《材化专业高分子物理》课程教学大纲

1、高分子物理教学大纲课程编码：12100163课程英文译名：Polymer Physics课程类别：专业限选课开课对象：材料化学专业开课学期：第5学期学分：3学分 总学时：48学时 讲课：48学时 一、说 明【目的任务】本课程是材料化学专业的限选基础课，以普通物理学、有机化学、物理化学、高分子化学为基础，是研究高分子的结构与性能之间关系的科学，也是研究聚合物分子运动规律的科学。本课程的任务是使学生掌握有关聚合物的多层次结构、分子运动及主要物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方法，为学生将来从事高分子设计、改性、加工、应用等奠定基础。【教学安排】本课程为考试课，在第5学期完成，总学时数为4

2、8学时。二、学时分配章节内容学时一高分子链的结构6二高分子的凝聚态结构5三高分子溶液5四聚合物的分子量和分子量分布5五聚合物的分子运动和转变6六橡胶弹性4七聚合物的黏弹性6八聚合物的屈服和断裂5九聚合物的流变性4十聚合物的电学性能、热性能和光学性能2合计48三、课程内容与教学要求第一章 高分子链的结构（6学时）【教学要求】了解高分子科学的发展简史以及高分子结构的特点和研究内容。掌握高分子链近程结构的具体内容及其对性能的影响。掌握高分子链末端距以及等效自由结合链的概念。熟练掌握高分子链内旋转构象的概念；高分子链柔顺性及其影响的结构因素。理解高分子链末端距统计分析结果的物理意义。【教学内容】一、高

3、分子科学的发展简史以及高分子结构的特点和研究内容二、高分子链近程结构和远程结构的具体内容及其对性能的影响三、高分子链末端距以及等效自由结合链的概念四、高分子链内旋转构象的概念五、高分子链柔顺性及其影响的结构因素六、高分子链末端距统计分析结果的物理意义第二章 高分子的凝聚态结构（5学时）【教学要求】理解聚合物分子间的作用力，内聚能密度。了解聚合物结晶的形态和基本结构。了解非晶态聚合物的结构与模型。掌握高分子液晶的概念、类型、表征、性质及应用。了解聚合物的取向态结构和织态结构。了解多组分聚合物的形态、相容性及判断方法。【教学内容】一、聚合物分子间的作用力，内聚能密度二、聚合物结晶的形态和基本结构三

4、、非晶态聚合物的结构与模型四、高分子液晶五、聚合物的取向态结构和织态结构六、多组分聚合物第三章 高分子溶液（5学时）【教学要求】掌握聚合物的溶解过程及其热力学解释；溶剂选择原则。掌握高分子溶液理论的物理含义。共混聚合物的相容性。了解聚电解质溶液的含义与分类。掌握高分子浓溶液的定义与应用，了解聚合物的增塑，凝胶和冻胶。【教学内容】一、聚合物的溶解过程及其热力学解释，溶剂选择原则二、高分子溶液理论的物理含义三、共混聚合物的相容性四、聚电解质溶液五、高分子浓溶液第四章 聚合物的分子量和分子量分布 (5学时)【教学要求】了解聚合物分子量的统计意义及分子量分布的表示方法。掌握应用高分子溶液性质测定分子量

5、及分布的基本原理和基本方法(膜渗透压法、光散射法、粘度法和凝胶渗透色谱法，溶解度分级等)。熟练掌握凝胶渗透色谱的仪器，原理与使用方法。【教学内容】聚合物分子量的特点聚合物数均、重均、粘均分子量的测定聚合物的分子量分布凝胶渗透色谱法(GPC)第五章 聚合物的分子运动和转变（6学时）【教学要求】深入理解聚合物分子运动的特点。熟练掌握聚合物的三种力学状态以及二个转变过程。理解掌握聚合物的玻璃化转变机理及影响玻璃化转变温度的因素。熟练掌握聚合物的结晶过程、结晶动力学及影响聚合物结晶能力的各种因素。掌握理解聚合物结晶的热力学分析；结晶聚合物的熔融与熔点。【教学内容】一、聚合物分子运动的特点二、聚合物的三

6、种力学状态以及二个转变过程三、聚合物的玻璃化转变机理及影响玻璃化转变温度的因素四、聚合物的结晶行为和结晶动力学五、结晶聚合物的熔融与熔点第六章 橡胶弹性（4学时）【教学要求】了解橡胶弹性的特点及应具备的条件。通过热力学分析掌握橡胶弹性的本质。熟悉橡胶状态方程及一般修正方法。了解“幻影网络”理论和和唯象理论。理解交联聚合物的溶胀平衡及其应用。熟悉橡胶和热塑性弹性体结构与性能关系。【教学内容】形变类型及描述力学行为的基本物理量橡胶弹性的热力学分析橡胶弹性的统计理论橡胶弹性的影响因素热塑性弹性体第七章 聚合物的黏弹性（6学时）【教学要求】了解聚合物的粘弹性现象和分子机理。熟练掌握粘弹性的力学模型理论

7、与应用。了解松弛时间谱和推迟时间谱的物理意义。熟悉Boltzmann叠加原理及应用。熟练掌握时温等效原理（WLF方程）及应用。了解研究黏弹行为的实验方法。【教学内容】聚合物的力学松弛现象黏弹性的数学模型Boltzmann叠加原理及应用动态粘弹性与分子运动时温等效原理及应用研究黏弹行为的实验方法第八章 聚合物的屈服与断裂（5学时）【教学要求】了解聚合物应力-应变曲线与分子运动之间的关系。掌握屈服现象和机理，银纹、剪切带的概念，了解屈服判据。了解聚合物的强度、韧性和疲劳等概念。熟悉聚合物强度和韧性的影响因素、增强增韧方法和机理。【教学内容】聚合物的塑性与屈服银纹与剪切带聚合物的断裂与强度影响聚合物

8、强度、韧性的因素与增强增韧第九章 聚合物的流变性（4学时）【教学要求】了解聚合物粘性流动的特点。掌握非牛顿流体的概念、种类及产生的原因。一般了解聚合物熔体剪切粘度的主要测定方法。熟悉影响高聚物熔体剪切粘度的因素。熟悉聚合物熔体的弹性现象和原因。一般性了解拉伸流动。【教学内容】牛顿流体和非牛顿流体聚合物熔体的切粘度聚合物熔体的弹性表现拉伸粘度第十章 聚合物的电学性能、热性能和光学性能（2学时）【教学要求】了解并掌握聚合物的介电性能及其特点。掌握聚合物耐热性能的特点及分子结构对耐热性能的影响。了解聚合物的光学性能与应用。【教学内容】聚合物的电学性质聚合物的热性能聚合物的光学性能四、主要参考书1、何曼君. 高分子物理. 上海：复旦大学出版社(第三版), 2007.2、金日光. 高分子物理. 北京：化学工业出版社(第三版)