有机高分子材料概念范文

导语：如何才能写好一篇有机高分子材料概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：高中化学教材；前沿科技；合成有机高分子化合物；六国比较

文章编号：1008-0546（2015）07-0057-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.020

21世纪，科学技术已广泛融入到现代生活各个方面。高中化学教材中前沿科技知识的渗透和编入不仅能体现课程综合化与融合性的要求，更能使学生深入认识本学科甚至是交叉学科领先的科学技术[1]，让学生意识到化学学习的意义和价值，认识到利用化学知识解决生活中问题的重要性，感受化学科学的实用性和创造性。世界各国高中化学教材均将科技前沿知识渗透到教学内容中作为在教材内容创新的重要方面，在保证内容选择的基础性与时代性的和谐统一方面各有特色。合成有机高分子材料是现代科技硬件的重要载体，被广泛应用于医药卫生、现代工农业生产以及国防科技、航空航天、信息通讯和生物工程等各个领域，是化学前沿科技最具代表性成果之一，也是学生认识化学科技在社会生活中应用最好的学习资源。本文以合成有机高分子材料为切入点，通过研究世界发达国家高中化学教材在内容选择、编排与呈现方面渗透前沿科技成果的理念与做法，以期为我国高中化学教材内容创新提供启示。

一、研究对象

研究选取了中国、日本、澳大利亚、新加坡、美国、英国六国的主流高中化学教材作为研究对象，其名称、出版社、出版信息见表1。

二、内容选取

要认识合成有机高分子材料，“合成有机高分子化合物”是其重要的基础。我们从“合成有机高分子化合物”内容入手研究。

1. 选取比例

“合成有机高分子化合物”包含“合成有机高分子化合物基础”（以下简称“合成基础”，主要包含单体、聚合反应、高分子化合物的结构与合成高分子化合物的合成技术等内容）、“合成高分子材料”（主要包含各类合成高分子材料的性质、结构、合成、用途、分类及处理等内容）、“功能高分子材料”和“复合材料”四部分内容。用该四部分内容的知识点数目除以“合成有机高分子化合物”总知识点数目，所得百分比来表示各部分内容选取的比例。六国高中化学教材中四部分内容占“合成有机高分子化合物”的比例见图1（左侧饼形图）。

由图1可以看出，“合成高分子材料”在六国教材中均为最主要的内容（比例均在60%以上）；其次是“合成基础”（比例平均在20%～30%）；“功能高分子材料”各国差异较大：比例最大（11%）为中国教材，其次是日本教材（8%）、新加坡教材（5%），其他国家没有该部分内容；“复合材料”只有中国和澳大利亚教材涉及，比例均为2%。

“合成高分子材料”包含“塑料”“化学纤维”和“合成橡胶”三部分内容。用同样的方法求得图1右侧饼形图的数据，可以看出，“塑料”在六国教材中所占比例均为最大（比例均在45%以上），其次分别为“化学纤维”和“合成橡胶”（美国和英国教材除外）。

2. 内容深度

从学习认知水平角度分析，发现，日本教材在“合成高分子材料”、“合成基础”部分内容最深，难度最大。

日本教材在“塑料”部分介绍的塑料种类最多，包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尿素树脂、酚醛树脂、聚硅氧烷树脂、聚醋酸乙烯酯、密胺树脂和离子交换树脂共10种；澳大利亚教材提到9种，新加坡教材5种，中国和英国教材仅为3种，美国教材最少，为2种。日本教材不仅包含的塑料种类最多，而且都深入详细地介绍了每一种聚合物的性质或结构以及聚合反应方程式和用途。澳大利亚教材虽然给出的塑料种类多，但是除了详细介绍聚乙烯、聚氯乙烯这两种聚合物，其他都是简单介绍其性质和用途。中国教材包含的塑料种类虽少，但对聚乙烯和酚醛树脂两种聚合物的介绍最为详细。

在“化学纤维”部分，日本教材编入的化学纤维种类最多，包括合成纤维中的6-6尼龙、芳纶纤维、6-尼龙、涤纶、聚丙烯腈纤维、维纶，和人造纤维中的粘胶纤维、铜氨人造丝、醋酸盐纤维共9种，并且从性质、聚合反应方程式、用途这几个方面详细地一一介绍。中国教材仅简单提及“六大纶”。新加坡教材给出2种，澳大利亚和美国教材仅给出1种。

在“合成橡胶”部分，日本教材提到的合成橡胶种类最多，包含丁苯橡胶、腈基丁二烯橡胶、聚氯丁二烯共3种，并详细介绍其性质或符号以及聚合反应方程式或用途。中国教材仅讲到顺丁橡胶一种，但从特点、聚合方程式以及橡胶的硫化和用途等方面很详细地进行了介绍。美国教材仅提到丁苯橡胶的符号。

在“合成基础”部分，日本教材提到的聚合反应方式最多，包含加聚、缩聚、开环聚合、共聚合4种，中、澳、新、美、英五国教材仅呈现了加聚、缩聚2种。

3. 课程功能实现

从教材中“合成有机高分子化合物”内容的课程功能实现角度分析，我们发现六国教材中澳、新、美、英教材更加注重对科学方法的教育：

（1）实施技术方法教育。澳大利亚教材把“合成有机高分子化合物”作为技术教育的重要内容，占用一节的篇幅详细介绍了7种修饰多功能高分子聚合物的手段和3种高分子材料成型技术，以及各种手段和技术的应用[2]。澳大利亚教材中该部分内容将高分子合成的基础原理和化工生产结合起来，是合成理论过渡到实践的桥梁，实现了合成技术的“工艺化”，是培养学生技术素养的有效内容。

（2）渗透环保教育。新加坡和英国教材除了介绍塑料的广泛应用之外还选取较大量的内容来讲述其危害性，澳大利亚和美国教材详细介绍了“分类回收法”的废旧塑料处理方法，澳大利亚和中国教材提到了可降解高分子材料的研发，这将有利于学生了解材料的使用与环保的关系。

（3）提升实践能力。澳大利亚和美国教材详细列出了塑料制品的回收标识、代表的类型名称及性质、应用。回收标识也是健康证，学生可以在生活中根据编号来判断塑料的种类和质量，从而有利于帮助学生学会鉴别化学信息的真伪和品质，养成独立思考及反思的能力，培养学生的批判性思维，同时启发学生学会利用分类的方法解决生活中的化学问题，引导学生将化学知识应用到实践中去，提升学生的实践能力。

三、组织编排分析

表2列出了各国教材中涉及“合成有机高分子化合物”内容的章节编排情况。

依据教材中章节的设置，我们发现其组织编排方式有2种类型：（1）独立成章。中国和日本教材分设两章介绍有机高分子化合物，澳大利亚和新加坡教材设置一章。日本教材按合成有机高分子化合物的分类设章，而中国教材是按学习难度于必修2和选修5分设两章，采用螺旋式的组织编排方式。（2）独立成节。美国和英国教材如此。

依据教材编写所体现的课程观分类，其组织编排方式有2种类型：（1）学科中心设计取向。中、美、新教材以有组织的学科知识作为教材设计的基点，按照学科结构为中心来组织学习内容[3]；（2）社会生活问题中心设计取向。日、澳、英教材以生活、社会问题作为教材编写设计的基点，巧妙地将合成有机高分子化合物与生活实际联系起来，使学生在潜移默化中学会利用所学知识原理更科学、深入地认识、利用生活中的有机高分子材料，更大限度地实现其教学价值。

另外，各国教材组织编排各具特色：（1）日本和澳大利亚教材设置了章的上级标题――“研究领域”，使知识体系更加系统、清晰；（2）澳大利亚和新加坡教材的节标题设置详细、具体，核心概念界定清晰。中国教材章下的节标题少，每个节标题包含内容范围过大，且节标题下的小标题很少，导致框架不清晰，文字阅读量大，不利于学生进行信息提取，加之该部分知识内容多，分类复杂，这无形之中加大了学生学习难度。

四、结论与启示

通过对六国教材“合成有机高分子化合物”内容分析和组织编排的比较，我们可以获得如下结论：

“合成有机高分子材料”均已成为高中化学教材中合成有机高分子化合物的核心内容。教材中增加合成高分子材料种类与反应类型，可为学生广泛认识生活中的高分子材料奠定坚实的理论基础，使学生深入理解有机化学基础，拓展有机合成的创新性思维，以化学学科思维更科学深入地认识身边的高分子材料制品；同时，高分子材料制备技术方法的介绍对于提升即将面临职业定向的高中生的应用创造能力和技术素养有着重要作用；再有基于合成有机高分子化合物的介绍，渗透环保意识，有利于使教材向多维化和融合性发展。

我国高中化学教材在核心内容的选取上同各国一致，并采取由浅入深螺旋式的组织编排方式，这些是值得肯定的，但合成高分子化合物类型单一，缺乏与生活相联系和对科学方法的渗透这些问题值得我们深思。由此我们提出如下建议：在内容选取方面，应适当丰富合成高分子化合物的种类；充分发挥前沿科技类内容所特有的教育功能，注重对技术方法、环保意识、实践能力和批判性思维的教育，全面提升学生的应用和创新能力。在组织编排上，前沿科技类内容更适合采取社会生活问题中心设计编排，注重化学与社会生活实际的紧密联系；对于内容繁杂的部分建议采用细致详细的标题设置，同时可选择性增设“研究领域”等标题。

参考文献

[1] 王瑞政，周青，阙丽丽. 化学前沿学科知识在美国化学教材中的体现[J]. 化学教学，2009，01：58-61

篇2

【关键词】高分子材料 合成应用 绿色战略

绿色化学的概念从提出到现在一直备受关注，我国的化学研究工作中也逐渐重视绿色和环保的理念。尤其是在高分子材料的研究方面，人们更倾向于无毒的环保的生产过程。近来，高分子材料的绿色化学有了新的进展，高分子材料合成与应用中的绿色战略已经形成。

1 原材料本身的无毒化

在现今的高分子化学材料的研究过程中我们逐渐引进了生物降解的技术来保证高分子化学材料本身的无毒和绿色，这也是化学研究的一大热门领域。用生物来降解高分子化学材料的方式应用较为广泛，降解的高分子材料包括了天然的有机高分子材料和合成的有机高分子材料。这种技术对淀粉、海藻酸、聚氨基酸等各种高分子的研究非常实用。目前，医药领域的许多材料多采用这种绿色无毒的形式来进行生产，达到和人体的和谐相容。

2 高分子原料合成朝无毒化方向发展

高分子原料的合成也在向绿色的方向发展。在化学合成过程中，许多高分子化学材料的合成可以采用一步催化的方式来完成，转化利用率可以达到百分之一百。而且这种过程避免了使用有毒的化学催化剂，改变了传统的操作模式。例如已二酸的合成就是采用生物合成的技术，使其生产过程完全绿色化，安全可操作。传统的方法生产环氧丙烷是采用两步反应的方式，而且中间使用了氯气。这种气体带有一定的毒性会造成环境的污染。但现在，国内外已经改变了这种生产方法，采用的催化氧化的方法使原材料在制作反应的过程中完全利用，而不产生有的物质来污染环境。目前，在进行制作合成化学材料的过程中，许多都在逐步改善材料合成产生有毒废弃物的或排放物的情况，朝着绿色生态环保的方向发展。

3 合成原料的绿色化

生活物质材料中有许多都是采用高分子合成的原料制造的。尤其是医用材料，这些材料在使用的过程中必须保证无毒，而且必须是生物可降解、可以为人体的免疫系统所接受的。因此，对合成原料的要求必须是绿色的、安全的。近年来，在这方面，国内外已经取得了较多的成就。

1988年在荷兰有相关学着就在研究聚乳酸类网状弹性体材料，这种材料完全采用绿色原料合成，并且可以被生物所降解。他们用赖氨酸二异氰酸醋等扩链了由肌醇、L--丙交酯等生成的星形预聚体。LDI可以称为“绿色”的二异氰酸酯扩链剂，因为LDI扩链部分最终的降解产物是乙醇、赖氨酸等，这些降解产物都是无毒的，完全可以进行生物利用。在这一聚合物生成的过程中，不仅最终的产物是环保安全的，而且其原料肌醇是人体所需的维生素之一，乳酸、6―烃基己酸等在生物医学上颇为常见，也是一些安全的、“绿色”的物质，可以说这一过程接近于“完全绿色”。1994年strey等学者在此基础上进行进一步的研究，合成了与该绿色试剂LDI聚乳酸衍生物，用高结晶性的聚乙醇酸纤维为增强材料，制备了无毒的、可生物吸收的骨科固定复合材料。

4 催化剂的绿色化

在聚乳酸类材料研究过程中，虽然目前的高分子原材料和聚合物都实现了基本的绿色化、无毒化，但在这过程中大家可能会忽略一个因素，那就是催化剂的使用安全问题。例如聚乳酸化合物的生成过程中大多采用辛酸亚锡作为中间催化剂，加快化学反应的过程。但是这种催化剂由于含有锡盐成分可能会具有生理毒性，如果是人体吸收可能会造成中毒的情况。相比而言，用生物酶作催化剂就显得安全可靠。使用生物酶催化的瓶颈在于酶的种类有限问题，致使一些化学反应找不到相应的生物酶进行催化。在目前的高分子聚合物当中，虽然一些加聚反应的原子利用率可以达到100%，但是各种催化剂和添加剂的使用对安全情况造成的影响却不能忽视。尤其是在医用物品当中，必须对这些材料的安全性进行试验和考核。催化剂的绿色化道路的发展还值得我们进一步努力探索。

5 合成高分子材料的安全应用

人工合成的高分子材料可能会对环境存在一定的危害，对不可利用的高分子材料的垃圾处理也得考虑到绿色无毒的问题。我们必须选择正确的方法来安全使用这些高分子材料。

对于可用生物降解的高分子合成材料可以采用填埋的方式进行处理。对于不可生物降解的高分子材料废物进行分类，主要分为可回收利用的废物和不可回收利用的废物。将可回收的高分子材料分类进行整理，实现循环利用，减少资源的浪费。对于可焚烧的高分子材料可以进行焚烧处理，还可以将垃圾焚烧过程中释放的热能加以利用。

（1）对可以再生与循环使用的环境惰性高分子材料，如 PP、PE、PET、尼龙 66、PMMA、PS 等，应尽可能地再次利用，尽可能避免使用填埋方法处理环境惰性塑料垃圾。

（2）PP、PE等聚烯烃具有很高的热值，与燃料油相当，并且具有无害化燃烧特性。因此，可以将这些高分子材料燃烧产生的巨大热能转化为电能或者其他形式的能源，避免热能污染。目前，顺利实施城市生活垃圾变电能的关键是将 PVC 除开，避免与PP、PE等混杂，避免造成能源回收困难而浪费能源。

（3）对 PVC 应合理使用。PVC 的制造、加工、使用和废弃物的处理，都涉及环境问题，其中最危险的是PVC 废弃物的处理。PVC的加工过程使用的添加剂非常多，使用不当就会使材料中的有毒物质渗出，应该尽量避免其与食物和医药产品的接触。PVC废弃物处理要尽可能避免使用焚烧的方式，因为这种高分子材料在焚烧的过程中会产生毒性物质，对环境造成的伤害非常大。应尽快使 PVC退 出包装、玩具 、地膜等使用周期短的应用领域；同时，鉴于PVC具有节约天然资源、适用性广、价格低廉、难燃、血液相容性好等优点，应加强对 PVC 生产、加工、使用、废弃物处理等方面的研究。

6 结语

高分子材料合成与应用的绿色化、无毒化、安全化会是将来高分子材料化学发展的热潮，结合高分子材料特有的实用性因素来建立高分子材料绿色战略的系统，可以使高分子材料化学朝着更加全面的、长远的绿色化道路发展。

参考文献

[1] 戈明亮.高分子材料探寻绿色发展之路[J].中国化工报，2003

[2] 罗水鹏.绿色高分子材料的研究进展[J].广东化工，2012

[3] 石璞，戈明亮.高分子材料的绿色可持续发展[J].化工新型材料，2006

篇3

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)

篇4

[论文关键词]高分子材料　专业英语　教学方法

[论文摘要]高分子材料专业英语中专业词汇较多、专业知识较强、中西文化差异大。本文在分析了科技英语特点的基础上，详细讨论了高分子材料专业英语的教学方法，提出了从扩大学生词汇量、分析句式结构、提高阅读理解和写作能力以及运用多种教学方法和手段等方面来提高学生高分子材料专业英语水平，使高分子材料专业大学生尽快适应社会需求。

高分子材料专业英语是一门以英语为工具的高分子材料专业课程，教学内容以高分子材料工程专业知识为主，以学术英语为辅，目的在于帮助高分子材料专业学生使用英语，直接学习和接触国外相关专业信息。这不仅要求顺利阅读、听懂英语，同时还要求以英语为工具获取专业信息。本文结合教学实践简述了科技英语的特点，以求在专业英语学习过程中准确理解原文，能够用目的语忠实而通顺地再现原文内容。

一、高分子材料专业英语特点

高分子材料专业英语的文体与修辞手段与文艺小说、新闻报道等迥然不同，具有以下特点：严谨周密，概念准确，逻辑性强，行文简练，重点突出，句式严整，少有变化。在阅读或翻译时要注意其行文特点和写作规律，以便更好理解高分子材料专业英语文章。其特点突出表现在以下几个方面：

（一）广泛使用被动语态

专业英语文章侧重叙事推理，强调客观准确。第一、二人称使用过多，会造成主观噫断的印象。因此尽量使用第三人称叙述，采用被动语态，例如：When a low-molar-mass by-product is formed， the adjective ‘condensative’ is recommended to give the term condensative chain polymerization[1]。（建议推荐，缩合连锁聚合）

（二）重要信息前置

专业英语表达方式往往和中文句式颠倒，常用前置性陈述，即在句中将主要信息尽量前置，通过主语传递主要信息。例如“……are charged into a 500 ml reaction kettle equipped with a mechanical stirrer and a reflux condenser”（向带有机械搅拌器和回流冷凝器的500 ml 反应釜内加入……）。

（三）动词的名词化

大量使用名词化结构(Nominalization)是专业英语的特点之一。因为专业英语文体要求行文简洁、表达客观、内容确切、信息量大、强调存在的事实，而非某一行为。专业英语中名词化句子可作主语、宾语、介词宾语、表语、宾语补足语、定语、同位语和状语等，换言之，除了不能担任谓语外，可以用作句子其它一切成分。例如：Such solutions can often be concentrated by freeze drying. This is done by bringing the surface of the solution in close contact with a cold condenser and applying high vacuum to the entire apparatus so that…… (冷冻干燥)[2]。

二、高分子材料专业英语教学实践

高分子材料专业英语课程为大学第三或第四学年课程，学生已经学习了大学英语课程和高分子物理、高分子化学和高分子材料工程等专业基础课程，笔者重点关注了以下几方面教学实践活动：

（一）扩大词汇量

英语单词的数量虽然庞大，但构成单词的元素———词根、前缀、后缀的数量却是有限的[3]。这就要求在英语单词的学习中，通过掌握词根、前缀与后缀来学习新的词汇。在高分子材料专业英语中，常见的词根主要包括各种元素等，如hydro (氢)， chlor (氯)，amino (氨基)，carbo (碳)，oxy(氧)，fibro (纤维)，kineto (运动)。常见的前缀主要包括各种基团、基团的数目、地位等的表示，如poly-(聚，多)，deca-(十或癸)，non (a)-(九或壬)，mono-(单、一)，macro-(大的、宏观)，micro- (微的，小的)，per-(高，过，全)，ethyl-(乙基)，phenyl-(苯基)，benzyl-(苄基)，aryl-(芳基)，alkyl-(烷基)，metyoxy-(甲氧基)，iso-(异，等，同)，ert-(叔)，ortho-(邻，正，原)，ultra-(超、极端)，super-(过度、过多)，co-(共同)，ant (i)-(反，抗)。常见的后缀主要包括各类聚合物的表示等，如-ene(烯烃的后缀)，-ylene(亚基)，-ide(化合物的后缀)，-ate(盐或酯基的后缀)，-ester(酯)，-ether(醚)，-form(仿)，-glycol(二醇)，-one(酮)，-nitrile(腈)，-sulfone(砜)，-wise(方式)。

polytetrafluorethylene(聚四氟乙烯)可以拆分成poly(聚) 、tetra(四)、fluor(o)(氟)、ethyl(乙基)和ene(烯)几部分，分开理解则容易记忆。hydrogen peroxide(过氧化氢)中hydrogen表示“氢”元素，per表示“过、高”，oxide表示“氧化物”。

（二）分析句式结构

对于课文，应突出重点，讲究长句的翻译技巧[4]。系统地阐述和分析翻译的基本知识、理论和技巧，使学生中掌握翻译的技巧，有利于学生翻译水平的提高。当学生碰到具体的问题时，就能够从语法现象、专业内容、修辞等方面灵活处理。如看到一个长句，先不要急于逐字逐句去看这个句子，先找出这个句子的主干，即主语、谓语（或系动词）、宾语（或表语），然后再看其余的修饰成分（也许是几个修饰词，也可能是一个完整的句子），分析它们与中心词之间的关系，然后根据中文表达习惯在主干中加入这些修饰成分。这样的翻译技巧和步骤适合任何的长句翻译。

（三）补充学习方法与技巧，引导学生进行归纳总结

高分子材料专业英语教材的课文专业词汇量大，复杂句子多，如果死记硬背，学生会感到吃力也会没有兴趣继续学习。因此，在教学的过程中要补充学习专业英语的方法。对于高分子材料词汇规律性而言，如词头poly-是多和聚的意思；词尾-ane 是指烷烃，-ene一般是指烯烃，-one 酮等；一些基团如methyl(甲基)，ethyl（乙基），propyl（丙基）都是以-yl 结尾。那么在遇到生词polypropylene(聚丙烯)时，学生就可通过掌握的规律轻松记住单词，做到举一反三，达到事半功倍的效果。

（四）组织课堂讨论，注重给学生提供锻炼的机会

在教学实践中，为了给学生锻炼的机会，教师要善于“让位”，把讲台让给学生。例如，在学期的开始就将学生进行合理的分组，以每个小组为单位，提前布置课堂总体学习内容，让大家课下做一定准备，上课时临时抽查小组中的成员走上讲台给其他学生讲解指定段落，在学生讲解的过程中，教师也是听众；讲解完毕后，小组中的其他成员和其他小组的学生均可补充；教师做总结，对遗漏、错误的地方进行补充。一个学期结束，尽量使每位学生都至少有一次上台讲的机会。这样，一方面可以调动学生发现和解决问题的积极性， 减轻学生对教师的依赖，更重要的一个方面，给学生一个在公众场合表达自己的锻炼机会。采取这样的方式后，学生普遍反应良好，特别是对于不敢在公众场合说话的同学，认为经过这样的参与，自己不仅学到了知识，而且也锻炼了人际交往能力，为以后的应聘求职奠定了良好的基础。

三、总结

总之，在高分子材料专业英语的教学中，应充分发挥学生的积极主动性，尽可能地多引导学生做规律性的总结，熟悉句法技巧，并在考核方式上有所侧重，这样才有可能使专业英语的教学更加有吸引力，取得良好的教学效果。

[参考文献]

[1]揣成智.高分子材料工程专业英语[M].北京:中国轻工业出版社，1999 :18.

[2]曹同玉，冯连芳.高分子材料工程专业英语[M].北京:化学工业出版社，1999: 203.

篇5

【关键词】高分子化学；双语教学；教学改革；科研导向

随着人类文明的进步与社会经济生活的发展，能源危机、人类重大疾病相关问题、环境问题等一系列对全球造成影响的科学技术问题的出现使得化学学科、特别是高分子学科成为所有学科的中心学科。例如，基于共轭聚合物半导体材料的有机发光二极管、场效应晶体管和聚合物太阳电池等最新的科研成果将成为未来社会生活中主要的半导体元器件；高分子药物的出现将能够很大程度上对药物释放、药物靶向性等方面进行控制而不需要增加更多的临床药物试验；生物医用高分子在改善人类生活质量方面更是意义非凡。而各种塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等高分子材料更是关系到人们衣、食、住、行的方方面面。可以说，现代人的生活已经离不开高分子化学和高分子材料。因此，对高分子科学的研究越来越受到国内外学者的关注。

高分子科学的诞生源于高分子合成化学，其基本概念源自于有机化学、物理化学等化学、材料学科，这种情况导致我国现有的高分子科学领域从业人员来源多样。其中，从本科阶段即接受高分子化学教育的比例依然很低，很多从事高分子材料、高分子化学、高分子物理、高分子工程等领域研究的人员本科主修为无机化学、物理化学、有机化学、材料学等专业。一定程度上，这些研究人员存在对高分子化学体系缺乏系统认知的可能。在我国高等学校进行高分子化学教学教育活动，是提高我国现有的高分子科学领域的从业人员基本素养与技能、促进我国高分子科学发展、壮大的重要途径。

近年来，高等学校为主导的国家级或省级“协同创新中心”的设置，使我国高等学校进入新一轮的由教学型（教学科研型）大学向科研型大学转变的历程中。为快速实现这种转变，培养高层次、研究型的高分子科学领域人才愈发显得必要和重要。目前，主要的国际学术会议、顶级国际学术期刊均以英语为主。通过学术会议、、论文检索等在这些国际知名的学术舞台上进行高分子方面学术活动与信息交流，观察国际高分子学科的发展动向，无疑是我国高分子学科跟进国际学术发展步伐和超越世界学术水平的基本条件。为此，我们必须建立培养能够熟练使用英语进行高分子化学相关学科听、说、读、写应用的国际性专业人才的教育体制和培养机制，强化我国高分子方面的科技队伍建设。换言之，在本科阶段开展高分子化学双语教学，为培养具有国际化交流能力的研究生和高层次高分子科学从业者，对我国高分子学科的发展具有非常重要的意义。

在教学实践中，我们发现完善教学内容，教学方式与手段，通过激发学生学习兴趣和专业兴趣，能克服其对双语教学中英文的畏惧和排斥都有益处；制作精减的英文讲义、多媒体课件深入研制等方法和措施的实施，安排学习英文讲座视频等都有利于双语课程的讲授。

3）利用视频和录像内容辅助教学。制作教学录音和录像，给学生共享，让学生课下可以继续观摩课堂内容，培养其听和说的能力。不断构建新的新的本科双语教育模式，使本科生能从双语教学过程中分享课程教育国际化的机会，从中受益，并获得在其他场所不能获得的实践和能力锻炼，从而提高整体素质、创新意识及综合能力。安排学生参加国际学术会议，到场听取英语母语国家的专家汇报，同时录制会议报告录像和录音。

4）组织学生检索高分子化学基础理论相关英文文献、制作课件，并互相评阅，提升学生使用英文交流的能力。从科研的角度让学生体会双语教学“重点在读懂、其次在会写，然后是能听懂和能说”的含义。

5）对于课堂教学效果的考察采用按照学习内容分段考核，并以英文形式呈现。例如，逐步聚合及其原理和聚酯、聚酰胺放在一起考核；自由基聚合物及其原理和实施方法一起考核；工程塑料、天然产物、环境污染和降解与稳定化放在一起考核等。这样的做法，让授课内容的排列更加紧凑，也让学生更好的把握知识点的相关性。

6）强调背景预备知识积累，强化双语教学对其他相关化学课程的关联性，培养学生专业英语综合素养，以期对学生阅读英文文献、其他相关英文课程教科书有所裨益。

总之，在过去几年的高分子化学双语教学中，我们通过合理的教学改革措施的使用，提高教学质量和教学效果，为将来这些接受良好英语授课培养的学生进入科研岗位，从事研究生学习打下良好的基础。当然，这些方法也有继续改进的空间，我们也将继续进行深入研究与探索，总结经验，探索培养具有创新意识和创造能力的高分子科学人才的新思路和新方法。

【参考文献】

[2]许一婷，戴李宗.关于《高分子化学》课程教学的几点思考[J].广东化工，2008 （8）：165-167.

[3]李丽.多媒体在高分子教学中的应用[J].高分子通报，2006（2）：64-69.

[4]刘国勤，黄芳，刘天娥.《高分子材料》课程改革探讨[J].河南科技，2008（2）：6-26.

[5]王家喜.高分子化学教学改革初探[J].化学试剂，2009（4）：307-309.

[7]邹汉涛，刘晓洪，黄年华，等.《高分子化学》教学方法的探讨[J].武汉科技学院学报，2009（3）：58～60.

篇6

关键词：高分子化学；高分子物理；多媒体教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）46-0053-02

随着高分子材料在日常生活和生产中的广泛应用，高分子科学作为一门交叉学科，渗透到各个领域与学科，企业和社会对高分子专业的人才需求越来越大。然而，国内开设高分子专业的高校毕竟有限，远远不能满足社会的需求。为了满足社会和企业对高分子专业人才的需求，许多非高分子专业的相关专业为了提高学生的综合能力，满足社会对高分子专业人才的需求，开设一部分高分子方面的专业课。然而，由于学时有限，非高分子专业在开设高分子方面专业课时，往往将相关的两门或多门高分子专业课糅合在一起，一方面，在不影响其他专业课学时的同时，使该专业的学生学习和掌握了一定的高分子方面的知识；另一方面，提高了学生的综合专业能力，以满足社会和企业的需求。《高分子化学与物理》课程是很多高校的非高分子专业为了满足社会需求所开设的一门综合性高分子课程，它是将高分子专业的《高分子化学》与《高分子物理》进行糅合，主要讲述高分子的基本理论和应用，内容比较抽象，概念繁多，课程的学时数又较少，这使得授课的内容和讲授方式的选择尤为重要。通过近五年的不断改革和实践，笔者积累了一定的教学经验，取得了较满意的教学效果，本论文将近年来在高分子化学与物理教学过程的体会与非高分子专业的教师进行探讨。

一、根据教学对象，安排教学内容

《高分子化学与物理》是针对非高分子专业的本科生开设的一门高分子课程，非高分子专业的本科生对高分子方面的知识完全陌生，要使他们在没有基础的情况下，理解并掌握比较抽象的链段、分子链的柔顺性、均方末端距、高斯链、等效自由连接链和液晶等概念，教学的效果很难想象。因此，如何使教学内容由简入难、由相识到陌生、由具体到形象，这就要求教师根据所讲授对象的特点，选定教学内容。东北石油大学化学化工学院应用化学专业和化学专业均开设了《高分子化学与物理》专业课，学时数均为48学时，只有理论，没有实验，安排的学期均在大学三年级下学期。由于两个专业前期学习的专业课不同，学生的基础知识掌握也不尽相同，虽然两个专业的学生均学习了《有机化学》、《物理化学》等基础课程。然而应用化学专业的学生在学习这门课程之前，还学习了《合成材料助剂》、《精细化学品化学》、《水溶性高分子》等专业课，对高分子的基本概念、合成原理及应用有一定的了解。因此，在同时对这两个专业讲授《高分子化学与物理》时，在课程内容的安排上，会存在不同。笔者通过近几年的教学实践，将两专业的所学《高分子化学与物理》课程进行了较详细的内容区分，化学专业的课程内容安排倾向于高分子的基本概念、自由基聚合机理、高分子的分子结构和高分子的性能等基本理论以及高分子的发展前景，而对于阴离子聚合、配位聚合、高分子结构与性能的构效关系只做一般性的介绍。应用化学专业的课程内容安排则倾向于逐步聚合、链式聚合、共聚合以及聚合物的化学变化，高分子化学结构与性能的关系，聚合反应的动力学，聚合方法等。同时，在教学过程中，课堂讲授与学生自学相结合，对教学内容中的重点和难点进行重点讲解，通过习题的方式将学生难以理解的内容进行系统复习，加深学生对内容的理解。通过对课程系统、有针对性的安排，使具有不同高分子基础的学生在学习《高分子化学与物理》的过程中，感到轻松、易懂，提高教学效果。

二、针对抽象内容，合理使用多媒体

《高分子化学与物理》的主要内容不仅包括《高分子化学》中的自由基聚合、逐步聚合、离子聚合、配位聚合以及共聚等聚合反应的机理、过程以及聚合反应的动力学，而且还包括《高分子物理》中的高分子的分子结构、高分子的运动、高分子的力学性能以及高分子的电学热学等性质，概念较多、公式多、内容抽象，尤其是聚合反应的动力学、聚合反应机理以及高分子的结构与各种性能之间的关系，机理的表述和公式的推导繁杂，板书费时费力，仅仅依赖“黑板+粉笔”的教学模式，很难在较少的学时内将这些抽象的重点内容讲解清楚。多媒体辅助教学具有处理信息量大、质量高、共享性好、交互性强等特点，能够形象、直观、生动地将传统教学手段难以表达的抽象教学内容有条理地表现出来，拓宽课堂教学的知识体系，提高教学质量。如《高分子化学》中的自由基聚合反应机理和聚合反应动力学理论性强，该理论是建立在增长链自由基等活性假定、稳态假设和聚合总速率等于链增长速率三个基本假设的基础上，内容抽象；又如链段、分子链的柔顺性、高斯链以及均方末端距等概念，对非高分子专业的学生，很难在短时间内理解掌握，使用多媒体可将这些抽象枯燥乏味的理论知识直观和形象化，利用多媒体中的动画过程将这些抽象的理论过程生动地展示给学生，使学生在较少的学时内更快地理解所学的内容，加大教学信息量，同时能够充分调动学生学习的积极性。然而，《高分子化学与物理》课程中概念抽象、公式繁多，多媒体课件虽然能将抽象的内容具体化，但是多媒体显示过快，学生很难在短时间内真正对多媒体中显示的概念和公式充分地理解掌握，这样会使学生失去学习的兴趣。因此，针对这门课，不能完全使用多媒体教学，应该将多媒体教学与板书教学相结合，聚合反应动力学公式的推导用板书一步一步进行推导，多媒体可将板书推导过程进行复习或重复演示，这样学生可以在板书推导过程动脑思考跟上老师的思路，同时多媒体使学生对老师板书教学过程没有真正理解掌握的内容进一步复习巩固，从而提高教学质量。

三、讲授与答疑相结合，发挥学生的主动性

《高分子化学与物理》是一门抽象、枯燥的课程。课堂是教学过程的关键环节，在讲授的过程中，如何调动学生学习的主动性使学生将枯燥的理论教学与实际生活相结合呢？在《高分子化学与物理》的讲授过程中，尤其要时刻注意教学的趣味性。如何将高分子材料的力学性能、各种弹性数学模型、高分子的溶解过程以及高分子的电学、热学和光学性质等抽象的理论在较短的时间内让学生真正的理解掌握呢？教学的方式或方法非常重要，教师可以结合日常生活中的例子，通过多媒体动画或实验演示展示给学生，使学生在学习抽象理论的同时，了解这些理论在实际生产和生活的应用。如在讲授弹性数学模型时，可通过弹簧的形变过程形象地展示给学生，也可以利用弹性橡胶在受外力作用时的形变过程将这些模型展示给学生，激发学生的兴趣。当然，仅仅依赖课堂的讲授是远远不够的，由于大学教师上课结束后，与学生交流很少，学生对课堂中的一些重点和难点仍百思不得其解，这些会影响他们学习的兴趣、热情甚至信心。因此，教师应针对课程内容，适当地结合实际，留出一部分答疑时间，与学生交流，了解学生学习过程存在的问题，及时解决学生学习过程的难点，让学生产生学习的兴趣。《高分子化学与物理》规定的讲课课时非常有限，然而课程内容繁多，理论性又强，要想使学生真正掌握这门课程，教师就必须在以课堂教学为主的同时，安排适当的答疑时间，及时解决学生学习过程中存在的问题，激发学生学习的兴趣。东北石油大学的应用化学和化学专业开设《高分子化学与物理》这门课程时，任课教师通过课上讲授和课下答疑相结合的教学模式，使抽象、难懂的理论知识变得易懂，学生学习的主动性大大提高，也大大提高了教学质量。

《高分子化学与物理》是一门概念抽象、理论性强的课程，作为东北石油大学应用化学和化学专业的一门重要的专业基础课，讲授这门课程的教师通过多年不断的探索，采用多媒体与板书相结合、讲授与答疑相结合的教学方法，大大调动了学生学习的兴趣，使非高分专业的学生能在没有高分子专业基础的条件下，能很好地理解和掌握高分子专业知识，提高了教学的质量。同时，讲授该课程的教师从课程教授对象、课程内容、讲课方式以及师生互动等多方面进行了总结，只有认真做好每一个环节，合理地运用多媒体教学手段，不断提高自身的素质和专业知识，才能提高教学质量，成为一名合格的专业教师。

参考文献：

[1]张镭.高分子化学教学的改革与探索[J].高分子材料科学与工程，2002，18（3）：202-203.

[2]张小冉，祖立武，王雅珍.高分子化学课堂教学中多媒体的应用[J].高师理科学刊，2007，27（1）：99-101.

[3]徐晓东.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报，2010，（05）：74-78.

[4]高建纲，宋庆平，丁玉洁等.工科非本专业《高分子化学》课程的教学探讨[J].高分子通报，2009，（05）：63-66.

[5]刘兆丽，曹亚峰，谭凤芝.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊，2013，（02）：82-83.

[6]于淑娟.高分子化学教学改革的实践与探索[J].广西师范学院学报，2009，26（3）：123-125.

篇7

关键词：双语教学 材料科学与工程 教学模式

在世界进入21世纪的今天，随着中国加入WTO，我国改革开放日趋深化，中国正走向世界，世界也在向中国走来，国家和社会发展使得对双语人才的需求程度迅速提高。如何在材料学科本科教学中培养学生专业英语的应用能力，使之具备综合素质，是当前高分子材料与复合材料专业教育与教学改革中需要深入探讨的问题之一。

我校自1997年开始招收复合材料专业，每年基本上招生2个本科班，在原有的高分子材料基础上进行有机整合，分为高分子材料与工程专业与复合材料与工程专业。从共性知识体系中提炼出基本问题，建立起材料科学与工程的基础教学体系，从宽基础角度加强专业基础课教学，使一部分专业课趋于向专业基础课的调整，在这样的教改思路下，原来各专业方向的专业外语课程面临着向大材料专业的过渡，从而产生了一门新的课程――《材料科学与工程基础》，并设为双语教学示范课程，作为高分子材料与工程专业与复合材料与工程专业六大平台课程之一，材料科学与工程基础的内容因双语教学而偏向于基本概念和基本应用，为避免重复，材料科学与工程基础将不涉及各材料方向的具体理论。

一、材料科学与工程基础双语教学的必要性与目的

专业外语(实际上多为专业英语)是以往的专业设置下各专业开设的一门专业必修课，其目的在于提高学生对外文文献的阅读与理解能力，而主要以专业英语作为整班授课内容。目前，由于高校近年来开设了双语教学课程，所以专业外语面临着被取消的可能或过渡为双语教学课程。我校高分子材料科学与工程专业即以双语教学的《材料科学与工程基础》课程来代替专业外语，但两者之间又存在着本质的区别。

以高分子材料科学与工程专业为例，专业外语课程为32学时，分两部分在第五和第六学期两期授课，其学习内容主要涉及的是专业基础常识和后续专业课程的部分内容，如高分子化学中的合成部分，高分子物理中的结晶部分等，而上课主要以翻译形式为主，课上一般较为单调。由于所涉及的内容学生还没有学过，对学生来讲内容较深，学生不能够以英语完全了解本专业，而从专业外语课程中学生对专业内容的领会往往不完整，因此专业外语课程一般难以取得非常良好的授课效果。为了让学生能够理解并应用外语进行专业知识的表达，并实现宽基础教学，《材料科学与工程基础》首先从授课内容上进行了大幅度调整。考虑到双语教学的《材料科学与工程基础》将被安排在第五学期教学，是最早与学生接触的一门专业基础课，学生还未接触各方向的基础理论，所以本课程计划从材料基本结构出发，根据材料的不同结构特点分类，介绍三大材料及功能和复合材料的主要品种及其应用，其内容自成体系，不再依赖各专业方向。从以上意义上讲，以双语教学的《材料科学与工程基础》代替专业外语是必然的趋势。

二、材料科学与工程基础双语教学的基本模式存在的问题

双语教学是近年来出现的一种新的教学模式，它所遇到的问题在其它课程的双语教学中已经体现出来，就我校高分子材料科学与工程专业来讲，所遇到的问题可能还来自于以下这方面：就是不能找到合适的授课教师精通所有三个专业方向的内容，我校的现任教师分别来自于高分子、无机和金属三大材料专业，不具备全部专业方向的材料基础知识的能力，每位只能讲授自己专业熟悉的一部分内容，而学生要接受至少三位教师的讲课，这样一来课程缺乏系统性，但从另一角度讲，授课教师分别来自于三大材料专业，所以他们会对本材料十分了解，而使得学生可以学到更充实的知识。

三、材料科学与工程基础双语教学模式

针对双语教学存在问题，我们首先采取了分章节专业教学模式，即每部分专业知识都有该专业教师授课。我们学院整合全院的教师资源，形成了材料加工、金属材料、高分子材料、复合材料及无机非金属材料五个专业教师组成的教学团队，负责该课程的全院教学，合理安排教学时间与内容，各专业的知识都有该专业的老师授课，通过几年的实践，获得了很好效果。

其次，课堂形式主要采用多媒体教学，用将课堂的主要内容以全部英文的形式演示给学生，并且配备了与原版教材相配套的多媒体课件，以图文并茂的方式对学生进行授课，使学生从视觉听觉多角度来获取知识信息，增强了学生的学习兴趣。为了充分发挥主体性参与学习的使用，在教学过程中我们积极开发学生的学习潜力，在资料的查询、英文写作与翻译、语言的表达方面进行了培养锻炼，注重培养学生的综合能力的提高。

在教学中结合材料科学最前沿科学与研究领域，将学生分成若干小组，且给各小组分好一个关于最新研究成果的英文题目，指导学生主动利用图书馆和网络等资源搜索所需信息对该英文题目进行分析与评价，并提出问题与展望未来研究发展趋势，培养学生对材料信息的收集能力、阅读能力、理解能力与写作能力。学生可以根据自己的个人情况将论成形式上台进行演讲，使学生锻炼了胆量，提高了表达能力。这样大大增强了学生英语的思维能力，提高了学生们英语学习本专业的兴趣，拓宽了学生们的专业知识视野，为他们未来从事本专业的科学研究奠定了坚实的基础。

通过材料科学与工程课程双语教学实践，发现无论对学生还是教师在英语水平的考验和专业知识的讲授和学习都是一个考验，只要采用适当的方法，教师具有驾驭英语和专业知识的能力，积极调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习，用双语进行专业课的教学是可以完全达到用中文讲课的同样目的。

参考文献：

[1]王英.黑龙江教育. 2007.7-8.126-128.

[2]张津，刘兰宵，石国梁.重庆工学院学报，2006.20.154-156。

篇8

关键词： 自由基聚合;阴离子聚合;ATRP

1引言

高分子的合成中，连锁聚合反应需要活性中心，活性中心可以是自由基、阳离子或阴离子，因此根据活性中心的不同连锁聚合反应可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴（负）离子聚合。

自由基型聚合反应是指在光、热、辐射或引发剂的作用下，单体分子被活化变为活性自由基，并以自由基型聚合机理进行的聚合反应。自由基聚合反应是合成高聚物的一种重要反应，许多塑料、合成橡胶和合成纤维都是通过这种反应合成。

离子聚合中，以阴离子为反应活性中心进行的反应称为阴离子型聚合反应。阴离子聚合是最早实现活性聚合的聚合物合成方法，在聚合物分子结构设计，新材料开发方面应用十分广泛。

2主题

2.1 原子转移自由基聚合

在高分子材料领域中， 精确控制分子的尺寸、拓扑结构、组成和功能性等，是发展新材料的前提。然而，由于工业生产中大多数聚合物都是在更为宽松的条件下通过缩聚、自由基聚合生产出来的，故所得产物的结构难以控制。因此，将活性聚合技术扩展到自由基聚合中是十分必要的。可控/活性自由基聚合（CRP）自产生以来得到人们的广泛关注， 目前已开发出多种技术，如NMP（氮氧自由基调控聚合）、ATRP（原子转移自由基聚合）和衰减转移体系等。

ATRP 使用过渡金属作为催化剂，采用过渡金属的氧化还原反应可使活性增长的高分子链与处于休眠的非活性高分子链之间形成动态平衡，从而有效降低了体系中活性种的浓度、抑制了链终止反应和不可逆链转移反应，进而实现了“活性”聚合。与其他可控活性聚合方法相比，ATRP不需要很高的聚合温度，并且可适用单体的范围更广。在合成复杂结构聚合物（如嵌段、星型和接枝共聚物等）方面，ATRP 也是最有效的方法之一;此外，ATRP在表面修饰方面也具有简单易行之特点，可将聚合物接枝至各种无机材料、有机材料和蛋白质材料的表面。

2.1.1 ATRP的动力化模型研究

为了能够更深入地了解和控制聚合过程，通过ATRP动力学模型化并耦合不同操作方式下的反应器模型已成为必然，它可以更精确地控制大分子链结构，如分子量及其分布、共聚组成及组成分布，同时还能优化聚合条件。

在聚合反应工程领域，一个完善数学模型的建立对于传统的实验和经验是有力的补充。而建立在第一性原理以及实验验证的基础之上的可靠模型，可以作为实际操作的替代品，用于一些实验费用高，操作不方便或者不安全的研究中。

2.1.2 ATRP法制备功能高分子材料

在纳米无机粒子中，SiO2作为一种优良的结构和功能材料，具有高表面活性、高比表面积、低比重、耐高温、耐腐蚀以及无毒无污染等性能，在陶瓷、塑料、橡胶、涂料和催化剂等许多领域有着广泛的应用。唐龙祥等采用ATRP法在纳米二氧化硅（SiO2）粒子表面接枝聚苯乙烯（PS），并以此对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ SBS）进行改性。结果证明具有核壳结构的纳米SiO2-g-PS复合粒子在SBS中具有良好的分散性，使SBS的力学性能、热稳定性及高温玻璃化转变温度提高。

磁性高分子微球因兼具无机磁性材料的磁响应性和有机高分子材料的表面功能性，自上世纪七十年代以来，在细胞分离、固定化酶、核酸检测、靶向药物、核磁成像等领域的研究应用越来越多。郭卫强等在制备磁性微球的过程中引入了ATRP反应，直接在磁性粒子内核上枝节上对氯甲基苯甲酸，以此为引发剂，引发苯乙烯的ATRP反应，然后以此大分子微球引发丙烯酸的ATRP反应，得到功能化的高分子磁性微球。

北京化工大学的杨鑫超等对天然多糖进行化学修饰，制备具有ATRP引发位点的多糖引发剂，然后通过原子转移自由基聚合，制备以天然多糖为骨架，以不同链长的阳离子聚合物为侧链的阳离子非病毒基因载体，在基因治疗中具有良好的应用前景。

2.2阴离子聚合发展

近二十多年阴负离子聚合在新引发剂体系、新单体开发以及聚合理论方面均取得了进展，出现了配伍负离子聚合LAP、阻滞负离子聚合RAP等概念。实现了对聚合物结构、聚合动力学的进一步控制。在工业方面，阴离子聚合生产规模和产品应用范围扩大，同时也开发出多种新产品，如集成橡胶、负离子合成的高抗冲聚苯乙烯等。国内的负离子产品开发十分迅速，在加氢型负离子聚合产品方面还取得了突破性发展。

2. 2.1.负离子聚合制备弹性体

负离子活性聚合发现于上世纪五十年代，几年后便有工业产品面世。首先是苯乙烯类热塑性弹性体SBS、SIS，紧接着合成出共轭二烯烃均聚

橡胶BR以及共轭二烯烃与苯乙烯的共聚橡胶S-SBR，此后还出现了高韧性聚苯乙烯树脂。溶聚丁苯是负离子聚合的另一重要产品，主要优点表现在能方便地设计分子结构。另外，还可以通过偶联制备加工性能好的星型聚合物，也可对活性末端进行改性制备端基极性化产品。

2. 2. 2.负离子聚合设计合成新材料

负离子聚合能够对聚合物分子结构进行设计和精确控制，其产品正在被广泛使用且还存在潜在的领域。刘国军等采用负离子聚合方法设计合成了不同结构的双亲聚合物，然后进行自组装、光交联制备了星形高分子胶束、平头状高分子胶束、高分子刷、高分子纳米纤维、可调纳米孔道的高分子薄膜。双亲性聚合物的自组装可以和多种学科与行业结合，如药物缓释体系等。北京化工大学采用负离子活性分散聚合制备核壳高分子聚集体。这种聚合物聚集体的壳层可以通过硫化交联， 所得材料为自增强弹性体。我们将其称为弹性基体与补强材料“一体化橡胶”。从国内外发表文章可以看出，负离子聚合已经成为制备新材料的强有力的工具。

2. 2.3.小结

篇9

关键词：高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0083-02

一、《高分子化学与物理》课程特点

经过高分子科学与技术的快速发展，高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域，具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科，高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实，所以在现行中国高等教育的本科专业中，如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。

非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止，该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户，引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位，通晓课程的主要研究对象和研究内容，为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1，2]。通过多年的教学实践证实，对于轻化工程专业（染整方向）的本科生来说，《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。

（一）基础课程，衔接不够

对于轻化工程专业（染整方向）的本科生，高分子的学习显得尤为重要，一方面后续课程（如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等）的学习必须以高分子为学科背景，另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础，因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用，开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础，但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期，《物理化学》等课程也在此学期开设，因此课程开设时间过早，缺乏基础课程的知识，建议在大三上学期开设，以期获得较好的教学效果。

（二）内容多、学时少，课时紧张

《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分，其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势，基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等，涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构（如链结构、聚集态结构等）、分子运动、力学状态与转变，物理性能等。对于高分子专业的本科阶段，通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程，分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业，只开设了《高分子化学与物理》一门课程，48学时，相对来说内容多、课时少。在这样的情况下，教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要，对任课老师是一种不小的挑战。

（三）注重理论，缺乏实践

《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学，但轻化工程专业只开设理论学习课程，没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容，同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力，提高学生的实验技能，相应的实验课程的开设显得非常迫切，能够让所学知识与理论在实验中得到验证，注重理论与实践的结合，让学生从最初的原料出发，选择合适的聚合方法与聚合反应，得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。

二、教学改革举措

针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点，结合本校的实际情况，要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用，重点培养他们的实践与创新能力，作者经过几年的教学实践和摸索，总结了几点教学改革举措。

（一）规划本科培养方案，合理调整课程设置

目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题，建议对本科培养方案进行修改，在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习，这样才能提高学生的学习效率，增强他们的学习兴趣，便于更好地掌握相关理论与知识。

（二）多媒体资源课件与传统板书有效结合

多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点，它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化，能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书，学生不记笔记等问题，严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督，要求授课过程中课件放映与传统板书相结合，将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩，进行综合评定。

（三）增设实验课程，提高学生实践能力

《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程，实验课是对理论课学习的有效补充，通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性，帮助学生理解所学理论知识，因此实验课的教学显得尤为重要，建议在轻化工程专业开设实验课程，但涉及的实验众多，要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面，认真编写实验讲义。此外，学校和学院应重视实验室配套设施建设，突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架，增加启发式实验和创新性实验所占比例额，注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合，开动学生的思维，发挥学生的潜质，提高学生的创新意识。

（四）理论联系实际，注重启发式教学

《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程，但它也是一门应用性很强的课程，高分子材料用途广泛，遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面，因而在课程讲授时注重理论联系实际，将抽象的概论、理论与实际应用有机结合，将对课堂教学效果起到重要的促进作用。

三、创新能力的培养

（一）培养方案中开设新生研讨课和专业导论课

为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情，可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课，以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍，了解专业背景，告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的，加强学科平台课程的学习至关重要。

（二）实施学生双导师制

全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段，企业导师和校内导师组成课程小组，共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务，使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。

（三）强化实验课程学习和创新能力培养

实验课程采用自主设计实验，在实验大纲的规范下完成实验要求，将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下，实现学生创新训练的全参与和全覆盖，指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用，达到学以致用的目标。

（四）强化学生的毕业论文（设计）指导

毕业论文（设计）是学生毕业离校前最后一个实践性环节，也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节，因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计，充分发挥学生所学知识与理论的应用，提升学生运用知识的综合能力，强化学生的专业基础。同时，轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多，学科交叉特色鲜明，为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。

四、结语

根据国内外行业需求和自身特色，通过教学改革与实践，围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标，通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式，注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合，全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣，为学生的学习与工作奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报，2010，（5）：74-78.

[2]刘兆丽，曹亚峰，谭凤芝，李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊，2013，（1）：82-83.

[3]喻湘华，鄢国平，李亮，吴江渝，郭庆中，曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊，2011，25（3）：68-70.

[4]胡建设，周爱娟，王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报，2010，（5）：70-73.

篇10

关键词：施陶丁格；高分子理论；化学史料

文章编号：1005-6629(2011)12-0063-05　中图分类号：G633.8　文献标识码：B

在现代化学史上，20世纪的二十到三十年代是个关键时期，因为它正是现代化学建立的初期。以共价键的提出为契机，现代化学家和部分物理学家开始着手奠定现代化学的理论基础。例如，量子化学和高分子化学两个领域。在量子化学领域，以美国化学家鲍林为代表，展开了对分子结构的准确描述和对化学键本质的探索，这方面的内容在前文中已作介绍。在本文中，将重点陈述和探讨德国化学家施陶丁格，为建立高分子理论而走过的艰难历程，以及他为高分子合成材料的发展所作出的历史性贡献。

1　化学实践召唤创新的高分子理论

施陶丁格(Hermann Staudinger，1881～1965)，德国有机化学家和高分子化学家，出身于沃尔姆斯一个知识分子家庭，父亲是位哲学教授。施陶丁格自幼爱好化学和化学实验，曾就读于达姆施塔特大学、慕尼黑大学，1903年获哈雷大学博士学位。后赴斯特拉斯堡大学深造，1907年任该校讲师，1908年任卡尔斯鲁厄工业学院副教授，1912年任苏黎世工业大学有机化学教授。1926年任弗赖堡大学化学教授，1940年任该大学高分子化学研究所所长，一直工作到1951年退休并任名誉教授终生。

施陶丁格从事高分子化合物研究，为此付出了常人难以想象的心血和代价。其重要原因在于，他所面临的研究对象既是古老的又是新生的，无论是高分子化合物的性质，还是高分子化合物的分子结构以及高分子化合物的改性和合成，都存在着新的实践和旧的理论或新的理论与传统观点之间的冲突。众所周知，高分子化合物自古以来就有之，一般称之谓“天然高分子物质”，它与人类的生活密切相关。例如，作为食物的蛋白质和淀粉，作为织物纤维的棉、毛和丝，作为涂料的天然树脂和油漆等都属于这类物质。不过在古代都是采集来这些物资后直接加以利用，没有什么化学加工，因此还谈不上对高分子物质的化学研究。早先，人们虽然天天在与天然高分子物质打交道，但对它们的本性却一无所知。随着社会生产力和化学技术的发展，从19世纪中叶开始，人们逐步涉及对天然高分子物质的化学改性的实践活动，已使它们更适应于工业、生活中某种需要的性能要求。而正是在这种化学改性的实践过程中，有些化学家开始了对天然高分子物质本性的探求。

1.1天然高分子物质的核心改性

首先应该提到的是橡胶的加工工艺。据记载，哥伦布第二次航海(1493-1496)到达拉丁美洲的海地时，曾发现当地土著人已经开始利用天然橡胶。1735年，法国科学院考察队在南美洲亚马逊河河谷发现野生橡胶树林；1876年，橡胶树中最重要的品种海维亚巴西橡胶被移植到英国，其后又移植到锡兰(现斯里兰卡)，而在今日马来西亚、印度尼西亚、泰国及越南等地得到了大发展。19～20世纪之交，亚洲地区橡胶的出口量已经达到7000多吨。而要将大量天然橡胶变为适合人们所需的橡胶制品，需要一系列的橡胶加工工艺将其改性。

第一步是解决固体生胶的溶解问题。最初是采用添加松节油和乙醚，后改进采用橡胶与硫磺及少量铅粉共煮变成弹性既好，又不发粘，而且坚韧的制品。这便是最早将线型天然橡胶分子用硫磺作交联剂，使其形成网状结构的成功尝试。这种硫化工艺从1885年开始被广泛采用并运用于橡胶轮胎的制造。20世纪初期，这种硫化橡胶工艺获得了进一步发展，其主要表现是硫化促进剂(苯胺)和补强剂(碳黑)的应用，以促进硫化过程的加速和硫化温度的降低。这不仅降低了成本，而且改善了橡胶轮胎的强度和耐磨性，从而提高了生产效率和产品质量。

其次，天然纤维素的化学改性也是一项意义重大的天然高分子加工工艺。主要涉及硝化纤维即“火药棉”的制造和“人造丝”的制作。1846年，瑞士化学家申拜恩(C.F.Schonbein)用硝酸一硫酸混合酸处理纤维素得到了火药棉(含氮量在12.0～13.5％，相当于纤维素三硝酸)。起初火药棉不稳定易爆炸，后经对产品长时间的水煮打浆处理、经干燥得到化学稳定的硝化棉。1868年，有化学家建议把压缩的硝化棉用作高级炸药；1875年，瑞典化学家诺贝尔(A.B.Nobel，1833～1896)发现硝化甘油和火药棉(或硝化棉)混合可以生成一种比较稳定而又具有强大爆炸性的胶状物(含有92％的硝化甘油和8％的火药棉)；它是最强烈的炸药之一，常用于爆破岩石、开山筑路。如果把其中的硝化甘油的比例减少，可以得到慢性炸药，用于作炮弹的发射药，具有重要的军事意义。

关于诺贝尔，值得推荐的是他把一生都献给了科学事业。他的主要化学发明都与炸药有关，每一次化学实验都是在死神的威胁下进行的。为了向大自然索取动力，他宁愿付出血的代价。尤其令人崇敬的是，他把因从事与炸药有关的商业活动而积蓄的财产设立一项专用基金，并立下遗嘱：“将上述财产兑换成现金，然后进行安全可靠的投资，以这份资金成立一个基金会，将基金所产生的利息每年将给在前一年中为人类作出杰出贡献的人。”一一这就是当今学术界最高荣誉诺贝尔奖的由来。

改性后的纤维素(硝酸纤维以及后来兴起的醋酸纤维)更广泛的用途则是制作人造丝。“人造丝”的想法是人们受自然界生物功能的启示而产生的。通常人们对蜘蛛、蚕等昆虫吐丝结网作茧的奇妙自然现象颇感兴趣。作为先行者是一些动物学家详细地研究了吐丝的蝶、蛾类的生理构造，发现它们的体内有许多粘稠的液体，通过它们的小口吐出，遇到空气便会凝结成丝。有些化学家从中也受到某种启迪，试图用人工方法仿制出类似的粘液，然后通过小孔进行抽丝。前面提到的申拜恩，在1846年制得的纤维素硝酸酯溶于有机溶液后，就具有这种类似粘液的性能。1855年，安地玛尔(A Andemars)以桑树枝为纤维原料，将其硝酸酯溶在乙醚一乙醇混合溶液中后，再把所得粘液通过毛细针管挤压到空气中，溶剂蒸发后就凝固成光亮、柔韧的丝，从而获得世界上第一根人造丝(Artificial Silk)。但这种物质极易爆燃，妨碍了它的工业化生产。后经法国技师夏东奈(H.de Chardonnet)革新，把棉花的硝化纤维素用NH4HS脱硝转化成安全脱硝硝化纤维素，再把它溶于酒精一乙醚后抽成人造丝，并于1889年，在巴黎国际博览会上展出，引起轰动，受到人们的赞赏。1891年，

夏东奈在法国贝尚松建厂，日产约50公斤，成为世界上第一家人造丝厂。这项天然纤维素改性的加工工艺的成功，向人们展现了人造丝的光辉前景，并有力推动了这方面的研究。

1.2高分子物质本性的探究

正是在对天然高分子物质进行化学改性的化学实验和生产实践中，化学家们开始了对高分子物质的性质与结构的理论性探究。这种探究长期以来进展缓慢，是跟高分子物质本身的复杂特性有着密切关系，例如，化学家们―直搞不清高分子的分子量究竟是多少；为什么它难于透过半透膜而类似胶体；为什么它没有固定的熔点和沸点且不太容易形成结晶等问题。以当时流行的化学观点来看，这些独特的性质是很难理解的。于是，个别化学家开始尝试一种对高分子物质性质的理论解释。

早在1861年，胶体化学的奠基人、英国化学家格雷阿姆(T.Graham，1805～1869)曾将高分子物质与胶体相比较，认为高分子是由一些小的结晶分子形成的；并从高分子溶液具有胶体的某些性质着眼，提出了所谓“高分子的胶体理论”。该理论在一定程度上解释了某些高分子的特性，得到较多称谓“胶体论者”的化学家们的支持。他们套用胶体化学的理论观念来阐述高分子物质的可能存在的结构，认为：“纤维素是葡萄糖的缔合体”，即认为它是一种小分子的物理集合。19世纪末，随着人们对胶体一系列物理化学特性的发现及展开，一些从事胶体化学研究的物理化学家进一步助推了“高分子胶体论”，并将其引伸为“高分子聚集体论”。该理论认为：胶体是一种物理的凝聚体，而有胶体性质的高分子化合物不仅是一种小分子的物理聚合或缔合；而且它还是由小分子借分子间的范德华力而结合产生的聚集体所组成。该理论强调高分子特性和分子外部作用力的对直与关联。

20世纪初期，当施陶丁格初登高分子化合物研究舞台之际，他所面临的理论境况是：胶体论者或聚合体论者主导着高分子化合物性质与结构研究的局面。对于施陶丁格来说面临着这样的抉择：要么顺应胶体论或聚集体论的潮流去推波助澜；要么努力创新去开拓研究高分子化合物性质与结构的新途径。施陶丁格选择的是后者，因为他崇尚：“研究学术，最重要的是需要具有自由的意志和独立的精神；没有自由思想、没有独立精神，就不可能发现科学真理，亦即不能研究学术理论”。基于长期从事有机合成反应的研究，施陶丁格大胆着手对这种新途径的探究。他从1908年就开始了对人工合成橡胶的研究，发明了“异戊二烯合成法”。1912年到1926年，施陶丁格就任瑞士苏黎世工业大学教授期间，还着重研究了乙烯酮、异戊二烯等不饱和烯烃。他从这些化合物的大量反应中发现和归纳出一个很值得关注的规律性特点，即这类化合物不仅容易与其他物质发生加成反应，而且它们自己还能进行自聚(即自身加成)。这样所生成的物质虽然在化学成分上与原来的单体没有什么不同，但化学性质和物理、机械性能都表现出极大差异。于是他指出：这不是一般的有机合成，而是一种新型的反应，即加成聚合反应；由苯乙烯聚合成聚苯乙烯就是典型的案例。异丁烯、醋酸乙烯酯等单体的聚合反应也产生类似的结果。很多实验表明，高分子物质可以由低分子单体物质经化学键(共价键)重复连接聚合而成。这―重要发现后来就导致高分子理论的诞生。

从20世纪20年代起，施陶丁格在论文中首先使用“Makromolekul”(高分子)这一名词来标记这类聚合物；并不断阐明他的这种观点，强调指出：“这类聚合物的微粒是真正的分子，并不是小分子的物理集合(或缔合)物。而且事实上，休想用别的任何试剂使它变成我们通常所说的那种典型的低分子溶液”。显然，施陶丁格的这种新观点是与当时流行的并占主导地位的“胶体论”或“聚集体论”的观点是相对立的。于是，一场激烈的学术论争已经不可避免。

2　学术论争中诞生的高分子理论

1922年，施陶丁格明确提出了高分子是由长键大分子构成的观点，他把当时作为小分子聚合体的一批有胶体特性的物质(橡胶、纤维素、淀粉、蛋白质等)看成是由成千上万个碳原子通过聚合反应由共价键连接起来的长链状大分子(或高分子)。这种创新的高分子观念动摇了胶体论或聚集体论的基础。同时，由于施陶丁格的高分子理念超越了当时的分子概念，跟传统的观念相抵触而互不相容，故遭到胶体论者或聚集体论者激烈反对。不少持保留态度的学者曾劝阻他：离开大分子(或高分子)这个概念吧!根本不可能有大分子那样的东西存在；有的甚至责难他缺乏足够的实验根据又无法证明所谓的高分子的分子量是多少。

面对种种对高分子理论的非议，施陶丁格没有退缩。他―方面认真地思考反对者的质疑，深入地对高分子概念进行再论证；另―方面设法在理论与实践的结合上去解决高分子物质的分子量的测定问题。此时，关键是要直面责难、大胆宣传正确的理论主张。为此，施陶丁格先后在1924年及1926年召开的德国博物学及医学会议上、1925年召开的德国化学会的会议上多次详细介绍和阐明了自己的高分子理论，跟“胶体论者”或“聚集体论者”展开了面对面的学术辩论。这场持续多年的学术论争，主要围绕三大焦点问题而展开。

2.1橡胶加氢过程实质的研判

胶体论者或聚集体论者认为，天然橡胶等是通过小分子之间的范德华力而缔合起来的；这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们甚至预言：橡胶加氢将会破坏这种缔合，得到的产物将是一种低沸点的小分子(或低分子)烷烃。施陶丁格从理论与实践的结合上加以批驳。他首先研究了天然橡胶的加氢过程，结果得到的是加氢橡胶而不是低分子烷烃；并且加氢橡胶在性质上与天然橡胶几乎没有什么区别。实践结果增强了施陶丁格关于天然橡胶是由长链大分子构成的信念。随后他又将成果推广到多聚甲醛和聚苯乙烯，指出它们的结构同样是由共价键形成的长链状大分子。

2.2高分子溶液的粘度和分子量的关联

施陶丁格认为，测定高分子溶液的粘度可以换算出其分子量，而根据分子量的多少就可以确定它是大分子还是小分子。“胶体论者”或“聚集体论者”则认为，粘度和分子量没有直接的关联。由于当时缺乏必要的实验证明，施陶丁格起初显得比较被动，但他没有就此却步。1927年他提出：通过测定高分子稀溶液的粘度来验证高分子具有惊人巨大的分子量，这在实践中是有规律可循的。经过多年的努力，他终于在粘度和分子量之间建立起了定量关系式，这项工作在1936年导致了著名“施陶丁格粘度公式”的诞生：η=KmM，其中η代表高分子溶液的特性粘度、M为分子量、Km是由高分子的种类、溶剂性质和温度、浓度等因素所决定的常数。当Km为常数时，粘度与分子量之间存在线性关系，从而揭示出了粘度与分子结构间的内在联系。实验可以证明，任何一种高分子溶液的粘度总是与它的长链分子中的链节数(或单体的数目)成比例。

2.3高分子结构中晶胞与其分子的关系

学术论争双方都使用x射线衍射法来测定纤维素结构和拉伸橡胶的数据，均发现单体(小分子)与晶胞大小很接近，但双方对此的看法却截然不同；“胶体论者”或“聚集体论者”认为一个晶胞就是一个分子，晶胞通过晶格力相互缔合形成高分子；施陶丁格则认为，晶胞大小与高分子本身大小无关，一个高分子可以穿过许多晶胞，从一个结晶区通过一个无定形区，然后再进入另一个结晶区。双方对同一实验观测事实有着不同的解释，可见科学的解释有时与科学的实验同样重要。正当双方观点争执不下时，出现了一个转机，那就是在1923～1925年期间，瑞典化学家斯维德贝里(Theodor Svedberg，1884～1971)发明了超速离心机，获得比地球表面的重力加速度大几十万倍的力场，由此可利用沉降速度法测定出蛋白质的分子量在1.2万～200万之间(系指平均分子量)。同时，还创造出电泳和吸附方法，用以分离和提纯胶体和高分子化合物。这一事实，为施陶丁格的高分子聚合物的存在及其理论提供了直接的证明。1926年，斯维德贝里因发明超速离心机并用于研究高分散胶体物质和高分子化合物而荣获诺贝尔化学奖。

以此为转机，学术辩论双方的力量发生了显著的变化。在1928年召开的德国化学会上，除个别人仍持保留态度外大多数有机化学家和物理化学家都放弃了原先持有的“胶体论”或“聚合体论”观点。有两位主要反对者(马克和迈耶)则公开承认错误，同时高度评价了施陶丁格的科学思想、理论与实践以及坚韧不拔的科学精神。令人感动的是，他们还以实际行动具体协助施陶丁格完善与发展高分子理论。有机化学家和物理化学家们开始统一在高分子科学思想理论的旗帜之下。1932年，施陶丁格总结了自己的高分子理论，出版了划时代的名著《高分子有机化合物》，标志了高分子学科的诞生。

3　高分子理论经受住实践的检验

在学术论争中诞生的高分子理论是否是科学真理，最终还得经受实践的检验。实践表明，直至20世纪30年代末，美国化学家卡罗瑟斯(W.H.Carothers，1896～1937)在高分子理论指引下，按照缩聚反应的原理，研制成功了人造尼龙纤维，施陶丁格的高分子理论由此才得到科学界的普遍接受、认可和赏识。那是在1927年，美国伊利诺斯大学和哈佛大学的年轻化学教授卡罗瑟斯接受杜邦公司的邀请，研究高分子物质的合成和结构问题。他先通过二元醇和二元酸进行缩合聚酯反应的研究，对反应物配比严格要求，从而发现了缩合聚合的规律。1930年，他与助手希尔发现乙二醇与癸二酸缩合而得到的聚酯，其熔融物能拉伸成长纤维状的细丝，具有可纺性。而且冷却后仍可拉伸，强度和弹性并随增加担脂肪醇与脂肪酯的缩聚物熔点偏低，而且易水解，所以不适用作纤维使用。于是，他们转而集中精力研究聚酰胺，以二元胺替代二元醇，发现聚酰胺具有聚酯的各种特性，熔点高、耐水性也好。

卡罗瑟斯及其助手以极大的韧性合成了_上百种聚酰胺，最终筛选出由己二胺和己二酸反应生成的聚合物，命名为“Nylon-66”(即尼龙66，两个“6”分别代表二胺和二酸中的碳原子数)，由此奠定了熔体纺丝的生产工艺流程，包括缩聚、熔体纺丝及在室温下的冷拉伸等。尼龙66的生产规模发展很快，当时的杜邦公司曾用“我们生产如钢丝一样结实，像蜘蛛网那样纤细的具有美丽光泽的尼龙丝”的广告吸引顾客，加上可观的商业利润和市场需求的刺激，各国开始陆续建厂投产。以高分子化学工艺为基础的人工合成纤维材料开始走向世界。

正是高分子理论的建立，人造尼龙纤维的试制成功和大分子量测定方法的完善(渗透压法及光散射法相继成为有效的测定高分子物质分子量的手段)使高分子化学成为发展最迅速、应用最广泛的新兴学科之一。施陶丁格本人由于在这方面做出的开创性贡献而荣获1953年诺贝尔化学奖。

施陶丁格在高分子领域研究取得成功以后，开始按照早年的设想，将研究的重点逐步转向生物学领域。不过从实质上看，只是拓展了高分子的研究范围。事实上，他当初选择高分子这―课题时，就曾考虑到他与植物学的密切关系。早在1926年，他就曾预言大分子(或高分子)化合物在有生命的有机体中，特别是蛋白质之类的化合物中起着重要作用。于是一旦时机成熟，他顺理成章地将大分子(或高分子)概念引入生物学，积极倡导分子生物学的建立。他和妻子、植物生理学家玛格达-福特合作研究高分子和植物生理学的关系，在科学探索的道路上开始了新的征程。

要证明大分子(或高分子)同样存在于动植物等有生命的生物体内，施陶丁格夫妇俩认为最好能找到除了粘度法以外的其他方法，以证明高分子确实存在及其具体存在的方式。经过两年多的努力，他们利用电子显微镜等现代观测手段，终于用事实证明了生物体内存在着大分子(或高分子)即糖、脂、蛋白质和核酸及其衍生物等生物大分子。可是这项有重要意义的工作因希特勒法西斯的上台和第二次世界大战的爆发而被迫中断，施陶丁格所在的研究所毁于战火。第二次世界大战一结束，施陶丁格立即恢复了_一度中断的关于生物有机体中大分子的研究。1947年，他的新著《高分子化学和生物学》出版。在该著作中，施陶丁格尝试性地描绘了分子生物学的概貌，为分子生物学这一前沿学科的建立与发展打下了必要基础。此外他还关注着高分子化学的进展，为了配合高分子学科的继续发展，1947年起，他还主持编辑了《高分子化学》这一专业杂志。1961年，发行了新版《高分子有机化合物：橡胶和纤维素》。

总之，以20世纪30年代施陶丁格建立起现代高分子学说为开端，新的合成高分子化合物被不断地开发出来，尤其是20世纪50年代以后，伴随着石油化工的发展，高分子化学工业日新月异，发展迅猛。如今，塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料及胶粘剂等高分子材料在日常生活中的应用已无所不在，同时也遍及所有工业部门和科技领域。随着高分子化学工业的高速发展，新颖的高分子材料给传统的材料结构带来了深刻变化。这就要求人们继续深化它们的结构与性能特征以及所涉及的基本理论，并探索高分子新的制法及其加工工艺。这样一门以有机化学、物理化学、生物化学、分子物理学等为基础的新科学一一“高分子科学”就应运而生。

迄今为止，高分子科学已成为一门相当完整、相对独立的基础科学分支。从施陶丁格的“高分子化学”到如今的“高分子科学”，人们对高分子化合物及其合成的研究又完成了一次认识上和实践上的飞跃。抚今追昔，人们不禁深深怀念施陶丁格的创新精神和杰出贡献。可以期望，施陶丁格和他的“高分子”理念将久远地共存于人们的心中。

参考文献：