高分子化学

Polymer Chemistry

9982321

82MSORM202

菊池　明彦

Akihiko Kikuchi

2024年度後期

2024 Second semester

月曜1限

Monday, first period

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

三大材料の一つである高分子の合成全般を基本的な立場からながめ､少なくともその原理と特徴を理解できるようになる。また、合成高分子の応用展開を理解できる｡将来、我々の生活とその基盤を支える高分子材料を理解した研究者となる。この講義はカリキュラムポリシーの第1項、及び第3項、特に材料工学の専門家としての能力を養うための「専門科目」であり、本学科のディプロマポリシー「材料工学の専門を基盤として社会に貢献するクリエイティブな人材の育成」の目的達成の一環をなすものである。

Students will be able to understand the synthesis of polymers, one of the three major materials, from a basic standpoint, and at least understand its principles and characteristics. In addition, I can understand the application development of synthetic polymers. In the future, I will be a researcher who understands the polymer materials that support our life and its foundation. This lecture is a “specialized subject” to develop the skills of specialists in material engineering, especially in the first and third sections of the curriculum policy. Training creative human resources to contribute ”.

この講義はカリキュラムポリシーの第1項、及び第3項、特に材料工学の専門家としての能力を養うための「専門科目」であり、本学科のディプロマポリシー「材料工学の専門を基盤として社会に貢献するクリエイティブな人材の育成」の目的達成の一環をなすものである。　本講義を通じ、高分子合成法としての逐次重合と連鎖重合の基礎を習得するとともに、その方法論を理解し、材料工学の応用を身につけることを目的とする。

This lecture is a “specialized subject” to develop the skills of specialists in material engineering, especially in the first and third sections of the curriculum policy. Training creative human resources to contribute ”. Through this lecture, students will learn the basics of sequential polymerization and chain polymerization as polymer synthesis methods, understand their methodologies, and acquire the application of material engineering.

身の回りにある高分子はどのようなものがあるのか、またそれらの高分子がどのように合成されるのか、合成法を理解することを目標とする。

Goal is to understand how the polymeric materials around us are synthesized and how to synthesize them.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

前期に開講される「材料の化学2」の履修が望ましい｡
Desirable courses in "Material Chemistry 2" offered in the first semester.

小テストの実施　Quiz type test／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation／反転授業　Flipped classroom

講義前半に内容の解説を行う。その後、グループに分かれて相互に議論しながら演習問題を解く。一部の演習問題についてはグループ員により説明を行う反転授業を実施する形で講義を行う。

The content will be explained in the first half of the lecture. After that, students will be divided into groups to solve exercises while discussing with each other. Some of the exercises will be explained by group members in a flipped classroom format.

準備学習：授業計画に従い、指定された教科書の関連箇所をよく読み、ポイントをノートにまとめる。準備学習で難しかった点をメモする。
復習：準備学習と、講義内容を中心に、授業内に実施される小テストを再度解答するなどして、十分復習をする。準備学習で難しかった点を解決できる。

Preparatory study: In accordance with the lesson plan, carefully read the relevant sections of the specified textbook and summarize the points in a notebook. Make note of the difficulties in the preparation study.
Review: Review thoroughly, such as by re-answering the quizzes conducted in class, focusing on the preparation study and the contents of the lecture. Can solve difficult points in preparation learning.

授業の受講態度と授業内で行う演習による講義内容の理解度の判定(0〜20%)、授業内到達度評価の結果(80〜100%)から総合的に評価する。

Comprehensively evaluates the degree of understanding of the contents of the lecture by the class attendance attitude and the exercises conducted in the class (0 to 20%), and the result of the in-class achievement evaluations (80 to 100%).

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

井上祥平著　「高分子合成化学　改訂版」　裳華房
Synthetic Polymer Chemistry, Revised Ed., Shohei Inoue, Shokabo

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

｢はじめての高分子化学｣(井上祥平著;化学同人)
｢新訂 高分子合成反応｣(鶴田禎二著;日刊工業新聞社)

“Introduction to Polymer Chemistry” (Shohei Inoue; Doujin Kagaku)
"Polymer Synthesis Reaction, Revised, and renowned edition" (Teiji Tsuruta; Nikkan Kogyo Shimbun)

1 　　高分子とは何か:　身の回りの高分子材料にどのようなものがあるかわかる。高分子と低分子の違いが理解できる。高分子であることはどのようにすればわかるか、理解できる。（〜1.2.2まで）（準備学習：身の回りにある高分子材料（プラスチック類）を調べ、どのような高分子が使われているか調べノートにまとめる。復習：講義内容を元に、高分子とはなにか理解する。）［各1．5h］

2 　　高分子の分子量測定と縮合重合I:　高分子の分子量測定法が理解できる。（1.2.3〜1.2.4） 縮合重合の原理を理解できる。(2.1)（準備学習：高分子の分子量測定法の概略をノートにまとめる。縮合重合の原理をノートにまとめる復習：講義内容を元に、高分子の分子量測定法を理解する。）［各1．5h］

3 　　縮合重合II:　縮合重合における重合度と反応度がわかる。重合度と官能基の量比,重合度分布を理解できる。(2.2〜2.5）（準備学習：縮合重合における重合度と反応度、重合度と官能基の量比の概略をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、縮合重合の反応機構を理解する。）［各1．5h］

4 　　縮合重合III:　縮合重合反応性を高める方法,種々の縮合重合系高分子とその合成法が理解できる。（3.1〜3.3）（準備学習：教科書を読み、その概略をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、縮合重合反応性を高める方法、種々の高分子の合成法を理解する。）［各1．5h］

5 　　縮合重合IV:　種々の縮合重合系高分子とその合成法が理解できる（第4回講義のつづき）。ポリウレタンに代表される重付加がわかる。（3.3〜3.4）（準備学習：教科書を読み、その概略をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、縮合重合による種々高分子の合成法と重付加反応を理解する。）［各1．5h］

6　　　付加重合I:　付加重合の一つであるラジカル重合の原理と、その素反応が理解できる。(4.1〜4.2)（準備学習：教科書を読みラジカル重合の原理とその素反応をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、ラジカル重合の原理と素反応を理解する。）［各1．5h］

7 　　付加重合II:　反応速度がどのような式で表されるかわかる。ポリマーの重合度がどのようなものか理解できる。(4.3〜4.4）（準備学習：ラジカル重合の反応速度式、重合度の概略をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、ラジカル重合の反応速度を理解する。）［各1．5h］

8 　　付加重合III:　連鎖移動反応（ポリマーへの連鎖移動）が理解できる。（4.5〜4.6）（準備学習：連鎖移動の概要をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、連鎖移動とはなにか理解する。）［各1．5h］

9　　　付加重合IV:　ラジカル重合禁止剤とこれらで重合を禁止できるのはなぜかわかる。付加重合の実際的方法がわかる。(4.7〜4.10：除く4.8）（準備学習：ラジカル重合禁止剤とその原理、ならびに付加重合の実際的方法の概要をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、付加重合の実際的方法を理解する。）［各1．5h］

10 　　付加重合V:　ラジカル共重合とはなにか、ラジカル共重合におけるモノマー反応性比を理解できる。(5.1〜5.2)（準備学習：教科書を読みラジカル共重合、モノマー反応性比の概要をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、ラジカル共重合とはなにか理解する。）［各1．5h］

11 　　付加重合VI:　 ラジカル共重合におけるモノマーの構造と反応性がわかる。（準備学習：教科書を読み、ラジカル共重合におけるモノマーの構造と反応性の概要をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、ラジカル共重合と､モノマーの反応性を理解する。）［各1．5h］

12　　　付加重合VII:　Q-eスキームの基礎とラジカル重合の可逆性について理解できる。(5.4〜5.6）（準備学習：教科書を読み、Q-eスキームとラジカル重合の可逆性の概要をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、Q-eスキームとラジカル重合の可逆性を理解する。）［各1．5h］

13　　付加重合VIII:　イオン重合のアニオン重合の基礎を理解できる。（6.1〜6.2)（準備学習：教科書を読みイオン重合、アニオン重合の基本をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、イオン重合、アニオン重合とはなにか理解する。）［各1．5h］

14　　付加重合IX:　イオン重合のカチオン重合の基礎を理解できる。イオン共重合が理解できる。(6.3〜6.4)（準備学習：教科書を読み、その概要をノートにまとめる。復習：講義内容を元に、カチオン重合とはなにか理解する。）［各1．5h］

15　　総合演習:　本講義のまとめとして授業内到達度評価及び解説により授業内容の修得状況の確認をする

1 What is a polymer: You can see what kind of polymer materials around you. Understand the difference between high and low molecules. You can understand how to know that it is a polymer. (Up to 1.2.2) (Preparatory study: Investigate the polymer materials (plastics) around us and summarize what kind of polymer is used in a notebook. Review: Understand what is the polymer.) [1.5h each]

2 Molecular weight measurement and condensation polymerization I: Understand how to measure molecular weight of polymer. (1.2.3 to 1.2.4) Understand the principle of condensation polymerization. (2.1) (Preparatory study: summarize the outline of the method for measuring the molecular weight of macromolecules in a notebook. Review the principle of condensation polymerization in a notebook. Review: Understand the molecular weight measurement method of macromolecules.) [1.5h each]

3 Condensation polymerization II: The degree of polymerization and the degree of reaction in the condensation polymerization are known. Understand the degree of polymerization and the ratio of functional groups, and the degree of polymerization distribution. (2.2-2.5) (Preparatory study: Summarize the degree of polymerization and the degree of reaction in condensation polymerization, and outline the ratio of the degree of polymerization and the functional group in a notebook. Review: Understand the reaction mechanism of condensation polymerization.) [1.5h each]

4 Condensation Polymerization III: Understand how to increase condensation polymerization reactivity, various condensation polymerization polymers and their synthesis methods. (3.1 to 3.3) (Preparatory study: Read the relevant sections and summarize the outline in a notebook. Review: Understand how to increase the condensation polymerization reactivity and how to synthesize various polymers.) [1.5h each]

5 Condensation polymerization IV: Understand various condensation polymerization polymers and their synthesis methods (continuation of the 4th lecture). The polyaddition represented by polyurethane can be seen. (3.3-3.4) (Preparation study: Read the relevant part and summarize it in a notebook. Review: Understand the synthesis method of various polymers by condensation polymerization and polyaddition reaction.) [1.5h each]

6 Addition polymerization I: Understand the principle of radical polymerization, one of the addition polymerizations, and its elementary reactions. (4.1-4.2) (Preparatory study: Read the relevant section and summarize the principles of radical polymerization and its elementary reactions in a notebook. Review: Understand the principles and elementary reactions of radical polymerization.) [1.5h each]

7 Addition polymerization II: How the reaction rate is expressed. Understand the degree of polymerization of the polymer. (4.3-4.4) (Preparatory study: summarize the reaction rate formula of radical polymerization and the degree of polymerization in a notebook. Review: Understand the reaction rate of radical polymerization.) [1. 5h]

8 Addition polymerization III: Understand the chain transfer reaction (chain transfer to polymer). (4.5 to 4.6) (Preparatory study: summarize the outline of chain transfer in a notebook. Review: Understand what chain transfer is.) [1.5h each]

9) Addition polymerization IV: Radical polymerization inhibitors and why they can inhibit polymerization. It shows the practical method of addition polymerization. (4.7 to 4.10: Excluding 4.8) (Preparatory study: Write in a notebook an outline of radical polymerization inhibitors and their principles, and practical methods of addition polymerization. Review: Understand the practical methods of addition polymerization.) [1.5h each]

10 Addition polymerization V: What is radical copolymerization? Understand the monomer reactivity ratio in radical copolymerization. (5.1-5.2) (Preparatory study: Read the relevant sections and summarize the outline of radical copolymerization and monomer reactivity ratio in a notebook. Review: Understand what is radical copolymerization.) [1.5h each]

11 Addition polymerization VI: The structure and reactivity of the monomer in the radical copolymerization can be understood. (Preparatory study: Read the relevant sections and summarize in a notebook the outline of the structure and reactivity of monomers in radical copolymerization. Review: Understand radical copolymerization and the reactivity of monomers.) [1.5h each]

12 Addition polymerization VII: Q-e scheme and the reversibility of radical polymerization. (5.4 to 5.6) (Preparatory study: Read the relevant section and summarize in a notebook the outline of the reversibility of Q-e scheme and radical polymerization. Review: Understand the reversibility of Q-e scheme and radical polymerization.) [1.5h each]

13 Addition polymerization VIII: ionic polymerization. Understand basics of ionic polymerization and anionic polymerization. (6.1-6.2) (Preparation study: Read the relevant sections and summarize the basics of ionic polymerization and anionic polymerization in a notebook. Review: Understand what ionic polymerization and anionic polymerization are.) [1.5h each]

14 Addition polymerization IX: ionic polymerization. Understand basics of cationic polymerization and ionic copolymerization. (6.3-6.4) (Preparatory study: Read the relevant section and summarize the outline in a notebook. Review: Understand what cationic polymerization is.) [1.5h each]

15 Comprehensive exercise: As a summary of this lecture, confirm the acquisition status of the contents of the class by the in-class evaluation and commentary on the course.

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