2023年高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱高分子科學(xué)試驗(yàn)教學(xué)大綱

課程名稱：高分子科學(xué)試驗(yàn)課程編碼：

英文名稱：ExperimentsofPolymerScience學(xué)時(shí)：40（2周）學(xué)分：2

適用專業(yè)：高分子材料與工程課程類別：必修

課程性質(zhì)：先修課程：高分子化學(xué)、高分子物理、高

分子粘合劑、高分子材料剖析參考教材：

1、《高分子化學(xué)及物理試驗(yàn)》，天津科技高校高分子教研室，2022.4

2、《高分子科學(xué)試驗(yàn)》，韓哲文主編，華東理工高校出版社，2022.2

3、《高分子科學(xué)與材料工程試驗(yàn)》，劉建平、鄭玉斌主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2022.4

一、制定本大綱的依據(jù)

本大綱按照《高分子化學(xué)》和《高分子物理》教學(xué)大綱對(duì)同學(xué)試驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)要求而制定。二、本試驗(yàn)課程的詳細(xì)支配

試驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置及學(xué)時(shí)分配

備注設(shè)計(jì)性試驗(yàn)必需選修1個(gè)

三、本試驗(yàn)課在該課程體系中的地位與作用

《高分子化學(xué)與物理試驗(yàn)》是高分子專業(yè)同學(xué)必修的一門自立的基礎(chǔ)試驗(yàn)課程。通過試驗(yàn)課程訓(xùn)練，鞏固并加深高分子化學(xué)與物理課程的基本原理和概念的理解，把握高分子化學(xué)與物理試驗(yàn)的基本辦法，了解近代大型儀器的性能及在高分子化學(xué)與物理中的應(yīng)用，了解計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)條件、采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)和舉行數(shù)據(jù)處理的基本學(xué)問。培養(yǎng)同學(xué)的動(dòng)手能力、觀看能力、查閱文獻(xiàn)的能力、思維創(chuàng)新能力、表達(dá)能力和歸納處理、分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)及撰寫科學(xué)報(bào)告的能力。從而培養(yǎng)同學(xué)求真求實(shí)具有自立工作的本事和初步的科研能力。培養(yǎng)同學(xué)的創(chuàng)新精神，提高同學(xué)的綜合科研素養(yǎng)。

四、同學(xué)應(yīng)達(dá)到的試驗(yàn)?zāi)芰εc標(biāo)準(zhǔn)

1.把握高分子化學(xué)與物理基本的討論辦法，通過試驗(yàn)手段認(rèn)識(shí)高聚物的合成和性能表征，理解高聚物化學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，學(xué)會(huì)重要的高分子化學(xué)與物理試驗(yàn)技術(shù)和基本的試驗(yàn)儀器的使用。

2.把握試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及試驗(yàn)結(jié)果的分析和歸納辦法，從而加深對(duì)高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)學(xué)問和基本原理的理解，增加解決實(shí)際化知識(shí)題的能力。

3.注意試驗(yàn)技能的培養(yǎng)和特別試驗(yàn)操作的把握，對(duì)同學(xué)舉行試驗(yàn)工作的綜合訓(xùn)練,使之具有基本的科研素養(yǎng)，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、?shí)事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。

4.綜合性試驗(yàn)的目的在于培養(yǎng)同學(xué)對(duì)學(xué)問綜合應(yīng)用的能力、分析和解決問題的能力。

5.設(shè)計(jì)性試驗(yàn)的目的在于激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)同學(xué)自立思量、綜合運(yùn)用學(xué)問、提出問題和解決復(fù)雜問題的能力。

五、講授試驗(yàn)的基本理論與試驗(yàn)技術(shù)學(xué)問

1．常見塑料和纖維的簡(jiǎn)易鑒別試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)以燃燒法、溶劑溶解法鑒別一些常見的塑料和纖維。

基本原理：不同聚合物在燃燒是會(huì)浮現(xiàn)不同的燃燒性狀并散發(fā)出不同氣味，以此可以作為聚合物的分辨依據(jù)；因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的差異，聚合物在不同極性的溶劑中體現(xiàn)出不同的溶解度，也可推斷常見聚合物的類型。

2．甲基丙烯酸甲酯的本體聚合

試驗(yàn)?zāi)康模毫私饧谆┧峒柞サ淖杂苫酆显?，把握本體聚合的辦法；認(rèn)識(shí)有機(jī)玻璃的制備及成型辦法。

基本原理：本體聚合是烯類單體在沒有介質(zhì)的狀況下，單體本身在引發(fā)劑或催化劑等作用下舉行的聚合，而自由基聚合可以通過本體聚合實(shí)現(xiàn)。本體聚合的特點(diǎn)是產(chǎn)物純凈，尤其可以得到透亮?????制品，所需設(shè)備容易。甲基丙烯酸甲酯通過自由基本體聚合可以得到具有高透亮?????性、同時(shí)又具有一定耐沖擊強(qiáng)度與良好低溫性能的有機(jī)玻璃。

3．醋酸乙烯酯的乳液聚合

試驗(yàn)?zāi)康模毫私馊橐壕酆系幕驹?，學(xué)習(xí)典型的乳液聚合的實(shí)施過程。

基本原理：乳液聚合普通采納水溶性引發(fā)劑。在乳液聚合中，單體、引發(fā)劑、水的用量一定時(shí)，僅轉(zhuǎn)變?nèi)榛瘎┑挠昧?，就可形成不同?shù)目的微膠束，因?yàn)槲⒛z束是乳液聚合的場(chǎng)所，終于形成的聚合物顆粒乳液。聚醋酸乙烯（PVAc）乳液就是通常所說的白膠，可用來粘結(jié)木材。

4．苯乙烯的懸浮聚合

試驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)懸浮聚合的原理和試驗(yàn)技術(shù)。

試驗(yàn)原理：懸浮聚合實(shí)質(zhì)上是借肋于較劇烈的攪拌和懸浮劑的作用，將單體簇?fù)碓诓蝗艿慕橘|(zhì)

中，單體以小液滴的形式舉行本體聚合；在每個(gè)小液滴內(nèi)，單體的聚合過程和機(jī)理與本體聚合相像。

5．熔融縮聚法制備尼龍66

試驗(yàn)?zāi)康模喊盐漳猃?6的制備辦法，了解雙官能團(tuán)縮聚的特點(diǎn)。

試驗(yàn)原理：縮聚反應(yīng)過程中投料比對(duì)產(chǎn)物的分子量有極大的影響，本試驗(yàn)采納將己二胺和己二酸成鹽的辦法嚴(yán)格控制配料比，并降低縮聚溫度以削減二胺的損失舉行預(yù)縮聚，終于得到高分子量的尼龍66。

6．聚氨酯泡沫塑料的制備

試驗(yàn)?zāi)康模毫私獯妓峥s合的反應(yīng)特點(diǎn)，把握多羥基聚酯的制備；通過多異氰酸酯與含有活潑氫化合物的反應(yīng)，把握逐步聚合反應(yīng)制備聚氨酯的反應(yīng)原理，了解高聚物發(fā)泡成型辦法。

基本原理：聚氨酯樹脂的聚合原理，在與多異氰酸酯與含活潑氫的化合物發(fā)生劇烈的反應(yīng)，形成了大分子主鏈上含有重復(fù)-NH-COO-（氨基甲酸酯）的聚合物，通常稱為聚氨基甲酸酯。此種聚合反應(yīng)惟獨(dú)當(dāng)多羥基化合物與異氰酸酯共存時(shí)，才干形成高分子化合物，因此，它既不同于普通的加聚反應(yīng)，又不同于普通的縮聚反應(yīng)。制備聚氨酯泡沫塑料的原料是二異氰酸酯及多羥基化合物。聚氨酯泡沫塑料的生成原理是異氰酸酯與適量的水分作用，使之分解出CO2氣體舉行發(fā)泡。當(dāng)體系反應(yīng)到一定程度時(shí)，粘度增大，分子鏈交聯(lián)，放出的CO2氣體不能逸出，則形成了多孔泡沫體，即聚氨酯泡沫塑料。

7．熱固性脲醛樹脂的制備

試驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄峁绦詷渲木酆显恚J(rèn)識(shí)脲醛樹枝的制備辦法。

基本原理：當(dāng)線形高聚物在一定條件下交聯(lián)，就形成三維空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，全部平移運(yùn)動(dòng)受到限制，這種交聯(lián)的高聚物稱為熱固性樹脂。脲醛樹脂是由尿素與甲醛縮聚制備的熱固性樹脂。尿素與甲醛反應(yīng)逐步形成帶支鏈結(jié)構(gòu)的預(yù)聚物，最后在酸性催化劑的作用下，進(jìn)一步交聯(lián)生成不溶不熔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物。

8．膨脹計(jì)法測(cè)定高聚物的玻璃化改變溫度

試驗(yàn)?zāi)康模喊盐沼门蛎浄y(cè)定高聚物玻璃化溫度的辦法；了解升溫速度對(duì)玻璃化溫度的影響。

基本原理：無定型高聚物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)改變過程的溫度稱為玻璃化溫度，普通以Tg表示。玻璃化改變，從微觀上看是鏈段開頭運(yùn)動(dòng)；從宏觀上看，則表現(xiàn)為高聚物的許多物理性能，如膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、折光率、介電常熟等都會(huì)發(fā)生相當(dāng)顯然的變化。因此可以利用這些物理性能依靠于溫度的變化測(cè)定高聚物的玻璃化溫度。本試驗(yàn)利用高聚物在玻璃化改變過程中比容的不延續(xù)變化測(cè)定Tg。

9．偏光顯微鏡法觀看聚合物球晶形態(tài)

試驗(yàn)?zāi)康模毫私馄怙@微鏡的結(jié)構(gòu)和使用辦法；觀看聚合物的結(jié)晶形態(tài)，估算聚合物的球晶大小。

基本原理：球晶是聚合物結(jié)晶的一種最常見的特征形式。當(dāng)結(jié)晶性高聚物從濃溶液中析出或從熔體冷卻結(jié)晶時(shí)，在不存在應(yīng)力或流淌的狀況下，都傾向于生成這種比較復(fù)雜的結(jié)晶形態(tài)。球晶呈圓球形，直徑通常都在0.5-100μm之間，大的甚至達(dá)到厘米數(shù)量級(jí)。在偏光顯微鏡兩正交偏振器之間，球晶展現(xiàn)特有的黑十字消光圖像。黑十字消光圖像是聚合物球晶的雙折射性質(zhì)和對(duì)稱性的反映。

10．粘度法測(cè)定聚合物的分子量

試驗(yàn)?zāi)康模喊盐沼脼跏险扯扔?jì)測(cè)定高分子溶液粘度的辦法并計(jì)算粘均分子量Mη。

基本原理：高分子溶液具有比純?nèi)軇└叩枚嗟恼扯?，其粘度大小與高聚物分子的大小、外形、溶劑性質(zhì)以及溶液運(yùn)動(dòng)時(shí)大分子取向等因素有關(guān)。因此，利用高分子溶液的粘度對(duì)溶質(zhì)分子量的依靠關(guān)系可以測(cè)定分子量。

11．差示掃描量熱法（DSC）測(cè)定聚合物熱性能

試驗(yàn)?zāi)康模毫私釪SC的工作原理，認(rèn)識(shí)用DSC測(cè)量聚合物熱性能的基本操作與譜圖分析。

基本原理：差示掃描量熱法(DSC)是在程序控制溫度下，測(cè)量輸給物質(zhì)和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)，應(yīng)用范圍十分廣，特殊是材料的研發(fā)、性能檢測(cè)與質(zhì)量控制。材料的特性，如玻璃化改變溫度、冷結(jié)晶、相改變、熔融、結(jié)晶、產(chǎn)品穩(wěn)定性、固化/交聯(lián)、氧化誘導(dǎo)期等，都是DSC的討論領(lǐng)域。

12．熱失重法（TGA）測(cè)定聚合物的熱穩(wěn)定性

試驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄嶂胤治鰞x的結(jié)構(gòu)和使用辦法，認(rèn)識(shí)制樣及測(cè)試分析過程。

基本原理：熱重法(TG)是在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。熱重法的主要特點(diǎn)是定量性強(qiáng)，能精確?????的測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量變化及變化率。熱重法可以用來討論高分子材料的熱穩(wěn)定性，添加劑對(duì)熱穩(wěn)定的影響、材料的氧化穩(wěn)定性，溶劑的含量、結(jié)晶水的含量、高聚物的分解溫度，填料的含量等，在高聚物的剖析中主要用于定量分析。熱重法的試驗(yàn)結(jié)果與試驗(yàn)條件存在很大關(guān)系，例如升溫速率、氣氛等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

13．DMA測(cè)定高聚物的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能

試驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識(shí)動(dòng)態(tài)粘彈譜儀測(cè)試高聚物動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的原理，把握試樣的制備辦法和測(cè)試過程。

基本原理：當(dāng)樣品受到變化著的外力作用時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變。在這種外力作用下，對(duì)樣品的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系隨溫度等條件的變化舉行分析，即為動(dòng)態(tài)力學(xué)分析。動(dòng)態(tài)力學(xué)分析是討論聚合物結(jié)構(gòu)和性能的重要手段，它能得到聚合物的儲(chǔ)能模量（E'），損耗模量（E''）和力學(xué)損耗（tanδ），這些物理量是打算聚合物使用特性的重要參數(shù)。同時(shí)動(dòng)態(tài)力學(xué)分析對(duì)聚合物分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映非常敏捷，考察模量和力學(xué)損耗隨溫度、頻率以及其它條件的變化的特性可得聚合物結(jié)構(gòu)和性能的許多信息，如阻尼特性、相結(jié)構(gòu)及相改變、分子松弛過程、聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等等。

14．掃描電鏡法分析聚合物形態(tài)

試驗(yàn)?zāi)康模毫私鈷呙桦婄R基本結(jié)構(gòu)和工作原理，樣品制備辦法，觀看聚合物斷面形貌。

基本原理：掃描電子顯微鏡利用細(xì)聚焦電子束在樣品表面逐點(diǎn)掃描，與樣品互相作用產(chǎn)行各種物理信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)檢測(cè)器接收、放大并轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號(hào)，最后在熒光屏上顯示反映樣品表面各種特征的圖像。掃描電鏡具有景深大、圖像立體感強(qiáng)、放大倍數(shù)范圍大、延續(xù)可調(diào)、辨別率高、樣品室空間大且樣品制備容易等特點(diǎn)，是舉行樣品表面討論的有效分析工具。不同聚合物性質(zhì)不同，這些性質(zhì)會(huì)反映在聚合物斷口的形貌上，按照斷裂的形貌，可以觀看材料的晶界(小角或大角)，有無范性性變，塑性狀況。

15．聚合物熔融指數(shù)的測(cè)定

試驗(yàn)?zāi)康模毫私饩酆衔锪魈市袨椋瑢W(xué)習(xí)測(cè)試聚合物的熔融指數(shù)的試驗(yàn)技術(shù)。了解熔融指數(shù)儀的結(jié)構(gòu)、原理和使用

基本原理：在一定的溫度和負(fù)荷下,測(cè)試熱塑性塑料融體每10min通過標(biāo)準(zhǔn)口模的質(zhì)量。主要用于測(cè)試熔融粘度較低（流淌速率0.15g/10min~50g/10min間）熱塑性材料。

16．高聚物熔體流變特性的測(cè)定

試驗(yàn)?zāi)康模毫私飧呔畚锪黧w的流變特性；把握用毛細(xì)管流變儀測(cè)定高聚物熔體流變特性的試驗(yàn)辦法和數(shù)據(jù)處理辦法。

基本原理：高聚物熔體（或濃溶液）的流變特性，與高聚物的結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子量及相對(duì)分子質(zhì)量分布、分子的支化和交聯(lián)有密切的關(guān)系。了解高聚物熔體的流變特性對(duì)于挑選加工工藝條件和成型設(shè)備等具有指導(dǎo)性意義。用毛細(xì)管流變儀可以便利地測(cè)定高聚物的熔體的流變曲線。

17．改性苯丙乳液的合成與性能分析（設(shè)計(jì)性）

1）指導(dǎo)思想

以水性涂料逐漸取代油性涂料是目前全世界涂料工業(yè)的進(jìn)展趨勢(shì),其緣由是受有機(jī)揮發(fā)物（VOC）排放量的限制。水性涂料的優(yōu)點(diǎn)是以水為溶劑，因而可以避開采納有機(jī)溶劑帶來的可燃性、毒性，以及高成本和施工條件等種種不利因素；除此之外，水性涂料有優(yōu)良的防銹性，可用于金屬表面，其光澤臨近普通溶劑漆，穩(wěn)定性也較好。

2）試驗(yàn)?zāi)康?/p>

試驗(yàn)?zāi)康模菏紫瓤疾鞙囟?、不同配比、乳化劑含量等因素?duì)乳液性能的影響，得到乳化劑用量—粘度曲線、乳化劑用量—粒徑分布曲線、固含量—粒徑分布曲線、固含量—粘度曲線、固含量—吸水率曲線；第二對(duì)提高乳液固含量舉行討論，設(shè)計(jì)固含量最高可達(dá)60%左右；最后用IR光譜對(duì)各種乳液成膜舉行結(jié)構(gòu)表征，用TG對(duì)各種乳液成膜舉行熱性能分析，用DSC測(cè)定各種乳液成膜的玻璃化改變溫度。

18．丙烯酸脂類壓敏膠的制備與性能測(cè)試（設(shè)計(jì)性）

1）指導(dǎo)思想

壓敏膠是無需借助于溶劑或熱，只需施以一定壓力就能將被粘物粘牢，得到有用粘結(jié)強(qiáng)度的一類膠粘劑。其中乳液壓敏膠粘劑在我國(guó)壓敏膠粘劑工業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位，約占?jí)好裟z粘劑總產(chǎn)量的80％，占所有丙烯酸酯乳液的60％。乳液壓敏膠被廣泛用于制作包裝膠粘帶、文具膠粘帶、商標(biāo)紙、電子、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。本試驗(yàn)學(xué)習(xí)利用乳液聚合辦法制備丙烯酸酯乳液壓敏膠。

2）試驗(yàn)?zāi)康?/p>

試驗(yàn)?zāi)康模毫私馊橐壕酆系幕驹砗徒M成，了解乳液型壓敏膠的制備辦法和配方設(shè)計(jì)原理，了解乳液壓敏膠的性能普通測(cè)試辦法。制備的壓敏膠，需要測(cè)定乳膠粒徑大小，固含量，粘度，用簡(jiǎn)易辦法制備壓敏膠帶（BOPP膜涂覆膠液），測(cè)定持粘性及玻璃強(qiáng)度，用DSC測(cè)定乳膠成膜后的玻璃化改變溫度，最后用TG分析壓敏膠的熱性能。

六、試驗(yàn)的考核與成果評(píng)定：

本課程采納平常考核(實(shí)際操作和試驗(yàn)報(bào)告成果)和期末考試來綜合評(píng)定