《天然大分子及环境友好材料》课程教学大纲

《天然大分子及环境友好材料》

1.课程编号

1020912142.课程名称天然大分子及环境友好材料

3.高等教育层次本科

4.课程在培养方案中的地位课程性质选修对应于材料化学专也；属于专、业课程基本模块BZ

5.开课学年及学期非强制，建议大学三年级

6.先修课程（a必须先修且考试通过的课程，b必须先修过的课程，c建议先修的课程）a无机化学，有机化学；物理化学；材料化学c

7.课程总学分

3.0总学时

488.课程教学形式2双语课

9.课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学结果）（必填项）通过课程学习，使学生知悉多种天然大分子及环境友好材料的化学与物理特性及结构特

[1]点，理解对天然大分子及环境友好材料进行物理和化学改性的必要性及基本原理能够根据环境友好高分子材料的结构特点，利用现有环境友好高分子材料降解性能评价

[2]理论及方法，解决不同类型环境友好高分子材料的降解行为研究的问题拥有根据所掌握的材料结构与性能关系的理论，在环境友好高分子材料结构调控过程中，

[3]具有分析推断高分子相关性能变化趋势的能力，形成对于环境友好高分子材料进行结构设计的思维模式从而为拓展天然大分子和环境友好高分子材料的应用奠定基础通过课程的学习和专题学习的锻炼，使学生能够将所获得的分析问题能力和解决问题能

[4]力运用到其他相关的科学研究项目中，具备对高分子材料领域研究基本的科学素养

10.课程教学目标与教学效果评价（如填此项则上一项可不填）课程教学目标（给出知教学效果评价识能力素养各方面的的具体教学结果）（必不及格及格，中良优填）知悉和理解多完全不知对天然大分子对天然大分子对天然大分子

1.

1.的化学与物理的化学与物理的化学与物理种天然大分子的化道，学与物理特性及结对天然大特性，对材料特性，对材料进特性，对材料进

2.构特点，对天然大分分子的化学与进行物理和化行物理和化学行物理和化学子进行物理和化学改学改性的基本改性的基本原理改性的基本原理性的基本原理物理特性，对材原理能理解，但能完整理解，但不能完整系统地理料进行物理和不完整系统，存在断点解化学改性的基本原理，有碎片化的理解知悉和理解多种环境完全不知道，对环境友好材对环境友好材料对环境友好材料

2.L友好材料的结构特点，

2.对环境友好料的结构特点，的结构特点，对的化学与物理特理解对环境友好材料材料的结构特对材料进行物材料进行物理和性及结构主要特进行物理和化学改性点以及对材料理和化学改性化学改性的基本点，物理和化学的基本原理进行物理和化的基本原理能原理能完整理改性的基本原理学改性的基本理解，但不完解，但不系统，能完整系统地理原理，有碎片化整存在断点解的理解能够根据环境友好高.完全不知道整体上具备根整体上具备根据具备根据环境友

3.1分子材料的结构特点，环境友好高分据环境友好高环境友好高分子好高分子材料的利用现有环境友好高子材料的结构分子材料的结材料的结构特结构特点，利用分子材料降解性能评特点，或者有碎构特点，利用现点，利用现有环现有环境友好高价理论及方法，解决不片化理解有环境友好高境友好高分子材分子材料降解性同类型环境友好高分

2.能够运用零碎分子材料降解料降解性能评价能评价理论及方子材料的降解行为研的环境友好高性能评价理论理论及方法，解法，解决不同类究的问题分子材料降解及方法，解决不决不同类型环境型环境友好高分性能评价理论同类型环境友友好高分子材料子材料的降解行及方法，分析解好高分子材料的降解行为研究为研究的问题的决不同类型环的降解行为研的问题的能力，能力境友好高分子究的问题的能有一定的系统材料的降解行力，但缺乏系统性，但系统性方为研究的问题性面存在断点,拥有根据所掌握的完全没能力根整体上拥有根整体上拥有根据拥有根据所掌握

41.材料结构与性能关系据所掌握的材据所掌握的材所掌握的材料结的材料结构与性的理论，在环境友好高料结构与性能料结构与性能构与性能关系的能关系的理论，分子材料结构调控过关系的理论，在关系的理论，在理论，在环境友在环境友好高分程中，具有分析环境友环境友好高好高分子材料推断高分子相关性能好高分子材料分子材料结构子材料结构调控结构调控过程变化趋势的能力，形成结构调控过程调控过程中，分过程中，分析推中，分析推断高对于环境友好高分子中，分析推断高析推断高分子断高分子相关性分子相关性能变材料进行结构设计的分子相关性能相关性能变化能变化问题的能化问题的能力思维模式具备对高分的变化问题问题的能力整力整体上形成整体上形成了对子材料领域研究基本

2.具有零碎的对体上形成了对了对于环境友好于环境友好高分的科学素养于环境友好高于环境友好高高分子材料进行子材料进行结构分子材料进行分子材料进行结构设计的思维设计的思维模结构设计的概结构设计的思模式和科学素式具备对高分念维模式，但缺乏养，有一定的系子材料领域研究系统性统性，但系统性基本的科学素方面存在断点养

11.课程教学目标与所支撑的毕业要求对应关系（公共平台课无需细化到毕业要求指标点（见各专业培养方案说明书），暂无专业认证需求的专业下表可选填）毕业要求（指标毕业要求（指标点）内课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体点）编号容教学结果）

12.教学内容、学时分配、与进度安排教学内容学时所支撑的课教学方法与策略（可结合教学形分配程教学目标式描述）（选填）第一章源于植物界的天然大分子课堂讲授课堂讨6目标

11.1概述论目标2简单的碳水化合物

1.2纤维素

1.3棉花

1.4纸张

1.5淀粉

1.6其他的碳水化合物基聚合物

1.7木质素

1.8其它来自植物界的天然产物

1.9课堂讲授课堂讨第二章源于动物界的天然大分子8目标1论

2.1概述目标2氨基酸

2.2专题学习蛋白质

2.3蛋白质的结构

2.4酶

2.5羊毛

2.6动物丝

2.7课堂讲授6第三章聚-羟基酸酯系列目标3PHA1课堂讨论

3.1概述目标2专题学习的力学性能和热性能

3.2PHA目标3微生物生产的过程简述

3.3PHA目标的应用

43.4PHA的研究展望

3.5PHA第四章可生物降解的聚酯酰胺6目标1课堂讲授课堂讨论目标概述

24.1专题学习聚酯酰胺的合成

4.2目标3羟基酸与氨基酸的共聚物

4.3a-a-目标4聚酯酰胺的结构及性能

4.4研究进展

4.5课堂讲授8第五章热塑性的淀粉基可生物降解高聚物目标1课堂讨论目标概述

25.1专题学习淀粉的物化性质

5.2目标3热塑性淀粉及其混合物

5.3目标4改性的热塑性淀粉聚合物

5.4热塑性淀粉聚合物的商业应用

5.5热塑性淀粉聚合物与传统聚合物

5.6热塑性淀粉聚合物的研究进展

5.7目标课堂讲授81第六章聚乳酸基生物塑料课堂讨论目标概述

26.1专题学习聚乳酸的性质

6.2目标3聚乳酸共混物

6.3目标4聚乳酸基生物塑料的塑性研究

6.4聚乳酸基生物塑料的老化和降解

6.5聚乳酸基生物塑料的应用

6.6课堂讲授课堂讨论6第七章环境可降解聚合物的评价及降解机理目标1专题学习评价标准的必要性

7.1目标2生物基聚合物的评价

7.2目标3聚合物的生物降解机理

7.3目标聚合物生物降解的实验室研究

47.4国内和国际的生物降解聚合物评价标准的进展

7.

513.考核与成绩评定平时成绩、期末考试在总成绩中的比例，平时成绩的记录方法考核方式开卷考试严格评分标准，严格复查，严把质量关，针对所有教学目标

[1]考核

[2]成绩构成平时提问作业10%,专题讨论20%；期末考试占70%；成绩评定各项考核项目均按照百分制给分，记录在成绩表中，总评成绩时按照各项比

[3]例进行加权，然后总和得出考核成绩，分以下为不及格，分（含）分为及格，6060〜70分（含）分为中等，分（含）分为良好，分（含）分为优秀70〜8080〜9090〜

10014.教材,参考书

[1].R.Smith.Biodegradable polymersfor industrialapplications[M].WoodheadPublishing Limited,Cambridge,England,

2005.

[2].C.E.Carraher.Giant molecules:Essential materialsfor everydayliving andproblemsolving,2nd Edition[M].John WileySons,Inc.,New Jersey,USA,

2003.

[3].Recent progressin Natural Macromolecules,abstracted fromtop academicjournals.

15.大纲说明本大纲是根据我校材料化学专业进行双语教学的要求而制定

[1]在保证基本教学要求的前提下，教师可以根据学科发展，对内容进行适当的调整、补充

[2]本课程是一门专业基础课程，适合材料化学及其相近本科专业本课程的目的是培养学

[3]生能够掌握天然大分子及环境友好材料的化学与物理特性以及改性方法，同时学习天然大分子及环境友好材料的降解机理、评价方法与应用本课程的学习可以培养学生运用所学的基本理论和改性方法认识和分析各种高分子材料的结构和性能关系的能力和创新意识，提高学生对于高分子材料结构和性能关系的认识，为学生将来继续研究生学习或从事相关工作奠定基础同时通过开展双语教学，能够掌握高分子材料领域中的专业英文词汇，提升学生理解英文科技文章的能力，使学生了解本学科的最新发展动态和技术前沿，为学生的国际化发展奠定基础通过课程学习和专题综述锻炼，使学生掌握基本的表达、沟通和协作技巧，养成团队工

[4]作所需的责任感、主动性和包容性等基本素质，形成与他人密切合作解决科研问题的行为习惯Natural Macromoleculesand EnvironmentallyDegradable PolymerCoursecode:102091214Course name:Natural Macromoleculesand EnvironmentallyDegradable PolymerLecture Hours:48Laboratory Hours:0Credits:3・0TermIf necessary:Couise willbe gearedtoward materialsscience andengineering studentswithjunior.Prereqiiisites:.Inorganic Chemistry,Organic Chemistry,Physical Chemistry,Course Description:This coursefamiliarizes studentswith thephysical andliving worldand tomakescientifically informedcontributions tomany academicfields andsociety atlarge.Naturalmacromolecules chemistrypair achemistry scaffoldwith molecularlyfocused course-workin natural macromolecules.The specificcharacters ofstarch,celluloses andsilk couldbeunderstood carefully,and themulti-level proteinstructures aremainly discussedbased ontheknowledge of polymer.It provides students considerableflexibility toexploresub-disciplines ofnaturalmacromoleculesin waysthey findmost stimulating.Also,it coverstheunderlying physicalprinciples,application andchallenges inthe biodegradable polymerfield.The synthesis,degradation andapplication of PHA,PEA andPLA wouldbecomprehended further.Examples fromthe latestresearch inbiodegradable polymer areanalyzed.Students engagein collaborativeresearch revieweach other.This innovativecurriculumprovidesstudentsa solidfoundation inboth naturalmacromolecules anddegradablepolymer,and preparingfor graduateschool researchor ajob inthe commercialdevelopmentofpolymer.Course Outcomes:After completingthis course,a studentshould beable to:•To understandthe fundamentalunderlying principlesof themost importantclassesof naturalmacromolecules andbiodegradable polymer.•To knowhow tocharacterize andcompare biodegradable polymer.•To knowhow biodegradablepolymeraredesigned tosuit particularapplications.•To knowthe majorapplications ofbiodegradablepolymerin biomaterialsandenvironmental area.•To learnabout emergingbiodegradablepolymerdevelopment andwhere toreadabout futureadvances.•To developcritical thinkingskills involvedin evaluatingnew polymer.•To communicatewell-researched opinionsto others.Course Content:Lectures andLectureHours:Chapter1Natural Macromoleculesoriginated fromthe PlantKingdom6hrs

1.1Introduction

1.2Simple Carbohydrates

1.3Cellulose

1.4Cotton

1.5Paper

1.6Starch

1.7Other CarbohydratePolymers

1.8Lignin

1.9Other NaturalProducts fromPlantsChapter2NaturalMacromoleculesoriginated fromthe AnimalKingdom8hrs

2.1Introduction

2.2Amino Acids

2.3Proteins

2.4Protein Structure

2.5Enzymes

2.6Wool

2.7SilkChapter3Polyhydroxyalkanoates6hrs

3.1Introduction

3.2Mechanical andthermal propertiesofPHA

3.3Process developmentand scaleup formicrobial PHAproduction

3.4Applications ofPHA

3.5Future developmentsChapter4Biodegradable polyesteramides6hrs

4.1Introduction

4.2Polyester amidessynthesis

4.3Polydepsipeptides

4.4The structureand propertiesof Polyesteramides

4.5Further informationChapter5Thermoplastic starchbiodegradable polymers8hrs

5.1Introduction

5.2Properties ofstarch

5.3Thermoplastic starchand theirblends

5.4Modified thermoplasticstarch polymers

5.5Commercial applicationsand productsfor thermoplasticstarch polymers

5.6Thermoplastic starchpolymers-looking beyondtraditional polymerapplications

5.7Future developmentsChapter6Polylactic acid-based bioplastics8hrs

6.1Introduction

6.2Properties ofPLA

6.3Blends ofPLA

6.4Plasticization ofPLA-based bioplastics

6.5Aging andbiodegradation

6.6Applications ofPLA basedbioplasticsChapter7Standards forenvironmentally biodegradableplastics andmechanismof degradation6hrs

7.1Why standardsare necessary

7.2Bio-based polymers

7.3Mechanisms ofpolymer biodegradation

7.4Laboratory studies

7.5The developmentof nationaland internationalstandards forbiodegradable plasticsGrading;:Assessment Theexam papersare proposedin English,and Chineseresponses arerequested.Lecturer wouldgo overthese paperscarefully,which thenare reviewedby theteachinggroup ofteachers tocontrol thequality.Gradingfinal exam70%,topic presentation20%,each discussion+answering question10%TextReference Book:

[1]R.Smith.Biodegradable polymersfor industrialapplications[M].WoodheadPublishing Limited,Cambridge,England,

2005.

[2]C.E.Carraher.Giant molecules:Essential materialsfor everydayliving andproblemsolving,2nd Edition[M].John WileySons,Inc.,New Jersey,USA,

2003.

[3]Recent progressin NaturalMacromolecules,abstracted fromtop academicjournals.。