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1、聚合物表征与测试课程教学大纲（三号黑体）课程代码（五号黑体）：MMEN2019（五号宋体）课程类别：专业教学课程授课对象：高分子材料与工程等专业开课学期：6学分：2学分主讲教师：袁莉指定教材：杨万泰主编，聚合物材料表征与测试，中国轻工业出版社，2008年一、教学目的：（五号黑体）聚合物表征与测试是高分子材料与工程专业的重要专业基础课程。本课程介绍聚合物表征常用仪器设备工作原理与测试分析技术方法，涉及红外光谱、激光拉曼光谱、紫外光谱、核磁共振、质谱、X射线衍射仪、聚合物分子量测定、差示扫描量热仪、热重分析、动态力学热分析、聚合物流变性能分析技术、光学显微镜、电子显微镜及原子力显微镜等内容，重点阐
2、述测试制样技术、实验条件对聚合物测试分析结果的影响，谱图分析及测试实验结果的处理方法。通过课程学习，使学生了解高聚物常用测试与表征技术及其测试原理、制样技术、图谱解析法、结果分析与处理等方法以及它们在高聚物研究领域的具体应用，以便为研究聚合物的结构与性能奠定扎实的基础。二、课程目标通过本课程的教学，使学生具备下列能力：1、课程目标1：结合聚合物的表征与测试结果，初步应用所学高分子化学、高分子物理、高分子材料等专业专业知识推测聚合物的结构与性能。2、课程目标2：基于本课程所学谱图分析方法及数据处理技术内容与相关专业课程的学习内容，能够初步推断聚合物的结构与性能与成型工艺关系。2、课程目标3：能够
3、基于课程学习的仪器设备工作原理，选择合适的仪器设备与分析技术研究不同聚合物的结构与性能。三、课程目标与毕业要求的对应关系：（五号黑体）通过本课程的学习，了解聚合物常用表征仪器设备与测试分析技术，掌握制样技术、实验条件对聚合物测试分析结果的影响，谱图分析及测试实验结果的处理方法，以便为研究聚合物的结构与性能奠定扎实的基础。毕业要求指标点课程目标达成途径L工程知识1.4掌握高分子化学、高分子物理、高分子材料成形加工及其表征等专业专业知识,并能将其用于解决高分子材料领域的复杂工程问题。课程目标1课程讲授、作业、讨论4.研究4.1掌握高分子材料的合成和加工的实验方法，熟悉材料的结构与性能的表征手段。课
4、程目标2课程讲授、作业、讨论5.使用现代工具5.3能熟练使用新型仪器或设备制备或表征高分子材料,并理解仪器或设备的使用局限性。课程目标3课程讲授、作业、讨论四、教学基本内容:第一章绪论（五号黑体）课时：0-1周，共1课时（五号宋体）教学内容第一节高聚物结构和形态的特点第二节高聚物的状态及其行为第三节高聚物结构和性能测定方法概述一、高聚物结构的测定方法二、高聚物分子运动（转变与松弛）的测定三、高聚物性能的测定思考题：一、填空：1 .外力使高聚物从一个平衡状态通过分子运动到另一个状态需要一定的时间，称为如果外力作用的时间比高聚物链段转变的松弛时间很多，则表现为，反之表现为二、简述与分析：2 .简述
5、高聚物的聚集态结构及其特征。3 .如何理解高聚物状态及其行为？4 .高聚物的结构测定方法分别有哪些？5 .高聚物的性能测定方法分别有哪些？6 .高聚物的形貌分析有哪些？第二章红外光谱课时：12周，共3课时教学内容一二三四五六节节节节节节基本概念制样方法影响吸收带位移和谱图质量的因素解析红外谱图的三个基本要素傅立叶变换红外光谱仪红外光谱在聚合物结构分析中的应用思考题：一、填空1. &外光谱可采用和来表示。2.通常所说的红外光谱指的是红外区，主要对应的基频吸收。二、简答题1 .红外光谱技术的原理使什么？2 .简述复杂分子的简谐振动分类及其特点。3 .常见的基团的特征频率有哪些？4 .红外光谱的特点
6、使什么？5 .红外光谱分析技术的制样方法有哪些？他们有何优缺点？6 .影响红外光谱谱带位移的因素有哪些？7 .解析红外光谱技术的要素有哪些？8 .简述红外光谱在聚合物中的应用。第三章激光拉曼散射光谱法课时：1周，共2课时教学内容第一节基本概念第二节实验方法第三节拉曼光谱在聚合物结构研究中的应用思考题：1 .什么使拉曼散射？2 .拉曼光谱技术与红外光谱技术有何区别？3 .拉曼光谱制样技术有哪些？4 .拉曼光谱在聚合物中的应用。第四章紫外光谱课时：OJ周，共1课时教学内容第一节概述第二节紫外光谱仪第三节藁外光谱在高分子结构研究中的应用思考题：一、填空1 .有机物在紫外光和可见光区域内的常见四种电子
7、跃迁方式及其跃迁所需要能量大小顺序-2 .具有双键结构的基团对紫外光或可见光有吸收作用，这样的基团称为J二、简答题1 .在靠外光谱中，谱带可以分为几种类型，其相应特点有哪些？2 .助色基团与生色基团的区别使什么？3 .紫外光谱仪工作原理？4 .紫外光谱图解析步骤？5 .紫外光谱图表示方法有哪些？6 .紫外光谱在聚合物中的应用。学一二三四五六教第第第第第第节节节节节节第五章核磁共振谱课时：1周，共2课时核磁共振仪IH核磁共振波谱3c核磁共振波谱高分辨IH-NMR在高分子结构研究中的应用13CNMR在高分子结构研究中的应用思考题：一、填空1 .处于静电场中的核自旋体系，当其拉莫运动进动频率与作用于
8、该体系的射频场频率相等时，所发生的吸收电磁波的现象称为02 .核磁谱图中，分裂峰数是由相邻碳原子上的氢原子数决定的，若相邻氢原子数为n,则分裂峰数为O二、简述题1 .理解核磁在磁场中的行为。2 .核磁工作原理。3 .谱图表示方法。4 .化学位移定义影响因素。5 .谱图解析步骤。6 .核磁共振谱仪在高聚物研究中的应用。7 .何为拉莫尔进动？8 .核磁谱图能提供哪些信息？第六章质谱课时：0-1周，共1课时教学内容第一节概述第二节质谱仪第三节质谱图的表示和解释方法思考题：一、填空1 .质谱分析方法是通过对样品离子的的测定来进行的一种方法。二、简述题2 .质谱分析的特点。3 .有机化合物质谱图中会出现
9、哪些离子峰？4 .离子峰的判定方法。5 .质谱仪的工作原理。6 .质谱图的表示方法。7 .谱图分析步骤。第七章X射线法课时：1-2周，共3课时教学内容第一节大角X射线衍射法第二节小角X射线衍射法思考题：1 .布拉格方程：。2 .X射线衍射仪中，样品台转动,则计数器转到J二、简答1 .X射线产生的原理。2 .X射线在晶体中衍射的基本原理及测定方法。3 .多晶体X射线衍射实验方法。4 .制样技术有哪些？5 .影响衍射谱图的因数有哪些？6 .如何利用XRD分析晶体的结构？7 .晶粒尺寸如何测定？7 .如何利用XRD分析取向材料？8 .简述多晶X射线衍射仪在高聚物中的应用。9 .小角X射线衍射与大角X
10、射线衍射在研究晶体结构有和区别？第八章数据相对分子质量的测定课时：（M周,共1课时教学内容第一节端基滴定法第二节冰点降低法第三节蒸汽压下降法第四节膜渗透压法思考题：一、填空1 .冰点降低法是基于的原理。2 .冰点降低法中避免过冷现象有两种方法：和O二、简述1 .简述聚合物相对分子质量对材料强度、聚合物玻璃化转变温度、溶解度、材料成型加工性能的影响。2 .聚合物相对分子质量及相对分子质量分布的表示方法。3 .端基滴定法的原理及影响因素。4 .冰点降低法的原理及影响因素。5 .采用冰点降低法测试聚合物相对分子质量的溶剂选择的原则。6 .蒸汽压下降法原理及影响因素有哪些？7 .简述膜渗透压法原理及影
11、响因素。第九章光散射法测定质均相对分子量课时：0-1周，共1课时教学内容第一节基本原理第二节仪器结构及影响因素第三节光散射法的应用思考题：1 .光散射强度如何表示？2 .光散射法如何测定分子量，其原理是什么？3 .光散射法测试影响因素。4 .光散射法的应用。第十章黏度法测定聚合物相对分子量课时：0-1周，共I课时教学内容第一节基本原理第二节粘度计的基本结构及影响因素第三节黏度法的应用思考题:1 .黏度法测定聚合物相对分子质量原理及影响因素。2 .黏度法的应用。第十一章凝胶渗透色谱课时：1周，共2课时教学内容第一节GPC的基本原理第二节凝胶渗透色谱仪的基本结构第三节样品制备方法第四节数据处理方法
12、第五节GPC的应用思考题：1. GPC工作原理2. GPC样品的制备方法及数据处理方法。3. 凝胶渗透色谱法应用有哪些？第十二章差示扫描量热法和差热分析法课时：1-2周，共3课时教学内容第一节DSC和DTA基本原理第二节实验技术第三节应用思考题：一.填空：1 .现代热分析是指的一类技术。2 .差示扫描量热仪分和一两种。二.简述与分析1. 常用的热分析仪有哪些？可测量物质的哪些物理性质？2. DSC及DTA工作原理3. DSC、DTA分析时的主要影响因素，并叙述其影响规律。4. DSC的在材料中的应用有哪些？5. 利用DSC及DTA如何确定熔点及玻璃转化温度？6. 材料的性能与热历史有何关系？7
13、. 如何利用DSC分析反应动力学及热熔值？第十三章热重分析课时：周,共3课时教学内容第一节热重分析仪TG基本原理第二节实验技术第三节应用思考题：一.填空：1.热重法是,测量的变化关系。二.简述与分析1. TGA测试时，应注意的实验技术有哪些？其对实验有何以影响规律？2. 理解微商热重曲线的意义。3. 如何评价材料的热稳定性？4. TGA的应用有哪些？5. 如何利用TGA法探究材料的热分解动力学？第十四章动态力学热分析课时：12周，共3课时教学内容第一节动态力学分析基础第二节动态力学分析技术第三节动态力学分析方法在聚合物研究中的应用思考题:一.填空：1 .材料的动态力学行为是指材料在一条件下，即
14、的力学响应。2 .热机械分析的变化，即测定试样的o可获得材料的_等。二.简述与分析1. 材料的静态黏弹性主要表现在哪两个方面？分别指的是何现象？2. 动态力学性能测试原理。3. 动态力学实验方法分类？4. 储能模量、损耗模量、力学损耗的定义。5. 聚合物动态力学试验方法有哪些？其振动模式有哪些？6. DMTA测试时样品的受力方式有哪些？影响实验结果的因素有哪些？7. DMTA的应用有哪些？8. 如何利用DMA技术评价材料的性能？9. TMA模式。第十五章旋转式流变仪课时：OJ周，共1课时教学内容第一节仪器结构与原理第二节应用思考题：、填空1.聚合物流变学是测量的技术。二、简述1 .高聚物的性能
15、有哪些？2 .旋转流变仪的工作原理？3 .高聚物流变性能测试可用哪些仪器？4 .旋转流变仪应用？第十六章毛细管黏度计课时：0-1周，共1课时教学内容第一节仪器结构组成及原理第二节实验技术第三节毛细管流变仪的应用思考题:一、填空1.高聚物的黏弹性明显表现效应，效应和效应0二、简述1 .毛细管黏度计工作原理。2 .实验影响因素。3 .如何利用毛细管流变仪研究聚合物的性能？4 .聚合物的粘弹性行为。第十七章相对流变仪一装有混合器测量头的转矩流变仪课时：0-1周，共1课时教学内容第一节仪器结构及原理第二节实验技术第三节转矩流变仪的应用思考题：1 .转矩流变仪工作原理。2 .由转矩流变仪得到的转矩流变曲
16、线可获得哪些信息？其影响因素有哪些？3 .试样制备技术及影响因素。4 .转矩流变仪的应用。第十八章光学显微镜法课时：1周，共2课时教学内容第一节光学显微镜的结构原理第二节样品的制备技术第三节光学显微镜在高分子结构研究中的应用思考题：1 .形貌分析的仪器设备有哪些？2 .光学显微镜工作原理。3 .制样技术4 .偏光显微镜的应用。5 .第十九章电子显微镜法课时：12周，共3课时教学内容第一节基本原理第二节样品制备技术第三节电子显微镜在高分子结构研究中的应用思考题：1 .电子显微镜SEM及TEM工作原理。2 .电镜要素有哪些？3 .制样技术。4 .电子与试样相互作用主要产生哪些信息？5 .电子显微镜
17、在高分子及其复合材料结构研究中的应用。第二十章原子力显微镜在聚合物领域中的应用课时：0-1周，共1课时教学内容第一节研究聚合物的结晶过程及结晶形貌第二节观察聚合物膜表面的形貌第三节研究聚合物单链的导电性能第四节研究聚合物纳米复合材料思考题：1 .原子力显微镜的工作原理2 .原子力显微镜在聚合物及其它材料研究中的应用。3 .原子力显微镜与电镜在研究材料的形貌上有何区别？4 .综合所学知识，如何分析未知样品的结构与性能？5 .除了课本学习的有关聚合表征技术外，您还了解到哪些表征技术？五、建议教学进度:课程学时分配表序号教学内容授课学时课程目标1绪论1课程目标1-32红外光谱3课程目标1-33激光拉
18、曼散射光谱2课程目标1-34紫外光谱1课程目标1-35核磁共振谱2课程目标1-36质谱1课程目标1-37X射线法3课程目标1-38数均相对分子质量的测定1课程目标1-39光散射法测定质均相对分子质量1课程目标1-310黏度法测定聚合物相对分子量1课程目标1-311凝胶渗透色谱2课程目标1-312差示扫描量热法和差热分析法3课程目标1-313热重分析3课程目标1-314动态力学热分析3课程目标1-315旋转式流变仪1课程目标1-316毛细管黏度计1课程目标1-317相对流变仪一装有混合器测量头的转矩流变仪1课程目标1-318光学显微镜法2课程目标1-319电子显微镜法3课程目标1-320原子力显
19、微镜在聚合物领域中的应用1课程目标3合计36六、教学方法1、课程以表征聚合物结构与性能常用仪器设备与分析技术为主要教学内容，以课堂重点讲授和学生课后自学相结合。2、课程讲授主要采用多媒体课件，配合动画、视频进行教学。在教学过程中通过提问、随堂互动、课后作业等方式，积极提升学生知识掌握程度和实践能力。3、结合工程、研究、现代工具使用问题，结合高聚物生产与应用情况，通过实际案例分析，提升学生使用现代仪器分析使用能力、学生聚合物研究及解决工程问题的能力。七、考核方法及成绩评定方法本课程为考试课，考核成绩构成为：平时成绩20%+期中考试成绩20%+期末考试成绩60%。(1)平时成绩由平时作业、随堂测试
20、、考勤、课堂回答问题等构成。(2)期中考试以闭/开卷形式进行。(3)期末考试以闭卷形式进行。试卷考核要围绕课程目标考察学生工程知识掌握程度、综合研究分析能力及现代工具应用能力，涉及聚合物常用仪器设备与表征技术分析相关知识点，考核分值合理分配。试卷考核分值与课程目标对应关系课程目标试卷考核分值试题形式课程目标1【支持毕业要求1.1,J30-60填空、选择、判断、简述与分析课程目标2【支持毕业要求4.1】30-60填空、选择、判断、简述与分析课程目标3【支持毕业要求5.3】30-60填空、选择、判断、简述与分析八、参考书目1、吴刚编材料结构表征及应用，化学工业出版社，2002年1月2、王培铭，许乾慰著，材料研究方法，科学出版社,2006年1月3、王富耻主编，材料现代分析测试技术，北京理工大学出版社，2006年1月4、黄新民主编，材料分析测试方法，国防工业出版社，2006年1月5、常铁军刘喜军主编，材料近代分析测试方法，哈尔滨工业大学出版社，2005年8执笔人：袁莉2021年03月27H
