《高分子物理》教学大纲

1、教学大纲课程代码： 课程名称：高分子物理学分： 4 周学时: 4面向对象：高分子材料本科生预修课程要求：有机化学，物理化学，高分子化学教学目标高分子物理是高分子学科的重要组成部分，是研究高分子结构、性能及其相互关系的学科。通过本课程的学习，使学生掌握高分子物理的基本知识，如链结构、聚集态结构、分子量与分子量分布、溶液性能、流变性能、力学性能等，并能从分子运动的观点分析和解释结构与性能的关系。同时，通过双语教学，使学生较好地掌握高分子专业英语，为后续课程的学习和以后从事高分子学科的理论研究打下基础。课程要求授课方式与要求授课方式：a. 教师采用多媒体辅助课堂教学(讲授核心内容；每次课前提问复习；

2、每章结束后根据重要概念和名称解释进行提问并总结；课后布置习题并在批改完后上习题课；每章结束后根据实际科研中的例子讲解基本原理的实际运用。)；b. 读书报告(对于内容比较简单和容易理解的章节布置学生自学并按要求撰写读书报告)；c. 专题讨论课(由由教师布置主题，学生分组查阅文献，并撰写PPT，派代表上台陈述，并回答其它同学和老师的提问。)；d. 每章结束后安排一定数量同学进行10分钟面试，考察学生对知识点的掌握情况； e. 期中、期末考试(50%英文题目，鼓励学生用英语答题)。 课程要求：熟悉高分子物理基本概念、培养学生思维和表达能力及合作精神、提高专业文献的阅读能力，学会在实际生产和科研中运用

3、高分子物理的基本原理。说明：(1) 对于读书报告，要求学生手写，而不是在网上进行查阅和简单地剪切拷贝。(2) 在专题讨论课中，如同学能对他人发言进行有分量的评价和质疑，可予以加分。同样，对于陈述的同学，如能够准确地回答其它同学和老师的提问，也会有加分。(3) 单列的“高分子实验”课程教学中有高分子结构表征、分子量及分子量分布的测定、性能测试等高分子物理的内容。教学内容第一章：高分子的链结构本章的主要内容如下：(1) 高分子的链结构特点和分类(2) 高分子链的近程结构(3) 高分子链的远程结构(4) 高分子链的构象统计通过本章的学习，要求了解高分子链的结构特点，能够根据结构单元的化学组成和分子构

4、造对高分子进行分类；掌握不同层次结构的内容及相互关系，了解高分子链中的键接异构、立体异构(旋光异构和几何异构)和嵌段共聚物的序列结构；了解影响高分子柔顺性的链结构因素；了解几种高分子链构象模型(自由旋转链，自由连接链，旋转受阻链，等效自由连接链和蠕虫状链)，掌握构型、构象、均方末端距、均方旋转半径、Kuhn链段长度、持续长度等概念；掌握表征高分子链柔顺性的几种参数(特征比，刚性因子，无扰尺寸和Kuhn链段长度)。第二章：高分子的聚集态结构本章的主要内容如下：(1) 高分子聚集态结构的内容及产生原因(2) 高分子的结晶态结构(3) 高分子的无定形态结构(4) 高分子的取向态(5) 高分子的液晶态

5、(6) 多组份聚合物的结构通过本章的学习，要求了解聚集态结构的内容以及高分子由于分子间作用力而堆积在一起；了解结晶度的定义及不同测量方法的原理；了解聚合物晶体的分类及聚合物链在晶胞中的构象；能够会计算晶胞密度；了解不同晶体结构模型(缨状微束模型、近邻折叠模型和插线板模型)的要点、提出依据及缺点；了解各种宏观晶体形态(单晶、球晶、伸直链晶体和串晶)的形成条件；了解球晶的结构特点；了解几种无定形态结构模型的特点及实验依据；掌握取向态发生的原因、取向的结构单元、取向的稳定性及取向度的测定方法；了解液晶态的结构单元及在不同液晶结构中的堆积方式；了解多组份聚合物的范围、不同织态结构及其调控方法，掌握微区

6、和基体的概念。第三章：高分子溶液本章的主要内容如下：(1) 高分子的溶解过程(2) 高分子溶液的混合热力学(3) 高分子溶液的相图(4) 高分子共混物通过本章的学习，要求了解聚合物的溶解特点及不同聚合物(无定形聚合物、非极性结晶聚合物和极性结晶聚合物)的溶解过程；掌握溶解度参数的定义及其测量方法；掌握选取高分子溶剂的判断方法；了解不同高分子溶液的特征；了解似晶格理论的假设，掌握Flory-Huggins参数的定义及测定方法；了解溶液的定义及各种参数(E, , A2, u, 等)在溶液时的值；掌握排斥体积的概念；掌握渗透压同A2和分子量之间的关系；了解高分子溶液发生相分离及完全溶解的判定条件；了

7、解聚电解质溶液和高分子浓溶液；了解增塑的机理及增塑剂的选择；了解聚合物共混物发生相分离的条件；了解聚合物共混物在不同区域(亚稳区和不稳定区)发生相分离的机理(旋节线分解机理和成核-生长机理)及其特点。第四章：高分子的分子量与尺寸本章的主要内容如下：(1) 高分子的分子量与分子量分布(2) 高分子的数均分子量的测定(3) 激光光散射法测定高分子的分子量(4) 粘度法测定高分子的分子量(5) 凝胶渗透色谱法测定高分子的分子量及其分子量分布(6) 高分子按分子量的分级通过本章的学习，要求掌握：高分子的分子量的特点；高分子分子量与高分子性能间的关系；各种平均分子量的计算及分子量分布的意义；各种测定高分

8、子分子量的方法及其原理,测定范围及得到分子量的种类；激光光散射方法的数据处理；粘度法的数据处理；凝胶渗透色谱法的数据处理；高分子按分子量大小进行分离的原理和实验方法。第五章：高分子的分子运动与转变本章的主要内容如下：(1) 粘弹性的五个区域：玻璃态、玻璃化转变区、高弹态、粘流转变区、粘流态(2) 高分子的分子运动特点：分子运动的多样性、分子运动的时间依赖性、分子运动的温度依赖性(3) 高分子热转变的测定方法: 膨胀计、示差扫描量热、热-机械分析等(4) 玻璃化转变理论：自由体积理论（WLF方程），动力学理论，热力学理论(5) 影响玻璃化转变温度(Tg)的因素：化学结构的影响、分子量的影响、共聚

9、、共混和增塑的影响、结晶度的影响、外界条件的影响(6) 高分子的结晶动力学：实验观察、结晶动力学理论、球晶生长动力学、结晶过程及影响因素、结晶对高聚物性能的影响 (7) PEO/PES二元共混物的结晶动力学(8) 高分子的结晶和熔融热力学，高分子熔融温度的影响因素通过本章的学习，要求掌握：高分子的三态两区及其对应的运动单元；高分子的分子链运动特点；玻璃化转变及三个理论(特别是自由体积理论)；WLF方程；玻璃化转变温度（Tg）与高分子的分子结构间的关系；影响玻璃化转变温度(Tg)的因素；结晶动力学理论(Avrami方程、Hoffman结晶动力学理论)；高分子的熔融温度（Tm）及其与分子链结构的关

10、系；测定Tg、Tm及结晶动力学的方法。第六章：橡胶弹性本章的主要内容如下：(1) 橡胶与橡胶弹性(2) 橡胶弹性的热力学分析(3) 橡胶弹性的统计热力学(4) 橡胶弹性的唯象理论(5) 橡胶弹性理论的修正(6) 实际使用的弹性体通过本章的学习，要求掌握橡胶与橡胶弹性的基本概念；橡胶弹性的热力学分析、高斯统计理论与唯象理论；了解实际使用橡胶的重量与加工原料。能够理解橡胶弹性的应力-应变关系及其基本物理量的含义。第七章：聚合物粘弹性 本章的主要内容如下：(1) 粘弹性现象(2) 描述松弛过程的力学模型(3) 分子理论(4) 波耳兹曼叠加原理(5) 时温等效原理通过本章的学习，要求掌握高分子蠕变、应

11、力松弛、动态力学行为等动态黏弹性现象；能够根据弹簧与粘壶、Maxwell与Kelvin模型及多元件模型理解高分子的宏观松弛特征；能够根据RBZ理论与爬行理论理解高分子的微观松弛特征；能够掌握波耳兹曼叠加原理、时温等效原理的基本含义及其在高分子松弛行为中的应用。第八章：高分子的流变特性本章的主要内容如下：(1) 液体流动 (2) 高分子的粘性流动(3) 影响高分子的粘度的因素 (4) 高分子熔体的弹性效应 (5) 拉伸粘度 (6) 熔体粘度的测定方法 通过本章的学习，要求掌握高分子粘性流动的特征及其与牛顿流体的区别；深刻理解高分子粘度的影响因素；了解高分子熔体的黏弹效应的表现及其物理本质；了解高分子拉伸粘度的含义；了解高分子剪切粘度与拉伸粘度的测试方法。第九章：高分子的力学行为本章的主要内容如下：(1) 高分子的应力-应变曲线(2) 聚合物的屈服与冷拉(3) 高分子的断裂理论(4) 高分子的拉伸强度