《材料科學(xué)實驗A》教學(xué)大綱

《材料科學(xué)實驗A》教學(xué)大綱

MaterialsScienceExperimentsA一、

基本信息課程代碼：實驗課程名稱:

材料科學(xué)實驗A英文名稱:

ExperimentsofMaterialsScience課程總學(xué)時:

64

總學(xué)分:

2

實驗學(xué)時:

64適用對象：材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生

二、

實驗課程的性質(zhì)與任務(wù)

《材料科學(xué)實驗A》是面向材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)實驗課。它的主要任務(wù)是使學(xué)生從感性上對高分子材料的常見化學(xué)合成方法有一個全面、概括的了解。本課程主要介紹高分子材料合成的本體聚合法、溶液聚合法、懸浮聚合發(fā)、乳液聚合法以及沉淀聚合法，了解每種聚合方法的特點、工藝、設(shè)備以及應(yīng)用。

三、

實驗教學(xué)目的與要求《材料科學(xué)實驗A》中各實驗的實驗?zāi)康氖窍Ｍ軌蛲ㄟ^一定的實驗方法、實驗過程使學(xué)生更深入的理解、掌握理論課程所講授的高分子材料學(xué)常見的合成方法及其原理，并能夠通過實驗的具體操作過程的訓(xùn)練，將各種聚合方法融會貫通，并能夠靈活的運用理論知識指導(dǎo)實驗過程，同時希望學(xué)生真正能夠理論聯(lián)系實際，為高分子材料的合成問題設(shè)計實驗方案，解決實際問題。通過該門實驗課程的訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)達到以下要求：1．從實驗獲得感性認識，深入理解和應(yīng)用化學(xué)工程、化學(xué)工藝、高分子化學(xué)、高分子物理、材料現(xiàn)代測試方法等理論課程中的概念、理論，并能靈活運用所學(xué)理論知識指導(dǎo)實驗過程。2．規(guī)范地掌握材料學(xué)科實驗的基本操作與基本技能，包括：高分子材料各種聚合反應(yīng)實驗裝置的搭建、相關(guān)測試儀器的基本使用方法等。3．具有仔細觀察進而分析判斷實驗現(xiàn)象的能力，能正確真實的記錄實驗現(xiàn)象與結(jié)果；處理實驗結(jié)果時具有邏輯性并能夠做出正確的結(jié)論；在分析實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，能正確地運用科學(xué)的語言進行表達，能夠獨立撰寫實驗報告；具有解決實際材料科學(xué)問題的實驗思維能力和動手能力。4．能根據(jù)實驗需要，通過查閱手冊、工具書及其他信息源獲得有用資料，能獨立正確的設(shè)計較簡單的實驗（包括實驗方法、實驗條件、儀器和試劑、產(chǎn)品質(zhì)量鑒定等），能夠獨立撰寫實驗方案，具有一定的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。5．具有實事求是的科學(xué)態(tài)度、勤儉節(jié)約的優(yōu)良作風(fēng)、認真細致的工作作風(fēng)、相互協(xié)作的團隊精神、勇于開拓的創(chuàng)新意識和科學(xué)精神。6．要求課前進行預(yù)習(xí)，弄懂實驗?zāi)康呐c原理，熟悉實驗內(nèi)容與步驟，寫出預(yù)習(xí)報告。

四、

考核辦法和成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核學(xué)生實驗預(yù)習(xí)設(shè)計能力：提前告訴學(xué)生實驗項目，讓學(xué)生設(shè)計實驗內(nèi)容。

考核學(xué)生實驗操作能力：根據(jù)實驗設(shè)計內(nèi)容，利用現(xiàn)有儀器設(shè)備進行實驗，考察學(xué)生動手能力，考核學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解和把握?？己藢W(xué)生實驗報告撰寫水平：根據(jù)實驗內(nèi)容及實驗過程參數(shù)、現(xiàn)象的觀察，撰寫實驗報告?？己藢W(xué)生實驗預(yù)習(xí)設(shè)計能力：30%考核學(xué)生實驗操作能力：40%考核學(xué)生實驗報告撰寫水平：30%

五、

實驗指導(dǎo)書1．復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系高分子科學(xué)研究所編著．《高分子實驗技術(shù)》．復(fù)旦大學(xué)出版社，19962．馮瑞主編．《材料科學(xué)導(dǎo)論》．化學(xué)工業(yè)出版社，20023．趙品編．《材料科學(xué)基礎(chǔ)》．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20004．潘金生．《材料科學(xué)與工程》．清華大學(xué)出版社，19995．張興英，李齊方．《高分子科學(xué)實驗》．化學(xué)工業(yè)出版社，2004

六、

實驗項目、內(nèi)容與要求實驗一

膨脹計法測定甲基丙烯酸甲酯的本體聚合反應(yīng)速率實驗類型：驗證型實驗實驗學(xué)時：8每組人數(shù)：4

實驗?zāi)康模赫莆毡倔w聚合的原理、方法、設(shè)備以及操作；掌握膨脹計測定聚合反應(yīng)速率的原理、方法以及操作。

教學(xué)要求：要求學(xué)生自己動手配制反應(yīng)物溶液、使用膨脹計，并觀察、記錄、處理實驗數(shù)據(jù)。實驗完成后，撰寫實驗報告。

教學(xué)方法：課前講授膨脹計測定聚合反應(yīng)速率的原理、方法，演示實驗操作，隨后學(xué)生分組開展實驗操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。

實驗內(nèi)容提要：1.

準(zhǔn)確量取甲基丙烯酸甲酯，稱量引發(fā)劑過氧化苯甲酰，混合溶解；2.

將反應(yīng)液倒入膨脹計、插入毛細管并固定，放入恒溫水浴中加熱；3.

記錄毛細管液面變化；4.

實驗完成后，洗凈膨脹計，放入干燥箱中，備下次使用。

實驗二

苯乙烯的懸浮聚合實驗類型：驗證型實驗實驗學(xué)時：8每組人數(shù)：4

實驗?zāi)康模赫莆諔腋【酆系脑怼⒎椒?、設(shè)備以及操作。

教學(xué)要求：要求學(xué)生自己動手裝配懸浮聚合實驗裝置；配制反應(yīng)物溶液并在反應(yīng)裝置中加入各種原料；反應(yīng)完成后處理反應(yīng)產(chǎn)物及溶劑；觀察實驗現(xiàn)象，記錄、處理實驗數(shù)據(jù)并撰寫實驗報告。

教學(xué)方法：課前講授懸浮聚合的原理、方法、設(shè)備，演示實驗操作過程；隨后學(xué)生分組開展實驗操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。

實驗內(nèi)容提要：1.

搭建實驗裝置：將三口燒瓶放入恒溫水浴鍋中，用鐵架臺固定，安裝攪拌器、回流冷凝管；2.

添加反應(yīng)原料：在三口燒瓶中加入聚乙烯醇水溶液、去離子水，攪拌；3.

聚合反應(yīng)：水浴加熱升溫至70℃時，加入溶有引發(fā)劑偶氮二異丁氰的苯乙烯，調(diào)節(jié)攪拌速度使單體均勻分散成大小適度的液珠，緩慢升高水浴溫度至90℃，恒溫反應(yīng)3小時，結(jié)束反應(yīng)；4.

處理反應(yīng)產(chǎn)物：將反應(yīng)物全部倒入燒杯中，靜置片刻，待珠粒沉下后，倒掉上層水溶液，產(chǎn)物洗滌、干燥、計量，計算產(chǎn)率。5.

拆卸實驗裝置：依次拆除回流冷凝管、電動攪拌器、三口燒瓶。

實驗三

丙烯酸酯乳液的制備實驗類型：綜合實驗實驗學(xué)時：16每組人數(shù)：4

實驗?zāi)康模赫莆杖橐壕酆系脑怼⒎椒?、設(shè)備以及操作；掌握烏氏粘度計的使用方法。

教學(xué)要求：要求學(xué)生自己動手裝配乳液聚合實驗裝置；配制反應(yīng)物溶液并在反應(yīng)裝置中加入各種原料；反應(yīng)完成后處理反應(yīng)產(chǎn)物及溶劑,按要求設(shè)計實驗制備丙烯酸酯聚合物乳液膠粘劑；觀察實驗現(xiàn)象，記錄、處理實驗數(shù)據(jù)并撰寫實驗報告。

教學(xué)方法：課前講授乳液聚合的原理、方法、設(shè)備，演示實驗操作，隨后學(xué)生分組開展實驗操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。

實驗內(nèi)容提要：1.

搭建實驗裝置：將四口燒瓶放入恒溫水浴鍋中，用鐵架臺固定，安裝攪拌器、回流冷凝管、恒壓滴液漏斗；2.

配制單體預(yù)乳化液：在四口燒瓶內(nèi)依次加入乳化劑OP-10以及十二烷基硫酸鈉、引發(fā)劑過硫酸銨、去離子水，開動攪拌使之全部溶解，再依次加入丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯或者甲基丙烯酸甲酯，攪拌乳化，得到單體預(yù)乳化液，轉(zhuǎn)移到恒壓滴液漏斗；3.

聚合反應(yīng)：在四口燒瓶中依次加入乳化劑十二烷基硫酸鈉、碳酸氫鈉和去離子水，開動攪拌使之溶解并升溫恒溫水浴鍋到50℃，將恒壓滴液漏斗中的單體預(yù)乳化液逐滴滴加到三口燒瓶中。另取少量引發(fā)劑過硫酸銨水溶液緩慢加入到三口燒瓶中，同時升高水浴溫度到82℃，緩慢滴加單體預(yù)乳化液，2h左右滴完；4.

處理反應(yīng)產(chǎn)物：單體預(yù)乳化液滴加完成后，繼續(xù)保溫2h，然后降到室溫；用氨水調(diào)

pH

值為7左右出料，用烏氏粘度計測定粘度。5.

拆卸實驗裝置：依次拆除回流冷凝管、電動攪拌器、恒壓滴液漏斗、三口燒瓶。

實驗四

水溶液聚合法制備高吸水樹脂實驗類型：綜合實驗實驗學(xué)時：16每組人數(shù)：4

實驗?zāi)康模赫莆杖芤壕酆系脑?、方法、設(shè)備以及操作。

教學(xué)要求：要求學(xué)生了解水溶液聚合設(shè)備；配制反應(yīng)溶液并進行水溶液聚合反應(yīng)；反應(yīng)完成后處理反應(yīng)產(chǎn)物；觀察實驗現(xiàn)象，記錄、處理實驗數(shù)據(jù)并撰寫實驗報告。

教學(xué)方法：課前講授溶液聚合的原理、方法，演示實驗操作，隨后學(xué)生分組開展實驗操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。

實驗內(nèi)容提要：1.

搭建實驗裝置：將燒杯放入加有冰塊的恒溫水浴鍋中，用鐵架臺固定，將電動攪拌器的攪拌槳伸入燒杯中，并距離燒杯底部0.5-1.0cm；2.

中和反應(yīng)：在燒杯中依次加入水、丙烯酸、攪拌溶解后，逐步滴加氫氧化鈉水溶液進行中和，并隨時用溫度計監(jiān)控反應(yīng)溶液的溫度變化；3.

聚合反應(yīng)：中和反應(yīng)完成后，加入交聯(lián)劑N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺攪拌溶解，再加入復(fù)合引發(fā)劑過硫酸銨和亞硫酸氫鈉，攪拌3-5轉(zhuǎn)后立即移走攪拌器，溫度計保留在燒杯反應(yīng)液中，靜置反應(yīng)，記錄溫度最高值；4.

處理反應(yīng)產(chǎn)物：反應(yīng)液變?yōu)槟z狀、溫度降至室溫后，將產(chǎn)物剪碎、干燥、測定吸水倍數(shù)。

實驗五

丙烯酸的沉淀聚合實驗類型：綜合實驗實驗學(xué)時：16每組人數(shù)：4

實驗?zāi)康模赫莆粘恋砭酆系脑怼⒎椒?、設(shè)備、操作及其應(yīng)用。

教學(xué)要求：要求學(xué)生了解沉淀聚合設(shè)備；配制反應(yīng)溶液并進行沉淀聚合反應(yīng)；反應(yīng)完成后處理反應(yīng)產(chǎn)物；觀察實驗現(xiàn)象，記錄、處理實驗數(shù)據(jù)并撰寫實驗報告。

教學(xué)方法：課前講授沉淀聚合的原理、方法，演示實驗操作，隨后學(xué)生分組開展實驗操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。

實驗內(nèi)容提要：1.

搭建實驗裝置：將三口燒瓶放入恒溫水浴鍋中，用鐵架臺固定，安裝攪拌器、回流冷凝管；2.

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