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文檔簡介
1、教學(xué)大綱課程代碼: 課程名稱:高分子物理學(xué)分: 4 周學(xué)時: 4面向?qū)ο螅焊叻肿硬牧媳究粕A(yù)修課程要求:有機化學(xué),物理化學(xué),高分子化學(xué)教學(xué)目標(biāo)高分子物理是高分子學(xué)科的重要組成部分,是研究高分子結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系的學(xué)科。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握高分子物理的基本知識,如鏈結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、分子量與分子量分布、溶液性能、流變性能、力學(xué)性能等,并能從分子運動的觀點分析和解釋結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。同時,通過雙語教學(xué),使學(xué)生較好地掌握高分子專業(yè)英語,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和以后從事高分子學(xué)科的理論研究打下基礎(chǔ)。課程要求授課方式與要求授課方式:a. 教師采用多媒體輔助課堂教學(xué)(講授核心內(nèi)容;每次課前提問復(fù)習(xí);
2、每章結(jié)束后根據(jù)重要概念和名稱解釋進行提問并總結(jié);課后布置習(xí)題并在批改完后上習(xí)題課;每章結(jié)束后根據(jù)實際科研中的例子講解基本原理的實際運用。);b. 讀書報告(對于內(nèi)容比較簡單和容易理解的章節(jié)布置學(xué)生自學(xué)并按要求撰寫讀書報告);c. 專題討論課(由由教師布置主題,學(xué)生分組查閱文獻,并撰寫PPT,派代表上臺陳述,并回答其它同學(xué)和老師的提問。);d. 每章結(jié)束后安排一定數(shù)量同學(xué)進行10分鐘面試,考察學(xué)生對知識點的掌握情況; e. 期中、期末考試(50%英文題目,鼓勵學(xué)生用英語答題)。 課程要求:熟悉高分子物理基本概念、培養(yǎng)學(xué)生思維和表達能力及合作精神、提高專業(yè)文獻的閱讀能力,學(xué)會在實際生產(chǎn)和科研中運用
3、高分子物理的基本原理。說明:(1) 對于讀書報告,要求學(xué)生手寫,而不是在網(wǎng)上進行查閱和簡單地剪切拷貝。(2) 在專題討論課中,如同學(xué)能對他人發(fā)言進行有分量的評價和質(zhì)疑,可予以加分。同樣,對于陳述的同學(xué),如能夠準(zhǔn)確地回答其它同學(xué)和老師的提問,也會有加分。(3) 單列的“高分子實驗”課程教學(xué)中有高分子結(jié)構(gòu)表征、分子量及分子量分布的測定、性能測試等高分子物理的內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容第一章:高分子的鏈結(jié)構(gòu)本章的主要內(nèi)容如下:(1) 高分子的鏈結(jié)構(gòu)特點和分類(2) 高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)(3) 高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)(4) 高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計通過本章的學(xué)習(xí),要求了解高分子鏈的結(jié)構(gòu)特點,能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成和分子構(gòu)
4、造對高分子進行分類;掌握不同層次結(jié)構(gòu)的內(nèi)容及相互關(guān)系,了解高分子鏈中的鍵接異構(gòu)、立體異構(gòu)(旋光異構(gòu)和幾何異構(gòu))和嵌段共聚物的序列結(jié)構(gòu);了解影響高分子柔順性的鏈結(jié)構(gòu)因素;了解幾種高分子鏈構(gòu)象模型(自由旋轉(zhuǎn)鏈,自由連接鏈,旋轉(zhuǎn)受阻鏈,等效自由連接鏈和蠕蟲狀鏈),掌握構(gòu)型、構(gòu)象、均方末端距、均方旋轉(zhuǎn)半徑、Kuhn鏈段長度、持續(xù)長度等概念;掌握表征高分子鏈柔順性的幾種參數(shù)(特征比,剛性因子,無擾尺寸和Kuhn鏈段長度)。第二章:高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)本章的主要內(nèi)容如下:(1) 高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容及產(chǎn)生原因(2) 高分子的結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)(3) 高分子的無定形態(tài)結(jié)構(gòu)(4) 高分子的取向態(tài)(5) 高分子的液晶態(tài)
5、(6) 多組份聚合物的結(jié)構(gòu)通過本章的學(xué)習(xí),要求了解聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容以及高分子由于分子間作用力而堆積在一起;了解結(jié)晶度的定義及不同測量方法的原理;了解聚合物晶體的分類及聚合物鏈在晶胞中的構(gòu)象;能夠會計算晶胞密度;了解不同晶體結(jié)構(gòu)模型(纓狀微束模型、近鄰折疊模型和插線板模型)的要點、提出依據(jù)及缺點;了解各種宏觀晶體形態(tài)(單晶、球晶、伸直鏈晶體和串晶)的形成條件;了解球晶的結(jié)構(gòu)特點;了解幾種無定形態(tài)結(jié)構(gòu)模型的特點及實驗依據(jù);掌握取向態(tài)發(fā)生的原因、取向的結(jié)構(gòu)單元、取向的穩(wěn)定性及取向度的測定方法;了解液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)單元及在不同液晶結(jié)構(gòu)中的堆積方式;了解多組份聚合物的范圍、不同織態(tài)結(jié)構(gòu)及其調(diào)控方法,掌握微區(qū)
6、和基體的概念。第三章:高分子溶液本章的主要內(nèi)容如下:(1) 高分子的溶解過程(2) 高分子溶液的混合熱力學(xué)(3) 高分子溶液的相圖(4) 高分子共混物通過本章的學(xué)習(xí),要求了解聚合物的溶解特點及不同聚合物(無定形聚合物、非極性結(jié)晶聚合物和極性結(jié)晶聚合物)的溶解過程;掌握溶解度參數(shù)的定義及其測量方法;掌握選取高分子溶劑的判斷方法;了解不同高分子溶液的特征;了解似晶格理論的假設(shè),掌握Flory-Huggins參數(shù)的定義及測定方法;了解溶液的定義及各種參數(shù)(E, , A2, u, 等)在溶液時的值;掌握排斥體積的概念;掌握滲透壓同A2和分子量之間的關(guān)系;了解高分子溶液發(fā)生相分離及完全溶解的判定條件;了
7、解聚電解質(zhì)溶液和高分子濃溶液;了解增塑的機理及增塑劑的選擇;了解聚合物共混物發(fā)生相分離的條件;了解聚合物共混物在不同區(qū)域(亞穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)定區(qū))發(fā)生相分離的機理(旋節(jié)線分解機理和成核-生長機理)及其特點。第四章:高分子的分子量與尺寸本章的主要內(nèi)容如下:(1) 高分子的分子量與分子量分布(2) 高分子的數(shù)均分子量的測定(3) 激光光散射法測定高分子的分子量(4) 粘度法測定高分子的分子量(5) 凝膠滲透色譜法測定高分子的分子量及其分子量分布(6) 高分子按分子量的分級通過本章的學(xué)習(xí),要求掌握:高分子的分子量的特點;高分子分子量與高分子性能間的關(guān)系;各種平均分子量的計算及分子量分布的意義;各種測定高分
8、子分子量的方法及其原理,測定范圍及得到分子量的種類;激光光散射方法的數(shù)據(jù)處理;粘度法的數(shù)據(jù)處理;凝膠滲透色譜法的數(shù)據(jù)處理;高分子按分子量大小進行分離的原理和實驗方法。第五章:高分子的分子運動與轉(zhuǎn)變本章的主要內(nèi)容如下:(1) 粘彈性的五個區(qū)域:玻璃態(tài)、玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)、高彈態(tài)、粘流轉(zhuǎn)變區(qū)、粘流態(tài)(2) 高分子的分子運動特點:分子運動的多樣性、分子運動的時間依賴性、分子運動的溫度依賴性(3) 高分子熱轉(zhuǎn)變的測定方法: 膨脹計、示差掃描量熱、熱-機械分析等(4) 玻璃化轉(zhuǎn)變理論:自由體積理論(WLF方程),動力學(xué)理論,熱力學(xué)理論(5) 影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的因素:化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響、分子量的影響、共聚
9、、共混和增塑的影響、結(jié)晶度的影響、外界條件的影響(6) 高分子的結(jié)晶動力學(xué):實驗觀察、結(jié)晶動力學(xué)理論、球晶生長動力學(xué)、結(jié)晶過程及影響因素、結(jié)晶對高聚物性能的影響 (7) PEO/PES二元共混物的結(jié)晶動力學(xué)(8) 高分子的結(jié)晶和熔融熱力學(xué),高分子熔融溫度的影響因素通過本章的學(xué)習(xí),要求掌握:高分子的三態(tài)兩區(qū)及其對應(yīng)的運動單元;高分子的分子鏈運動特點;玻璃化轉(zhuǎn)變及三個理論(特別是自由體積理論);WLF方程;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)與高分子的分子結(jié)構(gòu)間的關(guān)系;影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的因素;結(jié)晶動力學(xué)理論(Avrami方程、Hoffman結(jié)晶動力學(xué)理論);高分子的熔融溫度(Tm)及其與分子鏈結(jié)構(gòu)的關(guān)
10、系;測定Tg、Tm及結(jié)晶動力學(xué)的方法。第六章:橡膠彈性本章的主要內(nèi)容如下:(1) 橡膠與橡膠彈性(2) 橡膠彈性的熱力學(xué)分析(3) 橡膠彈性的統(tǒng)計熱力學(xué)(4) 橡膠彈性的唯象理論(5) 橡膠彈性理論的修正(6) 實際使用的彈性體通過本章的學(xué)習(xí),要求掌握橡膠與橡膠彈性的基本概念;橡膠彈性的熱力學(xué)分析、高斯統(tǒng)計理論與唯象理論;了解實際使用橡膠的重量與加工原料。能夠理解橡膠彈性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及其基本物理量的含義。第七章:聚合物粘彈性 本章的主要內(nèi)容如下:(1) 粘彈性現(xiàn)象(2) 描述松弛過程的力學(xué)模型(3) 分子理論(4) 波耳茲曼疊加原理(5) 時溫等效原理通過本章的學(xué)習(xí),要求掌握高分子蠕變、應(yīng)
11、力松弛、動態(tài)力學(xué)行為等動態(tài)黏彈性現(xiàn)象;能夠根據(jù)彈簧與粘壺、Maxwell與Kelvin模型及多元件模型理解高分子的宏觀松弛特征;能夠根據(jù)RBZ理論與爬行理論理解高分子的微觀松弛特征;能夠掌握波耳茲曼疊加原理、時溫等效原理的基本含義及其在高分子松弛行為中的應(yīng)用。第八章:高分子的流變特性本章的主要內(nèi)容如下:(1) 液體流動 (2) 高分子的粘性流動(3) 影響高分子的粘度的因素 (4) 高分子熔體的彈性效應(yīng) (5) 拉伸粘度 (6) 熔體粘度的測定方法 通過本章的學(xué)習(xí),要求掌握高分子粘性流動的特征及其與牛頓流體的區(qū)別;深刻理解高分子粘度的影響因素;了解高分子熔體的黏彈效應(yīng)的表現(xiàn)及其物理本質(zhì);了解高分子拉伸粘度的含義;了解高分子剪切粘度與拉伸粘度的測試方法。第九章:高分子的力學(xué)行為本章的主要內(nèi)容如下:(1) 高分子的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(2) 聚合物的屈服與冷拉(3) 高分子的斷裂理論(4) 高分子的拉伸強度
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