高分子科学实验教学大纲

高分子科学实验教学大纲

课程名称：高分子科学实验课程编码：

英文名称：Experiments of Polymer Science 学时：40（2周）学分：2

适用专业：高分子材料与工程课程类别：必修

课程性质：先修课程：高分子化学、高分子物理、高

分子粘合剂、高分子材料剖析参考教材：

1、《高分子化学及物理实验》，天津科技大学高分子教研室，2002.4

2、《高分子科学实验》，韩哲文主编，华东理工大学出版社，2004.2

3、《高分子科学与材料工程实验》，刘建平、郑玉斌主编，化学工业出版社，2005.4

一、制定本大纲的依据

本大纲根据《高分子化学》和《高分子物理》教学大纲对学生实验能力培养要求而制定。二、本实验课程的具体安排

实验项目的设置及学时分配

备注设计性实验必须选修1个

三、本实验课在该课程体系中的地位与作用

《高分子化学与物理实验》是高分子专业学生必修的一门独立的基础实验课程。通过实验课程训练，巩固并加深高分子化学与物理课程的基本原理和概念的理解，掌握高分子化学与物理实验的基本方法，了解近代大型仪器的性能及在高分子化学与物理中的应用，了解计算机控制实验条件、采集实验数据和进行数据处理的基本知识。培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力。从而培养学生求真求实具有独立工作的本领和初步的科研能力。培养学生的创新精神，提高学生的综合科研素质。

四、学生应达到的实验能力与标准

1.掌握高分子化学与物理基本的研究方法，通过实验手段熟悉高聚物的合成和性能表征，理解高聚物化学性质与结构之间的关系，学会重要的高分子化学与物理实验技术和基本的实验仪器的使用。

2.掌握实验数据的处理及实验结果的分析和归纳方法，从而加深对高分子化学与物理基础知识和基本原理的理解，增强解决实际化学问题的能力。

3.注重实验技能的培养和特殊实验操作的掌握，对学生进行实验工作的综合训练,使之具有基本的科研素质，培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度。

4.综合性实验的目的在于培养学生对知识综合应用的能力、分析和解决问题的能力。

5.设计性实验的目的在于激发学生学习的主动性和创新意识，培养学生独立思考、综合运用知识、提出问题和解决复杂问题的能力。

五、讲授实验的基本理论与实验技术知识

1．常见塑料和纤维的简易鉴别实验

实验目的：学会以燃烧法、溶剂溶解法鉴别一些常见的塑料和纤维。

基本原理：不同聚合物在燃烧是会出现不同的燃烧性状并散发出不同气味，以此可以作为聚合物的辨别依据；由于结构上的差异，聚合物在不同极性的溶剂中体现出不同的溶解度，也可判断常见聚合物的类型。

2．甲基丙烯酸甲酯的本体聚合

实验目的：了解甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合原理，掌握本体聚合的方法；熟悉有机玻璃的制备及成型方法。

基本原理：本体聚合是烯类单体在没有介质的情况下，单体本身在引发剂或催化剂等作用下进行的聚合，而自由基聚合可以通过本体聚合实现。本体聚合的特点是产物纯净，尤其可以得到透明制品，所需设备简单。甲基丙烯酸甲酯通过自由基本体聚合可以得到具有高透明性、同时又具有一定耐冲击强度与良好低温性能的有机玻璃。

3．醋酸乙烯酯的乳液聚合

实验目的：了解乳液聚合的基本原理，学习典型的乳液聚合的实施过程。

基本原理：乳液聚合一般采用水溶性引发剂。在乳液聚合中，单体、引发剂、水的用量一定时，仅改变乳化剂的用量，就可形成不同数目的微胶束，由于微胶束是乳液聚合的场所，最终形成的聚合物颗粒乳液。聚醋酸乙烯（PV Ac）乳液就是通常所说的白胶，可用来粘结木材。

4．苯乙烯的悬浮聚合

实验目的：学习悬浮聚合的原理和实验技术。

实验原理：悬浮聚合实质上是借肋于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，将单体分散在不溶的介质

中，单体以小液滴的形式进行本体聚合；在每个小液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。

5．熔融缩聚法制备尼龙66

实验目的：掌握尼龙66的制备方法，了解双官能团缩聚的特点。

实验原理：缩聚反应过程中投料比对产物的分子量有极大的影响，本实验采用将己二胺和己二酸成盐的方法严格控制配料比，并降低缩聚温度以减少二胺的损失进行预缩聚，最终得到高分子量的尼龙66。

6．聚氨酯泡沫塑料的制备

实验目的：了解醇酸缩合的反应特点，掌握多羟基聚酯的制备；通过多异氰酸酯与含有活泼氢化合物的反应，掌握逐步聚合反应制备聚氨酯的反应原理，了解高聚物发泡成型方法。

基本原理：聚氨酯树脂的聚合原理，在与多异氰酸酯与含活泼氢的化合物发生强烈的反应，形成了大分子主链上含有重复-NH-COO-（氨基甲酸酯）的聚合物，通常称为聚氨基甲酸酯。此种聚合反应只有当多羟基化合物与异氰酸酯共存时，才能形成高分子化合物，因此，它既不同于一般的加聚反应，又不同于一般的缩聚反应。制备聚氨酯泡沫塑料的原料是二异氰酸酯及多羟基化合物。聚氨酯泡沫塑料的生成原理是异氰酸酯与适量的水分作用，使之分解出CO2气体进行发泡。当体系反应到一定程度时，粘度增大，分子链交联，放出的CO2气体不能逸出，则形成了多孔泡沫体，即聚氨酯泡沫塑料。

7．热固性脲醛树脂的制备

实验目的：了解热固性树脂的聚合原理，熟悉脲醛树枝的制备方法。

基本原理：当线形高聚物在一定条件下交联，就形成三维空间的网状结构，所有平移运动受到限制，这种交联的高聚物称为热固性树脂。脲醛树脂是由尿素与甲醛缩聚制备的热固性树脂。尿素与甲醛反应逐步形成带支链结构的预聚物，最后在酸性催化剂的作用下，进一步交联生成不溶不熔的网状结构的聚合物。

8．膨胀计法测定高聚物的玻璃化转变温度

实验目的：掌握用膨胀法测定高聚物玻璃化温度的方法；了解升温速度对玻璃化温度的影响。

基本原理：无定型高聚物由玻璃态向高弹态转变过程的温度称为玻璃化温度，一般以Tg表示。玻璃化转变，从微观上看是链段开始运动；从宏观上看，则表现为高聚物的许多物理性能，如膨胀系数、导热系数、折光率、介电常熟等都会发生相当明显的变化。因此可以利用这些物理性能依赖于温度的变化测定高聚物的玻璃化温度。本实验利用高聚物在玻璃化转变过程中比容的不连续变化测定Tg。

9．偏光显微镜法观察聚合物球晶形态

实验目的：了解偏光显微镜的结构和使用方法；观察聚合物的结晶形态，估算聚合物的球晶大小。