1、西南石油大學教 案課程名稱高分子物理任課教師何顯儒院（系、部）材料學院教研室一高分子材料第。次課【教學內容】：緒論；1.1高分子鏈的近程結構；結構單元的化學組成； 【教學目標】介紹高分子物理所涉及的內容、研究方法、研究目標及本門課程的主 要內容組成及知識體系。介紹高分子科學的發展、重大成果及諾貝爾獎獲 得者。使學生對本門課程的任務及在專業領域中的作用有更加明確的認識， 激發學生的科學興趣。使學生掌握高分子分子鏈化學組成與性能間的關系，按照化學組成分 子鏈結構的分類。【教學重點】高分子物理課程的特點；分子鏈的化學組成；【教學難點】 化學組成與性能之間的關系【教學過程】結合PPT:高分子物理課程的

2、主要內容、主線、總體目標、重點章節 和參考資料（10min）;本課程教學內容及安排（10min）；高分子科學發展 史及諾貝爾獎獲得者及主要成果（5min）;本門課程學習方法及在專業知識 體系中的作用（10min）;以實例：PVC為什么通常可做塑鋼門窗，但又有 很多薄膜？引導學生明白結構對性能存在巨大影響，激發學生研究結構及 性能關系的興趣，同時進一步明確學習本門課程的目標（10min）。介紹高分子材料的結構層次（5min）;講授高分子鏈的化學結構及分類 （20 min）,化學結構對性能的影響（20min）。作業：閱讀所提供英文教材前言部分，回答高分子的準確定義。第2次課【教學內容】：1.1高分

3、子鏈的近程結構；高分子鏈的構型；【教學目標】掌握構型的概念，幾何異構、旋光異構、鍵接異構的概念，并理解這 些異構體與性能之間的關系。熟悉 Configuration、 Polymer chain structure Isotactic 、 Syndiotactic Atactic 等英文表達。【教學重點】構型的定義，構型與性能之間的關系。【教學難點】旋光異構的理解【教學過程】結合ppt:異構體的概念（2 min）;構型的定義（5 min）;幾何異構的 定義及類型，舉例說明其化學組成相同，不同異構體性能差異（20 min）;旋光異構的定義及類型及其與性能間的關系（25 min）;鍵接異構的定義及

4、 其與性能間的關系（18 min）;構造：支化與交聯，形成原因，分類，對性 能的影響，表征方法，對性能的影響（13 min）,小結（2 min）。在教學過程中，專有名詞第一次出現用中英文雙語表達，后面的表達以英文為主。【習題】P329: 1第丑_次課【教學內容】：1.2構象構象的定義；高分子鏈的柔順性；【教學目標】從單間內旋轉的角度出發理解構象這一定義，掌握高分子構象改變 與柔順性之間的關系。【教學重點】構象的定義，影響柔順性的因素。【教學難點】構象的理解【教學過程】引入：長的鐵絲自然放置，會出現什么形狀？由此引出構象的定義 （2min）;單鍵的內旋轉，播放動畫，乙烷的構象，穩定構象數，丁烷的

5、構 象，丁烷的構象數，從而引出高分子穩定構象的數目，播放構象改變的動 畫，加深理解（30min）。高分子的柔順性：首先介紹定義，在講解柔順性 與材料性能的關系（20 min）。構象的影響因素，從內因和外因兩個方面， 結合PPT,講解時結合材料性能舉例說明（35 min）。小結（3min）,著重強 調構型與構象的區別。作業：P329: 2、4、6、7第 6次課【教學內容】：1.2.3高分子鏈的構象統計均方末端距的幾何計算法；均方末端炬的統計計算法；高分子鏈柔順性的表征； 高分子鏈的均方旋轉半徑.【教學目標】了解均方末端距的幾種算法，從而加深對高分子的柔順性的進一步理 解。掌握均方末端距的定義。了

6、解柔順性的表征方法。【教學重點】均方末端距的幾何計算法。【教學難點】均方末端炬的統計計算法【教學過程】引入：一線團和鐵絲為例比較兩種不同柔順性的物質，他們的末端距 有何差異，引出均方末端距的概念（2min）;從幾種鏈模型出發分別計算其 末端距，進而引出旋轉位壘與高分子鏈構象及均方末端距間的關系，從而 認識均方末端距實質是一種柔順性的表征，播放各種末端距的動畫（45min）。介紹高分子鏈柔順性的表征參數（20 min）。介紹高分子均方末端炬 的統計算法（20 min）。小結（3min）。【教學內容】：2.1晶態聚合物結構晶體結構的基本概念；分子鏈在晶體中的構象；高聚物分子間的作用力。【教學目標】

7、了解空間點陣、晶胞和晶系等概念，理解分子鏈在晶體中的螺旋構象， 理解分子間作用力的類型和其和高分子聚集態之間的關系。【教學重點】分子間作用力的類型和其和高分子聚集態之間的關系。【教學難點】分子鏈在晶體中的螺旋構象。【教學過程】引入：從材料的宏觀性能出發引出聚集態與分子間作用的關系（2min）。結合PPT介紹空間點陣、晶胞和晶系（25min）;高聚物分子間的作用力，內聚能密度的概念和測試方法 （30min）；分子鏈在晶體中的構象，從 能量的角度出發，分析分子鏈在晶體中何種構象能量最低，配合動畫（30min）。小結 （3min）。作業：P329:第2章習題1、2第 7次課【教學內容】：2.1晶態聚

8、合物結構；高聚物結晶的形態學，單晶、球晶、樹枝狀晶、字晶、伸直鏈片晶、 纖維狀晶和串晶等；非晶態聚合物結構。【教學目標】掌握單個晶粒的大小、形狀以及它們的聚集方式，每種晶體的形成條件、 特點。研究晶體的方法。球晶大小對聚合物材料性能的影響及控制。【教學重點】單晶、球晶的形成條件和特點，球晶晶粒大小的控制及其對高分子材料性能的影響。【教學難點】單晶和球晶的特點及形成過程。【教學過程】引入：小分子的結晶條件是什么？由大分子體系的特點引入高分子結晶的特點和晶體形態的復雜性（3min）。單晶形成條件、形狀；球晶的形成 條件、形狀；樹枝狀晶、字晶、伸直鏈片晶、纖維狀晶和串晶等；配合照 片講解，并進行適當

9、的動力學和熱力學分析（60 min）;球晶對高分子材料 性能的影響，球晶晶粒大小的控制措施（25 min）。小結（2min）。作業：P329: 3第二次課【教學內容】：2.1晶態聚合物結構；2.2非晶態聚合物結構高聚物結晶的研究方法，結晶度的概念、結晶度對高分子材料性能的 影響。高分子結晶態及非晶態結構模型。【教學目標】掌握結晶度的概念，高聚物結晶的研究方法，結晶度對高分子材料性 能的影響；了解高分子結晶態及非晶態模型以及每種模型存在的缺陷。【教學重點】結晶度的概念，結晶度對高分子材料性能的影響。【教學難點】高聚物結晶的研究方法。【教學過程】引入：以LDPE和HDPE為例引出結晶度大小對高分子

10、材料性能的 差異（3min）。結晶度概念及其測定方法，測定方法密度法、X射線衍射法、 量熱法（25min）;結晶度大小對高聚物性能的影響，結晶高聚物的加工條 件一結構一性質的互相關系（25min）;聚合物的晶態結構模型：纓狀膠束 模型（fringed micelle model）,折疊鏈結構模型，插線板模型（Switchboard model） （15min）;非晶態模型：無規線團模型，兩相球粒模型（20min）; 小結（2min）。作業：P329: 4第 8次課【教學內容】：2.3高分子液晶；2.4高分子取向結構；2.5多組分聚合物 【教學目標】了解液晶的分子結構特征與分類，液晶的物理結構，

11、取向的概念，取 向的機理，取向態主要結構特征，聚合物取向度的表征，聚合物共混物的 概念及相態結構特點。【教學重點】液晶的分子結構特征與分類，取向態主要結構特征。【教學難點】液晶的分子結構特征。【教學過程】結合PPT以液晶顯示技術為例引入高分子液晶態結構，介紹其結構 及性能特點，形成液晶結構的必要條件(35min);以DOPP為例介紹取向 結構的應用，分析取向機理，取向結構及其性能特點，取向度的測試方法 (30min);介紹高分子合金的廣泛應用，簡略介紹多組分高分子相態結構 特點，相態結構與性能間的關系，影響相態結構的因素(23min)。小結 (2min)。作業： P329: 5、7、8、11第

12、 10次課【教學內容】：3.1聚合物的溶解【教學目標】了解研究高分子溶液性質的意，高分子溶液性質的特點，溶解過程的 特點：非晶態聚合物的溶脹和溶解，交聯聚合物的溶脹平衡，結晶聚合物 的溶解。理解溶解過程的熱力學分析，掌握容度參數的定義，測定方法及 應用，溶劑的選擇判據。【教學重點】溶解過程的熱力學分析，容度參數的定義及應用，溶劑選擇的判據。【教學難點】溶劑選擇的判據。【教學過程】結合PPT,以修鞋用的膠黏劑為例，引出高分子溶液的應用，同時提 出問題，一種高分子，選擇何種溶劑能將之溶解，溶解過程如何（3Min） ? 講解研究高分子溶液的重要作用：在實際應用及在科學研究領域的應用。分類講解非晶態聚

13、合物的溶脹和溶解，交聯聚合物的溶脹平衡，結晶聚合 物的溶解（30Min）;溶解過程熱力學，容度參數的定義，測定方法及應用 （30Min）。溶劑的選擇判據；極性溶劑。非極性溶劑（25Min）。小結（2Min）作業：參閱自編輔助教材相關類容，用英文寫出高分子與小分子溶解過程 的主要特點及差異。第二11 次課【教學內容】：3.2高分子稀溶液的熱力學3.2.1 Flory-Huggins高分子溶液理【教學目標】了解高分子溶液與理想溶液的偏差；理解 Flory-Huggins高分子溶液理 論：晶格模型的假設條件，高分子溶液的混合嫡、混合始、混合自由能和 化學位的計算。掌握相互作用參數的定義。【教學重點】

14、Flory-Huggins高分子溶液理論的理解。【教學難點】高分子溶液的混合嫡的計算。【教學過程】結合PPT,分析高分子溶液與理想溶液的偏差（3Min ）。結合圖示講解 晶格模型（10Min）;分析混合過程的排列方式，即：微觀狀態數，由此計算 混合過程的嫡變（30Min）;由相互作用關系出發計算混合始，引出相互作 用參數的概念（20Min）,高分子溶液的混合自由能和化學位計算 （25Min）, 小結（2Min）。作業：P330: 2、3第次課【教學內容】：3.2高分子稀溶液的熱力學3.2.2 Flory-Krigbaum 稀溶液理論【教學目標】了解Flory-Krigbaum理論的主要思想；掌

15、握熱參數K1和嫡參數乎1的 概念，掌握由此計算過量偏摩爾混合熱，過量偏摩爾混合嫡，過量化學位 的方法。掌握Flory溫度、0狀態的定義，0狀態的物理意義。【教學重點】過量化學位的計算，0狀態的定義，0狀態的物理意義。【教學難點】0狀態的物理意義的理解。【教學過程】結合PPT,介紹Flory-Krigbaum理論的主要思想：該理論認為高分子 稀溶液性質的非理想部分應該由兩部分構成，一部分是由高分子鏈段間、 溶劑分子間以及鏈段與溶劑分子間相互作用不同引起的，主要體現在混合 熱上；另一部分是由于高分子溶解在良溶劑中，高分子鏈段與溶劑分子的 相互作用遠遠大于鏈段之間的相互作用，使高分子在溶液中擴張，這

16、樣， 高分子的許多構象不能實現，主要體現在混合嫡上（ 30Min）;過量偏摩爾 混合熱，過量偏摩爾混合嫡，過量化學位的計算（30Min）; Flory溫度、0 狀態的定義，0狀態的物理意義（25Min）。小結（5Min）。作業：P330: 4第二13 次課【教學內容】3.3高分子溶液的相平衡滲透壓；相分離條件；【教學目標】理解高分子溶液滲透壓的計算方法，相分離的類型、分離條件、相圖 類型；掌握第二維利系數、高臨界共溶溫度、低臨界共溶溫度的定義。【教學重點】第二維利系數、高臨界共溶溫度、低臨界共溶溫度的定義。【教學難點】相分離條件的確定。【教學過程】結合PPT,介紹從溶劑的化學位出發計算高分子溶

17、液滲透壓，導出第 二維利系數（45Min）;從熱力學出發計算相分離條件，講解相圖類型、高 臨界共溶溫度、低臨界共溶溫度的定義（43Min）。小結（2Min）。作業:P330: 1、6、8【教學內容】3.4共混聚合物相容熱力學共混聚合物相分離熱力學；共混聚合物相分離動力學；【教學目標】理解共混聚合物相分離熱力學，相分離的類型、相分離機理、分離條 件；理解共混聚合物相分離動力學，相分離過程。【教學重點】相分離的類型、相分離機理、相分離過程。【教學難點】相分離熱力學的理解。【教學過程】結合PPT,從相圖出發講解共混聚合物相分離熱力學、 相分離的類型、 相分離機理、計算相分離條件（50Min）;分析講

18、解共混聚合物相分離動力 學、相分離過程，講解不同分離條件形成不同相圖的類型（ 35Min）。小結 （5Min）。作業:P330: 5、9第15次課【教學內容】3.5聚電解質溶液3.6高分子濃溶液【教學目標】掌握聚電解質溶液的概念，理解聚電解質溶液的特點及性質、產生不 同于普通溶液滲透壓及流變性的原因，反離子對其性質的影響。了解高分 子濃溶液的應用，增塑劑的要求，種類和作用機理。【教學重點】聚電解質溶液的特點及性質、增塑劑的要求，種類和作用機理。【教學難點】聚電解質溶液特點的了理解。【教學過程】結合PPT,從聚電解質的應用出發講解聚電解質溶液的概念、聚電解 質溶液的特點及性質、產生不同于普通溶液

19、滲透壓及流變性的原因（35Min）;介紹高分子濃溶液的應用，講解凝膠、凍膠的概念、以羅院士 的智能凝膠堵漏材料為例，引出凍膠及凝膠在石油行業的廣泛應用，激發 學生學習性趣（20Min）;以PVC薄膜的制備為例講解增塑劑的應用，講解 其類型，作用機理及要求（33Min）。小結（2Min）。作業：查閱相關文獻，講述凝膠堵漏材料的作用機理。【教學內容】 4.1聚合物分子量的統計意義聚合物分子量及分布對性能的影響：聚合物分子量及分布研究的意義；【教學目標】了解常用的統計平均相對分子量；了解各種平均相對分子量之間的 關系；掌握分子量分布寬度的表示方法；了解研究分子量分布的方法。【教學重點】分子量分布寬度

20、的表示方法、各種平均相對分子量間關系的推導。【教學難點】分子量及其分布與高分子材料性能之間的關系。【教學過程】結合PPT,介紹常用的統計平均相對分子量的計算方法，從分布寬度 指數出發證明各種平均分子量之間的關系（45Min）;從兩種情況講述分子 量分布的研究方法（25Min）。從實例出發分析分子量及其分布與高分子材 料之間的關系（18Min）。小結（2Min）。作業：P330: 1思考題：問什么高分子存在多分散性，與聚合方法有關嗎？第二6 次課【教學內容】 4.2高聚物分子量的測定端基分析法；滲透壓法；光散射法。【教學目標】掌握端基分析法、滲透壓法、光散射法測定分子量的原理，數據處理 方法，所

21、測得分子量的類型。了解這幾種測試方法所用儀器的基本構造和 工作原理，誤差來源和對樣品的要求。【教學重點】端基分析法、滲透壓法、光散射法測定分子量的原理。【教學難點】ZIMM作圖法處理光散射法數據；誤差來源和對樣品的要求。【教學過程】結合PPT,從化學性質及高分子溶液熱力學出發，推導端基分析法、滲透壓法測定分子量的原理（25Min）;講解數據處理方法，從平均分子量 的定義出發推導測得分子量的類型（5Min）;從散射光產生原理出發，推導 光散射法測定分子量的原理（25Min）,數據處理，ZIMM作圖法（15Min）, 根據測試原理，對樣品的要求，驗證所測分子量為重均分子量（8Min）。簡要介紹幾種

22、分子量測試儀器的構成和工作原理（10Min）。小結（2Min）。作業：P330: 3、4、5、6【教學內容】 4.2高聚物分子量的測定粘度法4.3聚合物分子量分布的測定方法 分級方法；GPCB式法 【教學目標】掌握粘度法、GPCM定分子量的原理，數據處理方法，所測得分子量的 類型。掌握相對粘度，特性粘度等概念；了解這幾種測試方法所用儀器的 基本構造和工作原理，誤差來源和對樣品的要求。掌握分子量分級的方法 沉淀、溶解及GPC分級；掌握分子量分布的測定方法。【教學重點】粘度法、GPC測定分子量及分布的原理。【教學難點】GPC測定分子量及分布的原理。【教學過程】結合PPT,從粘度的概念出發，引出相對

23、的定義，增比粘度、比濃粘 度、對數粘度、比濃增比粘度，特性粘度的概念；介紹粘度法測定分子力 量的原理，烏氏粘度計的組成計測試原理（35Min）。首先介紹GPC的構造, 由此講解其分級原理及平均分子量的測定原理、測定分子量的范圍、校正 曲線的得出并分析其存在的缺陷（35Min）,由此引出普適校正曲線，講解 其理論依據，導出由GPC數據計算幾種統計平均分子量的方法（15Min）。 小結：總結幾種測定方法的特點及測量范圍（5Min）。作業 ： P330： 1、 7、 8、 9第二19 次課【教學內容】 5.1聚合物分子運動的特點5.2粘彈性為的五個區域【教學目標】理解聚合物分子運動的溫度依賴性，時間

24、依賴性及分子運動的多重性， 掌握松弛時間的定義；理解線性非晶態聚合物在模量-溫度曲線上的五個區 域，每個區域的特點及分子運動機理。【教學重點】模量-溫度曲線上的五個區域的特點及分子運動機理。【教學難點】五個區域的分子運動機理。【教學過程】由尼龍晾衣繩隨著時間而伸長的現象引出高分子分子運動與小分子運動的不同（3Min）;結合PPT及動畫，講解聚合物分子運動的溫度依賴性， 時間依賴性及分子運動的多重性，引出松弛時間的定義（ 35Min）;講解線 性非晶態聚合物在模量-溫度曲線上的五個區域的界定，每個區域的特點及 分子運動機理（35Min）;討論如果聚合物交聯會如何（7Min） ?半結晶聚 合物會如

25、何（8Min） ?小結（2Min）。【教學內容】5.3玻璃-橡膠轉變行為玻璃化轉變溫度Tg的測定；玻璃化轉變理論；【教學目標】了解玻璃化轉變溫度Tg的測定方法和原理；了解玻璃化轉變的粘度理論、熱力學理論；掌握玻璃化轉變的自由體積理論，WLF方程的導出；理解玻璃化轉變不是熱力學相轉變的原因。【教學重點】璃化轉變溫度Tg的測定方法、玻璃化轉變的自由體積理論。【教學難點】玻璃化轉變不是熱力學相轉變的原因。【教學過程】由橡膠和塑料宏觀不同性質的不同引出玻璃花轉變溫度的工程意義（3Min）;結合PPT,講解璃化轉變溫度Tg的測定方法和原理（30Min）;介紹聚合物玻璃化轉變的粘度理論、熱力學理論，分析為

26、什么玻璃化轉變不是熱力學二級相轉變（25Min）;講解玻璃化轉變的自由體積理論，推導WLF 方程（30Min）;小結（2Min）。作業：P331 : 4、5、6、7第二0_次課【教學內容】5.3玻璃-橡膠轉變行為影響玻璃化轉變溫度Tg的因素；次級松弛轉變；【教學目標】理解影響玻璃化轉變溫度 Tg的因素；了解玻璃花轉變以下的次級松 弛轉變及其機理。【教學重點】影響玻璃化轉變溫度Tg的因素。【教學難點】次級松弛轉變的分子機理。【教學過程】由PMMA和NR兩種物質在室溫下表現出不同性能，前者是塑料后者是橡膠橡膠和塑料，引出分子結構對玻璃化轉變溫度 Tg的影響（3Min）; 講解影響玻璃化轉變溫度Tg的各種因素（55Min）;介紹玻璃花轉變以下的 次級松弛轉變及其分子機理（30Min）;小結（2Min）。第上L次課【教學內容】5.4結晶行為和結晶動力學高分子結構與結晶的能力；結晶速度；【教學目標】理解高分子結構與結晶的能力之間的關系；了解結晶速度的影響因素 及測試方法。【教學重點】高分子結構與結晶的能力之間的關系。【教學難點】高分