《界面科学基础》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文)：《界面科学基础》(Basis of Interfaces Science in Polymers)课程号（代码）：300026020课程类别：专业选修课学时：32学分：2二、教学目的及要求物质的表界面与本体存在着很大的差异，表界面存在复杂的物理化学现象，这些表界面现象在高分子溶液、高分子乳液、涂料、粘合剂、高分子共混复合材料的制备和应用过程中都起到了非常重要的作用。本课程在承继物理化学的基础上讲授了表界面的基础热力学理论，并对其在高分子领域的应用打好了理论基础，该课程的学习可以使高分子材料专业学生系统掌握材料的表界面特性及研究控制方法，是一门从基础学科学习向实际专业研究工作过渡的重要课程。对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求1，分指标点1.2；（2）毕业要求2，分指标点2.1三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点)第一章绪论（1学时）简要介绍表面和界面的基本概念，表界面现象的特点，表界面现象研究在高分子材料科学中的重要意义。使学生对本课程的学习内容和学习方法建立整体概念。第二章液体的表面（2学时）主要内容2.1表面张力与表面自由能（1学时）表面张力概念
《界面科学基础》教学大纲 一、课程基本信息 课程名称（中、英文）： 《界面科学基础》 （Basis of Interfaces Science in Polymers） 课程号（代码）：300026020 课程类别：专业选修课 学时： 32 学分：2 二、教学目的及要求 物质的表界面与本体存在着很大的差异，表界面存在复杂的物理化学现象， 这些表界面现象在高分子溶液、高分子乳液、涂料、粘合剂、高分子共混复 合材料的制备和应用过程中都起到了非常重要的作用。本课程在承继物理化 学的基础上讲授了表界面的基础热力学理论，并对其在高分子领域的应用打 好了理论基础，该课程的学习可以使高分子材料专业学生系统掌握材料的表 界面特性及研究控制方法，是一门从基础学科学习向实际专业研究工作过渡 的重要课程。 对毕业要求及其分指标点支撑情况： （1） 毕业要求 1，分指标点 1.2； （2） 毕业要求 2，分指标点 2.1 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点 难点） 第一章绪论（1 学时） 简要介绍表面和界面的基本概念，表界面现象的特点，表界面现象研究在高 分子材料科学中的重要意义。使学生对本课程的学习内容和学习方法建立整体概 念。 第二章液体的表面（2 学时） 主要内容 2.1 表面张力与表面自由能（1 学时） 表面张力概念
表面自由能概念表面自由能定性解释表面自由能的分子理论影响表面张力的因素：物质的本性、温度的影响、压力的影响表面热力学基础：表面张力的广义热力学定义、表面、表面能与表面烩2.2弯曲液体的表面现象（1学时）弯曲液面下的附加压力附加压力与曲率半径的关系毛细现象Kelvin公式其中教学重点是表面张力与表面自由能概念、影响表面张力的因素，难点是表面热力学基础。第三章溶液的表面张力和表面吸附（4学时）主要内容3.1溶液的表面张力（0.5学时）水溶液表面张力的三种类型特劳贝规则表面活性物质与表面活性剂3.2溶液的表面吸附（1学时）表面吸附量、吉布斯吸附公式及应用、溶液表面吸附等温线表面活性物质在溶液表面的吸附：表面活性物质在溶液表面上的定向排列、表面活性物质的饱和吸附量3.3表面活性剂的结构特点及分类（1学时）表面活性剂的结构特点：两亲结构。按表面活性剂的亲水基分类：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性型表面活性剂、非离子型表面活性剂、混合型表面活性剂按表面活性剂的蔬水基分类：高分子表面活性剂、新型表面活性剂、双子型表面活性剂、Bola型、生物表面活性剂3.5表面活性剂溶液的性质（0.5学时）
表面自由能概念 表面自由能定性解释 表面自由能的分子理论 影响表面张力的因素：物质的本性、温度的影响、压力的影响 表面热力学基础：表面张力的广义热力学定义、表面熵、表面能与表面焓 2.2 弯曲液体的表面现象（1 学时） 弯曲液面下的附加压力 附加压力与曲率半径的关系 毛细现象 Kelvin 公式 其中教学重点是表面张力与表面自由能概念、影响表面张力的因素，难点 是表面热力学基础。 第三章溶液的表面张力和表面吸附（4 学时） 主要内容 3.1 溶液的表面张力（0.5 学时） 水溶液表面张力的三种类型 特劳贝规则 表面活性物质与表面活性剂 3.2 溶液的表面吸附（1 学时） 表面吸附量、吉布斯吸附公式及应用、溶液表面吸附等温线 表面活性物质在溶液表面的吸附：表面活性物质在溶液表面上的定向排列、 表面活性物质的饱和吸附量 3.3 表面活性剂的结构特点及分类（1 学时） 表面活性剂的结构特点：两亲结构。按表面活性剂的亲水基分类：阴离子表 面活性剂、阳离子表面活性剂、两性型表面活性剂、非离子型表面活性剂、混合 型表面活性剂 按表面活性剂的疏水基分类：高分子表面活性剂、新型表面活性剂、双子 型表面活性剂、Bola 型、生物表面活性剂 3.5 表面活性剂溶液的性质（0.5 学时）
表面活性剂的溶解度与温度的关系表面活性剂的活性表面活性剂的效率与能力表面活性剂的HLB值3.6胶束（1学时）胶束的形成胶束的结构、大小与形状临界胶束浓度胶束的作用：增溶作用、催化作用反胶束及囊泡其中教学重点是表面活性剂定义、结构特点、分类，表面活性剂的效率与能力，表面活性剂的HLB值，临界胶束浓度，胶束的作用，难点是吉布斯吸附公式及应用。第四章乳状液、微乳状液及泡沫（5学时）主要内容4.1乳状液（2学时）乳状液的概念及类型、类型的鉴别、影响乳状液类型的因素乳状液的制备和物理性质：液滴的大小和外观、光学性质、黏度、电导乳化剂的分类与选择乳化剂的分类：合成表面活性剂、高分子聚合物乳化剂、天然乳化剂、固体颗粒乳化剂乳化剂的选择：一般原则，常用方法：HLB法、PIT法乳状液稳定性的影响因素：界面膜的形成、界面电荷、黏度、液滴大小及分布乳状液的变形和破乳（1）变形定义（2）影响变形的因素：乳化剂类型、粗体积比、温度、电解质（3）乳状液的破坏过程：分层、絮凝、聚结、相分离（4）破乳方法：化学法、顶替法、电破乳法、加热法、机械法
表面活性剂的溶解度与温度的关系 表面活性剂的活性 表面活性剂的效率与能力 表面活性剂的 HLB 值 3.6 胶束（1 学时） 胶束的形成 胶束的结构、大小与形状 临界胶束浓度 胶束的作用：增溶作用、催化作用 反胶束及囊泡 其中教学重点是表面活性剂定义、结构特点、分类，表面活性剂的效率与能 力，表面活性剂的 HLB 值，临界胶束浓度，胶束的作用，难点是吉布斯吸附公 式及应用。 第四章乳状液、微乳状液及泡沫（5 学时） 主要内容 4.1 乳状液（2 学时） 乳状液的概念及类型、类型的鉴别、影响乳状液类型的因素 乳状液的制备和物理性质：液滴的大小和外观、光学性质、黏度、电导 乳化剂的分类与选择 乳化剂的分类：合成表面活性剂、高分子聚合物乳化剂、天然乳化剂、固体颗粒 乳化剂 乳化剂的选择：一般原则，常用方法：HLB 法、PIT 法 乳状液稳定性的影响因素：界面膜的形成、界面电荷、黏度、液滴大小及分布 乳状液的变形和破乳 （1）变形定义 （2）影响变形的因素：乳化剂类型、粗体积比、温度、电解质 （3）乳状液的破坏过程：分层、絮凝、聚结、相分离 （4）破乳方法：化学法、顶替法、电破乳法、加热法、机械法
4.2微乳状液（1学时）微乳状液的概念、微乳状液的类型、微乳状液的微观结构微乳状液的形成（Schulman法、Shah法）和性质影响微乳形成及其类型的因素：表面活性剂分子几何构型、助表面活性剂、反离子、阴阳离子表面活性剂混合物、表面活性剂蔬水基支链化、电解质、温度微乳状液体系的相行为微乳状液形成的机理：负界面张力理论、增溶理论、构型理论4.3微乳状液的应用（1学时）微乳液聚合微乳液聚合方式：反相微乳液聚合、正向微乳液聚合、双连续相微乳液聚合影响微乳液聚合的因素：表面活性剂、单体滴加方式、引发剂微乳液聚合研究新进展微乳液其他应用：化妆品、清洁剂、微乳燃料、微乳油、微乳药物、微乳液作为反应介质、微乳采油4.4泡沫(1学时）多面体泡沫、泡沫的含义、特点泡沫的稳定与破坏泡沫体系的不稳定性及原因：排液、膜的破裂、气体的扩散影响泡沫稳定性的因素：Marangoni效应、表面粘度、液膜表面电荷泡沫的作用与消泡泡沫的应用：泡沫分离、泡沫浮选、离子浮选、油田开发消泡：泡沫的副作用、消泡剂的种类和作用机理。其中教学重点和难点是乳状液的概念及类型、类型的鉴别、影响乳状液类型的因素，乳状液稳定性的影响因素，影响微乳形成及其类型的因素、微乳液聚合第五章膜的化学（2学时）主要内容5.1膜的定义
4.2 微乳状液（1 学时） 微乳状液的概念、微乳状液的类型、微乳状液的微观结构 微乳状液的形成（Schulman 法、 Shah 法）和性质 影响微乳形成及其类型的因素：表面活性剂分子几何构型、助表面活性剂、 反离子、 阴阳离子表面活性剂混合物、表面活性剂疏水基支链化、电解质、温 度 微乳状液体系的相行为 微乳状液形成的机理：负界面张力理论、增溶理论、构型熵理论 4.3 微乳状液的应用（1 学时） 微乳液聚合 微乳液聚合方式：反相微乳液聚合、正向微乳液聚合、双连续相微乳液聚合 影响微乳液聚合的因素：表面活性剂、单体滴加方式、引发剂 微乳液聚合研究新进展 微乳液其他应用：化妆品、清洁剂、微乳燃料、微乳油、微乳药物、微乳液 作为反应介质、微乳采油 4.4 泡沫(1 学时) 多面体泡沫、泡沫的含义、特点 泡沫的稳定与破坏 泡沫体系的不稳定性及原因：排液、膜的破裂、气体的扩散 影响泡沫稳定性的因素：Marangoni 效应、表面粘度、液膜表面电荷 泡沫的作用与消泡 泡沫的应用：泡沫分离、泡沫浮选、离子浮选、油田开发 消泡：泡沫的副作用、消泡剂的种类和作用机理。 其中教学重点和难点是乳状液的概念及类型、类型的鉴别、影响乳状液类型 的因素，乳状液稳定性的影响因素，影响微乳形成及其类型的因素、微乳液聚合 第五章膜的化学（2 学时） 主要内容 5.1 膜的定义
5.2不溶物单分子层膜不溶性单分子层膜的形成不溶性单分子层膜的性质：表面压、表面膜电势、表面黏度、表面膜的光学性质不溶物单分子层膜的各种聚集状态单分子层膜的应用5.3LB膜LB膜的制备、LB膜的类型、LBM的应用5.4BLM、脂质体与囊泡人工双层脂质膜（BLM）脂质体与囊泡双层脂质膜与生物膜模拟5.5自组装膜其中重点和难点是不溶物单分子层膜概念、不溶性单分子层膜的形成和性质、自组装膜。第六章固体的表面性质（3学时）6.1固体的表面性质固体表面特点固体表面能与表面张力6.2气体在固体表面的吸附气体在固体表面的吸附方式：物理吸附和化学吸附，两种吸附的特点和机理区别吸附热与吸附等温式：吸附热、Langmuir吸附等温式、BET吸附等温式影响吸附的主要因素：温度、压力、吸附剂和吸附质气固吸附的应用6.3液体对固体的润湿作用Young方程和接触角Young方程的推导及意义
5.2 不溶物单分子层膜 不溶性单分子层膜的形成 不溶性单分子层膜的性质：表面压、表面膜电势、表面黏度、表面膜的光学 性质 不溶物单分子层膜的各种聚集状态 单分子层膜的应用 5.3LB 膜 LB 膜的制备、LB 膜的类型、LBM 的应用 5.4BLM、脂质体与囊泡 人工双层脂质膜（BLM） 脂质体与囊泡 双层脂质膜与生物膜模拟 5.5 自组装膜 其中重点和难点是不溶物单分子层膜概念、不溶性单分子层膜的形成和性质、 自组装膜。 第六章固体的表面性质（3 学时） 6.1 固体的表面性质 固体表面特点 固体表面能与表面张力 6.2 气体在固体表面的吸附 气体在固体表面的吸附方式：物理吸附和化学吸附，两种吸附的特点和机理 区别 吸附热与吸附等温式：吸附热、Langmuir 吸附等温式、BET 吸附等温式 影响吸附的主要因素：温度、压力、吸附剂和吸附质 气固吸附的应用 6.3 液体对固体的润湿作用 Young 方程和接触角 Young 方程的推导及意义