知識，已經接觸了專業的前沿研究方向，可以對高分子材料與工程專業低年級學生的學業、思想及心理等方面給予關心和指導。而且本科生可以在研究生的帶領下主動做一些創新創業項目，這使得本科生更清楚自己在課堂學習中哪方面有不足，增強本科生對基礎知識學習的熱情，使他們在有機化學課堂學習中更積極、努力。

（3）改革考核方式

良好考核方式可以極大地促進學生的學習熱情，提高他們學習的積極性。目前，我院不同專業實行統一考試，如環境工程、化學工程、安全工程和高分子材料與工程等專業統一出卷，流水閱卷、統一登分，做到公正、準確。但是，這種“統一”的方法抹殺不同專業對有機化學需求的不同，使得教師和學生忽視基礎課對后續專業課的影響，結果是為了考試而學習，不能真正掌握自己專業需求的有機化學知識。

為了提高學生的整體素質和學習積極性，我們應實現不同專業單獨出卷、單獨考核的方式。卷面上可以體現出適合高分子材料與工程專業的題目，結合他們的后續專業課程。哪些知識是有機化學這門課程必須掌握的基礎知識，哪些知識是關聯高分子材料與工程的專業知識。同時，建立針對性的有機化學試題庫，使學生接觸更多不同的題型，拓寬知識面。建立適合高分子材料與工程專業的有機化學試題庫，有機化學課程理論考試按照一定的難度系數、教學要求、考試范圍等，統一從試題庫里抽調，實現教考分離。

3.結語

為全面提升高分子材料與工程專業的有機化學教學質量，我們要結合有機化學學科規律，針對高分子材料與工程專業的專業特點，從學生的實際出發，認真分析總結，精選教學內容，創新教學手段，改革考核方式，不斷激發學生的學習興趣，以提高高分子材料與工程專業的人才培養質量。

參考文獻：

[1]黃杰，周冕，李又兵，王選倫.高分子材料與工程專業《有機化學》教學改革探索與實踐.廣州化工，2014（42）：186-187.

[2]陶傳洲，劉瑋煒，曹志凌，史大華，王建，程青芳.環境工程專業有機化學課程教學現狀及改革.中國科教創新導刊，2010（34）：78.

第2篇：高分子化學與工程范文

問：高分子材料與工程專業的研究對象是什么？

答：高分子材料與工程是一門將理科、工科相結合的專業。高分子材料，又可以稱作石油化學工業。在發達國家，石油化學工業里60%～70%的產值是由高分子來體現的。高分子專業涉及合成與加工兩個方面，到了碩士階段分設理科的“高分子化學與物理”和工科的“高分子材料”兩個專業。

問：本科核心課程有哪些？高分子材料與工程專業的學生需要具備什么特質？

答：有機化學、物理化學、高分子化學、高分子物理、高分子材料、功能高分子導論。其中的高分子化學、高分子物理和高分子材料都有相對應的實驗課。

我認為一個專業需要各種各樣的人，高分子也是一樣。不能說哪類學生特別適合學這個專業，我倒覺得更應該是學生在選擇高分子后，能夠主動去適應這個體系，發揮自身的特點，不斷深入，持之以恒，這樣才能夠學好。

小編插話：如果能夠不斷深入學習，持之以恒，說不定就會像美劇《生活大爆炸》中的謝耳朵、霍華德他們一樣，成為厲害的物理學家或化學家！在學習的路上，就算腳踩荊棘也要大步前行，來看看都會遇到怎樣的困難吧。

問：在高分子材料與工程專業的學習過程中，有可能遇到的困難是什么？

答：困難主要在于從經典化學到高分子化學的改變。高分子是混合物，所以高分子化學的化學式，結構不明確。在經典化學中，化合物有明確的分子式，但到了高分子化學，很多時候我們只能說大概是這樣，不夠明確，這會令學生困惑。

等到學習高分子物理，困惑就更多。因為學科體系尚未完全建立，很多東西只是在一定條件下的研究過程中，覺得應該是那么回事，至今沒有定論。這種現象，對學生甚至老師來說，都是困惑的。

此外，高分子是大分子混合物，每一個聚合物的分子量有幾萬、幾十萬，甚至上百萬，分子量龐大，且混在一起，此時就需要統計理論來總結規律。高分子物理里有大量統計理論，而統計理論對一般人來講，很難理解。

問：大家是否有對高分子材料與工程專業的理解誤區？

答：很多人認為高分子材料是不環保的，特別是所謂的“白色污染”，這樣的說法并不科學。高分子材料從制造、使用、處置和無害化處理的多環節的綜合評價結果來看，是對環境污染最小和能量消耗最少的材料。國內之所以出現“白色污染”，是因為人們沒有養成良好的環境保護理念和垃圾分類處置的習慣。學習和掌握了高分子的相關知識，不僅可以成為你事業的方向，還可以使自己的生活過得更加健康和環保。

問：高分子材料與工程專業的畢業生，主要是面向哪些行業就業？

答：各行各業都可以。我們系大多數學生讀研究生、出國，真正本科一畢業就去工作的好像很少，碩士畢業很容易找工作。

第3篇：高分子化學與工程范文

摘要：

實驗教學是培養復合型創新人才的重要實踐環節，《高分子化學綜合實驗》是高分子材料科學與工程專業本科生的專業基礎課之一。本文針對目前高分子化學實驗教學體系中存在的問題探討了教學改革的途徑：通過開展多層次的教學內容，引入綜合型、設計型和趣味型實驗，結合現代教育技術，靈活應用互動式教學模式，引導學生對高分子科學的科研興趣，發揮學生的主觀能動性，并樹立嚴謹的科學態度，培養其獨立的思辨能力和創新能力。

關鍵詞：

高分子化學實驗；教學改革；創新能力

高分子化學是高分子學科的重要領域之一，是以實驗為基礎的自然學科［1，2］。《高分子化學綜合實驗》是我校《高分子化學》精品課程建設中重要的實踐性教學環節，是高分子材料科學與工程專業和材料化學專業本科生的專業基礎課之一。實驗教學的目的是促進學生理解和掌握高分子化學理論知識并將其應用于實踐，從而增強動手能力以及分析問題、解決問題的能力［3～6］。我校的《高分子化學綜合實驗》課程已開展多年，課程中開設了一系列具有代表性的實驗，但在實踐過程中也逐漸暴露出了一些問題，譬如，實驗教學體系還不夠系統，實驗課內容中的驗證型實驗較多，難以提高學生的思辨能力和創新能力，教學方法和手段還不夠多樣化，不利于提高學生的學習積極性和增強教學效果。為提高教學質量，培養具有創新意識和創造能力的復合型人才，推進廣東省精品開放課程———《高分子化學》的建設，對《高分子化學綜合實驗》教學體系進行改革勢在必行。改革后的《高分子化學綜合實驗》除了能使學生在有限的實踐過程中有效鞏固本學科的理論知識，掌握基本實驗技能，還應提高其自身軟實力，通過實驗課的開展引導學生對科研探索產生興趣，發揮其主觀能動性形成創新思維，同時增強其發現問題和解決問題的能力。為建立這樣一套科學的《高分子化學綜合實驗》教學體系，應始終貫徹以學生為本的教學理念，從教學內容、教學方式、教學模式三方面系統開展教學改革。

1教學內容層次化：合理配置驗證型、趣味型、綜合型、設計型實驗

傳統的高分子化學實驗教學項目以驗證型實驗為主，實驗教材中寫明實驗目的、實驗原理、實驗注意事項等，教師在課前進行講解，課堂上學生依據講義中的操作流程進行實驗，并通過實驗結果驗證高分子化學的理論知識。目前，《高分子化學綜合實驗》中已開展的驗證型實驗包括引發劑分解速率的測定、膨脹計法測定自由基聚合動力學。盡管在進行驗證型實驗的過程中學生的基本操作技能得到了訓練，但是因為實驗結果是明確的，實驗留給學生思考和發揮創造力的余地非常有限［7，8］。為提高學生的工程素養和創新能力，應以充分調動學生主觀能動性為突破口，調整高分子化學實驗課的內容，引入設計型、綜合型、趣味型實驗項目，使教學內容更加層次化、系統化。

（1）設計型實驗的實施過程中，教師預先給定學生實驗設計要求，學生據此查閱相關文獻和資料，自主設計實驗方案并獨立完成實驗，通過觀察實驗現象分析實驗成功和失敗的原因以及影響實驗結果的各種因素，由此讓學生得到科學的思維訓練。例如，苯乙烯的懸浮聚合可以作為驗證型實驗，預先給定實驗條件，讓學生“照方抓藥”地進行實驗，也可以作為設計型實驗開展，不設定實驗條件，只提出實驗產物的設計要求———制備顆粒均勻、大小適中的聚苯乙烯粒子，讓學生從配方（包括分散劑類型與用量、單體和水的比例等）、反應溫度和攪拌策略等方面入手設計實驗方案，最終獨立完成實驗并評價產品是否達到要求。讓學生們始終帶著“如何實現設計要求”的問題，進行“調研設計實驗分析總結”的訓練過程，通過這種鍛煉能夠充分發揮他們的主觀能動性，大大提高其分析問題和解決問題的能力。下圖是兩組學生采用懸浮聚合所制備出的聚苯乙烯粒子，圖1（a）顯示顆粒直徑在1．5mm～4mm之間，若增加有機分散劑聚乙烯醇的使用量還可以制備直徑更小、粒徑分布更均勻的聚苯乙烯粒子，如圖1（b）所示。

（2）綜合型實驗的內容和過程較為復雜，涵蓋了不同的知識點，開展此類實驗能夠鍛煉學生綜合運用所學知識和實驗技術的能力，并有利于學生建立正確的科研思維和培養嚴謹的科研態度。譬如，以苯乙烯懸浮聚合為核心內容，可以從產品設計的角度出發，采用“原料精制單體聚合產品性能檢測”的思路將其擴展為綜合實驗內容。在苯乙烯懸浮聚合之前引入“苯乙烯單體和引發劑的精制”的實驗內容，可以使學生鞏固洗滌、萃取、蒸餾、結晶等基本實驗操作。將苯乙烯懸浮聚合延伸到聚合物的下游應用，如交聯聚苯乙烯粒子（聚苯乙烯離子交換樹脂骨架）的制備與性能的研究，可以使學生體驗一個較為完整的功能高分子材料合成的全過程。考慮到實驗的難度和復雜度，該實驗著重考察交聯劑的用量對交聯密度的影響。由于交聯劑／單體摩爾比對產物的交聯密度有影響，粒子最終會表現出不同的溶脹性。通過測定其在良溶劑中的溶脹度，學生可以非常直觀地獲得配方設計對聚合產物性能影響的相關知識。以苯乙烯懸浮聚合為核心內容，經過一系列擴展后建立的綜合型實驗涉及原料的提純、聚合反應、聚合物的改性以及性能評價的內容，該綜合實驗具有很好的系統性和延續性，既能全面提升學生的實驗技能又能培養學生全局思考實驗問題的能力，具有重要的教學實踐意義。

（3）興趣是最好的教師，采用有趣的與日常生活密切相關的實驗項目，做到趣味性與知識性、實用性結合，寓教于樂激發學生們的興趣，可以顯著提高教學成效。例如，在高分子化學實驗內容中引入甲基丙烯酸甲酯的本體聚合（有機玻璃的制備）實驗，學生可以自制有機玻璃相框或有機玻璃墜，將心愛的相片、小掛件、干花鑲嵌在自己合成出的有機玻璃中。為了讓有機玻璃制品更美觀，還可以加入不同的著色劑，制備顏色各異的有機玻璃制品，實驗過程因此而變得充滿樂趣。學生們對該實驗表現出了極大的興趣。為了制備出合乎自己心意的“作品”，學生們會自發對反應條件進行優化，密切觀察實驗現象，防止聚合時產生氣泡或溫度失控發生爆聚而制備出失敗的產品。在后期的熱處理過程中，有部分學生很急切地盼望看到“作品”，在課余時間也會來實驗室查看熱處理過程是否已經完成。由于上課人數較多，實驗課都是分批次進行的，通過對比可以發現后批次進行該實驗的學生會比第一批學生準備更充分，制備出更多美觀和特別的“作品”，這也反映了學生們對實驗有濃厚的興趣，融入了更多的設計理念，有助于激發學生的創新意識。圖2展示的是學生通過本體聚合制作的成功、失敗或有缺陷的有機玻璃制品。

2教學方式多樣化：應用多媒體、虛擬化、網絡教學等現代教育技術

高分子化學實驗的教學普遍采用的是“言傳身教”的方式，學生需要在有限的學時內掌握實驗要領，這種單一的教學方式會限制教學質量的提升。借力于現代教育技術，普及視頻教學、虛擬化教學、教學網站的應用能豐富教學方式，提高學生們的學習興趣與學習效率，強化教學效果。

（1）視頻教學：相對于文字講義、口頭講解的方式，視頻演示的優勢在于能夠使學生對高分子化學實驗有一個初步的感性認識，預先從心理層面接受實驗內容和掌握實驗方法，提高實驗成功率，增加教學質量。譬如，根據高分子化學實驗教學大綱，可以將甲基丙烯酸甲酯本體聚合、發泡聚氨酯的制備等教學內容拍攝成教學錄像，向學生演示基本實驗流程，突出實驗操作中的要點、難點、注意事項等，讓學生對實驗流程和儀器設備的使用方法獲得直觀地認識。須注意的是，教學視頻雖然能再現實驗過程，但不能替代學生親自動手操作的環節，所謂“會看不一定會做”，只有實踐才能讓學生真正掌握實驗技巧。

（2）虛擬化教學：對于一些受限于實驗條件難以開展的實驗教學項目（如原子轉移自由基聚合）或具有一定危險性的實驗項目（如高溫、高壓聚合等）可以應用虛擬化教學方式，通過模擬仿真實驗過程，演示實驗現象，穿插操作要點和注意事項等，讓學生開拓眼界，學習更多的實驗技術和研究方法。原子轉移自由基聚合是“活性”自由基聚合的一種，因為具有巨大的應用前景而受到廣發關注，引入“ATRP的動力學研究”的實驗內容有助于學生們掌握“活性”自由基聚合的原理和特點。盡管如此，在本科實驗教學過程中開展ATRP實驗項目難度很大。ATRP通常以亞銅／胺絡合物作為催化組分，由于聚合所采用的催化劑量很少，即使存在微量的氧氣就能大大降低催化劑的活性，導致聚合難以進行。因而，除氧的效率對于聚合的成敗十分關鍵。首先，聚合之前須對反應溶液以及反應釜預先除氧，加料和取樣時也應避免引入空氣，這對學生們的操作技術要求很高，相對于普通自由基聚合，該聚合方法的成功率大大降低，實踐教學效果難以收到理想效果。其次，通入反應體系中的惰性氣體須預先經過除氧柱才能使用，并且該除氧柱中的填料事先必須活化（用H2或CO還原），該活化過程危險性極高，存在潛在的安全隱患，因而“ATRP的動力學研究”不適合納入本科生的實踐教學。采用仿真技術將“ATRP的動力學研究”制作成虛擬的演示實驗，則能有效地化解以上問題。根據實驗流程可以將“ATRP的動力學研究”的演示實驗分解為惰性氣體凈化、反應器和反應混合物的除氧、聚合反應（包括引發、增長、終止）、取樣和干燥稱量等步驟，可有效促進學生們對ATRP原理的理解。此外，聚合過程中ATRP催化劑的顏色會發生變化，因而該仿真實驗具有良好的指示性和演示度。

（3）實驗教學網站：建設專門的實驗教學網站，上傳課件、講義和教學視頻，方便學生有效利用課余時間進行預習，有助于提高學習效率。此外，還可以通過網站開辟答疑專區，促進教師和學生們之間或者不同班級、不同專業的學生們之間的交流，營造良好的學習氣氛，互相促進和互相提高。總之，一切教學方式都應以提高學生自主學習效率，激發學生學習興趣，提高教學效果為宗旨。

3教學模式人性化：靈活應用互動式教學

傳統的高分子化學實驗課主要采用教師預先講授繼而學生動手實踐的教學模式，無法達到現代教育以樹立學生創新意識和培養學生創新能力為宗旨的教學要求，而采用互動式教學模式能活躍課堂氣氛和促進師生之間的交流，是適應當代教學需求的一種教學模式。例如，在實驗課堂中，授課教師可以隨機抽取平時已經做過的實驗考察學生的掌握情況。問題歸納法也是互動式教學方式的一種。在批改完實驗報告之后，教師可組織學生們進行歸納和總結，分析各個實驗成功和失敗的原因，讓他們對實驗現象和結果分析得更為透徹，提升學習積極性。互動式教學過程中師生互為主體，學生發言可以幫助自己整理思路，強化對實驗項目所涉及知識要點的理解以及對實驗技術的掌握。若遇到學生對實驗結果存在疑問，想通過再一次的實踐驗證自己推斷的情況，授課教師應預留時間和提供實驗場所、試劑、器材等，有效組織二次課堂的方式，用開放和包容的心態為學生開啟探求真理的大門。

4小結

高分子化學實驗教學改革是一項系統工程，應始終以學生為本，從教學內容、教學方式、教學模式三方面進行，改革后的高分子化學實驗教學除了應該促進學生掌握基礎知識，提高實驗技能之外，更要發揮學生的主觀能動性，引導其產生科研興趣，樹立創新意識和培養創新能力。改革過程中教育者應明確改革目標，不斷修正或改變教學方法，為培養高層次的創新人才不斷努力。

參考文獻：

［1］潘祖仁．高分子化學（第五版）．北京：化學工業出版社，2011．

［2］何衛東，高分子化學實驗，中國科學技術大學出版社，2003．

［3］莊啟昕，承建軍，韓哲文．化工高等教育，2005，（4）：69～70，83．

［4］殷勤儉，周歌，何波兵，陳弦，陳民助，江波．高分子通報，2007，（7）：65～68．

［5］程捷，羅云杰，閆紅強．高分子通報，2012，（1）：117～119．

［6］王小丹，潘育方，劉寧，李田．化工高等教育，2013，30（5）：65～67．

［7］王麗梅．實驗技術與管理，2014，31（1）：19～21．

第4篇：高分子化學與工程范文

通過學科間的有效協同，可建設一系列綜合性、創新性實驗項目。綜合性實驗項目的開設，經常出現學時不夠用的問題。為此，有的老師將綜合性實驗拆成多個單元進行，如合成單元、結構測定單元、性能測定單元和應用單元，這是完全可以的。如果能在有限的學時內，完成包括合成單元在內的兩個以上的單元，那么也可以成功開設綜合性實驗。所以，將綜合性實驗項目控制在有限的學時內，也是開設綜合實驗時應該注意的問題。有機結合如何做好高分子材料的回收工作，也成為了高分子化學工作者要解決的問題。夏季里，學生們廢棄礦泉水瓶大都是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的，如何做好“PET礦泉水瓶的回收利用呢？”帶著這個問題，學生們查閱資料提出不同的解決方案。要從高分子化學的角度解決這一問題的話，最終確定了乙二醇降解法進行PET的回收。高分子化學實驗與水處理技術協同創新環境工程專業自2004年起進行招生，水處理實驗室運行已有7年，將合成的高分子材料用于水質處理。

2高分子材料合成

高分子材料合成時間較長，選擇水處理實驗時間相對較短的比較合適。開設了“聚苯胺的制備及其對Cr（Ⅵ）離子吸附性研究”，先是采用溶液法制備聚苯胺，再將其應用于含有Cr（Ⅵ）離子的水質處理中，通過單因素分析實驗發現，pH值對Cr（Ⅵ）離子的吸附影響較大，在pH值為3時，聚苯胺對Cr（Ⅵ）離子的去除率最大。學生在成功合成高分子材料后，可以及時觀察或檢測到水處理后的效果，打破了學生原有的高分子材料只會造成環境污染的淺顯認識，使學生正確地認識到高分子材料在環境保護、尤其在水處理方面的貢獻。有機結合僅以材料化學專業為例，就先后建設了德州鴻雁塑膠有限公司等12個校內外實習基地。學生在實習過程中，接觸到塑料擠出成型工藝和塑料注塑成型工藝，將其與有機玻璃的澆鑄成型技術，放在一起講解，將課堂內容延伸至課堂外。尤其是受實習內容的影響，增強學生自主學習的意識，提高了學生的學習興趣。

3基于校企合作的教材建設

不斷更新網站內容，尤其是增加拓展訓練、材料性能與測試、可替換實驗和研究性實驗，建成了《高分子化學實驗》省級精品課程網站。建成了《高分子化學實驗》省級精品課程并不是最終目的，不能停滯不前。為此，不斷更新教育理念，改進教學內容和教學方法，增加課程教學特色。目前，網站共引入實驗項目46項，且所有實驗項目均經過試做，完全可行。為學生的自主性學習提供了便利，也為設計性實驗、綜合性實驗、研究性實驗的開設提供了依據。

4結論與展望

第5篇：高分子化學與工程范文

1健全師資隊伍保障機制

教師是應用型創新人才培養的踐行者，教師知識水平、業務能力、對實驗教學重視程度直接決定實驗教學效果。然而，由于長期以來形成的實驗指導教師是“教輔人員”的錯誤導向，實驗師資隊伍普遍存在年齡高、學歷層次低、培訓機會少等問題，使得實驗教學水平無法得到有效提高。近年來，學院對實驗教學給予了極大重視，進行了重大調整，將一些高學歷的年輕教師補充到實驗教學隊伍中，形成了“老中青”相結合的實驗教學隊伍。老教師將豐富的教學經驗傳授給年輕教師，年輕教師將新的想法和研究項目融入實驗教學，凝練出新的實驗教學項目。學院非常重視“雙師型”教師隊伍的培養，選派教師利用寒暑假時間到企業鍛煉，了解行業發展動態，以便教師將企業所見所聞融入實驗教學。學院還采取相應措施鼓勵教師參與實驗教學改革，從而使近幾年實驗教學水平有了大幅提升。

2多手段結合，改進教學方法

我們改進了僅在實驗室內講解的傳統授課模式，采取實驗室外精講與實驗室內泛講相結合的方式進行。在實驗項目開始前一星期，教師利用多媒體等輔助教學手段在理論課教室對實驗進行較為詳細的講解，播放實驗教學短片進行實驗演示，使學生對實驗步驟、實驗重點及注意事項等有較充分的認識。同時圍繞實驗項目提出一些問題，引導學生思考，讓學生利用實驗開始前的一個星期時間通過到圖書館或利用網絡查閱文獻資料尋找問題答案。在實驗室的泛講階段圍繞問題提問學生，并進行解析。由于實驗開始前學生利用多種途徑對實驗進行了充分的預習和思考，避免了傳統教學模式中學生僅看實驗教材進行預習的單一模式，使學生能夠更全面的預習實驗，有助于學生更好的開展實驗。為培養學生的創新能力，積極鼓勵學生提出自己的實驗方案，經與老師探討實施。由于減少了在實驗室內的集中講解時間，學生可以在有限的實驗學時內進行更多的實驗操作，充分鍛煉動手能力。做實驗期間，不要求學生象在理論課堂一樣鴉雀無聲，允許學生充分討論，鼓勵他們提不同意見，進行交流互動。教師積極和學生交談，傾聽他們對實驗的建議和感受，形成良好的互動氛圍。通過互動交流，極大的提高了學生的實驗主動性與積極性。

3激發學習熱情，改進實驗教學內容

傳統的高分子化學實驗項目主要是驗證性實驗，學生按照實驗教材規定的實驗步驟進行操作。雖然通過驗證性實驗能使學生掌握實驗設備和儀器的安裝與使用，動手能力得到了鍛煉，所學的理論知識得到了鞏固，但由于學生按固定的實驗模式進行實驗，在一定程度上限制了學生主觀能動性的發揮，也不利于學生創新能力的培養［5］。為使學生能夠通過實驗鞏固理論知識，我們保留了部分基本的實驗項目，但對實驗步驟進行了適當的設計。如在甲基丙烯酸甲酯的本體聚合(有機玻璃的制備)實驗中，我們提前讓學生準備一些卡片、植物標本等，在預聚物制備完成后將準備好的標本放入模具，然后澆鑄成模，繼續進行后續實驗，最終得到嵌有標本的有機玻璃制品。通過這一實驗，學生不僅鞏固了所學的本體聚合理論知識，而且得到了有紀念意義的制品。在標本選擇準備階段，學生圍繞何種樣品能夠加入預聚物中作為標本進行了深入的思考，在發揮學生主觀能動性的同時也培養了其分析問題的能力。在乙酸乙烯酯的乳液聚合實驗(白乳膠的制備)中，不同的小組選擇不同的實驗原料配比進行實驗，反應結束后，讓學生用自制的白乳膠進行木板粘合，直接檢驗所合成產品的應用性能，然后不同小組進行比較，得出最優的原料配比，并圍繞結論進行討論分析。學生通過這一實驗不僅鞏固了理論知識，也與實際應用接軌，激發了學習興趣和積極性，使得學生感覺到實驗不再枯燥，起到了事半功倍的效果。隨著科技的發展，高分子學科領域不斷有新的研究成果出現，并被廣泛應用。因此，為使學生能更好的了解學科發展，并掌握相應的實驗技能，需要將較為成熟的新技術補充到實驗內容中。譬如可逆加成－斷裂鏈轉移聚合作為“活性”自由基聚合的一種，由于其適用單體范圍廣、反應條件溫和不受聚合實施方法限制等優點，自1998年提出以來已成為高分子合成研究領域最活躍的方向之一，并且今后還會繼續發展［6］。我們將“苯乙烯的可逆加成－斷裂鏈轉移聚合”實驗加入到高分子化學實驗中。學生在該實驗進行時表現出了極大的學習熱情，同時也了解了可逆加成－斷裂鏈轉移聚合的特點和基本操作方法，為今后可能從事該領域的相關研究奠定了基礎。

4細化考核方式，全方位評價學習效果

客觀、全面、科學的評定實驗成績對于評價學習效果、調動學生的積極性和主動性具有顯著的促進作用。我們改變了以往僅依靠實驗報告進行成績評定的模式，細化考核方式，由平時成績和期末考試成績組成實驗總成績。平時成績包括考勤、實驗預習、實驗操作、實驗現象/數據記錄、實驗結果討論與分析、思考題回答情況等，逐項評分，不單純注重實驗結果，更注重實驗態度、過程、實驗結果的分析和討論。期末考試采取實際操作和口試相結合的方法進行，均從試題庫中抽題作答。

5結語

第6篇：高分子化學與工程范文

材料科學技術是國民經濟發展的重要支撐，是航天、航空、信息、國防等高新技術進步的基礎。北京理工大學材料學院培養從事金屬、無機非金屬、高分子材料的制備與加工和電子封裝技術領域的高級研究和工程技術人才。

該學院設有材料科學與工程、高分子材料與工程、材料化學、材料成型及控制工程、電子封裝技術五個本科專業，設有材料科學與工程博士后流動站，具有材料學、材料加工工程、材料物理與化學學科博士及碩士學位授予權，具有高分子化學與物理、有色冶金碩士學位授予權。

（來源：文章屋網 ）

第7篇：高分子化學與工程范文

傳統的高分子化學實驗為一些經典的驗證性實驗，教學內容步驟標準化、模式化，學生只能被動的接收，按方抓藥，無須動腦思考、分析。這種教學方式的優點是保證了實驗教學的順利進行，培養了學生基本的實驗技能和熟悉實驗儀器的操作，但對于學生動手能力、思考能力、團隊協作能力、研究能力的培養效果甚微。這種實驗教學方式不利于培養學生的科學精神、分析解決問題的能力和創新能力，且造成學生學習興趣下降，使得實驗課程“弱化”，而把大部分的時間放在了幫助學生獲取知識和記憶知識上，忽略了實驗課程在整個大學教育過程中的重要性和必要性。導致學生到大四畢業論文環節，則充分暴露了學生實驗操作不規范、實驗技能較差、實驗意識薄弱、科學研究精神欠缺等缺點。很多教師已經認識到了傳統實驗課程的缺點和局限性，也提出了很多的教學改革方法，其中包括了研究性高分子化學實驗課程。研究性高分子化學實驗課程讓學生參與了實驗配方設計、實驗的實施，實驗結果的分析討論，突出了學生作為課堂主體，教師輔助學生完成實驗課程，提高課堂上教師與學生的互動，活躍了課堂氣氛，激發了學生的興趣，有利于學生深化理論知識的理解，充分鍛煉動手能力、綜合分析能力、科學研究能力，為學生的綜合全面發展奠定堅實的基礎。現有文獻雖然充分論述了研究性實驗的優點和作用，但尚沒有文獻從備課到實施、總結、詳細論述研究性實驗的實驗方案和實施方法。張玉琦等提出了在實驗課程中增設研究性實驗，并結合聚合物微球乳液實驗項目提出了新的實驗內容，但沒有詳細地敘述如何設計并實施該實驗。張曉云提出了將研究性實驗替代基礎驗證性實驗，并簡單的介紹了《丙烯酰胺的水溶液聚合》實驗的做法，也沒有詳細深入的分析、研究和介紹各環節的實施方法與注意事項。胡先海等詳細介紹了在高分子化學實驗教學中采用研究性學習需要采用的幾種研究方式，并詳細解讀了各種研究方式的優點。但這些研究方式可能無法在一個實驗中全部應用。不同的實驗采用的研究方法也不同。但文獻未結合某個實驗詳細介紹研究性實驗設計及實施方案。本文根據作者理念和文獻報道的關于研究性實驗的理論，結合具體的高分子化學實驗《有機玻璃的制備》，詳細論述了該高分子化學實驗如何設計成研究性實驗，介紹各環節需要做的工作及其作用。

2研究性實驗設計和實施

2．1實驗準備

根據對研究性實驗的理念和理解，從充分調動學生學習興趣，讓學生參與每一個教學環節，體現學生學習主體的目標出發，教師從軟件和硬件上準備實驗。對于《有機玻璃制備》實驗，教師需要根據四大聚合方法之一的本體聚合理論知識，分析該實驗方案中各實驗參數是否可變？可變范圍為多少？變化后對實驗過程其他參數、實驗現象、實驗結果是否有影響。各實驗參數之間具有一定的關聯性，例如其它條件一致，反應溫度降低，反應時間則會延長，或引發劑用量越低，反應時間越長。在設計實驗時，需要注意到各參數之間的相互關聯性。根據實驗參數是否可變，修改指導書內容，將可變的實驗參數空白。在上課之前，要求學生根據已學的理論知識，并查找相關文獻資料，初步確定自己的實驗參數。在動手做實驗之間，教師和學生討論相關參數的可行性，學生需說明采用這個數據的理由和依據。通過上述準備工作，教師能夠更好地指導學生實驗參數的制定，對于學生定的不合理實驗參數具有一定的預測。有利于在課程中，順利完成實驗參數的探討和設計環節。學生通過參與上述實驗參數的設計，對該實驗的理論知識進一步進行了復習，對實驗原理把握更加準確，充分理解各原料作用和各實驗參數內在含義。同時，有利于促進學生的自主學習、自主思考、獨立研究能力和查閱文獻等科學研究基礎功底，為后續該實驗的順利開展、大四本科畢業環節的順利進行，以及今后工作打下良好的基礎。

2．2實驗預演

為了使教師對不同參數下的實驗進程和實驗現象有一個整體的把握，教師需要對不同參數下的實驗進行預演，把握各參數之間的關系，更好的指導學生實驗參數的設定，并進行理論指導。但是，由于高分子化學的特殊性，實驗條件存在一定的變化范圍，加上可變的實驗參數較多，因此，可設計出的配方數較多。在預演環節，教師不可能對所有參數的實驗進行預演，為了對實驗進行具有一個清晰、整體的把握，對預期的上下限參數實驗進行預演，并根據實驗能否進行、實驗現象是否明顯、實驗所需時間是否在課時內，實驗是否存在一定的危險性等，調整各參數的上下限范圍，防止實驗的不可進行和危險性實驗的發生。在《有機玻璃制備》實驗中，從理論分析來說，反應溫度越低，引發劑用量越低，聚合反應速率越慢，當低至一定程度時，反應有可能無法進行，因此需要對低溫、低引發劑條件下的實驗進行預演，掌握該條件下，各步反應所需的時間和實驗現象。相反，當反應溫度較高，引發劑用量較多時，反應速率越快。由于該實驗為放熱反應，反應速率過快，會導致爆聚現象的發生，因此需要對高溫、高引發劑含量的實驗條件進行預演。為了對不同條件下的實驗進程和實驗參數有良好的把握，需要對中等條件的實驗進行預演，比較低溫、低引發劑，高溫、高引發劑和中溫、中等含量引發劑的實驗進程和實驗現象有何不同。根據實驗預演結果、實驗課時的安排、硬件條件等客觀因素，修改實驗參數范圍，以便于更好的指導學生實驗參數的設定。經過實驗預演步驟，教師對各實驗參數下的實驗進程和實驗步驟做到了心中有數，對整個實驗進行能夠起到良好的指導作用。

2．3學生預習

作為學習的主體，需要對整個實驗內容進行預習，聯系理論知識，對整個實驗的操作過程和基礎理論知識有一個基礎的了解。并羅列操作和理論問題，方便在課堂上解決，加深對知識的理解和掌握。在提高動手能力的同時，實現理論與實踐的結合。教師的一切努力，只為學生能夠掌握知識，提高動手能力，鍛煉學生理論聯系實際，提高解決問題的科研能力。教師在力所能及的范圍內，提高學生的學習積極性，但如果學生不配合，教師努力的效果就會大打折扣。因此，學生預習實驗內容是非常重要的，為后續實驗課程的開展奠定基礎。對于《有機玻璃制備》實驗，學生在預習過程中，需要做好以下幾方面的內容：

（1）該實驗的基本原理；

（2）實驗的操作過程；

（3）操作和理論上存在的問題；

（4）根據理論知識和查閱文獻，初步確定本組實驗參數。這一步需要小組學生團結協作，共同確定。經過預習，學生復習了理論知識，初步掌握了實驗的操作。并通過團隊合作，提高了學生的協作精神，小組互通有無，共同提高。

2．4實驗實施

實驗的實施是整個實驗課程的中心環節。優秀的實驗方案設計，需要良好的實驗實施才能實現最終的目的。因此，教師需要根據課時對每個環節進行細致的安排，確保實驗的順利進行以及學生對知識的掌握。根據前期的實驗設計、準備、預演，實驗的實施可按照以下步驟開展：

（1）教師介紹本次實驗的內容，以及該實驗設計的基礎理論知識；

（2）從基礎理論知識引出實驗參數的設定，小組匯報本組實驗參數及其設定理由，由同學討論是否合適，教師引導，并最終確定參數；

（3）教師根據各組參數設定情況，有目的的引導各組學生參數的分布。盡量使各組實驗參數具有一定的差異性，并具有不同的實驗現象和實驗結果；

（4）教師演示實驗操作。對于特別需要注意的環節，則著重說明；

（5）學生操作實驗；

（6）在實驗實施過程中，由學生或教師提出問題，學生觀察實驗現象，通過理論與實際的結合，教師與學生互動探討問題。對于《有機玻璃制備》實驗過程中，可能出現的問題如下：

（1）在預聚過程中，錐形瓶為什么需要晃動？晃動頻率不同，對結果是否有差異？措施：可以讓一組學生嘗試不晃動錐形瓶，觀察現象。現象：出現爆聚。學生觀察有機玻璃制備過程中的爆聚現象。解釋：甲基丙烯酸甲酯聚合是一個放熱反應，晃動錐形瓶主要是為了將反應熱釋放，并讓單體流動，各處單體均勻聚合。晃動頻率不同，主要影響散熱及不同位置單體聚合程度的差異。晃動過慢也會出現爆聚。

（2）達到預聚的時間存在差異的原因是什么？解釋：主要取決于引發劑的用量及預聚合溫度。引發劑用量較多、聚合溫度越高，完成預聚時間就越短。反之，時間越長。

（3）在灌模時，產生氣泡的原因是什么？如何防止氣泡產生？解釋：由于模具三面封閉，一端開口，里面存有空氣。如果豎直模具直接倒入液體，液體充滿開口端，里面的空氣無法排出，則容易產生氣泡。措施：將模具傾斜，從模具的較低處緩慢注入，將模具里的空氣從無液體的開口處緩慢趕出，液體充滿模具，則無氣泡。

（4）灌模后，為什么還是需要低溫聚合后，再高溫聚合？措施：將一組樣品直接置于高溫下聚合過夜，觀察現象。現象：模具中的預聚體也會出現爆聚的現象，出現大量的氣泡，并溢出模具。解釋：預聚后體系中聚合物分子量較小，如果直接高溫聚合，仍會產生爆聚。通過實驗課程的實施，學生能夠系統的掌握整個實驗的操作及其注意事項，對不同參數帶來的影響也有了感觀的認識，加深了對理論知識的理解，提高了動手能力，并養成了研究比較的良好科研精神，為后續的本科畢業論文提前做好訓練。

2．5總結報告

總結報告是實驗課程的成果總結，反應了學生對實驗操作和理論知識的掌握，是教師考察課堂教學效果的重要手段。對于研究性實驗，其報告需要充分體現研究性。實驗的總結報告需要包含以下幾方面的內容：

（1）全班實驗參數和實驗數據匯總；

（2）根據各小組實驗現象和實驗結果差異，教師引導學生討論，探討差異存在的原因；

（3）以小論文的形式提交實驗總結報告。鍛煉學生科研寫作能力，為后續的本科畢業論文和工作奠定基礎。對于《有機玻璃制備》實驗，可能出現的問題如下：

（1）預聚程度的控制。溫度越低，引發劑越少，預聚合的時間越長；

（2）預聚程度的把握。預聚程度對后續的操作和實驗具有一定的影響，預聚程度過低，倒進模具時容易漏液，預聚程度過高，太粘稠，不易倒入模具，且容易爆聚；

（3）產品出現氣泡。產品出現氣泡的原因可能有：a．倒入模具時未趕出氣泡；b．預聚程度過低，小分子單體殘留過多，小分子揮發導致氣泡；

（4）產品透明度。氣泡、表面光潔度對有機玻璃的透明性具有較大的影響。通過上述總結，學生學會了有機玻璃的制備，并掌握了其中的基礎理論知識。并深刻理解如何控制有機玻璃產品質量，學到了理論課堂上學不到的知識，深化了理論知識，鍛煉了科學研究能力。

3小結

第8篇：高分子化學與工程范文

1專業知識體系的調整

2006年教育部全國高等學校教學研究中心、材料科學與工程教學指導委員會聯合制定的《高等學校材料化學專業規范(討論稿)》(以下簡稱“規范”)中所制定的專業知識體系對于我校應用型人才培養來說，顯得內容偏多，理論偏深，要求偏理，工程意識不強，因此，結合我校應用型人才辦學實際，對“規范”中所界定的專業知識體系中內容做了相應的調整，從而形成了我校材料化學專業發展的專業知識體系。該體系內容調整的思路和原則是:精簡內容，保證基本理論和必要的基本知識，降低難度，突出應用特色，體現學科進展;達到學生具備繼續學習的理論基礎和應用所學知識于工程實踐的能力，適于培養應用型、創新型人才的要求。如“規范”中的量子力學基礎、計算化學、電子論、材料科學中的數學等理論性強的內容一律刪除。調整后，體系由化學基礎知識、材料科學基礎知識、專業方向知識三個部分所組成，其中化學基礎知識包括基本的化學知識，化學原理、化學方法;材料科學基礎知識包括材料的結構、材料的化學制備，材料的分析測試、材料的物理性質以及材料的成型加工等;專業方向知識包括高分子材料的制備、結構、性能、加工以及應用等，詳見表1。

2課程體系的設置

設置什么樣的課程來貫徹實施上述專業知識是我們一直以來探索的一個重要的教學改革問題。課程設置不同所獲得的教育效果也就不同。在這方面各學校辦學情況不同其做法也不一樣［2－4］。經過幾年的教學實踐，我們認為，材料化學既然是研究材料的化學問題的科學，材料化學專業人才培養理當強調化學基礎的學習，只有具備厚實的化學基礎，才有可能弄清材料的化學問題，并用化學方法去研究和解決材料的化學以及其他問題，未來發展才有后勁;另外，化學基礎好更有利于學生就業。因此，我們設置了無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、化工原理、高分子化學、材料化學和材料科學基礎、高分子材料等9門核心課程來完成化學基礎、材料學基礎和專業方向等三部分知識，并做到統一考慮內容取舍、不重疊，處理好課程的相對完整與課程間融合銜接;精簡繁多的數學推導和敘述性的內容，做到“簡明”而不弱化基本理論，以滿足材料化學專業本科教育專業認證的基本要求;引進學科近展的新內容，反映學科發展的方向。在教學內容上，無機化學、有機化學、化工原理、高分子化學和高分子材料等都緊密聯系工業生產實際，滲透工程意念;分析化學以儀器分析方法為主;物理化學強化熱力學基礎和界面與膠體化學及其在材料化學中的應用;材料化學注重材料制備和分析測試;材料科學基礎主要介紹材料的物理性質和材料的成型與加工(如表1所示)。

3課程標準的制定

教學的規范化、標準化是課程實施質量的保障，為此，我們陸續制定了上述核心課程的課程標準。在課程標準中規定了各門課程的性質、課程目標、課程內容，以及學生在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面的基本要求，全面體現素質教育、創新教育的理念和課程功能。課程標準是教材編寫、教學及其評估的依據，同時也是管理和評價課程、加強課程建設的基礎，它的制定和實施，將全面推動教學質量的提高，這對于培養素質全面、富有應用型、創新型人才具有深遠意義［5］。

第9篇：高分子化學與工程范文

關鍵詞 籠蔽效應；自由基聚合；引發劑效率

中圖分類號：O631 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0150-02

引發劑和鏈引發是自由基聚合中重要的研究內容。引發劑分解后，只有部分用來引發單體聚合，這部分占引發劑分解總量的分數被稱作引發劑效率（f）。另一部分引發劑則因誘導分解和/或籠閉效應而損耗。

在導致引發劑效率降低的兩個因素中，誘導分解的含義非常明確，即自由基向引發劑的轉移反應。籠蔽效應可簡單理解為，初級自由基處于周圍分子包圍中，如同在“籠子”中，易發生副反應[1]。出人意料的是，籠蔽效應的具體解釋反而會帶來困惑。如潘祖仁先生在第五版《高分子化學》中指出：引發劑一般濃度低，處在單體或溶劑的“籠子”中。在籠內分解成的初級自由基，壽命只有10-11～10-9s，必須及時擴散出“籠子”，才能引發籠外單體聚合。否則可能在籠內發生副反應，形成穩定分子，無為地消耗引發劑[2]。基于該定義可知，籠內初級自由基無法和籠外單體反應，那么它能否和構成籠子的單體反應（如圖1所示）？如果不能，原因何在？如果可以，是否可以抑制副反應的發生？另外時間的長短只有比較才有意義，初級自由基壽命真的很短嗎？有關疑問無法直接從定義中得到答案。

圖1 A）處于溶劑和單體籠子中的引發劑分解為兩個初級自由基。

B）籠內的初級自由基和籠壁中的單體反應。

在眾多文獻與教材中，不乏初級自由基只有擴散出籠子才能與單體反應的表述[3，4]，不過都缺乏初級自由基不能和籠壁單體反應的解釋。同時，籠蔽效應的具體表述各不相同，部分版本存在明顯差異，如：

當體系中有溶劑存在時，引發分子處于溶劑分子“籠子”的包圍之中，引發劑分解形成的初級自由基只有擴散出籠子之后，才能與單體發生反應生成單體自由基。由于初級自由基的壽命只有10-11～10-9s，如不能及時擴散出籠子，就可能發生副反應而失去活性[3]。

籠蔽效應（cage effect）是指在溶液聚合反應中，濃度較低的引發劑分子及其分解出的自由基始終處于含大量溶劑分子的高黏度聚合物溶液的包圍之中，一部分初級自由基無法與單體分子接觸而更容易向引發劑或溶劑的轉移反應，從而使f降低[5]。

籠蔽效應定義的不統一甚至矛盾的現象表明，人們對其機理認識的仍不透徹，這要求我們對其進行深入探討。Flory在其名著“Principle of Polymer Chemistry”中，以過氧化二苯甲酰（BPO）為例對引發劑的分解機理進行了詳細的說明[6]。雖然Flory沒有給出籠蔽效應的明確定義，但其分析過程無疑有助于我們更深入的理解籠蔽效應。參照Flory的分析，我們就BPO的分解過程簡述如下。

BPO的分解過程可如圖2所示。一個BPO分子可分解成兩個苯甲酸基自由基（圖2a）。由于體系為液態，分子運動受到限制，這對自由基就處于周圍分子形成的“籠子”中。在擴散分離前，兩個自由基會發生多次碰撞。兩個苯甲酸基自由基碰撞反應可能復合生成BPO分子，即引發劑分解反應的逆反應（圖2a′）。因此，引發劑的降解速率不僅取決于引發劑的分解速率還取決于生成自由基的擴散分離速度（因其決定了逆反應的速率）。除了復合生成BPO外，苯甲酸基還能結合生成苯甲酸苯酯和二氧化碳等副產物（圖2b）。

圖2 引發劑BPO降解示意圖

[ ]表明物質處于初始苯甲酸自由基的籠子中

由于空間距離非常近，生成的兩個苯甲酸自由基在籠內將以每秒1013的頻率發生碰撞。由終止速率常數可知，約109次碰撞能夠發生反應，因此一對緊鄰自由基的壽命大約為10-9s。另一方面，由于分子擴散，自由基會相互遠離并擴散出初始籠子（圖2c），擴散出籠子的速率大約為自由基碰撞頻率的10-2或10-3倍，即一對自由基以緊鄰狀態存在的時間約為10-11～10-10s。可見，自由基的擴散分離速率比相互反應速率要快。當自由基發生一次跳越（jump）離開初始籠子后，仍有很大概率回到緊鄰位置（圖2c′），并再次碰撞反應。跳越兩次以上后，這兩個自由基再次相遇的概率可以忽略，將進一步分離。從一個自由基與其伴生自由基相互分離到其與另一隨機自由基反應的時間間隔大約為1秒。在此期間，一個或者兩個自由基都可能釋放二氧化碳而降解（圖2d）。

當單體存在時，反應c或d釋放的自由基在溶液擴散遇到其它自由基前將首先和單體反應。通常初級自由基要比鏈自由基更活潑，因此在高分子長到幾個鏈單元后時，可以認為擴散分離的初級自由基已經全部反應。在本體狀態，每個自由基和單體反應的時間約10-6s，這比自由基擴散分離的速度慢的多。因此，單體的存在與否對初始籠子相關事件無影響（除了單體可能會影響與擴散相關的物理性質）。

根據Flory的分析，我們可以得出以下結論。

1）籠子的形成。籠子成因是由于在液態時，分子的運動受到周邊分子的限制。液態中，每個分子總是處于其他分子形成的籠子中。定義中所謂籠子，特指“初級自由基生成時所處的籠子”。在氣態時，周邊分子的限制不復存在，初級自由基能夠迅速分離，籠蔽效應可以忽略。構成籠子的組分可以是單體、溶劑、聚合物、引發劑等等，可以推測，各組分比例應該和溶液的原料組成相近。

2）籠蔽效應中的時間概念。所謂時間的長短，都是一個相對概念。在分析籠蔽效應時，需要分辨幾個時間概念。一對初級自由基生成后在籠中存在的壽命（tpair）為10-9s。在相互反應消失前，兩者會相互擴散并分離，擴散分離需要的時間（tdiffusion），也就是初級自由基以緊對形式存在的時間為10-11～10-10s。可見，tdiffusion

兩個初級自由基一旦分離后能夠以較長時間（相對于tpair）存在。由于自由基和單體反應的時間（treact）約10-6s，初級自由基的壽命（tradical）也應與其相近。比較各個時間尺度，可以得到如下關系：

tradical≈treact >>tpair >tdiffusion

3）單體的影響。Flory已經明確指出，自由基和單體反應的時間遠大于自由基分離的時間，單體的存在對籠蔽效應無影響[6]。具體來說，在初級自由基分離過程中，自由基和籠壁中的單體沒有足夠的時間反應，或反應概率極低。而當自由基和單體反應時，已經無法分辨參與反應的單體是否是初始籠中的單體。在定義籠蔽效應時，強調與籠外單體反應是沒有必要的。

4）籠蔽效應伴副反應。籠蔽效應伴副反應主要指兩個初級自由基碰撞發生的副反應（如圖2b）。雖然也有定義認為籠蔽效應包括向溶劑的鏈轉移反應[3]，基于前文發現可知， “籠中”的初級自由基發生鏈轉移的概率可以忽略。而且鏈轉移本身不會改變自由基的數目，是否導致引發劑效率降低還取決于鏈轉移后自由基的活性。

最后，我們認為有關籠蔽效應或可采用以下論述：引發劑生成的兩個初級自由基處于周圍分子所形成的“籠子”中。在籠中，初級自由基極易相互碰撞發生副反應，生成穩定化合物從而導致引發劑效率降低。由于初級自由基和單體反應較慢，初級自由基只有及時擴散出“籠子”，才能穩定存在并引發單體聚合。該論述突出了初級自由基只有擴散出“原始牢籠”才有機會實現真正的自由并最終實現夢想（和單體反應）。

注：本文獲教育部本科教學工程與專業綜合改革試點建設項目，廣西高等教育教學改革工程立項項目資助。

參考文獻

[1]黃岐善，翁志學，黃志明，潘祖仁.高等學校化學學報，1999，20（5）：819-823.

[2]潘仁祖.高分子化學[M].北京：化學工業出版社，2011.

[3]何旭敏，董炎明.高分子化學學習指導[M].北京：科學出版社，2007.

[4]張興英，程鈺，趙京波.高分子化學[M].北京：中國輕工業出版社，2000.

[5]Achilias DS， Kiparissides C. Macromolecules， 1992，25，3739-3850.

[6]Flory PJ. Principles of Polymer Chemistry. New York： Cornell University Press， 1953.