《高分子物理》课程教学大纲

课程名称：高分子物理

英文名称：Polymer Physics

适用专业：材料化学与应用化学专业

课程类型：专业必修课

课程性质：专业基础课

制定单位：材料化学教研室

制定时间：2012年3月

一 、使用说明：

1、课程性质、目的及任务

高分子物理》是高分子材料专业的主干课程之一。在高分子材料科学中占有十分重要的地位。
 本课程较为系统地介绍了高分子物理的基本理论和研究方法，包括高分子的链结构与凝聚态结构，高分子溶液的性质、力学性质与电学性质等，从分子运动的观点出发，阐述高分子的性质与结构间的关系。通过理论教学和实验环节使学生掌握高分子材料各层次的结构、性能和分子运动规律，能够运用基本观点和原理解释相关问题、解决生产实际问题的能力。
2、课程学时、学分、主要教学环节

（1）每周3学时，共计17周（两学期），51学时

（2）学分：3分

（3）主要教学环节

A．课堂讲授，辅导，作业。突出教学内容的“精讲”和“启发式”，培养学生分析问题和解决问题的能力。

B．学期论文：要求学生写一篇关于聚合物表征方法的综述。上交后由教师批阅后提出问题再让学生讨论回答。

3、课程与其它课程的联系

物理化学、高分子化学、材料力学为本课程的先修课程。高分子物理综合了一些前面所学的专业基础课知识，并与高分子材料相结合，形成了对高分子材料结构与性能关系进行探究的课程。

4、教材

《高分子物理》金日光、华幼卿编，化学工业出版社，2000

5、主要参考书

[1]何曼君，陈维孝，董西侠，《高分子物理》，上海，复旦大学出版社，1990年。
[2]马德柱，何平笙等，《高聚物的结构与性能》，北京，科学出版社，1995年。
[3]B.Wunderlich, Macromolecular Physics, Academic Press, New York, 1973.
[4]P. J. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell Uni. Press, New York, 1953.
[5]de Genes P. G.,Scaling Concepts in Polymer Physics, Cornell Uni. Press, New York, 1979.
[6]G. R. Strobl, The Physics of Polymer, Springer,1996.

6、考核方式

作业成绩、平时成绩、期终闭卷考试成绩，分别占10%、20%、70%。

二、课程内容

（一）、课程教学的要求

通过本课程的学习要求学生：
牢固掌握：结构、转变、性能的基本概念，结构与性能关系的基本原理。表征与测定方法的基本原理。能够建立自己的表达方式。描述结构、转变、性能的定理、公式及应用，性质、性能的影响因素。能够重复课堂、书本中的内容，灵活运用、适当做到举一反三。
了解：建立物理模型的基本假定，必要的数学推导过程，学科前沿知识。

（二）、教学安排：

绪 论（2学时）
课程的性质与任务，主要发展历史及内容，本课程的特点与学习方法。
本章要求
1. 明确课程的性质和内容。
2. 了解高分子物理的发展历史。

第一章 高分子的链结构（6学时）
本章重点与难点
（1）重点：高分子链的柔顺性与结构的关系，末端距的计算。
（2）难点：构型与构象区别，链段的概念。
本章要求
1. 了解高分子的组成与构造。
2. 明确对高分子链的柔顺性的影响因素。
3. 了解末端距统计处理方法，熟练末端距的计算。

第二章 聚合物的凝聚态结构（6学时）
本章重点与难点
（1）重点：内聚能密度，高聚物的单晶、球晶的形成条件和特征，液晶态结构类型与性能，取向态的各向异性，高分子合金相容性。
（2）难点：结晶结构模型，高分子合金相容性。
本章要求
1.解内聚能密度的意义。
2.握高聚物的常见结晶形态的形成条件和特征。
3.了解液晶态结构、取向态结构和高分子合金。

第三章 高分子溶液（5学时）
本章重点与难点
（1）重点： 溶剂选择的的原则，Huggins参数的物理意义，θ溶液的概念。
（2）难点： θ溶液与理想溶液的差异。
本章要求
1.了解聚合物的溶解过程的特点，掌握溶剂选择的的原则。
2.明确高分子溶液与理想溶液的不同。
3.明确Huggins参数的物理意义和θ溶液的性质.

第四章 聚合物的分子量和分子量分布（4学时）
本章重点与难点
（1）重点：聚合物各种分子量的定义，分子量的测定的原理及方法，聚合物分布的表征与测定
（2）难点：Mark-Houwink方程， GPC方法测定聚合物分布的原理
本章要求
1.了解聚合物分子量和其分布的统计意义和聚合物分子量的测定方法。
2.熟练掌握渗透压法、粘度法。
3.GPC方法测定聚合物分子量和其分布的原理和计算公式。

第五章 聚合物的转变与松弛（6学时）
本章重点与难点
（1）重点：聚合物分子运动的特点，聚合物的温度-形变曲线，玻璃化转变温度的测定及影响因素，结晶熔点的测定及影响因素，Avrami方程的意义。
（2）难点：玻璃化转变的概念和松弛特性。
本章要求
1.熟悉聚合物分子运动的特点与材料力学状态的对应关系。
2.掌握玻璃化转变的概念和松弛特性，能够运用自由体积理论和松弛的观点解释实验现象。
3.掌握高分子结晶动力学的机理与过程，Avrami方程的意义及研究方法，明确结构与结晶能力的关系。
4．掌握各种结构因素地Tg和Tm的影响。

第六章 橡胶弹性（4学时）
本章重点与难点
（1）重点：橡胶弹性的热力学分析，橡胶状态方程的推导。
（2）难点： 橡胶弹性的熵弹性本质，橡胶状态方程的运用。
本章要求
1.掌握橡胶弹性的热力学本质。
2.熟练掌握橡胶状态方程计算相关问题。

第七章 聚合物的粘弹性（6学时）
本章重点与难点
（1）重点：静态粘弹性现象和动态粘弹性现象，时温等效原理，波尔兹曼叠加原理。
（2）难点：时温等效原理的理解和运用。
本章要求
1.了解粘弹性现象和运用粘弹性的力学模型推出状态方程。
2.掌握温度、时间（外界作用速度）对粘弹性的影响规律。
3.掌握时温等效原理，能够运用WLF方程解决问题。

4.了解动态粘弹性的研究方法。

第八章 聚合物的屈服与断裂（6学时）
本章重点与难点
（1）重点：高分子应力一应变曲线类型，聚合物的屈服现象，Griffith断裂理论，聚合物增强和增韧的途径和机理
（2）难点：强迫高弹形变的机理，Griffith断裂理论的应用。
本章要求
1.了解高分子的一般拉伸破坏行为。
2.掌握高分子材料的增强和增韧的方法。

第九章 聚合物的流变性（6学时）
本章重点与难点
（1）重点：高分子的流变特性，影响高分子熔体切粘度的因素，聚合物熔体的弹性表现。
（2）难点：利用缠结理论对聚合物熔体流变特性的解释
本章要求
1.了解高分子的流变特性，高分子熔体与牛顿流体的区别。
2.理解各种因素对高分子熔体切粘度的影响。
3.了解聚合物熔体的弹性表现。