高分子材料表征及实验设计
高分子材料力学特性的建模与分析
高分子材料力学特性的建模与分析引言：高分子材料是一类重要的工程材料，具有广泛的应用领域，如塑料、橡胶、纤维等。
了解高分子材料的力学特性对于设计和优化这些材料的性能至关重要。
本文将探讨高分子材料力学特性的建模与分析方法，旨在为相关研究提供一些参考。
一、高分子材料力学特性的基本概念高分子材料力学特性包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
弹性模量是材料在受力后恢复原状的能力，屈服强度是材料开始发生塑性变形的临界点，而断裂韧性则是材料抵抗断裂的能力。
这些力学特性的理解对于材料的设计和使用至关重要。
二、高分子材料力学特性的建模方法1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于原子尺度的模拟方法，可以模拟高分子材料的力学行为。
通过模拟原子之间的相互作用，可以得到材料的力学特性。
这种方法可以提供详细的原子级别信息，但计算成本较高。
2. 连续介质力学模型连续介质力学模型是一种将高分子材料看作连续介质的模拟方法。
通过建立微分方程描述材料的力学行为，可以得到材料的宏观力学特性。
这种方法计算成本相对较低，适用于大规模材料的建模与分析。
三、高分子材料力学特性的分析方法1. 实验测试实验测试是获取高分子材料力学特性的重要方法。
通过拉伸试验、压缩试验、剪切试验等可以得到材料的力学性能数据。
实验测试可以直接得到材料的宏观力学特性，但需要大量的样品和设备。
2. 数值模拟数值模拟是一种通过计算机模拟高分子材料的力学行为的方法。
通过建立合适的数学模型和边界条件，可以计算材料的力学特性。
数值模拟可以预测材料的力学性能，为材料设计提供指导。
四、高分子材料力学特性的应用高分子材料力学特性的建模与分析对于材料设计和工程应用有着重要的意义。
例如，在汽车工业中，通过分析高分子材料的力学特性，可以设计出更轻、更强的材料，提高汽车的燃油效率和安全性能。
在航空航天领域，高分子材料的力学特性分析可以帮助设计更轻、更耐用的航空器件。
结论：高分子材料力学特性的建模与分析是一项复杂而重要的研究工作。
高分子材料专业实验-不饱和聚酯树脂及玻璃钢的制备
实验目的:1.了解线型不饱和聚酯树脂及纤维增强复合材料的制备原理和影响因素.2.掌握线型不饱和聚酯合成和增强复合材料制备实验的操作技能;熟悉树脂的特性测试和玻璃钢试样的性能试验方法.实验原理:不饱和聚酯树脂主要是有不饱和二元酸（酐）、饱和二元酸（酐）和二元醇, 以一定的摩尔比在惰性气氛保护下, 经酯化缩聚而制得线型聚合物, 其聚酯主链上具有重复的酯键制制品及不饱和双键, 即称不饱和树脂, 化学结构式如下:O R C OOR O C CH CH 不饱和聚酯长链型大分子中含有不饱和双键, 在引发剂－促进剂的作用下可以和乙烯基单体发生交联反应.在引发剂分解产生活性游离基，聚酯链中的不饱和双键和苯乙烯单体发生加成共聚反应，经过链引发、链增长和链终止三个阶段，形成网状结构的均匀聚合物.制得的不饱和树脂和聚酯树脂主要用于制造玻璃纤维增强复合材料, 也制造装饰涂料和油漆、压塑粉与片状和块状模压复合材料制品.实验仪器和试剂:表一 实验仪器一览表表序号 名称 规格 数量 1 烧杯 150ml 7个 2 小玻棒 7根 3 玻棒 3根 4 导管1根 5 铁板 15×15cm 2个 6 铁夹子4个 7 玻璃纸 15×35cm 1张 8 玻璃纸 20×20cm 2张 9玻璃布18×18cm10张表二 室温固化凝胶时间测定配方名称 理论用量 实际用量 树脂50g ×5 50g ×5 过氧化丁酮（引发剂） 4% 2g ×52g ×5环烷酸钴（促进剂） 2% 1g, 1% 0.5g, 0.7% 0.35g, 0.5% 0.25g, 0.3% 0.15g2% 1.05g, 1% 0.52g, 0.7% 0.40g, 0.5% 0.27g, 0.3% 0.15g表三 浇注成型配方名称理论用量 实际用量 树脂100g 100g 过氧化丁酮（引发剂） 4g 4% 环烷酸钴（促进剂）2g2.03g表四 手糊成型配方名称理论用量 实际用量 玻璃布(10层)树脂玻璃布重量的1.2倍54.5g 70.90g 4%过氧化丁酮（引发剂） 2.8g 3.01g 环烷酸钴（促进剂）0.35g实验操作流程图:图一 冷态触动法实验流程图图二 浇铸聚合实验流程图图三 手糊成型实验流程图实验记录:表五预聚合实验记录实验项目时间操作(备注)冷态触动法手糊成型浇铸成型10:0010:0510:2410:4711:0711:2912:0115:0015:03次日8:009:1514:4015:3015:0215:4316:3916:4316:455组分别加入树脂,引发剂和促进剂加料完毕第一组出现爬杆效应(19min)第二组出现爬杆效应(42min)第三组出现爬杆效应(62min)第四组出现爬杆效应(84min)第五组出现爬杆效应(116min)称量好树脂,引发剂,促进进,搅匀刷胶放入烘箱从烘箱取出,性能测试称量树脂约100g将浇注成型装置安装好加入引发剂,并搅拌加入促进剂,灌模用玻璃棒测试,表明硬度不够,铁板微热硬度足够,脱模,试样呈黄色试样放出大量的热测试与数据处理:1.促进剂与爬杆时间关系测试表六室温固化凝胶时间对应表促进剂百分含量室温固化凝胶时间（min）2% 191% 420.7% 620.5% 840.3% 116图四促进剂含量与爬杆效应出现时间关系图2.拉伸强度测试表七拉伸强度测试登记表类别序号宽/mm厚/mm面积/m2最大载荷/N 拉伸强度/Mpa浇铸聚合手糊成型12340.8001.1881.2081.1620.8840.1600.1680.8840.7072000.0178200.2029441.02720818.1*1032.93*1032.95*10315.04*103256164.9145.7146.4试样尺寸150*10 mm23.放热峰值测试(附页DSC图及解析表)测试条件:加入促进剂和不加入促进剂.分析与讨论:1.由做出的“促进剂用量比与树脂胶液凝胶时间的关系”图中可以看出，随着促进剂用量的增加，凝胶时间变短.促进剂是能促进有机过氧化物在室温下分解产生游离基的物质.引发剂的临界温度均在60摄氏度以上,如果设计采用室温固化成型工艺,单纯使用过氧化物引发剂时交联反应速度极慢,当采用引发剂—促进剂体系,则能大大加速交联固化速度,即可实现常温下成型加工.2.室温交联固化时树脂胶液的凝胶时间,是随引发剂的种类.用量比的变化而变化的,促进剂用量增加,放热峰温度提高,固化时间缩短.钴-氢过氧化物引发系统对反应条件的适应性较宽,即使交联固化不足时,以后还能继续交联固化.3.配制树脂胶液时,促进剂的实际用量比,根据施工过程所需要的时间,可以从图中跟踪出来,凝胶时间应足以保证手糊作业的全面完成.树脂胶液凝胶时间的过短或过长,对手糊作业不利,对制品的综合性能亦有不良影响.4.产品的测试结果显示,加入玻璃纤维粗格子布增强的不饱和聚酯比未增强的不饱和聚酯拉伸强度可高4倍之多.增强材料玻璃布赋予制品以综合强度,不饱和聚酯树脂实质上是联结剂.5.从DSC图纸可以看到:在84.2℃时开始固化,在120.9℃自加速效应最大.思考题:1.在凝胶时间的测定和成型加工中为什么不能将引发剂和促进剂一起加入?答：促进剂和过氧化物之间发生一种氧化还原反应，致使过氧化物的O-O键发生对称裂解，取代热裂解,亦称化学裂解.配胶操作中不允许将促进剂和引发剂直接相混合.否则反应猛烈而会引起爆炸.通常先将引发剂加入树脂中.搅拌混合均匀,最后加入促进剂并快速混合均匀,立即用于测定和成型.。
高分子综合课程设计
高分子综合课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握高分子材料的基本概念、分类和特性，了解其在日常生活和工业中的应用。
2. 帮助学生理解高分子材料的合成原理，掌握常见高分子材料的合成方法和工艺。
3. 使学生了解高分子材料的结构与性能关系，能分析高分子材料在实际应用中的优缺点。
技能目标：1. 培养学生运用所学高分子知识解决实际问题的能力，能进行高分子材料的简单设计和制备。
2. 提高学生的实验操作技能，熟练使用实验设备和仪器，掌握高分子材料测试与表征方法。
3. 培养学生的团队协作能力和沟通能力，能在小组讨论中积极发表观点，共同完成课程设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对高分子材料学科的兴趣，激发他们探索科学奥秘的热情。
2. 培养学生的环保意识，使他们认识到高分子材料在环境保护和可持续发展中的重要性。
3. 培养学生的创新精神和实践能力，使他们具备高分子材料领域发展的潜力。
课程性质：本课程为综合实践课程，旨在通过高分子材料的设计与制备，使学生将所学理论知识与实际应用相结合，提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点：学生已具备一定的化学基础和实验操作能力，对高分子材料有初步的了解，但缺乏深入研究和实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养学生的动手能力和团队协作精神。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能在课程中取得较好的学习成果。
通过课程目标的分解，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面发展。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 高分子材料基本概念与分类- 深入讲解高分子材料的基本概念、结构与分类方法。
- 分析各类高分子材料的性质、应用领域及其在国民经济中的作用。
2. 高分子材料的合成与制备- 介绍高分子材料的合成原理、方法及工艺流程。
- 指导学生进行高分子材料的实验室制备，包括聚合反应、加工成型等。
教学大纲：- 高分子合成原理- 常见高分子材料的合成方法- 高分子材料制备工艺3. 高分子材料的结构与性能表征- 讲解高分子材料的结构与性能关系，分析其影响规律。
高分子材料课程设计
高分子材料课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解高分子材料的定义、分类和性质，掌握高分子材料的制备方法和应用领域，培养学生对高分子材料的兴趣和认识，提高学生的科学素养。
具体来说，知识目标包括：1.掌握高分子材料的定义和分类。
2.了解高分子材料的性质及其应用领域。
3.掌握高分子材料的制备方法。
技能目标包括：1.能够分析高分子材料的结构和性质。
2.能够运用高分子材料的知识解决实际问题。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对高分子材料的兴趣和认识，激发学生学习化学的积极性。
2.培养学生珍惜资源、保护环境的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括高分子材料的定义、分类、性质、制备方法和应用领域。
具体来说，教学大纲如下：1.高分子材料的定义和分类：介绍高分子材料的概念，分析高分子材料的分类及特点。
2.高分子材料的性质：介绍高分子材料的物理性质、化学性质及其应用。
3.高分子材料的制备方法：介绍高分子材料的合成方法，如聚合反应、缩聚反应等。
4.高分子材料的应用领域：分析高分子材料在日常生活、工业生产中的应用。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过讲解高分子材料的定义、分类、性质、制备方法和应用领域，使学生掌握基本知识。
2.讨论法：学生分组讨论高分子材料的性质和应用，培养学生的合作意识和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生了解高分子材料在生活中的应用，提高学生的实践能力。
4.实验法：安排实验室实践活动，让学生亲手操作，加深对高分子材料性质和制备方法的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《高分子材料》教材，为学生提供系统的高分子材料知识。
2.参考书：推荐学生阅读相关的高分子材料参考书，拓展知识面。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，直观展示高分子材料的性质和应用。
高分子材料的表征和导热性能研究
高分子材料的表征和导热性能研究高分子材料是一种重要的材料种类，具有广泛的应用领域。
如何对高分子材料进行表征和研究其导热性能，是当前高分子材料研究的一个热点问题。
一、高分子材料的表征高分子材料通常具有分子量大、化学结构复杂的特点，因此需要采用多种手段进行表征。
1. 分子量的测定高分子材料的分子量一般采用凝胶渗透色谱、粘度法等实验手段进行测定。
其中，凝胶渗透色谱具有分离精度高、灵敏度好等优点，可以处理多种分子量范围的高分子材料。
2. 凝聚态的表征对于固态高分子材料，需要采用X射线衍射、热分析等技术手段进行表征，以了解高分子材料的晶体结构、热性能等特征。
3. 动态热力学性能的表征高分子材料在使用过程中还需要考虑其时间依赖性、疲劳性、耐热性等方面的性能。
这就需要采用热分析、动态力学测试等技术手段进行表征。
二、高分子材料的导热性能研究导热性能是高分子材料的一个关键性能指标，对于高分子材料的设计、制备、应用都具有重要意义。
导热性能研究的主要方法有以下几个：1. 热导率的测试热导率是导热性能的基本指标之一，一般采用稳态热流方法进行测试。
稳态热流方法包括热阻率法、热板法等，能够准确测定材料在稳态下的导热性能。
2. 动态热导率的测试高分子材料在使用过程中很少处于稳态状态，因此需要考虑其动态导热性能。
动态热导率的测试方法包括脉冲法、频率扫描法等，能够模拟高分子材料在实际使用过程中的导热性能。
3. 热膨胀系数的测试高分子材料在受热过程中往往会产生热膨胀现象，对于导热性能的影响较大。
因此，需要采用膨胀测试仪等设备对高分子材料的热膨胀系数进行测定。
4. 界面热阻的测试高分子材料在应用过程中往往需要与其他材料进行接触，因此涉及到界面热阻的问题。
界面热阻的测试方法包括接触热阻法、热反射法等。
三、导热性能的改进高分子材料的导热性能往往不如金属等传统材料，因此需要采取一些措施进行改进。
导热性能的改进方法主要有以下几个：1. 添加导热填料通过向高分子材料中添加导热填料，如石墨、纳米银粉等，可以显著提高高分子材料的导热性能。
高分子材料课程设计
高分子材料课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解高分子材料的定义、分类和基本特性，掌握高分子材料的结构与性能关系。
2. 使学生了解高分子材料在日常生活、工程领域及高科技领域的应用，掌握不同应用场景下的高分子材料选择原则。
3. 引导学生掌握高分子材料制备方法及其工艺特点，了解高分子材料产业发展现状及趋势。
技能目标：1. 培养学生运用高分子材料知识解决实际问题的能力，能够分析并解决高分子材料在使用过程中可能出现的性能问题。
2. 提高学生的实验操作技能，学会高分子材料的基本制备方法和性能测试方法，具备一定的实验设计和数据处理能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对高分子材料学科的兴趣，激发他们探索未知、追求科学的热情。
2. 培养学生的环保意识，认识到高分子材料对环境保护的重要性，树立绿色化学观念。
3. 引导学生关注高分子材料在国民经济发展中的作用，培养他们的社会责任感和使命感。
本课程针对高中年级学生，结合高分子材料学科特点，以实用性为导向，注重理论联系实际。
通过本课程的学习，使学生能够掌握高分子材料的基本知识，提高解决实际问题的能力，培养创新精神和实践能力，为我国高分子材料产业的发展储备优秀人才。
二、教学内容1. 高分子材料的基本概念- 高分子定义、分类及特性- 高分子结构与性能关系2. 高分子材料的制备方法- 加聚反应与缩聚反应- 常见高分子材料的制备工艺3. 高分子材料的性能与应用- 力学性能、热性能、电性能等- 日常生活、工程领域及高科技领域的应用案例4. 高分子材料的选择与设计- 不同应用场景下的高分子材料选择原则- 高分子材料的设计方法及原则5. 高分子材料产业发展现状与趋势- 国内外高分子材料产业发展现状- 高分子材料产业发展趋势及前景6. 实践教学环节- 高分子材料制备实验- 高分子材料性能测试实验教学内容根据课程目标，结合课本知识体系进行编排，注重科学性和系统性。
在教学过程中，按照教学大纲逐步推进，确保学生能够逐步掌握高分子材料的基本知识，提高实际操作能力，并关注产业发展动态。
高分子材料加工实验报告
一．实验目的要求1. 理解单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的基本工作原理，学习挤出机单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的操作方法。
2. 了解聚烯烃挤出、流变、及注射成型、拉伸的基本程序和参数设置原理。
二．实验原理挤出造粒原理：在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。
一般用螺杆挤出机进行混炼，其组成部件有(1)传动部分(2)加料部分(3)机筒(4)螺杆(5)机头和模口(6)排气装置。
流变性能测试原理：由于流体具有粘性．它必然受到自管体与流动方向相反的作用力．根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理进行推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力和剪切速率与压力、熔体流率的关系。
(33-I)(33-2)(33-3)式中R 毛细管半径，cm；L 毛细管长度,cm;毛细管两端的压差,pa；Q 熔体流率，；熔体表观粘度，Pa。
在温度和毛细管长径比L／D一定的条件下。
测定不同压力下聚合物熔体通过毛细的流动速率Q．由式(33—1)和式(33—2)计算出相应的和，将对应的和在双对数坐标上绘制—流动的曲线图．即可求得非牛顿指数n和熔体表观粘度。
改变温度和毛细管径比．可得到代表粘度对温度依赖件的粘流活化能以及离模膨胀比B等表征流变特性的物理参数。
注射过程原理：注射成型是高分子材料成型加工中一种重要的方法，应用分广泛，几乎所有的热塑性塑料及多种热固件塑料都可用此法成型。
热塑性塑料的注射成型又称注塑，是将粒状或粉状塑料加入到注射机的料筒。
经加热熔化后呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下。
从料筒前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。
充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。
分为以下几个工序：(1)合模与锁紧、(2)注射充模、（3）保压、(4)制品的冷却和预塑化、（5)脱模。
壳聚糖基膜材料的制备、性能与结构表征
壳聚糖基膜材料的制备、性能与结构表征一、本文概述随着科学技术的不断发展，高分子材料在各个领域的应用越来越广泛。
壳聚糖作为一种天然高分子材料，因其具有良好的生物相容性、生物降解性和无毒无害等特性，被广泛应用于医药、食品、农业、环保等领域。
特别是在膜材料制备方面，壳聚糖基膜材料因其独特的结构和性能，受到了广泛关注。
本文旨在探讨壳聚糖基膜材料的制备方法、性能特点以及结构表征，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
本文将首先介绍壳聚糖的基本结构和性质，为后续的研究提供理论基础。
随后，将详细阐述壳聚糖基膜材料的制备方法，包括溶液浇铸法、相转化法、静电纺丝法等，并分析各种方法的优缺点。
在此基础上，本文将重点研究壳聚糖基膜材料的性能特点，如机械性能、亲水性、渗透性、生物相容性等，并通过实验数据对比分析不同制备方法对膜材料性能的影响。
本文还将对壳聚糖基膜材料的结构表征进行深入探讨，利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等现代分析手段，揭示壳聚糖基膜材料的微观结构和形貌特征。
通过红外光谱（IR）、射线衍射（RD）等分析方法，进一步探讨壳聚糖基膜材料的分子结构和结晶性能。
本文将对壳聚糖基膜材料的应用前景进行展望，分析其在水处理、生物医学、药物载体等领域的潜在应用价值，并提出未来研究的方向和建议。
本文旨在为壳聚糖基膜材料的研究和应用提供全面、系统的理论和实验依据，为推动相关领域的发展做出贡献。
二、壳聚糖基膜材料的制备壳聚糖基膜材料的制备过程通常包括溶液制备、成膜以及后续处理三个主要步骤。
壳聚糖由于其高分子量和良好的水溶性，是制备膜材料的理想选择。
将壳聚糖粉末溶解在适当的溶剂中，常用的溶剂包括醋酸、乳酸等有机酸。
在溶解过程中，需要控制溶液的温度和pH值，以保证壳聚糖能够完全溶解并且保持稳定。
同时，根据需要，可以在溶液中加入增塑剂、交联剂等添加剂，以改善膜材料的性能。
成膜过程是将壳聚糖溶液转化为膜的关键步骤。
表征实验
高聚物结构表征实验实验报告课程名称高聚物结构表征实验姓名学号专业08高分子材料与工程一班任课老师用红外光谱法测定未知有机物一、实验目的：1、学习有机化合物红外光谱测定的制样方法。
2、学习红外光谱仪的操作技术。
3、了解红外光谱分析的基本方法。
二、实验原理物质总是处于不停的运动状态，当分子经光照射吸收了光能后，运动状态将从基本、态由于分子吸收了红外线的能量，导致分子内振动能级的跃迁，从而产生相应的吸收信号——红外光谱。
红外光谱(简写为IR)是一种吸收光谱，有机化合物的各种官能团在红外光谱中都具有特征的吸收带。
因此红外光谱对有机化合物的鉴定和结构分析具有鲜明的特征性，任何两个不同的有机化合物（除光学异体外）一般没有相同的红外光谱。
在使用红外光谱时，所需样品少、速度快、操作简便。
因而红外光谱已成为解决有机化合物结构和化学鉴定问题的最有效的工具之一。
红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数（wave number）σ表征。
波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。
其关系式为：按波长红外区可分为近红外区、中红外（基频）区和远红外区。
三个区分别所包含的波长及能级跃迁类型见表。
红外光谱区域的划分近红外区主要用于O-H、N-H 及C-H 键伸缩振动的倍频吸收，特别适用于各种官能团的定量分析。
绝大多数有机化合物的化学键振动的基频均出现在中红外区，因此这个区在结构和组成的分析中占有很重要的位置。
有机化合物的红外光谱图由一些吸收带组成。
谱图中的吸收带是由于键的振动（包括伸缩振动和弯曲振动）所产生的。
各种键的振动所产生的谱带均在一定的范围内出现。
在红外光谱图中，4000～1300cm-1 称为官能团区。
从1300～650 cm-1称为指纹区，这一区域的吸收带是多原子体系的单键伸缩振动所产生的。
吸收带的位置和强度随化合物而不同，每个化合物有它的特点，显示出的谱图都不相同，在分析化合物的红外光谱时，一般先看官能团区域，判断有没有苯环、双键、羰基、腈基、羧基等官能团，再进一步解析指纹区，确定未知物的结构。
《第五章 第二节 高分子材料》教学设计教学反思
《高分子材料》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识与技能：学生能够理解高分子材料的定义，熟悉其分类和主要特点，掌握常见高分子材料（如塑料、橡胶、纤维等）的基本性质和用途。
2. 过程与方法：通过观察、实验、讨论等方式，培养学生的观察能力、实验操作能力、分析归纳和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观：让学生了解高分子材料在平时生活、工业生产、医疗健康等领域的重要作用，激发学生对化学科学的兴趣。
二、教学重难点1. 教学重点：高分子材料的定义、分类和主要特点，常见高分子材料的性质和用途。
2. 教学难点：如何引导学生通过观察、实验等方式，培养他们的科学探究能力。
三、教学准备1. 准备相关的高分子材料实物（如塑料袋、橡胶手套、棉纱等）。
2. 准备一些典型的图片或视频，用于展示高分子材料的用途和特点。
3. 准备一些实验器械和试剂，用于学生实验操作，加深对高分子材料性质的理解。
4. 设计一些讨论题，供学生在教室上进行讨论，加深对高分子材料应用的认识。
四、教学过程：本节课的教学设计主要包括以下几个部分：导入新课、新课教学、教室小结、作业安置。
1. 导入新课：通过展示一些常见的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等，引导学生思考这些材料的特点和性质，从而引出高分子材料的观点和分类。
设计互动问题，例如：“这些材料有什么共同的特点？”、“它们与低分子材料有什么区别？”等，引导学生思考并回答，从而引出高分子材料的观点和分类。
2. 新课教学：a. 高分子结构：通过展示高分子链的结构模型，引导学生观察高分子链的结构特点，并讲解高分子链的柔顺性、构象、交联等观点。
b. 高分子物理性质：通过实验展示高分子溶液的性质（如粘度、电性能等），引导学生观察并诠释实验现象，从而引出高分子的一般物理性质（如溶解性、粘度、弹性、强度等）。
c. 高分子材料的性能与应用：结合实例，讲解高分子材料在平时生活、工业生产、医疗健康等领域的应用及其性能特点。
高等学校化学实验教材：高分子科学实验
高等学校化学实验教材：高分子科学实验高分子科学的发展为化学实验带来了无限可能，高等学校的化学实验也因此受到更多的重视。
本教材介绍了高分子科学实验，旨在帮助学生深入学习高分子科学，以调查和开发新的材料。
高分子科学实验是实施分子材料与特定条件相结合的实验，以了解这些材料的性质以及如何以最佳方式利用它们。
它涉及到结构，性质，性能及其应用的研究，以及新材料的发展和开发和制备工艺的改进。
它包括合成，结构分析，性质测试，性能测试，应用分析，技术发展等若干方面的实验。
根据材料的性质和特点，高分子实验可分为三大部分：结构分析，性能测试和应用分析。
结构分析主要是了解材料的骨架结构，以及材料的分子组成；性能测试包括热性能、机械性能及耐潮、耐老化等；应用分析可以获得多种应用，包括电子器件，电子电气，环保，材料处理，农业，建筑，食品加工，医疗，运动鞋等。
实验材料及仪器设备非常重要，可以帮助学生完成实验。
通常，实验材料包括各种高分子材料，如聚合物、热塑性弹性体、聚合物树脂、尼龙、乙烯基、氯丁橡胶、弹性体等；仪器设备包括拉力机、热膨胀仪、粘度测定仪、拉伸机、压缩机等。
本教材基于以上化学实验，提供了详尽的实验设计，实验要求和实验报告的写作模板，旨在帮助学生更好地掌握高分子科学的基本知识及综合运用。
同时，教材还提供了诸多问题的解答，以帮助学生更好地理解高分子科学的基本概念，模拟实际应用，解决实验中出现的问题。
随着科学技术的不断发展，高分子科学已经得到了更多的认可，它在国家发展和科技进步中发挥着至关重要的作用，成为科技创新的重要支柱。
本教材通过实验和知识讲解，指导学生掌握高分子科学实验的基本知识，从而为今后在该领域的深入研究和科技发展奠定坚实的基础。
《功能高分子材料》 教学设计
《功能高分子材料》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够了解功能高分子材料的概念和分类。
（2）掌握常见功能高分子材料的性能和应用。
（3）学会根据需求选择合适的功能高分子材料。
2、过程与方法目标（1）通过案例分析和实验探究，培养学生的观察、分析和解决问题的能力。
（2）提高学生的信息收集、整理和归纳能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对化学材料领域的兴趣和探索欲望。
（2）培养学生的创新意识和科学精神。
二、教学重难点1、教学重点（1）功能高分子材料的分类和常见类型。
（2）功能高分子材料的性能与应用。
2、教学难点（1）理解功能高分子材料的结构与性能之间的关系。
（2）如何引导学生将所学知识应用于实际问题的解决。
三、教学方法1、讲授法讲解功能高分子材料的基本概念、分类和特点。
2、讨论法组织学生讨论功能高分子材料在生活中的应用，促进学生思考和交流。
3、实验法通过简单的实验，让学生直观感受功能高分子材料的性能。
4、案例分析法通过实际案例，分析功能高分子材料的应用和发展趋势。
四、教学过程1、导入新课通过展示一些常见的高分子材料制品，如塑料瓶、橡胶手套、合成纤维衣物等，引导学生思考这些材料的特点和用途，进而引出功能高分子材料的概念。
2、知识讲解（1）功能高分子材料的概念介绍功能高分子材料是指具有特定功能，如分离、吸附、导电、发光等，且这些功能超出了传统高分子材料的范畴。
（2）分类根据功能的不同，将功能高分子材料分为化学功能高分子材料、物理功能高分子材料和生物功能高分子材料等，并分别举例说明。
（3）常见功能高分子材料的性能和应用①离子交换树脂讲解离子交换树脂的结构和工作原理，以及在水处理、药物分离等领域的应用。
②高吸水性树脂介绍高吸水性树脂的吸水机制，展示其在尿不湿、农业保水等方面的应用。
③导电高分子材料阐述导电高分子材料的导电机理，举例说明其在电子器件、抗静电材料等方面的应用。
④生物医用高分子材料讲述生物医用高分子材料的要求和特点，如生物相容性、可降解性等，列举其在人工器官、药物载体等方面的应用。
高分子实验报告
高分子现代实验技术专业：姓名：学号：高分子现代实验技术实验报告作者学号：完成单位：摘要：本次综合实验包括三部分：聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、结构表征及性能测试。
通过这一系列实验，对本学期现代高分子化学课上学习的知识进行巩固，从理论到实践，进一步掌握重点、难点，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。
关键词：溶液聚合、乳液聚合、醇解、缩甲醛、红外、核磁。
一、实验设计1.1 聚醋酸乙烯酯的合成及改性1.1.1实验原理溶液聚合是单体溶于适当溶剂中进行的聚合反应。
溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。
乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中呈白色乳液状。
1.1.2实验思路分别采用溶液聚合和乳液聚合的方法合成聚醋酸乙烯酯，将所得产物进行不同程度的醇解并测定其醇解度，用工业的聚乙烯醇进行缩醛化反应并测定其缩醛度。
1.2 聚醋酸乙烯酯及乙烯醇的表征1.2.1实验原理（一）由于聚合物的相对分子质量远大于溶剂，因此将聚合物溶解于溶剂时，）。
当温度和溶剂一定时，对于同种溶液的粘度（η）将大于纯溶剂的粘度（η聚合物而言，其特性粘度就仅与其相对分子质量有关（二）红外光谱是研究聚合物结构和性能关系的基本手段之一。
广泛用于高聚物材料的定性定量分析，如分析聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置以及顺反异构、测定聚合物的结晶度、计划度、取向度，研究聚合物的相转变，分析共聚物的组成和序列分布等。
红外分析具有速度快、试样用量少并能分析各种状态的试样等特点。
（三）核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。
通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。
在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。
这种过程就是核磁共振。
面向可持续发展的高分子科学教学实验设计_含席夫碱型动态共价键的可修复热固性材料的制备与表征
面向可持续发展的高分子科学教学实验设计_含席夫碱型动态共价键的可修复热固性材料的制备与表征面向可持续发展的高分子科学教学实验设计：含席夫碱型动态共价键的可修复热固性材料的制备与表征引言：高分子材料在现代工业中起着至关重要的作用，从塑料到纺织品再到涂料等各个领域都有广泛的应用。
然而，由于高分子材料的一次性使用和难以修复的特性，在大量使用的同时也给环境带来了巨大压力。
因此，发展可持续发展的高分子材料成为当前科学研究的热点之一。
本实验以高分子科学为基础，采用含席夫碱型动态共价键的可修复热固性材料为研究对象，旨在培养学生的实验操作能力以及解决可持续发展问题的意识。
实验设计：1. 实验原理可修复热固性材料是一种具有热固性和可修复性能的高分子材料。
其特点在于，在高温下能够通过热固化反应形成致密的网络结构，具有优异的机械性能。
而在低温下，通过破坏部分共价键的相对弱化，从而实现材料的可修复性。
2. 实验步骤步骤一：制备含席夫碱型动态共价键的预聚物将适量的环氧树脂和适量的含席夫碱的胺类化合物混合，并在150°C下反应12小时，得到含席夫碱型动态共价键的预聚物。
步骤二：制备可修复热固性材料将步骤一中得到的预聚物与适量的固化剂进行混合，并在高温下进行热固化反应，形成致密的网络结构，制备可修复热固性材料。
步骤三：材料表征使用扫描电子显微镜（SEM）对制备的材料进行表面形貌观察；使用动态力学分析仪（DMA）对材料的力学性能进行测试，包括弹性模量、屈服强度等指标。
3. 实验结果与分析通过SEM观察，可以看到制备的可修复热固性材料表面均匀平整，无明显裂纹和孔隙，表明制备工艺较为合理。
通过DMA测试，得到材料的弹性模量为X GPa，屈服强度为X MPa，满足预期要求。
4. 实验讨论本实验通过在环氧树脂中引入席夫碱型动态共价键，实现了可修复热固性材料的制备。
在高温下进行热固化反应时，材料形成了致密的网络结构，具有优异的机械性能。
高分子实验报告
专业：姓名：学号：作者学号：完成单位：本次综合实验包括三部份：聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、结构表征及性能测试。
通过这一系列实验，对本学期现代高份子化学课上学习的知识进行巩固，从理论到实践，进一步掌握重点、难点，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。
1.1 聚醋酸乙烯酯的合成及改性1.1.1 实验原理溶液聚合是单体溶于适当溶剂中进行的聚合反应。
溶液聚合普通具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、份子量分布均匀等优点。
乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引起剂引起单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中呈白色乳液状。
1.1.2 实验思路分别采用溶液聚合和乳液聚合的方法合成聚醋酸乙烯酯，将所得产物进行不同程度的醇解并测定其醇解度，用工业的聚乙烯醇进行缩醛化反应并测定其缩醛度。
1.2 聚醋酸乙烯酯及乙烯醇的表征1.2.1 实验原理(一)由于聚合物的相对份子质量远大于溶剂，因此将聚合物溶解于溶剂时，溶液的粘度(η)将大于纯溶剂的粘度(η )。
当温度和溶剂一定时，对于同种聚合物而言，其特性粘度就仅与其相对份子质量有关(二) 红外光谱是研究聚合物结构和性能关系的基本手段之一。
广泛用于高聚物材料的定性定量分析，如分析聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置以及顺反异构、测定聚合物的结晶度、计划度、取向度，研究聚合物的相转变，分析共聚物的组成和序列分布等。
红外分析具有速度快、试样用量少并能分析各种状态的试样等特点。
(三)核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。
通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取份子结构、人体内部结构信息的技术。
在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。
这种过程就是核磁共振。
1.2.2 实验思路采用粘度法测定溶液聚合和乳液聚合 PVAc 的粘均份子量；用红外光谱法和核磁法表征 PVAc 及 PVA 的结构特征。
高分子纳米复合材料研究进展_高分子纳米复合材料的制备_表征和应用前景
编者按:纳米材料是当前材料科学研究的热点之一,涉及多种学科,具有极大的理论和应用价值,被誉为/21世纪最有前途的材料0,国内众多科研单位在此领域也作了大量工作,形成各自特有的研究体系。
本文(Ñ、Ò)就其中的高分子纳米复合材料,提出了作者的一些见解,供同行们共同探讨,以促进研究水平的提高,不断取得创新的成果。
高分子纳米复合材料研究进展*(I)高分子纳米复合材料的制备、表征和应用前景曾戎章明秋曾汉民(中山大学材料科学研究所国家教委聚合物复合材料及功能材料开放研究实验室广州510275)文摘综述了高分子纳米复合材料的发展研究现状,将高分子纳米复合材料的制备方法分为四大类:纳米单元与高分子直接共混(内含纳米单元的制备及其表面改性方法);在高分子基体中原位生成纳米单元;在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子及纳米单元和高分子同时生成。
介绍了高分子纳米复合材料的表征技术及其应用前景。
关键词高分子纳米复合材料,纳米单元,制备,表征,应用Progress of Polymer2Nanocomposites(I)Preparation,Characterization and Application of Polymer2NanocompositesZeng Rong Zhang Mingqiu Zeng Hanmin(Materials Science Institute of Z hongshan Uni versity,Labo ratory of Poly meric Co mpo si te&Functio nal Materials,The State Educational Commissi on of China G uangzhou510275)Abstract The progress of polymer2nanocomposites is revie wed.The preparation methods are classified into four categories:direc tly blending nano2units with polymer(including preparation and surface2modification of nano2units),in situ synthesizing nano2units in polymer matrix,in situ polymerizing in the presence of nano2units and simultaneously syn2 thesizing nano2units and polymer.The characterization and application of polymer2nanocomposites are also introduced.Key words Polymer2Nanocomposites,Nano2Unit,Preparation,Characterization,Application3高分子纳米复合材料的表征技术高分子纳米复合材料的表征技术可分为两个方面:结构表征和性能表征。
高分子材料的界面与表面性质研究
高分子材料的界面与表面性质研究高分子材料是一类具有广泛应用的材料，它们在各个领域中扮演着重要的角色。
然而，高分子材料的界面与表面性质对于其性能和应用有着至关重要的影响。
在这篇文章中，我们将探讨高分子材料的界面和表面性质的研究进展，以及其在材料科学领域中的意义。
一、界面性质的研究界面是指两个相互接触的材料之间的区域。
对于高分子材料而言，界面性质的研究对于了解材料的结构和性能起着至关重要的作用。
界面性质的研究方法主要包括界面力学性质、界面能量、界面结构等方面。
1. 界面力学性质界面力学性质是研究界面上力学行为的重要指标。
通过测量界面的剪切强度、界面屈服强度、弹性模量等参数，可以评估材料界面的稳定性和强度。
例如，通过拉伸实验可以测定高分子材料界面的断裂强度，以评估其在实际应用中的可靠性。
2. 界面能量界面能量是描述界面力量交换的重要参数。
通过测量界面的表面张力和界面能量，可以了解高分子材料与其他材料的黏附性和界面稳定性。
界面能量的研究可以帮助我们优化材料的界面结构，从而改善材料的性能和应用。
3. 界面结构界面结构指的是高分子材料与其他材料之间的结合方式和层次。
通过使用各种表征方法，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等，可以观察和分析高分子材料与其他材料界面的形貌和结构。
界面结构的研究有助于我们了解材料在界面处的相互作用机制，从而指导材料的设计和制备。
二、表面性质的研究表面性质是指高分子材料表面的特征和性质。
与界面性质类似，表面性质的研究也对于了解高分子材料的性能和应用具有重要意义。
表面性质的研究方法主要包括表面能、表面形貌等方面。
1. 表面能表面能是描述材料表面各个部分之间相互作用的能量。
通过测量材料表面的接触角，可以获得材料的表面能。
表面能的研究可以帮助我们了解高分子材料与其他物质的黏附性和润湿性，进而优化材料的表面处理方法。
2. 表面形貌表面形貌是指材料表面的形状、纹理和粗糙度等特征。
《专题二 第三节 高分子材料》教学设计教学反思-2023-2024学年中职化学高教版21加工制造类
《高分子材料》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识目标：学生能够了解高分子材料的定义、分类和基本特性。
2. 能力目标：学生能够识别常见的高分子材料，并能够分析其应用领域。
3. 情感目标：培养学生的科学素养和环保意识，倡导绿色高分子材料。
二、教学重难点1. 教学重点：高分子材料的分类和应用。
2. 教学难点：高分子材料的合成原理和工艺。
三、教学准备1. 准备PPT课件，包括高分子材料的基本知识、图片和案例。
2. 准备常见的高分子材料样品，如塑料、橡胶、纤维等。
3. 准备实验室器材，如高分子合成设备、显微镜等，用于实验演示和操作。
4. 布置学生预习相关内容，提前查阅相关资料。
四、教学过程：（一）导入新课1. 介绍高分子材料的定义和分类，以及在日常生活、工业生产、医疗健康等方面的应用。
2. 引导学生思考高分子材料的特点和性质，为接下来的教学做好铺垫。
（二）新课教学1. 高分子材料的合成方法：通过实验演示，让学生了解高分子材料的合成过程，掌握聚合反应的原理和特点。
2. 高分子材料的结构与性能：通过讲解和展示高分子材料的微观结构和物理、化学性能，帮助学生理解高分子材料的基本性质和特点。
3. 典型高分子材料介绍：介绍几种常见的典型高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等，以及它们的性能和应用。
4. 高分子材料的应用前景：引导学生展望高分子材料的发展趋势和应用前景，激发学生对高分子科学的兴趣和探索精神。
（三）课堂互动1. 提问与回答：教师提出与新课内容相关的问题，引导学生思考并回答，增强学生的课堂参与度。
2. 小组讨论：组织学生分组讨论高分子材料的应用和发展前景，培养学生的团队协作和创新能力。
3. 案例分析：选择一些高分子材料在实际应用中的成功案例，引导学生分析其优点和不足，提高学生对高分子材料应用的认知。
（四）教学小结1. 回顾高分子材料的基本概念、分类和应用。
2. 总结高分子材料的合成方法、结构与性能以及典型应用。
高分子材料的配方设计
高分子材料的配方设计
制品的性能是受制样条件，测试条件及 外界因素等影响的绝对值。掌握高分子材 料制品设计的一般原则的程序、配方设计 原则和步骤。掌握正交设计法。
高分子材料制品设计的一般原则和 程序p101图3-1：实用、高效、经济 样品的初步设计：配方、工艺、结构、 模具 高分子材料配方设计 • 高分子材料制品的主要性能p102 表3-1 • 配方表示方法的类型和作用
1
1
2
7
8 9 Ⅰ Ⅱ
1
2 3 1.2204 1.5246
3
3 3 1.2744 2.0819
3
1 2 1.8594 2.0014
2
3 1 1.7444 1.8418
0.5531
0.9541 5.2178
Ⅲ R 较优水平 因素主次
2.4728 1.2524 3 MAH量6%
1.8615 0.8075 2
1.3507 0.6507 2
1.6316 0.2102发剂用量0.4% 100 ℃
PP电缆：
PP 100 抗氧剂 0.5 抗紫外剂 0.5 CaCO3 5 190℃，挤出---〉拉伸
鞋底：
SBS 100 PS 50 改性剂、提高强度、耐磨性、耐撕裂 CaCO3 20降低成本、提高耐磨性、拉伸强度、 硬度 防老剂 SP 1.0 抗氧剂164 1.0 7#机油 35 ——软化剂 ZnSt 0.5 ——稳定剂、润滑剂 着色剂 2
?配方设计方法单因素变量多因素变量?配方设计方法单因素变量?爬山法?黄金分割法?平分法?分批试验法?抛物线法?分数法多因素变量?正交设计法?中心复合试验计算法位级mah用量引发剂用量反应温度反应时间min12029040??配方设计实例2404100603606110804808120100实验号mah用量引发剂用量反应温度反应时间min接枝率11111029362212204748331330506041223057255223104967632121012771332035438231305531933210954112204127441859417444521781524620819200141841824728186151350716316r12524080750650702102较优水平3222因素主次mah量6引发剂用量04反应温度100反应时间60min?pp电缆
高分子材料分析测试方法
光源发出的光被分束器分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经 透射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，从而产生 干涉。动镜作直线运动,因而干涉条纹产生连续的变换。干涉光在分束 器会合后通过样品池，然后被检测器（傅立叶变换红外光谱仪的检测器 有TGS，DTGS，MCT等）接收，计算机处理数据并输出。
结构鉴定
傅里叶红外光谱
B．分辨率 红外光谱仪器的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可分辨的最 小波长间隔，表示仪器实际分开相邻两谱线的能力，往往用仪器 的单色光带宽来表示，它是仪器最重要的性能指标之一，也是仪 器质量的综合反映。 仪器的分辨率主要取决于仪器的分光系统的性能。仪器的分辨 率主要影响光谱仪器获得测定样品光谱的质量，从而影响分析的 准确性，对于一台仪器的分辨率是否满足要求，这与待测样品的 光谱特征有关，有些物质光谱重叠、特征复杂，要得到满意的分 析结果，就要求较高的仪器分辨率。
结构鉴定
傅里叶红外光谱
(3)样品量的控制对谱图的影响： 在红外光谱实验中, 固体粉末样品不能直接压片, 必须用稀释剂稀释、
研磨后才能压片。稀释剂溴化钾与样品的比例非常重要, 样品太少不行, 样 品太多则信息太丰富而特征峰不突出, 造成分析困难或吸收峰成平顶。对于 白色样品或吸光系数小的样品, 稀释剂溴化钾与样品的比例是100：1; 对于 有色样品或吸光系数大的样品稀释剂溴化钾与样品的比例是150：1。
Raman散射与红外吸收方法机理不同，所遵守的选择定则也不同。 两种方法可以相互补充，这样对分子的问题可以更周密的研究。下图是 Nylon 66的Raman与红外光谱图
结构鉴定
激光拉曼散射光谱
品吸潮以外还有环境的潮湿和噪声。平滑是减少来自各方面因素所产生的 噪声信号, 但实际是降低了分辨率, 会影响峰位和峰强, 在定量分析时需特 别注意。 （2）基线校正：
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水 素 平
因
A
B
C
1 2 3
80 85 90
90 120 150
5% 6% 7%
1 2 3
A1 A2 A3
B1 B2 B3
C1 C2 C3
（3）选用合适正交表
本试验可选取正交表L9(34)安排试验
（4）确定试验方案 因素顺序上列，水平对号入座，横着做
二.高分子材料分析表征方法
例：为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关的因素进行条件试验， 反应温度（A），反应时间（B），用碱量（C），并确定了它们的试验范 围： A：80-90℃ B：90-150Min C：5-7%
试验目的是搞清楚因素A、B、C对转化率的影响，哪些是主要因素，哪些
是次要因素，从而确定最优生产条件，即温度、时间及用碱量各为多少
C 2
简单比较法的优缺点：
优点：试验次数少
缺点： （1）试验点不具代表性，试验结果不可靠。因为：①在改变A值（或B值， 或C值）的三次实验中，说A3（或B2或C2）水平最好是有条件的。在 B≠B1，C≠C1时，A3水平不是最好的可能性是有的。②在改变A的三次实 验中，固定B＝B2，C＝C3应该说也是可以的，是随意的，故在此方案中
多因素试验 对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比
较简单。但在实际工作中，常常需要同时考察3个或3个以上的试验因素，
若进行全面试验，则试验的规模将很大，往往因试验条件的限制而难于 实施。试验方法有析因设计，分割试验设计，简单比较，全面实验，正
交试验，均匀实验
正交试验设计法
变化一个因素而固定其它因素，如首先固定B、C于B1、C1，使A变化之。
如果得出结果A3最好，则固定A于A3，C还是C1，使B变化，得出结果B2最 好，则固定B于B2，A于A2，使C变化。 试验结果以C2最好。 于是得出最佳工艺条件为A3B2C2。
简单比价法实验点：
B3
B2
C 3
B1 A1A2A3
C 1
应用 (1)特征官能团 1850～1540cm-1(5.40～6.50μ m)区域没有吸收峰就可排除分子中含有羰 基，芳环和杂环的骨架振动也将在1000～1300cm-1(6.25～7.69μ m)区域 显示很强的吸收峰 (2)确定构型异构体 对于不饱和双键上弯曲振动峰δ
CH来说，在不同构型异构体中其值亦不同。
试验确定影响因素；4）因素不要选择太多，最好不要超过8个；5）考虑 可能有交互作用的因素；6）尽量减少不必要考虑的因素。
2、水平的选择
1）定性因素水平的选择相对简单；2）定量因素水平的选择要考虑不要 漏掉最优点，间距不要太大；3）水平的间距也不能选择的太小，以免带 来较大的工作量；4）通常取3个水平就可以满足要求；5）实际应用数值 范围内。
根据参与交互作用的因素的多少交互作用可分为： 一级交互作用：两个因素，记为：A×B； 二级交互作用：三个因素，记为：A×B×C；
例：某农科所对土地情况大体相同的四块大豆试验田用不同的方式施用
氮肥和磷肥，结果第一块不加氮肥（N）和磷肥（P），平均亩产（R）
200kg；第二块只加3kg氮肥，平均亩产215kg；第三块只加2kg磷肥，平 均亩产225kg；第四块加2kg磷肥，3kg氮肥，平均亩产280kg。
数据点分布的均匀性是毫无保障的。
（2）无法分清因素的主次。 （3）如果不进行重复试验，试验误差就估计不出来，因此无法确定最佳 分析条件的精度。用这种方法比较条件好坏时，只是对单个的试验数据 进行数值上的简单比较，不能排除必然存在的试验数据误差的干扰。 （4）无法利用数理统计方法对试验结果进行分析。
正交试验法 兼顾全面试验法和简单比较法的优点，利用根据数学原理制作好的规范
1、正交试验设计法与全面试验法相比减少了试验次数，但
不影响试验结果； 2、正交试验设计法虽然是一种部分试验法，但对试验中的 任一个因素来说都是带有等重复的全面性试验（对混合水平 的正交表除外）；
3、能够确定哪些因素是主要的，哪些因素是次要的（通过
正交表对试验数据分析来实现）； 4、能够确定每个因素取哪个水平对试验指标好，从而确定 其最佳搭配（通过正交表对试验数据进行统计分析实现）； 5、便于处理交互作用。
通常的方法是取区间的中点(即500克)作试验。然后将试验结果分别与1 克和1000克时的实验结果作比较，从中选取强度较高的两点作为新的区 间，再取新区间的中点做试验，再比较端点，依次下去，直到取得最理 想的结果。这种实验法称为对分法。
但对分法并不是最快的实验方法，如果采用黄金分割法，那么实验的次 数将大大减少。实践证明，对于一个因素的问题，用“0.618法”做16次 试验就可以完成“对分法”做2500次试验所达到的效果。
黄金分割法，也叫0.618法，是数学家华罗庚在70年代推广的一种可以尽 可能减少做试验次数、尽快地找到最优方案的方法。
黄金分割：
5 1 2
0.6180339887
例：比如我们要试制一种新型材料，需要加入某一种原料增强其强度， 这就有加入多少的问题，加多了不行，加少了也不行，只有完全合适才 行。我们估出每吨加入量在1克至1000克之间。
(1)透射电镜(TEM)系采用电子束透过试样(通常厚度只有0.1μ m左右)，并 以两个或更个附加的静电透镜或电磁透镜而成像。所有聚合物试样进行 TEM测定时，都必须进行超薄切片，最多用冷冻切片。透射电镜是研究聚 合物凝聚态结构的有效工具之一。它的优点是结合电子衍射技术研究微小 薄晶体的形态和分子结构。 (2)扫描电镜(SEM)扫描电镜是以5～10nm直径的电子束扫描试样，以观察 在试样表面的微小区域形成的影象。在显微镜的屏幕上就可以得到与样品 表面表形貌相应的图象。
氮肥的效应是：215－200＝15kg
磷肥的效应是：215－200＝15kg 假设N和P没有联合作用则第四块试验田的平均亩产应是 240kg，而实际产量是280kg，多出了40kg，那么这40kg就 是N和P的交互作用结果。
1、因素的选取
1）根据专业知识确定因素；2）不要漏掉影响大的因素；3）通过单因素
Hale Waihona Puke 常用试验设计法 1、单因素试验设计法 2、析因试验设计法 3、分割试验设计方法 4、正交试验设计方法 5、均匀试验设计法
单因素试验设计
如果在一项试验中只有一个因素改变,其它的可控因素不变,则该类试验 称为单因素试验。
研究主要目的：处理因素各个水平的作用有无差异？
特点：不能分析因素间交互作用 常用的单因素试验设计方法有：来回调试法、黄金分割法、分数法、对 分法、抛物线法、分批试验法、爬山法等。
用正交表安排试验时，对于例2： 用正交试验法安排试验只需要9次试验
3
9
B3
6 5 2
B2
8 7 4
C3
B1
1
A1A2A3 C1
C2
用正交表安排试验（以例2为例）
（1）明确试验目的，确定试验指标 例2中，试验目的是搞清楚A、B、C对转化率的影响，试验指标为转化率
（2）确定因素－水平表
水 素 平
因
A B C 用碱量（x%） 温度（℃） 时间（Min）
1）正交性（以L9(34)为例
2）代表性 一方面： （1）任一列的各水平都出现，使得部分试验中包括了所有因素的所有水 平；
（2）任两列的所有水平组合都出现，使任意两因素间的试验组合为全面
试验。 另一方面：
由于正交表的正交性，正交试验的试验点必然均衡地分布在全面试验点
中，具有很强的代表性。因此，部分试验寻找的最优条件与全面试验所 找的最优条件，应有一致的趋势。
因素的水平：对同一因素要进行比较时所取的条件或属性。 在充分发挥专业技术水平的情况下，所确定的因素水平值应
尽量取试验效果的最佳区域或最接近的区域，那么按这个因
素的试验就可以使试验效率高一些（尽可能的选择合理的水 平，以利于减少试验次数）。
交互作用：除了单个因素对试验指标产生影响外，因素间还会联合起来影响 试验指标，这种联合作用的影响称为交互作用。
化表——正交表来设计、安排试验及分析试验结果，这种方法叫做正交
试验法。 事实上，正交最优化方法的优点不仅表现在试验的设计上，更表现在对
试验结果的处理上。
正交表符号的意义
正交表的纵列数 （最多允许安排因素的个数） L8(27)
正交表的代号
因素的水平数 正交表横行数（试验次数）
常用的正交表已由数学工作者制定出来，供进行正交设计时选用。2水平 正交表除L8(27)外，还有L4(23)、L16(215)等；3水平正交表有L9(34)、 L27(213)„„等 正交表的特点： 1）正交性 2）代表性 3）综合可比性
全面试验法的优缺点： 优点：对各因素于试验指标之间的关系剖析得比较清楚。
缺点： (1)试验次数太多，费时、费事，当因素水平比较多时，试验无法完成。 (2)不做重复试验无法估计误差。
(3)无法区分因素的主次。
例如选六个因素，每个因素选五个水平时，全面试验的数目达56＝15625
次，显然难以达到。
2、简单比较法
观测，称重，滴定等 红外/紫外光谱 电子显微镜 核磁 XPS，元素分析 热重及差热分析 凝胶渗透色谱，气相色谱，液相色谱，质谱 其他（AFM,激光粒度仪，偏光显微镜，XRD等 等）
红外光谱
基本原理 红外光通过有机和高分子试样时，引起分子振动和转动。当分子中某一 基团或化学键发生振动或转动时所需的能量和红外光能量相等时 (Δ E＝ hγ )，将产生红外吸收。组成分子的各种基团，在不同化合物的红外光 谱中有大致相同的吸收频率(波数，cm-1)，这是定性分析的依据；而峰高 和峰面积则和浓度有关，这是定量分析的依据。有机化合物和很多聚合 物的红外谱图，可以从标准谱图中查到，据此可验证已知物结构和确定 未知物结构。高分子是由许多重复单元组成的，其红外光谱和小分子的 红外光谱基本相同，所以可以利用官能基和特征吸收峰来研究聚合物的 结构。