《聚合物表征與測(cè)試》教學(xué)大綱

1、聚合物表征與測(cè)試課程教學(xué)大綱課程代碼（五號(hào)黑體）：MMEN2019課程類別：專業(yè)教學(xué)課程授課對(duì)象：高分子材料與工程等專業(yè)開課學(xué)期：6學(xué) 分：2學(xué)分指定教材：楊萬泰 主編，聚合物材料表征與測(cè)試，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2008年一、教學(xué)目的： 聚合物表征與測(cè)試是高分子材料與工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程介紹聚合物表征常用儀器設(shè)備工作原理與測(cè)試分析技術(shù)方法，涉及紅外光譜、激光拉曼光譜、紫外光譜、核磁共振、質(zhì)譜、X射線衍射儀、聚合物分子量測(cè)定、差示掃描量熱儀、熱重分析、動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析、聚合物流變性能分析技術(shù)、光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡及原子力顯微鏡等內(nèi)容，重點(diǎn)闡述測(cè)試制樣技術(shù)、實(shí)驗(yàn)條件對(duì)聚合物測(cè)試分析結(jié)果

2、的影響，譜圖分析及測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法。通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解高聚物常用測(cè)試與表征技術(shù)及其測(cè)試原理、制樣技術(shù)、圖譜解析法、結(jié)果分析與處理等方法以及它們?cè)诟呔畚镅芯款I(lǐng)域的具體應(yīng)用，以便為研究聚合物的結(jié)構(gòu)與性能奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。 二、課程目標(biāo)通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生具備下列能力： 1、 課程目標(biāo) 1：結(jié)合聚合物的表征與測(cè)試結(jié)果，初步應(yīng)用所學(xué)高分子化學(xué)、高分子物理、高分子材料等專業(yè)專業(yè)知識(shí)推測(cè)聚合物的結(jié)構(gòu)與性能。2、 課程目標(biāo)2：基于本課程所學(xué)譜圖分析方法及數(shù)據(jù)處理技術(shù)內(nèi)容與相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，能夠初步推斷聚合物的結(jié)構(gòu)與性能與成型工藝關(guān)系。2、課程目標(biāo) 3：能夠基于課程學(xué)習(xí)的儀器設(shè)備工作原理，

3、選擇合適的儀器設(shè)備與分析技術(shù)研究不同聚合物的結(jié)構(gòu)與性能。 三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系：（五號(hào)黑體）通過本課程的學(xué)習(xí)，了解聚合物常用表征儀器設(shè)備與測(cè)試分析技術(shù)，掌握制樣技術(shù)、實(shí)驗(yàn)條件對(duì)聚合物測(cè)試分析結(jié)果的影響，譜圖分析及測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法，以便為研究聚合物的結(jié)構(gòu)與性能奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)達(dá)成途徑1.工程知識(shí)1.4 掌握高分子化學(xué)、高分子物理、高分子材料成形加工及其表征等專業(yè)專業(yè)知識(shí)，并能將其用于解決高分子材料領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo) 1課程講授、作 業(yè)、討論4.研究4.1掌握高分子材料的合成和加工的實(shí)驗(yàn)方法，熟悉材料的結(jié)構(gòu)與性能的表征手段。課程目標(biāo) 2課程講授、作

4、 業(yè)、討論5. 使用現(xiàn)代工具5.3能熟練使用新型儀器或設(shè)備制備或表征高分子材料，并理解儀器或設(shè)備的使用局限性。課程目標(biāo) 3課程講授、作 業(yè)、討論四、教學(xué)基本內(nèi)容： 第一章 緒論（五號(hào)黑體） 課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)（五號(hào)宋體）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 高聚物結(jié)構(gòu)和形態(tài)的特點(diǎn)第二節(jié) 高聚物的狀態(tài)及其行為第三節(jié) 高聚物結(jié)構(gòu)和性能測(cè)定方法概述 一、高聚物結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法 二、高聚物分子運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)變與松弛）的測(cè)定 三、高聚物性能的測(cè)定 思考題： 一、填空：1 外力使高聚物從一個(gè)平衡狀態(tài)通過分子運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)狀態(tài)需要一定的時(shí)間，稱為    。如果外力作用的時(shí)間比高聚物鏈段轉(zhuǎn)變的松弛時(shí)間 &

5、#160;   很多，則表現(xiàn)為     ，反之表現(xiàn)為      。二、簡(jiǎn)述與分析：1簡(jiǎn)述高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及其特征。2如何理解高聚物狀態(tài)及其行為？3. 高聚物的結(jié)構(gòu)測(cè)定方法分別有哪些？4. 高聚物的性能測(cè)定方法分別有哪些？5高聚物的形貌分析有哪些？第二章 紅外光譜 課時(shí)：1-2周，共3課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 基本概念第二節(jié) 制樣方法第三節(jié) 影響吸收帶位移和譜圖質(zhì)量的因素第四節(jié) 解析紅外譜圖的三個(gè)基本要素第五節(jié) 傅立葉變換紅外光譜儀第六節(jié) 紅外光譜在聚合物結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用思考題：

6、一、填空1.     紅外光譜可采用       和     來表示。2.     通常所說的紅外光譜指的是     紅外區(qū)，主要對(duì)應(yīng)        的基頻吸收。二、簡(jiǎn)答題1.    紅外光譜技術(shù)的原理使什么？2. 簡(jiǎn)述復(fù)雜分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)分類及其特點(diǎn)。3常見的基團(tuán)的特征

7、頻率有哪些？4. 紅外光譜的特點(diǎn)使什么？5. 紅外光譜分析技術(shù)的制樣方法有哪些？他們有何優(yōu)缺點(diǎn)？6. 影響紅外光譜譜帶位移的因素有哪些？7. 解析紅外光譜技術(shù)的要素有哪些？8. 簡(jiǎn)述紅外光譜在聚合物中的應(yīng)用。第三章 激光拉曼散射光譜法 課時(shí)：1周，共2課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 基本概念第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)方法第三節(jié) 拉曼光譜在聚合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用思考題：1 什么使拉曼散射？2 拉曼光譜技術(shù)與紅外光譜技術(shù)有何區(qū)別？3 拉曼光譜制樣技術(shù)有哪些？4. 拉曼光譜在聚合物中的應(yīng)用。第四章 紫外光譜 課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 紫外光譜儀第三節(jié) 紫外光譜在高分子結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用思考題：一、填空

8、1.     有機(jī)物在紫外光和可見光區(qū)域內(nèi)的常見四種電子躍遷方式及其躍遷所需要能量大小順序                                     。2.  

9、60;  具有雙鍵結(jié)構(gòu)的基團(tuán)對(duì)紫外光或可見光有吸收作用，這樣的基團(tuán)稱為           。二、簡(jiǎn)答題1.     在紫外光譜中，譜帶可以分為幾種類型，其相應(yīng)特點(diǎn)有哪些？2. 助色基團(tuán)與生色基團(tuán)的區(qū)別使什么？3. 紫外光譜儀工作原理？4 紫外光譜圖解析步驟？5. 紫外光譜圖表示方法有哪些？6.     紫外光譜在聚合物中的應(yīng)用。第五章 核磁共振譜 課時(shí)：1周，共2課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 核磁共振儀第三節(jié) 1H核磁共振波譜第四節(jié) 13C核

10、磁共振波譜第五節(jié) 高分辨1H-NMR在高分子結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用第六節(jié) 13CNMR在高分子結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用思考題：一、填空1.     處于靜電場(chǎng)中的核自旋體系，當(dāng)其拉莫運(yùn)動(dòng)進(jìn)動(dòng)頻率與作用于該體系的射頻場(chǎng)頻率相等時(shí)，所發(fā)生的吸收電磁波的現(xiàn)象稱為     。2.     核磁譜圖中，分裂峰數(shù)是由相鄰碳原子上的氫原子數(shù)決定的， 若相鄰氫原子數(shù)為n， 則分裂峰數(shù)為          。 二、簡(jiǎn)述

11、題1. 理解核磁在磁場(chǎng)中的行為。2. 核磁工作原理。3. 譜圖表示方法。4. 化學(xué)位移定義影響因素。5. 譜圖解析步驟。6. 核磁共振譜儀在高聚物研究中的應(yīng)用。7. 何為拉莫爾進(jìn)動(dòng)？8. 核磁譜圖能提供哪些信息？第六章 質(zhì)譜 課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 質(zhì)譜儀第三節(jié) 質(zhì)譜圖的表示和解釋方法思考題：一、填空1.     質(zhì)譜分析方法是通過對(duì)樣品離子的      的測(cè)定來進(jìn)行         的一種方法。&

12、#160;二、簡(jiǎn)述題1. 質(zhì)譜分析的特點(diǎn)。2. 有機(jī)化合物質(zhì)譜圖中會(huì)出現(xiàn)哪些離子峰？3. 離子峰的判定方法。4. 質(zhì)譜儀的工作原理。5質(zhì)譜圖的表示方法。6. 譜圖分析步驟。第七章 X射線法 課時(shí)：1-2周，共3課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 大角X射線衍射法第二節(jié) 小角X射線衍射法思考題：1. 布拉格方程：             。2. X射線衍射儀中，樣品臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，則計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)到       。二、簡(jiǎn)答1X射線產(chǎn)生的原理。2.

13、X射線在晶體中衍射的基本原理及測(cè)定方法。3. 多晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn)方法。4. 制樣技術(shù)有哪些？5. 影響衍射譜圖的因數(shù)有哪些？6. 如何利用XRD分析晶體的結(jié)構(gòu)？7晶粒尺寸如何測(cè)定？7. 如何利用XRD分析取向材料？8. 簡(jiǎn)述多晶射線衍射儀在高聚物中的應(yīng)用。9. 小角X射線衍射與大角X射線衍射在研究晶體結(jié)構(gòu)有和區(qū)別？第八章 數(shù)據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定 課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 端基滴定法第二節(jié) 冰點(diǎn)降低法第三節(jié) 蒸汽壓下降法第四節(jié) 膜滲透壓法 思考題：一、填空1 冰點(diǎn)降低法是基于         

14、0;        的原理。2 冰點(diǎn)降低法中避免過冷現(xiàn)象有兩種方法：              和                     。二、簡(jiǎn)述1簡(jiǎn)述聚合物相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)材料強(qiáng)度、聚合

15、物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、溶解度、材料成型加工性能的影響。2聚合物相對(duì)分子質(zhì)量及相對(duì)分子質(zhì)量分布的表示方法。3端基滴定法的原理及影響因素。4. 冰點(diǎn)降低法的原理及影響因素。5采用冰點(diǎn)降低法測(cè)試聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的溶劑選擇的原則。6蒸汽壓下降法原理及影響因素有哪些?7. 簡(jiǎn)述膜滲透壓法原理及影響因素。第九章 光散射法測(cè)定質(zhì)均相對(duì)分子量 課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 基本原理第二節(jié) 儀器結(jié)構(gòu)及影響因素第三節(jié) 光散射法的應(yīng)用思考題：1. 光散射強(qiáng)度如何表示？2. 光散射法如何測(cè)定分子量，其原理是什么？3. 光散射法測(cè)試影響因素。4光散射法的應(yīng)用。第十章 黏度法測(cè)定聚合物相對(duì)分子量 課時(shí)：0-1周，

16、共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 基本原理第二節(jié) 粘度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)及影響因素第三節(jié) 黏度法的應(yīng)用思考題：1黏度法測(cè)定聚合物相對(duì)分子質(zhì)量原理及影響因素。2黏度法的應(yīng)用。第十一章 凝膠滲透色譜課時(shí)：1周，共2課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) GPC的基本原理第二節(jié) 凝膠滲透色譜儀的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié) 樣品制備方法第四節(jié) 數(shù)據(jù)處理方法第五節(jié) GPC的應(yīng)用思考題：1. GPC工作原理2. GPC樣品的制備方法及數(shù)據(jù)處理方法。3. 凝膠滲透色譜法應(yīng)用有哪些？第十二章 差示掃描量熱法和差熱分析法課時(shí)：1-2周，共3課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) DSC和DTA基本原理第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)第三節(jié) 應(yīng)用思考題： 一填空：1現(xiàn)代熱分析是指

17、60;                                 的一類技術(shù)。2差示掃描量熱儀分       和         兩種

18、。二簡(jiǎn)述與分析1   常用的熱分析儀有哪些？可測(cè)量物質(zhì)的哪些物理性質(zhì)？2. DSC及DTA工作原理3   DSC、DTA分析時(shí)的主要影響因素，并敘述其影響規(guī)律。4. DSC的在材料中的應(yīng)用有哪些？5. 利用DSC及DTA如何確定熔點(diǎn)及玻璃轉(zhuǎn)化溫度？6. 材料的性能與熱歷史有何關(guān)系？7. 如何利用DSC分析反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及熱焓值？第十三章 熱重分析課時(shí)：1-2周，共3課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 熱重分析儀TG基本原理第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)第三節(jié) 應(yīng)用思考題： 一填空：1熱重法是       &#

19、160;    ，測(cè)量        的變化關(guān)系。二簡(jiǎn)述與分析1   TGA測(cè)試時(shí)，應(yīng)注意的實(shí)驗(yàn)技術(shù)有哪些？其對(duì)實(shí)驗(yàn)有何以影響規(guī)律？2. 理解微商熱重曲線的意義。3. 如何評(píng)價(jià)材料的熱穩(wěn)定性？4   TGA的應(yīng)用有哪些？5. 如何利用TGA法探究材料的熱分解動(dòng)力學(xué)？第十四章 動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析課時(shí)：1-2周，共3課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析基礎(chǔ)第二節(jié) 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析技術(shù)第三節(jié) 動(dòng)態(tài)力學(xué)分析方法在聚合物研究中的應(yīng)用思考題： 一填空：1材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行

20、為是指材料在      條件下，即        的力學(xué)響應(yīng)。2熱機(jī)械分析          的變化，即測(cè)定試樣的           ?？色@得材料的    等。二簡(jiǎn)述與分析1   材料的靜態(tài)黏彈性主要表現(xiàn)在哪兩個(gè)方面？分別指的是何現(xiàn)象？2

21、   動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試原理。3. 動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法分類？4   儲(chǔ)能模量、損耗模量、力學(xué)損耗的定義。5   聚合物動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)方法有哪些？其振動(dòng)模式有哪些？6 DMTA測(cè)試時(shí)樣品的受力方式有哪些？影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素有哪些？7 DMTA的應(yīng)用有哪些？8. 如何利用DMA技術(shù)評(píng)價(jià)材料的性能？9. TMA模式。第十五章 旋轉(zhuǎn)式流變儀課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 儀器結(jié)構(gòu)與原理第二節(jié) 應(yīng)用思考題：一、填空1   聚合物流變學(xué)是測(cè)量 的技術(shù)。 二、簡(jiǎn)述1. 高聚物的性能有哪些？2. 旋轉(zhuǎn)流變儀的工作原理？

22、3. 高聚物流變性能測(cè)試可用哪些儀器？4. 旋轉(zhuǎn)流變儀應(yīng)用？第十六章 毛細(xì)管黏度計(jì) 課時(shí)：0-1周，共1課時(shí) 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 儀器結(jié)構(gòu)組成及原理第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)第三節(jié) 毛細(xì)管流變儀的應(yīng)用思考題：一、填空1   高聚物的黏彈性明顯表現(xiàn) 效應(yīng)， 效應(yīng)和 效應(yīng)。 二、簡(jiǎn)述1. 毛細(xì)管黏度計(jì)工作原理。2. 實(shí)驗(yàn)影響因素。3. 如何利用毛細(xì)管流變儀研究聚合物的性能？4. 聚合物的粘彈性行為。第十七章 相對(duì)流變儀裝有混合器測(cè)量頭的轉(zhuǎn)矩流變儀 課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 儀器結(jié)構(gòu)及原理第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)第三節(jié) 轉(zhuǎn)矩流變儀的應(yīng)用思考題：1轉(zhuǎn)矩流變儀工作原理。2. 由轉(zhuǎn)矩

23、流變儀得到的轉(zhuǎn)矩流變曲線可獲得哪些信息？其影響因素有哪些？3. 試樣制備技術(shù)及影響因素。4. 轉(zhuǎn)矩流變儀的應(yīng)用。第十八章 光學(xué)顯微鏡法課時(shí)：1周，共2課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)原理第二節(jié) 樣品的制備技術(shù)第三節(jié) 光學(xué)顯微鏡在高分子結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用思考題：1. 形貌分析的儀器設(shè)備有哪些？2. 光學(xué)顯微鏡工作原理。3. 制樣技術(shù)4. 偏光顯微鏡的應(yīng)用。5.第十九章 電子顯微鏡法 課時(shí)：1-2周，共3課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 基本原理第二節(jié) 樣品制備技術(shù)第三節(jié) 電子顯微鏡在高分子結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用思考題：1. 電子顯微鏡SEM及TEM工作原理。2. 電鏡要素有哪些？3. 制樣技術(shù)。4. 電子與試樣相

24、互作用主要產(chǎn)生哪些信息？5電子顯微鏡在高分子及其復(fù)合材料結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用。第二十章 原子力顯微鏡在聚合物領(lǐng)域中的應(yīng)用課時(shí)：0-1周，共1課時(shí)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 研究聚合物的結(jié)晶過程及結(jié)晶形貌第二節(jié) 觀察聚合物膜表面的形貌第三節(jié) 研究聚合物單鏈的導(dǎo)電性能第四節(jié) 研究聚合物納米復(fù)合材料思考題：1. 原子力顯微鏡的工作原理2原子力顯微鏡在聚合物及其它材料研究中的應(yīng)用。3. 原子力顯微鏡與電鏡在研究材料的形貌上有何區(qū)別？4. 綜合所學(xué)知識(shí)，如何分析未知樣品的結(jié)構(gòu)與性能？5. 除了課本學(xué)習(xí)的有關(guān)聚合表征技術(shù)外，您還了解到哪些表征技術(shù)？五、建議教學(xué)進(jìn)度： 課程學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容授課學(xué)時(shí)課程目標(biāo)1緒論1課程目標(biāo)1-32紅外光譜3課程目標(biāo)1-33激光拉曼散射光譜2課程目標(biāo)1-34紫外光譜1課程目標(biāo)1-35核磁共振譜2課程目標(biāo)1-36質(zhì)譜1課程目標(biāo)1-37X射線法3課程目標(biāo)1-38數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定1課程目標(biāo)1-39光散射法測(cè)定質(zhì)均相對(duì)分子質(zhì)量1課程目標(biāo)1-310黏度法測(cè)定聚合物相對(duì)分子量1課程目標(biāo)1-311凝膠滲透色譜2課程目標(biāo)1-312差示掃描量熱法和差熱分析法3課程目標(biāo)1-313熱重分析3課程目標(biāo)1-314動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析3課程目標(biāo)1-315旋轉(zhuǎn)式流變儀1課程目標(biāo)1-316毛細(xì)管黏度計(jì)1課程目標(biāo)1-31