2023年高分子科學實驗教學大綱

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦高分子科學實驗教學大綱高分子科學試驗教學大綱

課程名稱：高分子科學試驗課程編碼：

英文名稱：ExperimentsofPolymerScience學時：40（2周）學分：2

適用專業(yè)：高分子材料與工程課程類別：必修

課程性質：先修課程：高分子化學、高分子物理、高

分子粘合劑、高分子材料剖析參考教材：

1、《高分子化學及物理試驗》，天津科技高校高分子教研室，2022.4

2、《高分子科學試驗》，韓哲文主編，華東理工高校出版社，2022.2

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

一、制定本大綱的依據

本大綱按照《高分子化學》和《高分子物理》教學大綱對同學試驗能力培養(yǎng)要求而制定。二、本試驗課程的詳細支配

試驗項目的設置及學時分配

備注設計性試驗必需選修1個

三、本試驗課在該課程體系中的地位與作用

《高分子化學與物理試驗》是高分子專業(yè)同學必修的一門自立的基礎試驗課程。通過試驗課程訓練，鞏固并加深高分子化學與物理課程的基本原理和概念的理解，把握高分子化學與物理試驗的基本辦法，了解近代大型儀器的性能及在高分子化學與物理中的應用，了解計算機控制試驗條件、采集試驗數據和舉行數據處理的基本學問。培養(yǎng)同學的動手能力、觀看能力、查閱文獻的能力、思維創(chuàng)新能力、表達能力和歸納處理、分析試驗數據及撰寫科學報告的能力。從而培養(yǎng)同學求真求實具有自立工作的本事和初步的科研能力。培養(yǎng)同學的創(chuàng)新精神，提高同學的綜合科研素養(yǎng)。

四、同學應達到的試驗能力與標準

1.把握高分子化學與物理基本的討論辦法，通過試驗手段認識高聚物的合成和性能表征，理解高聚物化學性質與結構之間的關系，學會重要的高分子化學與物理試驗技術和基本的試驗儀器的使用。

2.把握試驗數據的處理及試驗結果的分析和歸納辦法，從而加深對高分子化學與物理基礎學問和基本原理的理解，增加解決實際化知識題的能力。

3.注意試驗技能的培養(yǎng)和特別試驗操作的把握，對同學舉行試驗工作的綜合訓練,使之具有基本的科研素養(yǎng)，培養(yǎng)其嚴謹的、實事求是的工作作風和科學態(tài)度。

4.綜合性試驗的目的在于培養(yǎng)同學對學問綜合應用的能力、分析和解決問題的能力。

5.設計性試驗的目的在于激發(fā)同學學習的主動性和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)同學自立思量、綜合運用學問、提出問題和解決復雜問題的能力。

五、講授試驗的基本理論與試驗技術學問

1．常見塑料和纖維的簡易鑒別試驗

試驗目的：學會以燃燒法、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浮現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；因為結構上的差異，聚合物在不同極性的溶劑中體現出不同的溶解度，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

試驗目的：了解甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合原理，把握本體聚合的辦法；認識有機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現。本體聚合的特點是產物純凈，尤其可以得到透亮?????制品，所需設備容易。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、同時又具有一定耐沖擊強度與良好低溫性能的有機玻璃。

3．醋酸乙烯酯的乳液聚合

試驗目的：了解乳液聚合的基本原理，學習典型的乳液聚合的實施過程。

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，僅轉變乳化劑的用量，就可形成不同數目的微膠束，因為微膠束是乳液聚合的場所，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，可用來粘結木材。

4．苯乙烯的懸浮聚合

試驗目的：學習懸浮聚合的原理和試驗技術。

試驗原理：懸浮聚合實質上是借肋于較劇烈的攪拌和懸浮劑的作用，將單體簇擁在不溶的介質

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

5．熔融縮聚法制備尼龍66

試驗目的：把握尼龍66的制備辦法，了解雙官能團縮聚的特點。

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

6．聚氨酯泡沫塑料的制備

試驗目的：了解醇酸縮合的反應特點，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，把握逐步聚合反應制備聚氨酯的反應原理，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，形成了大分子主鏈上含有重復-NH-COO-（氨基甲酸酯）的聚合物，通常稱為聚氨基甲酸酯。此種聚合反應惟獨當多羥基化合物與異氰酸酯共存時，才干形成高分子化合物，因此，它既不同于普通的加聚反應，又不同于普通的縮聚反應。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。當體系反應到一定程度時，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

試驗目的：了解熱固性樹脂的聚合原理，認識脲醛樹枝的制備辦法。

基本原理：當線形高聚物在一定條件下交聯(lián)，就形成三維空間的網狀結構，全部平移運動受到限制，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。尿素與甲醛反應逐步形成帶支鏈結構的預聚物，最后在酸性催化劑的作用下，進一步交聯(lián)生成不溶不熔的網狀結構的聚合物。

8．膨脹計法測定高聚物的玻璃化改變溫度

試驗目的：把握用膨脹法測定高聚物玻璃化溫度的辦法；了解升溫速度對玻璃化溫度的影響。

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動；從宏觀上看，則表現為高聚物的許多物理性能，如膨脹系數、導熱系數、折光率、介電常熟等都會發(fā)生相當顯然的變化。因此可以利用這些物理性能依靠于溫度的變化測定高聚物的玻璃化溫度。本試驗利用高聚物在玻璃化改變過程中比容的不延續(xù)變化測定Tg。

9．偏光顯微鏡法觀看聚合物球晶形態(tài)

試驗目的：了解偏光顯微鏡的結構和使用辦法；觀看聚合物的結晶形態(tài)，估算聚合物的球晶大小。

基本原理：球晶是聚合物結晶的一種最常見的特征形式。當結晶性高聚物從濃溶液中析出或從熔體冷卻結晶時，在不存在應力或流淌的狀況下，都傾向于生成這種比較復雜的結晶形態(tài)。球晶呈圓球形，直徑通常都在0.5-100μm之間，大的甚至達到厘米數量級。在偏光顯微鏡兩正交偏振器之間，球晶展現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和對稱性的反映。

10．粘度法測定聚合物的分子量

試驗目的：把握用烏氏粘度計測定高分子溶液粘度的辦法并計算粘均分子量Mη。

基本原理：高分子溶液具有比純溶劑高得多的粘度，其粘度大小與高聚物分子的大小、外形、溶劑性質以及溶液運動時大分子取向等因素有關。因此，利用高分子溶液的粘度對溶質分子量的依靠關系可以測定分子量。

11．差示掃描量熱法（DSC）測定聚合物熱性能

試驗目的：了解DSC的工作原理，認識用DSC測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，測量輸給物質和參比物的功率差與溫度關系的一種技術，應用范圍十分廣，特殊是材料的研發(fā)、性能檢測與質量控制。材料的特性，如玻璃化改變溫度、冷結晶、相改變、熔融、結晶、產品穩(wěn)定性、固化/交聯(lián)、氧化誘導期等，都是DSC的討論領域。

12．熱失重法（TGA）測定聚合物的熱穩(wěn)定性

試驗目的：了解熱重分析儀的結構和使用辦法，認識制樣及測試分析過程。

基本原理：熱重法(TG)是在程序控制溫度下，測量物質質量與溫度關系的一種技術。熱重法的主要特點是定量性強，能精確?????的測量物質的質量變化及變化率。熱重法可以用來討論高分子材料的熱穩(wěn)定性，添加劑對熱穩(wěn)定的影響、材料的氧化穩(wěn)定性，溶劑的含量、結晶水的含量、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。熱重法的試驗結果與試驗條件存在很大關系，例如升溫速率、氣氛等對試驗結果都會產生很大的影響。

13．DMA測定高聚物的動態(tài)力學性能

試驗目的：認識動態(tài)粘彈譜儀測試高聚物動態(tài)力學性能的原理，把握試樣的制備辦法和測試過程。

基本原理：當樣品受到變化著的外力作用時，產生相應的應變。在這種外力作用下，對樣品的應力-應變關系隨溫度等條件的變化舉行分析，即為動態(tài)力學分析。動態(tài)力學分析是討論聚合物結構和性能的重要手段，它能得到聚合物的儲能模量（E'），損耗模量（E''）和力學損耗（tanδ），這些物理量是打算聚合物使用特性的重要參數。同時動態(tài)力學分析對聚合物分子運動狀態(tài)的反映非常敏捷，考察模量和力學損耗隨溫度、頻率以及其它條件的變化的特性可得聚合物結構和性能的許多信息，如阻尼特性、相結構及相改變、分子松弛過程、聚合反應動力學等等。

14．掃描電鏡法分析聚合物形態(tài)

試驗目的：了解掃描電鏡基本結構和工作原理，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聚焦電子束在樣品表面逐點掃描，與樣品互相作用產行各種物理信號，這些信號經檢測器接收、放大并轉換成調制信號，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、放大倍數范圍大、延續(xù)可調、辨別率高、樣品室空間大且樣品制備容易等特點，是舉行樣品表面討論的有效分析工具。不同聚合物性質不同，這些性質會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．聚合物熔融指數的測定

試驗目的：了解聚合物流淌行為，學習測試聚合物的熔融指數的試驗技術。了解熔融指數儀的結構、原理和使用

基本原理：在一定的溫度和負荷下,測試熱塑性塑料融體每10min通過標準口模的質量。主要用于測試熔融粘度較低（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定

試驗目的：了解高聚物流體的流變特性；把握用毛細管流變儀測定高聚物熔體流變特性的試驗辦法和數據處理辦法。

基本原理：高聚物熔體（或濃溶液）的流變特性，與高聚物的結構、相對分子量及相對分子質量分布、分子的支化和交聯(lián)有密切的關系。了解高聚物熔體的流變特性對于挑選加工工藝條件和成型設備等具有指導性意義。用毛細管流變儀可以便利地測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（設計性）

1）指導思想

以水性涂料逐漸取代油性涂料是目前全世界涂料工業(yè)的進展趨勢,其緣由是受有機揮發(fā)物（VOC）排放量的限制。水性涂料的優(yōu)點是以水為溶劑，因而可以避開采納有機溶劑帶來的可燃性、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）試驗目的

試驗目的：首先考察溫度、不同配比、乳化劑含量等因素對乳液性能的影響，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；第二對提高乳液固含量舉行討論，設計固含量最高可達60%左右；最后用IR光譜對各種乳液成膜舉行結構表征，用TG對各種乳液成膜舉行熱性能分析，用DSC測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試（設計性）

1）指導思想

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，得到有用粘結強度的一類膠粘劑。其中乳液壓敏膠粘劑在我國壓敏膠粘劑工業(yè)中占有相當重要的地位，約占壓敏膠粘劑總產量的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、商標紙、電子、醫(yī)療衛(wèi)生等領域。本試驗學習利用乳液聚合辦法制備丙烯酸酯乳液壓敏膠。

2）試驗目的

試驗目的：了解乳液聚合的基本原理和組成，了解乳液型壓敏膠的制備辦法和配方設計原理，了解乳液壓敏膠的性能普通測試辦法。制備的壓敏膠，需要測定乳膠粒徑大小，固含量，粘度，用簡易辦法制備壓敏膠帶（BOPP膜涂覆膠液），測定持粘性及玻璃強度，用DSC測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、試驗的考核與成果評定：

本課程采納平常考核(實際操作和試驗報告成果)和期末考試來綜合評定