西安交通大学高分子化学与物理实验课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 高分子化学与物理实验 Experiments of Polymer Chemistry and Physics 课程编号 MATL401402 课程学分 1 总学时 32 学时分配 理论:实验: 32 上机:课外: 4 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课专业选修课集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 有机化学，高分子物理与化学 教材、参考 书 及 其 他 资料 使用教材： [1] 材料教学实验编写组主编.材料组织性能与加工技术独立实 验（下册）.西安：西安交通大学出版社，2015 年. 参考教材： [2] 周智敏，米远祝. 高分子化学与物理实验. 北京: 化学工业出 版社，2011. [3] 尹奋平. 高分子化学实验. 北京: 化学工业出版社，2015. [4] 闫红强, 程捷, 金玉顺. 高分子物理实验. 北京: 化学工业出 版社，2012. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 高分子化学与物理实验是材料科学与工程专业的一门专业综合性独立实验 课。本课程为配合《高分子物理与化学》课程教学，围绕聚合物合成与制备、聚 合物结构与性能研究、性能测试核心，开设了一系列的基础和综合实验。本课程 目的在于通过单元实验、性能测试、结构表征等实验内容，使学生加深理解高分
子科学原理，系统掌握高分子实验的基本原理、实验知识和技能，掌握高分子材 料研究与应用中的样品制备、聚合物结构与性能研究分析这一最基本技能，同时 培养学生严谨的科学态度，为以后学习和从事高分子材料及相关学科的工作打下 基础。 教学基本要求如下： (1) 高分子化学实验以自由基聚合、逐步聚合实施方法为重点。 (2) 要求学生预习，写预习记录：理解实验原理，确定实验方案、实验步骤， 了解各步操作要点，了解主要仪器设备的性能和操作要求。教师围绕实验原理、 方法、仪器设备的性能及操作要点进行讲解和提问。 (3) 培养学生动手能力，实验操作：学会主要仪器设备的安装，掌握实验原 理和各步操作要点，独立操作、观察、记录及分析实验现象，正确读取实验数据。 (4) 要求学生写实验报告：报告内容包括实验原理、方案、操作要求、数据 处理、计算或作图、实验结果分析和讨论。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 (1) 聚合物与聚合工艺设计能力 理解聚合物结构与性能的关系，熟悉典型聚合实施方法的特点；能够根据需 要设计聚合物结构，选用合适的聚合工艺，掌握聚合反应机理，了解影响聚合反 应的因素，了解主要工艺条件对聚合反应的影响，能够完成聚合工艺的设计。 支撑毕业要求指标点 3-2：能够针对材料在特定服役环境下对特殊性能、服 役寿命或其他需求，完成材料单元、部件的设计。 (2) 开展实验并分析实验结果的研究能力 搭建实验装置，了解各仪器装置的作用、正确操作使用，能够实施并完成实 验取得实验结果；掌握实验数据及结果的处理方法，能对聚合反应的转化率和聚 合物的收率进行合理分析和讨论，能够正确处理实验数据，了解影响因素，培养 研究能力。 支撑毕业要求指标点 4-3：能按照实验方案选择和搭建试验系统，安全有效 的开展试验，正确采集实验数据，并能够对收集的材料结构与性能方面的结果进 行分析和讨论。 (3) 使用现代工具的能力
熟练掌握 IR 光谱仪、偏光显微镜、乌氏粘度计、电子拉力机、密度计、邵 氏硬度计的基本原理和使用方法、测试样品制备技术、测试标准，常用绘图软件 的使用，对典型高分子材料的化学结构、微观结构和性能进行测试分析。 支撑毕业要求指标点 5-2：针对具体的复杂工程问题，能够采用金相显微镜、 SEM、TEM、XRD 等先进材料测试表征仪器及常用专业软件，对典型材料的成 分、结构及性能进行解析、模拟和预测。 (4) 在团队中独立或合作开展工作的能力 增强学生团队协作意识，在小组实验中在组长的带领下各自承担一部分工作， 培养小组负责人的组织和协调能力，各自负责一部分，其他人监督，共同完成实 验任务。 支撑毕业要求指标点 9-2：具有组织、协调和指挥能力，能在项目小组或团 队中承担个体、团队骨干成员。 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课 程 目 标 1 M 课 程 目 标 2 L 课 程 目 标 3 M 课 程 目 标 4 L 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的关 联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 本课程内容主要分两个方面：（1）聚合物合成及聚合反应研究；（2）聚合物 结构与性能的测试表征。高分子化学实验部分主要是验证聚合原理，巩固和加深 对高分子化学的基本理论的理解，包括常用聚合物的自由基聚合和新型导电聚合 物的合成；使学生掌握有关聚合物合成的主要实验方法和技能、培养正确处理实 验数据的能力，运用所学理论解决实际问题的能力。高分子物理实验部分主要是 研究聚合物的结构、形态与性能，涉及高分子结构分析、高分子溶液性质、聚合
物力学性能、聚合物电性能等，为高分子合成控制目标，并为高分子成型加工和 材料选用提供依据。使学生熟悉高分子物理的实验方法，包括聚合物化学结构分 析、电性能观察、高分子材料应力–应变曲线测试、聚合物分子量测量等，了解 IR 光谱仪、偏光显微镜、电子拉力机、密度计、硬度计等各种仪器的测试原理 以及仪器结构，初步掌握一些基本的高分子物理实验操作和实验技能，提高分析 问题和解决实际问题的能力。 顺序 内容 知识点 参考学时 1 水溶性聚合物的合成： 丙烯酰胺的水溶液聚合 聚丙烯酰胺的使用，自由基 聚合机理，水溶性单体和引 发剂的结构特点，水溶液聚 合的特点 5.5 2 乳液聚合工艺： 乙酸乙烯酯的乳液聚合 聚合物乳液的用途，乳液聚 合的特点 5.5 3 自由基聚合机理研究： 乙酸乙烯酯的溶液聚合 油溶性单体和引发剂的结构 特点，有机溶剂溶液聚合的 特点 5 4 导电聚合物的制备： 导电聚苯胺的制备及导电性的 观察 共轭导电聚合物，逐步聚合 的特点，低温控制 4.0 5 聚合物微观结构研究： 偏光显微镜观察聚合物结晶形 态 聚丙烯球晶的制备，偏光显 微镜的使用 3.0 6 聚合物分子量测定： 粘度法测聚合物的分子量 聚丙烯酰胺的稀溶液的配 制，马克-豪温经验公式 4.0 7 聚合物结构表征：IR 光谱法测定 聚合物的结构 IR 光谱分析原理，IR 光谱测 试原理 2.0 8 力学性能研究： 电子拉力机测定弹性体的应力– 应变曲线 弹性体硬度的测试 橡胶材料密度的测量 应力–应变曲线，弹性体力学 性能特点 3.0
四、教学安排详表 章节 顺序 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、实验、 上机、讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标 的支撑关系 1 丙烯酰胺的水溶液聚合 5.5 实验 要求学生熟悉和掌握水溶液聚合的方法和原理，学习如何选择溶 剂；掌握自由基聚合机理及其影响因素。学会搭建聚合反应装置。 掌握沉淀原理及影响因素。注意观察实验现象并解释分析。 课程目标 1 2 乙酸乙烯酯的乳液聚合 5.5 实验 使学生熟悉乳液聚合原理以及体系中所加各组分的作用，掌握乙 酸乙烯酯乳液聚合的实施方法。掌握产率和固含量测试方法。了 解聚合物乳液的应用。注意观察实验现象并解释分析。 课程目标 1 3 乙酸乙烯酯的溶液聚合 5 实验 使学生掌握乙酸乙烯酯的溶液聚合方法，熟悉油溶性常用引发剂 品种及用量对聚合反应的影响。掌握溶剂的选择原则。 课程目标 2 4 导电聚苯胺的制备及导电性的观察 4.0 实验 使学生熟悉导电聚苯胺的化学聚合方法，能够控制反应条件完成 聚合反应，掌握减压抽滤操作及聚合产物洗涤提纯原理，并抽样 观察导电性。 课程目标 1 5 偏光显微镜观察聚合物结晶形态 3.0 实验 使学生掌握偏光显微镜下球晶的形态研究方法；理解偏振光和晶 体双折射的特性。 课程目标 3