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《高分子物理》教学大纲

一、课程基本信息
课 程  编 号：84221010
课程中文名称：高分子物理
课程英文名称：Polymer Physics
课 程  类 型：专业选修课
总   学   时：34学时
学        分：2
适 用  专 业：应用化学、化学物理交叉试验班、化学—生物学实验班、化学（师范类）
先 修  课 程：无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学
开 课  院 系：化学学院
二、课程性质和任务
本课程是应用化学专业及其它化学相关专业的专业选修课。高分子物理是研究聚合物的结构与性能关系的一门学科。通过本门课程的学习，要求学生对高分子的合成、加工、应用、改性等具有全面的了解。并使学生重点掌握结构、性能及两者之间关系的一些基本概念、必要的知识、分析测试方法、一定的计算能力，从而为专业课的学习打下理论基础，并为高分子材料的合成、加工、选材、应用、改性、性能测试等提供理论依据，
三、课程教学目标
在学完本课程之后，学生能够：
1. 掌握聚合物结构、运动与转变的基本概念、基本理论和基本研究方法；掌握高聚物结构、性能及两者之间相互关系的基本概念、必要的知识；
2. 掌握高聚物的各种力学状态、力学行为、结构特征、运动方式与物理、机械性质和性能的相互关系；
3. 具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试。

四、理论教学环节和基本要求
第1章  高分子链的结构（4学时）
教学内容：
高分子科学的诞生与发展；高分子结构的特点、高分子结构的内容、高分子链的近程结构、高分子链的远程结构、高分子链的构象统计、构型、构造、构象。
教学目的：
通过本章的学习全面掌握高分子的组成、结合方式、形状及形态，建立起长链大分子的概念、无规线团概念和链段的概念，初步了解高分子链的结构与性能之间关系。
重点、难点：
高分子的构型与构象之间的区别，高分子的构象与柔顺性及其表征。

第2章  高分子的聚集态结构（6学时）
教学内容：
聚合物的各种凝聚态结构（晶态、非晶态、液晶态、取向和织态结构）、高聚物分子间的作用、结晶热力学、高聚物的取向态结构、高聚物的结晶过程。
教学目的：
通过本章的学习全面掌握高分子链之间的各种排列方式及由此而产生的各种凝聚态结构，弄清高分子链结构条件和外部条件与凝聚态结构之间的关系，了解各种凝聚态结构的表征和应用，初步建立凝聚态结构与性能之间关系。
重点和难点：
各种凝聚态结构（晶态、非晶态、液晶态、取相态、高分子合金的织态）的结构特点、形成条件和性能差异。

第3章  高分子溶液（4学时）
教学内容：
高聚物溶解过程的特点、高分子溶液的热力学性质、高分子浓溶液、聚合物的溶混性。
教学目的：
通过本章的学习，全面了解由于高分子的长链大分子的结构特点带来的在溶解过程和溶液热力学参数上的与小分子的不同，正确判断何时能溶、何时为q状态、何时发生相分离；对多组分聚合物组成的溶液体系而言，由相分离机理不同所带来的织态结构和性能差异。
重点和难点：
了解不同聚合物的溶解过程差异；从Flory—Huggins晶格模型理论出发，所推导出的高分子溶液混合过程的混合热、混合熵、混合自由能和化学位与小分子理想溶液的差别及产生差别的原因；何为q溶液；相分离及其机理。

第4章  高聚物的分子量和分子量分布（4学时）
教学内容：
聚合物的分子量及分子量分布；分子量及分子量分布的测试方法。
教学目的：
通过本章的学习，全面理解和掌握各种统计平均分子量和分子量分布的意义、表达式和分析测试方法及测试基本原理。
重点和难点：
各种统计平均分子量和分子量分布的表达式、表示方法及测量手段。

第5章  高聚物的分子运动（6学时）
教学内容：
聚合物分子热运动的主要特点；高聚物的力学状态和热转变；高聚物的玻璃化转变；玻璃化转变理论；高聚物的粘性流动的特点；影响粘流温度的因素；高聚物熔体的流动曲线。
教学目的：
通过本章的学习，全面理解和掌握高分子运动的特点、聚合物的玻璃化转变的过程和特点，建立起分子运动与分子结构和力学状态之间的关系，为后续几章聚合物处于不同力学状态时的性能的学习奠定基础。
重点和难点：
玻璃化转变过程中所对应的自由体积理论、玻璃化温度、玻璃化温度的测定
方法及影响因素和调节手段。

第6章  高聚物的力学性质（6学时）
教学内容：
玻璃态和结晶态高聚物的力学性质；描述高聚物力学性质的基本物理量；高聚物的拉伸行为；高聚物的屈服；高弹态高聚物的力学件质；高聚物的力学松弛；聚合物粘弹性现象；粘弹性与时间、温度的关系——时温等效原理
教学目的：
通过本章的学习，可以全面理解和掌握高聚物力学性质的特点、橡胶弹性产生的原因、条件及特点，掌握聚合物的粘弹性行为。
重点和难点：
掌握橡胶弹性的特点、本质及在受力状态下的应力、应变、温度和分子结构间相互关系。聚合物材料在受力情况下所产生的各种粘弹现象、分子运动机理、时温等效原理及其应用。

第7章  高聚物的电学性质（4学时）
教学内容：
高聚物的极化及介电常数、高聚物的介电损耗、高聚物的导电性、高聚物的介电击穿、高聚物的静电现象
教学目的：
了解聚合物电学性质的特点及影响因素、了解高聚物导电的特点。
重点和难点：
高聚物介电损耗的意义及产生的原因。

五、实践教学环节（0学时）

六、有关教学环节的说明
采用CAI 课件授课，使各层次微观结构以及宏观性能分析能以图片、模拟示意图等能够更直观的展现在学生眼前，增加授课信息，增加学生的学习兴趣。教学中尽量找规律、抓重点、析难点，提高学习的积极性、主动性。
本课程采用闭卷考试，成绩评定=平时成绩（20%）+期中成绩（20%）+期末成绩（60%）。

七、学时分配
章        次
各教学环节学时分配
小计
讲授
习题
备  注
第1章 高分子链的结构
4
4

第2章 高分子的聚集态结构
6
6

第3章 高分子溶液
4
4

第4章 高聚物的分子量和分子量分布
4
2
2

第5章 高聚物的分子运动
6
6

第6章 高聚物的力学性质
6
6

第7章 高聚物的电学性质
4
2
2

合   计
34
30
4

八、教材及主要教学参考书目
教    材：
何曼君, 陈维孝, 董西侠著. 高分子物理. 上海:复旦大学出版社, 2006年
参考书目：
1. 金日光, 华幼卿著. 高分子物理. 第三版. 北京:化学工业出版社, 2006年
2. 杨玉良, 胡汉杰著. 高分子物理. 北京:化学工业出版社, 2001年