《聚合物材料結(jié)構(gòu)與性能表征》教學(xué)大綱

1、聚合物材料結(jié)構(gòu)與性能表征教學(xué)大綱課程編號：100091104課程名稱 聚合物材料結(jié)構(gòu)與性能表征高等教育層次：本科課程在培養(yǎng)方案中的地位：課程性質(zhì)：必修對應(yīng)于材料化學(xué)專業(yè)開課學(xué)年及學(xué)期 非強制，建議大學(xué)三年級先修課程（a有機化學(xué)；b高分子化學(xué)；c高分子物理） 課程總學(xué)分：3.0，總學(xué)時:48； 課程教學(xué)形式：0普通課程課程教學(xué)目標與教學(xué)效果評價課程教學(xué)目標（給出知識能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）(必填)教學(xué)效果評價不及格及格，中良優(yōu)了解和掌握電磁輻射的基本概念、光譜分析的特點與發(fā)展趨勢、光譜分析技術(shù)在促進高分子材料科學(xué)發(fā)展中所起的重大作用1.對化學(xué)合成高分子材料等結(jié)構(gòu)分析和性能表征中的概念、理

2、論與實驗方法有碎片化的理解。1.對化學(xué)合成高分子材料等結(jié)構(gòu)分析和性能表征中的概念、理論與實驗方法能理解，但不完整。1.對化學(xué)合成高分子材料等結(jié)構(gòu)分析和性能表征中的概念、理論與實驗方法能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。1.對化學(xué)合成高分子材料等結(jié)構(gòu)分析和性能表征中的概念、理論與實驗方法能完整系統(tǒng)地理解。知悉和理解有機官能團的基團振動頻率范圍、高分子紅外光譜的特點、高分子與有機化合物紅外光譜的聯(lián)系與區(qū)別1.對有機官能團的基團振動頻率范圍、高分子紅與有機化合物紅外光譜特點有碎片化的理解與掌握。1.對有機官能團的基團頻率振動范圍、高分子紅外光譜的特點，以及紅外與拉曼光譜的區(qū)別和氫鍵對基團振動模式的影響規(guī)

3、律能理解，但不完整。1.對有機官能團的基團振動頻率范圍、高分子紅外光譜的特點，以及紅外與拉曼光譜的區(qū)別和氫鍵對基團振動模式的影響規(guī)律能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。1.對有機官能團的基團振動頻率范圍、高分子紅外光譜的特點，以及紅外與拉曼光譜的區(qū)別和氫鍵對基團振動模式的影響規(guī)律能能完整系統(tǒng)地理解與掌握3、知悉和理解核磁共振氫譜與碳譜的基本原理、化學(xué)位移和裂分規(guī)律產(chǎn)生的原因與規(guī)律和傅里葉變換超導(dǎo)核磁共振技術(shù)發(fā)展的意義1.能夠運用核磁共振氫譜與碳譜分析的基本原理與方法，解決有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征的個別問題。1.整體上能夠根據(jù)核磁共振氫譜與碳譜分析的基本原理與方法，以及化學(xué)位移和裂分規(guī)律解決有機化

4、合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征問題的能力，但缺乏系統(tǒng)性。1.整體上能夠根據(jù)核磁共振氫譜與碳譜分析的基本原理與方法，以及化學(xué)位移和裂分規(guī)律，解決有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征中問題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。1.具備根據(jù)核磁共振氫譜與碳譜分析的基本原理與方法，以及化學(xué)位移和裂分規(guī)律和雙照射去偶技術(shù)對13C與質(zhì)子和其它雜原子偶合影響的規(guī)律，分析解決較為復(fù)雜的有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征中問題的能力。4、知悉和理解基質(zhì)輔助激光解析電離-飛行時間高分子質(zhì)譜（MALDI-TOF）基本原理、質(zhì)譜儀中各類質(zhì)量分析器構(gòu)造、高分子質(zhì)譜分析技術(shù)的進展及對高分子學(xué)科發(fā)展的重大影響1.僅具有對高分子質(zhì)譜基本原理、質(zhì)

5、譜儀中各類質(zhì)量分析器構(gòu)造、高分子質(zhì)譜分析技術(shù)的進展及對高分子學(xué)科發(fā)展影響的零碎概念。1.整體上具有根據(jù)所掌握的高分子和有機化合物質(zhì)譜分析的基本原理與方法，分析和解決有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征中分子量測定等問題的能力，整體上形成了高分子和有機化合物質(zhì)譜的思維模式，但缺乏系統(tǒng)性。1.整體上具有根據(jù)所掌握的高分子和有機化合物質(zhì)譜分析基本原理與方法，分析和解決有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征中遇到的分子量測定等問題的能力，基本上形成了高分子和有機化合物質(zhì)譜的思維模式思維模式，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。1.具有根據(jù)所掌握的高分子和有機化合物質(zhì)譜分析基本原理與方法，分析和解決有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表

6、征中遇到的分子量測定等問題的能力，形成了高分子和有機化合物質(zhì)譜的思維模式。并能綜合利用其它表征方法對材料的結(jié)構(gòu)做出正確分析與判斷。課程教學(xué)目標與所支撐的畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求（指標點）編號畢業(yè)要求（指標點）內(nèi)容課程教學(xué)目標（給出知識能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）1在掌握雙原子分子振動模型、多原子分子簡正（并）振動、拉曼散射的基本原理基礎(chǔ)上，能夠?qū)ΤＲ娪袡C化合物和聚合物紅外光譜圖進行分析和指認。1.知悉和理解雙原子分子振動模型、多原子分子簡正（并）振動、拉曼散射的基本原理；2.知悉和理解有機化合物和聚合物紅外光譜特征振動譜帶的波數(shù)范圍、強度；常見聚烯烴、聚酯、聚酰胺等譜圖特征；氫鍵對基團振動

7、模式的影響。2在掌握核磁共振氫譜與碳譜的基本原理、化學(xué)位移和裂分規(guī)律產(chǎn)生的原因基礎(chǔ)上，能夠?qū)ΤＲ娪袡C化合物和聚合物結(jié)構(gòu)進行核磁共振氫譜與碳譜分析和表征，測定聚合物分子量和進行共聚物組成分析1.知悉和理解核磁共振氫譜與碳譜的基本原理、化學(xué)位移和裂分規(guī)律產(chǎn)生的原因；2.能夠根據(jù)取代基對不同核化學(xué)位移影響的規(guī)律，對常見有機化合物和聚合物結(jié)構(gòu)進行核磁共振氫譜與碳譜分析和表征；3.能夠利用端基分析來進行聚合物分子量測定；4.能夠利用不同上鏈結(jié)構(gòu)單元間積分面積之比進行共聚物組成分析。3在掌握高分子和有機化合物質(zhì)譜分析基本原理的基礎(chǔ)上，學(xué)會利用質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析和解決有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征中遇到的分子量測定及

8、其分子與主鏈結(jié)構(gòu)確定的問題。1. 根據(jù)所掌握的高分子和有機化合物質(zhì)譜分析基本原理與方法，針對有機化合物的分子量測定及其分子結(jié)構(gòu)解析問題，以及聚合物分子量及其分布測定、聚合物主鏈結(jié)構(gòu)單元確定和端基分析的需要，選擇合適的質(zhì)譜分析方法，形成能夠熟練用其分析和解決有機化合物與聚合物結(jié)構(gòu)表征中所遇到問題的能力。教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時分配、與進度安排教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配所支撐的課程教學(xué)目標教學(xué)方法與策略（可結(jié)合教學(xué)形式描述）（選填）第一章 緒論1.1電磁輻射與光譜學(xué)1.2光譜分析的內(nèi)容與任務(wù)21講授、課堂討論 第二章 傅立葉變換紅外光譜 2.1振動光譜的基本原理與經(jīng)驗方法2.2基團振動頻率表與高分子紅外光譜2.3常見

9、聚合物紅外光譜的特征譜帶與譜圖解析2.4傅立葉變換紅外光譜儀的定量分析功能121講授、提問、課堂討論、單元測驗第三章 核磁共振氫譜(1H NMR)3.1核磁共振現(xiàn)象與基本原理3.2高分子溶液的核磁共振氫譜； 3.3化學(xué)位移與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.4偶合常數(shù)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.5 核磁共振氫譜在高分子材料結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用122講授、提問、課堂討論、單元測驗第四章 核磁共振碳譜(13C NMR) 4.1核磁共振碳譜基本原理與測定技術(shù)與特點4.2取代基對13C 化學(xué)位移的影響4.3化學(xué)位移的模擬計算方法4.4 13C馳豫時間和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系4.5溶液13C NMR譜在高分子結(jié)構(gòu)研究中應(yīng)用102講授、提問

10、、課堂討論、單元測驗第五章 高分子的質(zhì)譜法5.1有機質(zhì)譜的反應(yīng)及其機理；5.2有機質(zhì)譜圖解析5.3高分子質(zhì)譜的基本原理；5.4基質(zhì)輔助激光解析/離子質(zhì)譜法(MALDI-MS)在聚合物分子量測定及其結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用；103講授、提問、課堂討論、單元測驗第六章 實驗6.1傅立葉變換紅外光譜實驗21學(xué)生動手測試、分析圖譜考核與成績評定：平時成績、期末考試在總成績中的比例，平時成績的記錄方法?？己朔绞剑洪_卷考試成績構(gòu)成：單元測驗（開卷，每次40分鐘）4次，每次7.5分，全部共30分；期末考試：70分教材，參考書:1 薛奇編著 高分子結(jié)構(gòu)研究中的光譜方法M. 北京：高等教育出版社, 1995. 2 朱誠

11、身主編 聚合物結(jié)構(gòu)分析M.北京：科學(xué)出版社，2004. 3 G Montaudo and R P Lattimer. Mass Spectrometry of PolymersM. CRC Press, 2002.大綱說明：本大綱共分為6章。第1章簡要介紹電磁輻射的原理以及與分子的相互作用；第2章和第3 章為本課程的重點，分別介紹了目前最為常用的傅立葉變換紅外光譜和核磁共振氫譜的基本原理以及在高分子材料結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用；作為第3章的提高篇，第4章介紹了核磁共振碳譜的基本原理及在高分子和有機化合物結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用；第5章介紹了高分子質(zhì)譜法在高分子材料結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用與發(fā)展概況。為強化同學(xué)們的學(xué)習(xí)

12、效果，還各安排了2 學(xué)時的傅立葉變換紅外光譜實驗課，除讓同學(xué)們初步了解儀器的功能與結(jié)構(gòu)外，還試圖讓學(xué)生們親自動手利用儀器進行實驗、獲取譜圖，培養(yǎng)自己分析圖譜的能力。編寫教師： 編寫教師簽名： 責任教授簽名： 開課學(xué)院教學(xué)副院長簽名： Outline for Characterization of Structure and Properties of Polymeric MaterialsCourse code: 100091104Course name: Characterization of Structure and Properties of MaterialsLecture Hour

13、s: 46 hoursLaboratory Hours: 2 hoursCredits: 4Term(If necessary):Prerequisite(s): Organic chemistry, Polymer chemistry and PhysicsCourse Description:This course is to explore the molecular structures of polymers, biomacromolecules, organic-inorganic hybrids, organic opto-electronic functional materi

14、als and so on by using instrumental analytical techniques, which is a core theme toward the characterization of the structure and properties of materials sciences. Thanks to the wide applications of computers and Fourier transform, the performance of various analytical instruments are greatly improv

15、ed and the structural information is incredibly expanded, laying a sound foundation for the deeper and quicker identification of materials structures. As a result, this course is aimed at teaching and cultivating students how to understand and master the basic concepts, theories and experimental tec

16、hniques of structural identification and property characterization of synthetic polymeric materials and how to know the functionalities and current advances of relative analytical instruments. It is indispensable for a student who wants to engage in the basic and applied research of materials scienc

17、es in the furture to learn and master the course of Characterization of Structure and Properties of Materials.Course Outcomes:After completing this course, a student should be able to:Measure FTIR spectra and explain the basic vibration peaks of characteristic groups for particular organic or polyme

18、ric compounds;Master the basic rules of nuclear resonance peak appearances of 1H and 13C NMR and analyze the molecular structures of particular organic or macromolecular compounds based on these resonance peaks;Know the principles of polymeric mass spectrometric analysis and determine the molecular

19、weight and molecular structure of synthetic polymeric materials. Course Content:Lectures and Lecture Hours: Introduction 2- Electromagnetic radiation and spectroscopyFourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy 12- Basic principles and empirical methods of vibration spectroscopic analyses; - Appli

20、cation of FTIR in the molecular structural research of polymeric materials;- Monitoring the kinetic process of polymeric reaction.Hydrogen Nuclear Resonance Spectroscopy (1H NMR )12- Phenomena and basic principles of proton nuclear resonance; - 1H NMR spectra of polymeric solutions;- Application of 1H NMR in the structural analyses and molecular weight determination of polymeric materials.Carbon Nuclear Resonance Spectroscopy (13C NMR ) 10- Basic principles of carbon nuclear resonance;