第二章高聚物聚集态结构

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教学过程中对时间安排
1．说课 1 分钟 2．晶体的基本结构 3．高聚物的结晶形态 其中：折叠链单晶 伸直链晶体 球晶 纤维晶 串晶 柱晶 4. 总结 10 分钟 5 分钟 20 分钟 3 分钟 4 分钟 3 分钟 1 分钟 15 分钟
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2.3.3 晶态高聚物的结构模型 专业: 特种能源工程与烟火技术 班级: 04041401 04041402 04084401 04084402 主题: 晶态高聚物的结构模型 授课时间: 0.5 课时； 教学方法： 教学方式：多媒体辅助教学+板书 教学目的：了解晶态高聚物结构模型的基本观点（缨状微束模型，近邻折叠链模型， 插线板模型，隧道-折叠链模型） 。 教学重点: 教学难点: 不同高聚物的晶态结构； 教学内容：
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教学过程中对本节难点内容的处理方案
一、对“结构模型”的理解 （1）结构模型是高聚物聚集态的微观结构，是根据一些实验事实，推想出的高聚 物微观结构的样子。（2）到目前为止，不同的结构模型都有缺陷，仍在发展之中。 （3）对于不同的结构模型的学习，让学生明白科学的发展，需百家争鸣、百花齐放， 在前进的路上不断改进，勇于创新。 二、采用案例、对比教学方法，突出不同结构模型 1. 缨状微束模型： （或 “缨状胶束模型”） 2. （近邻）折叠链模型 3. 插线板模型 4. 隧道-折叠链模型（或半晶高聚物的 Hosemann 缺陷分布模型） 半晶高聚物——结晶度为 40%～90%的结晶高聚物。 模型的基本观点、模型的实验支持。 三、采用动画
CED =
� 小分子的 CED 值（可测） ：摩尔蒸发热或摩尔升华热；
RT ——1 mol 物质转化为气体时所做的膨胀功。
•CED 值越大，表示分子间作用力越大。高分子适宜用作什么材料，与其 CED 值有 关。 三、利用案例教学，说明用 CED 值判断聚合物的分子间的作用力大小 ⎧＜280J/cm 3 橡胶 ⎪ ⎪ 3 高分子的 CED 值 ⎨280～400J/cm 塑料 ⎪ 3 ⎪ ⎩＞400J/cm 纤维
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6 .3 ～ 1 2 .6
0 .8 ～ 8 .4
2. 氢键 特点：具有方向性和饱和性。 X—H…Y X、Y 原子的电负性越大，Y 原子的半径越小，氢键越强。氢键键能范围：20.9～ 41.9kJ/mol。 ⎧内氢键：分子内形成的氢键。 ⎨ ⎩外氢键（或分子间氢键）：分子间形成的氢键。
两种氢键
� 高分子链中的-OH、-COOH、-CONH- 等均可形成氢键。凡具有分子间氢键的高 聚物，一般都有较高的机械强度和耐热性。 2.内聚能密度 内聚能（△E ）——为克服分子间作用力，把 1 mol 凝聚态分子移到其分子间引力 范围之外所需的能量。 内聚能密度（ Cohesive Energy Density，CED） ： 为克服分子间作用力，把单位体积 的凝聚态分子移到其分子间引力范围之外所需的能量。 ∆E Vm
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教学过程中对本节重点内容的处理方案
一、利用对比教学，突出高聚物非晶态结构的特点 ⎧非晶态的橡胶及塑料； ⎪ 熔融高聚物； 高聚物非晶态结构实际存在形式 ⎨ ⎪结晶高聚物中的非晶区。 ⎩ 短程有序——围绕某一质点的最邻近质点配置的秩序性。 长程有序——质点在空间一定方向上周期性重复出现的规律性。 高聚物中的分子排列： 非晶态为短程有序(有序程度高于小分子液体)，长程无序。 晶态为短程有序，长程有序(有序程度低于小分子晶体)。 二、对“结构模型”的理解 （1）结构模型是高聚物聚集态的微观结构，是根据一些实验事实，推想出的高聚 物微观结构的样子。（2）到目前为止，不同的结构模型都有缺陷，仍在发展之中。 （3）对于不同的结构模型的学习，让学生明白科学的发展，需百家争鸣、百花齐放， 在前进的路上不断改进，勇于创新。 三、采用案例教学方法，突出无规线团模型和两相球粒模型争论焦点 1、Flory 提出的无规线团模型 2 Yeh 提出的两相球粒模型（或折叠链缨状胶粒模型） � 两类模型的争论焦点：非晶态高聚物结构是完全无序，还是局部有序。
第二章 高聚物聚集态结构
专业: 特种能源工程与烟火技术 班级: 04041401 04041402 04084401 04084402 主题: 高聚物聚集态结构 授课时间: 8 课时； 教学方法： 教学方式：多媒体辅助教学+板书 教学目的：使学生掌握高聚物各种聚集态结构及其性质。 教学重点: 高聚物的非晶态结构，高聚物的晶态结构，高聚物的取向态结构，高聚物 的液晶态结构，高聚物的织态结构； 教学难点: 高聚物的非晶态结构，高聚物的晶态结构； 教学内容：
二、联系相关课程中的相关知识点 1 分子间作用力的类型（次价（键）力）
三种范德华力
名 称 静 电 力 诱 导 力 色 散 力 定 义 相互作用能 数值范围 / k J · m o l−1
1 2 .6 ～ 2 0 .9
极性分子之间由于 永久（或固有）偶 极 产 生 的 静 电 引 力。 极性分子使邻近分 子产生的诱导偶极 与极性分子固有偶 极之间的作用力。 由于电子运动及原 子核振动而使分子 产生的瞬时偶极之 间的作用力。
⒈高聚物的分子间作用力（1 学时） 了解分子间作用力的类型（范德华力，氢键） 。掌握内聚能密度概念及其计算。 ⒉高聚物的非晶态结构（2 学时） 理解 Flory 提出的无规线团模型的基本观点，了解其主要实验支持。理解 Yeh 提出的两相球 粒模型的基本观点，了解其主要实验支持。掌握这两种模型的主要争论焦点。 ⒊高聚物的晶态结构（3 学时） 了解晶体的基本结构概念（晶格，晶胞及晶胞参数，晶面及晶面指数） 。掌握有关高聚物结 晶形态的内容（折叠链单晶、伸直链晶体、球晶、纤维晶、串晶及柱晶的形状特点和生成条件） 。 了解晶态高聚物结构模型的基本观点（缨状微束模型，近邻折叠链模型，插线板模型，隧道-折叠 链模型） 。掌握高聚物结晶度的定义及其计算，了解结晶度测定方法。 ⒋高聚物的取向态结构（1 学时） 掌握高聚物的取向概念以及取向与结晶的区别；了解取向造成的各向异性；掌握非晶态高聚
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物、结晶高聚物的取向单元。掌握取向度的定义及计算，了解其测定方法。 ⒌高聚物的液晶态结构（1 学时） 了解液晶分子的结构特点及常见晶型（近晶型液晶，向列型液晶，胆甾型液晶） ；掌握高分 子液晶类型，了解分子结构对液晶行为的影响。掌握高分子液晶的流动特性；了解研究液晶的主 要方法及几种液晶的应用途径。 ⒍高聚物的织态结构（1 学时） 掌握高分子混合物的概念。掌握非晶态/非晶态共混高聚物的织态结构，了解晶态/非晶态共混 高聚物的织态结构、晶态/晶态共混高聚物的织态结构。了解共混高聚物的织态结构对性能的影响。 了解高分子/填充物体系的织态结构（高分子/固态填充物体系，高分子/气态填充物体系） 。
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2.1 高聚物的分子间作用力 专业: 特种能源工程与烟火技术 班级: 04041401 04041402 04084401 04084402 主题: 高聚物的分子间作用力 授课时间: 1 课时； 教学方法： 教学方式：多媒体辅助教学+板书 教学目的：掌握内聚能密度（CED）概念； 教学重点: 掌握内聚能密度概念；掌握计算常见内聚能密度的方法；会用内聚能密度 概念大小比较常见三大高分子材料的分子间的作用力大小。
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教学过程中对本节重点内容的处理方案
一、利用对比教学，突出高聚物晶态结构的特点 （1）合成高聚物晶体不会出现立方晶系（或立方晶格） 。 因为高聚物晶体以分子主链中心轴排列的方向为 c 轴，晶胞的性能、结构各向 异性。 短程有序——围绕某一质点的最邻近质点配置的秩序性。 长程有序——质点在空间一定方向上周期性重复出现的规律性。 （2）高聚物中的分子排列： 非晶态为短程有序(有序程度高于小分子液体)，长程无序。 晶态为短程有序，长程有序(有序程度低于小分子晶体)。 三、采用对比教学和图象方法，突出不同结晶形态 （1）单晶特点：短程有序和长程有序性贯穿整块晶体，宏观各向异性。 多晶特点：由许多取向不同的单晶晶粒组成晶体，宏观各向同性。 影响晶体形态的因素 ① 晶体内部结构； ② 结晶条件（温度，溶液成分，粘度，外力等） 。 （2）突出不同结晶形态的特点 ① 形状特点；② 生成条件；③ 晶体尺寸；④ 性能特点 重点球晶
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所以，一般来说，做纤维中的高聚物分子间作用力大于塑料大于橡胶 特殊：聚乙烯是特例，从 CED 值看，它属于橡胶，但实际上聚乙烯做塑料。 主要原因聚乙烯结构简单，易结晶，造成分子间作用力增强。
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教学过程中对时间安排
1．说课 1 分钟 2．聚集态结构 3．分子间作用力的类型 4. 内聚能密度 5. 高聚物的 CED 值的测定 6. 总结 5 分钟 13 分钟 10 分钟 15 分钟 1 分钟
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教学过程中对时间安排
1．说课 1 分钟 2．聚集态结构的说明 3．Flory 提出的无规线团模型 4. Yeh 提出的两相球粒模型 5. 争论焦点 6. 总结 6 分钟 15 分钟 15 分钟 7 分钟 1 分钟
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2.3 高聚物的晶态结构 专业: 特种能源工程与烟火技术 班级: 04041401 04041402 04084401 04084402 主题: 高聚物的晶态结构 授课时间: 3 课时； 教学方法： 教学方式：多媒体辅助教学+板书 教学目的：了解晶体的基本结构概念（晶格，晶胞及晶胞参数，晶面及晶面指数） 。 掌握有关高聚物结晶形态的内容（折叠链单晶、伸直链晶体、球晶、纤维晶、串晶及 柱晶的形状特点和生成条件） 。了解晶态高聚物结构模型的基本观点（缨状微束模型， 近邻折叠链模型，插线板模型，隧道-折叠链模型） 。掌握高聚物结晶度的定义及其计 算，了解结晶度测定方法。 教学重点: 掌握有关高聚物结晶形态的内容； 教学难点: 不同高聚物的晶态结构； 教学内容：
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2.3.1 晶体的基本结构 2.3.2 高聚物的结晶形态 专业: 特种能源工程与烟火技术 班级: 04041401 04041402 04084401 04084402 主题: 高聚物的晶态结构、形态 授课时间: 0.5+1 课时； 教学方法： 教学方式：多媒体辅助教学+板书 教学目的：了解晶体的基本结构概念（晶格，晶胞及晶胞参数，晶面及晶面指数） 。 掌握有关高聚物结晶形态的内容（折叠链单晶、伸直链晶体、球晶、纤维晶、串晶及 柱晶的形状特点和生成条件） 。了解晶态高聚物结构模型的基本观点（缨状微束模型， 近邻折叠链模型，插线板模型，隧道-折叠链模型） 。掌握高聚物结晶度的定义及其计 算，了解结晶度测定方法。 教学重点: 掌握有关高聚物结晶形态的内容； 教学难点: 不同高聚物的物的非晶态结构 专业: 特种能源工程与烟火技术 班级: 04041401 04041402 04084401 04084402 主题: 高聚物的非晶态结构 授课时间: 1 课时； 教学方法： 教学方式：多媒体辅助教学+板书 教学目的：理解 Flory 提出的无规线团模型的基本观点，了解其主要实验支持。理解 Yeh 提出的两相球粒模型的基本观点，了解其主要实验支持。掌握这两种模型的主要 争论焦点。 教学重点: 理解 Flory 提出的无规线团模型的基本观点；理解 Yeh 提出的两相球粒模 型的基本观点，了解其主要实验支持。掌握这两种模型的主要争论焦点。 教学难点:无规线团模型和两相球粒模型。
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教学过程中对本节重点内容的处理方案
一、采用对比法的教学方法，突出高分子的特点
聚集态结构取决于 ⎧分子链结构； ⎨ ⎩外界成形条件。 在讲解过程中重点讲明白：相对于小分子，高分子的相对分子质量很大，量变引 起质变。 结果： （1）高分子的相对分子质量很大，使分子间作用力之和超过了化学键力，所以 高聚物不存在气态。 （2）高聚物的 CED 值，只能间接测得。 粘度法： 测定高聚物在各种溶剂中的溶液粘度，将对应最大溶液粘度的溶剂的内聚能 密度作为该高聚物的 CED 值。 溶胀法： 测定交联高聚物在各种溶剂中的平衡溶胀度，把对应最大溶胀比时溶剂的内 聚能密度作为该高聚物的 CED 值。