高分子物理实验教学大纲

高分子物理实验教学大纲

课程编号：110057

课程名称：高分子物理实验

英文名称：Experiments in Polymer Physics

学分：1.5 学分

学时：50 学时

适用年级专业(学科类)：材料科学与材料工程类，高分子材料与工程专业，材料化学，四年级。

一、课程说明

（一）课程性质：

高分子物理实验是高分子科学体系的重要组成部分，是从事高分子科学与材料研究的最基础的实验技术，是研究和表征聚合物结构和性能关系的一门实验科学，是高分子材料与工程专业、材料化学专业的一门专业必修课。

（二）教学目的和要求：

本实验课的目的是使学生掌握测定和研究聚合物的结构、力学性能、电性能、热性能及溶液性质的方法和手段，对聚合物结构与性能之间关系获得初步认识。通过本课程的学习使学生增加感性认识，加深理论知识的理解，提高学生的动手能力和实验技能，培养学生的科学态度和工作作风。使学生逐步具备一定的从事科学研究的思维方法和实验能力。基本要求：

1、使学生进一步理解高分子物理学中的一些基本概念和基本原理。如：玻璃化温

度、熔限、特性粘数、溶度参数、θ温度等。

2、使学生了解聚合物结构和性能之间的关系，对晶态、非晶态、交联等聚合物结

构与性能之间关系有所认识。

3、使学生掌握测定和表征聚合物性质的一些基本方法、手段和操作，如分子量、

分子量分布、无干扰尺寸、熔点、耐热性及电性能等。

4、实验课所列的实验方法一般应为成熟、经典的实验方法，但应根据条件尽量开

设现代化的实验、结合最新科研成果的实验，以开阔学生眼界，提高实验课水

平。

5、本课程采用的教材是参考北京大学、南开大学、中山大学、兰州大学和复旦大

学等兄弟院校的教学内容编写的自编教材。

（三）重点、难点：

掌握高分子化合物表征的基本方法，难点是高分子分子量的测定与分子量分布，高分子聚集态结构的表征。

（四）与其他课程的关系：

本课程的先修课程为化学各基础课程、高分子化学、高分子物理。

（五）教材及教学参考书：

1、《高分子物理实验》，高俊刚等编，2003年。

2、《Experiments in Polymer Science》, Collins, E. A., Wiley, 1973年。

3、《高聚物的分子量测定》，钱人元等编，科学出版社，1965年。

4、《高分子物理实验》，冯开才等编，北京大学出版社，1983年。

二、学时分配

三、课程内容

实验一膨胀计法测定PSt的玻璃化转变温度

教学目的和要求：

使学生了解聚合物的T g与比容的关系、与升温速率的关系，区分聚合物的玻璃化转变与聚合物的相变。培养学生的实验动手能力及观察能力。

重点和难点：

PSt粒料的填充以及温度的控制。

主要内容：

聚合物的自由体积随着温度的升高而增加，在玻璃化转变温度附近，自由体积的增加发生很大的变化。通过控制一定的升温速率，观察毛细管液面高度随温度变化的趋势，作图得到玻璃化转变温度。改变升温速率，得到玻璃化转变温度与升温速率的关系。

主要教学环节的组织：

实验教学。

思考题：

1、影响玻璃化温度（T g）值的因素有哪些？

2、选择介质需要符合哪些条件？

实验二浊度滴定法测定PSt的溶度参数

教学目的和要求：

通过本实验使学生掌握聚合物的溶度参数的意义及其测定方法，进一步了解溶液的性质，了解溶度参数在聚合物共聚、共混中的作用。培养学生的实验动手能力及观察能力。

重点和难点：

控制滴定速度以保证准确观察溶液的变化。

主要内容：

配制不同浓度的PSt溶液，充分溶解后取一定量溶液，采用丙酮、甲醇、N,N－二甲基甲酰胺、去离子水滴定至浊点，记录溶剂的用量，数据处理。

主要教学环节的组织：

实验教学。

思考题：

1、溶度参数的测定方法有几种？

2、如何计算混合溶剂的溶度参数？

实验三粘度法测定PSt的分子量

教学目的和要求：

使学生掌握用粘度法测定聚合物分子量的方法，同时了解乌氏粘度计的结构特点，了解测定聚合物粘均分子量的条件和方法。培养学生的实验动手能力及观察能力。

重点和难点：

乌氏粘度计的使用操作，观察和操作的准确性以及数据处理很重要。

主要内容：

配置一定浓度的PSt溶液，在恒温槽内安装好乌氏粘度计，在一定温度下分别测定溶剂和不同浓度的溶液流过a、b刻度间的时间，对数据进行处理，得到聚合物溶液的特性粘数，进而计算分子量。

主要教学环节的组织：

实验教学。

思考题：

1、粘度计测相对粘度的依据是什么？

2、讨论产生实验误差的主要原因。

实验四高分子链无干扰尺寸的测定

教学目的和要求：

使学生了解和掌握在θ溶剂中测定聚合物溶液粘度和计算高分子链无干扰尺寸的实验技术及原理，了解θ溶液的性质。培养学生的实验动手能力及观察能力。

重点和难点：

在θ溶剂中测定聚合物溶液的粘度和计算高分子链的无干扰尺寸。

主要内容：

采用环己烷为溶剂，配制一定浓度的聚苯乙烯溶液，在40℃下采用乌氏粘度计测定溶液的特性粘数。数据处理计算无干扰尺寸。

主要教学环节的组织：

实验教学。

思考题：

1、本实验中哪些因素影响实验结果，为什么？

2、用在良性溶剂中测定粘度的方法能否计算大分子的无干扰尺寸？

实验五DSC法测定聚合物纳米复合材料的玻璃化转变、熔融和结晶行为