《聚合物近代仪器分析》课程介绍 一.课程性质与定位 本课程是指应用近代实验技术，特别是各种近代仪器分析方法，分析测试聚合物的组成、微观结构、微观结构与宏观性能之间内在联系以及聚合物的合成反应及在加工和应用过程中的结构变化等。 本课程是高分子材料科学与工程专业本科必修的技术基础课之一，是一门理论与实践高度紧密结合的综合性应用课程。通过对高分子研究中最常用的近代测试分析技术的基本原理、仪器的构成及实验技术进行简明阐述的基础上，应用典型实例及结果分析，着重介绍样品前处理、分析流程、谱图解析及各种测试分析技术在聚合物研究中的应用等主要内容。 通过本课程的学习，学生能够初步具备灵活和正确选用合适的分析方法进行分析评价聚合物结构和成分的技能，深化对“结构是性能的内在根据，性能是结构的对外表现”这一基本理念的领会，为今后的学习和工作奠定必要的基础。 á 专业：高分子材料与工程 学时：32学时（实验8学时由分析测试中心老师带） á 学分：2学分 开课学期：三年级第二学期 先修课程：分析化学、有机化学、高分子化学、结构化学、高分子物理 后续课程：高分子材料成型加工、聚合物改性技术 二、教学目标 （1）知识目标 通过本课程的学习，学生需掌握如下知识点：常用分析方法（红外光谱法、紫外光谱法、拉曼光谱法、核磁共振波谱法、凝胶渗透色谱法、X射线衍射法、热分析法和电子显微镜法等）的基本原理；仪器的简单构成；对分析样品的要求；谱图所能提供的信息和基本解析方法；各种仪器在高聚物领域的应用等。 （2）能力目标 学习本课程后，学生能够初步掌握如何应用近代仪器分析手段进行聚合物成分和结构的表征，为本科阶段毕业论文、大学生创新活动等提供解决方案，为学生进一步深造和增强就业竞争力奠定良好基础。 （3）素质目标 本课程是一门沟通理论与实践的桥梁性课程，是开拓学生创新思维，提高学生实践能力和分析问题解决问题能力的重要途径。通过该课程的学习，学生能够加深对“结构决定性能”这一基本理念的进一步领会，有助于拓展和提升学生材料学科的综合素质，为今后从事相关材料的研发、设计和加工奠定坚实的基础。 三、教学内容 课程基本信息 参考学分 2 参考理论学时 24 参考实验学时 8 课程内容及要求 序号 教学项目 教学内容与教学要求 教学设计建议 参考课时 1 第一章 绪论 1.聚合物成分结构特点概述； 2.仪器分析主要方法概述； 3.成分结构与聚合物性能关系概述； 课前布置任务，让学生复习高聚物物理的相关内容，认真阅读教材的绪论。以学生自学为主，辅助采用多媒体教学。 2 1.了解国内外聚合物仪器分析发展现状。 2 第二章 红外光谱法 1.分子振动方式； 2.红外发生的条件； 3.红外活性和非活性； 4.红外谱图三要素； 5.影响谱带的主要因素； 6.典型官能团的特征吸收频率； 7.解析谱图的基本方法。 学生网络教学平台自学各类化合物的红外光谱特征。多媒体教学简要、重点讲述。 4 1.了解红外光谱定量分析。 3 第二章 紫外及拉曼光谱法 1.紫外基本原理； 2.发色基与助色基； 3.红移与蓝移； 4.Lambert-Beer定律； 5.拉曼基本原理； 6.红外与拉曼的异同； 7.拉曼谱图的定性分析。 学生网络教学平台自学影响紫外光谱的主要因素和拉曼特征频率的规律。多媒体教学简要、重点讲述。 2 1.了解紫外谱图的定性分析方法。 4 第三章 核磁共振法 1.核磁共振原理； 2.化学位移及影响因素； 3.氢谱和碳谱的基本特征： 4.解析谱图的基本方法。 学生网络教学平台自学聚合物中常见基团的化学位移。多媒体教学简要、重点讲述。 2 1.了解固体核磁共振的基本原理及在聚合物结构表征中的应用。 5 第四章 气相色谱与反气相色谱X 1 色谱分析原理及其分类 2仪器简介 3 色谱图分析 4反气相色谱法 5裂解气相色谱 学生网络教学平台自学影响色谱分析的因素。多媒体教学简要、重点讲述。 2 1.了解色谱分析的基本原理和应用。 2.色谱分析的基本方法。 6 第六章 热分析法 1.差热法及谱图； 2.差示扫描量热法及谱图； 3.热重法及谱图； 4.聚合物熔点、比热容和玻璃化转变温度在谱图上的识别。 学生网络教学平台自学聚合物热稳定性评价。多媒体教学简要、重点讲述。 2 1.了解影响热分析的主要因素。 7 第八章 凝胶渗透色谱法 1.凝胶渗透色谱法基本原理； 2.高聚物分子量及其分布分析。 学生网络教学平台自学分子量标定原理。多媒体教学简要、重点讲述。 2 1.了解凝胶渗透色谱法在聚合物研究中的应用领域。 8 第九章 显微分析 1.偏光显微镜及球晶； 2.电子衍射与X-衍射的异同； 3.扫描电镜原理及应用； 4.透射电镜原理及应用。 学生网络教学平台自学聚合物的形态结构。多媒体教学简要、重点讲述。 4 1.了解聚合物的电子束辐照损伤。 9 第十章 X-射线法 1.X-射线的产生及特征X-射线； 2.布拉格方程； 3.X-射线衍射方向及强度； 4.晶胞及晶格参数； 5.晶态、非晶态和半晶态的区别； 6.聚合物的结晶度。 学生网络教学平台自学影响X-射线衍射强度的因素。多媒体教学简要、重点讲述。 2 了解X-射线小角散射的基本原理和应用。 掌握结晶度和晶型鉴别的原理。 10 实验一 红外光谱法分析聚合物的结构 实验目的：通过聚合物官能团的识别，初步推断其可能的结构和化合物类型。 教师以讲解、示范进行，重点是样品的前处理、制样方法和数据图谱的解析。 2 1.了解红外光谱仪的结构及工作原理； 2.掌握主要制样方法。 11 实验二 X-射线衍射法分析聚合物结晶度 实验目的：通过确定结晶区和非晶区X-射线强度，计算聚合物结晶度。 教师以讲解、示范进行，重点是数据处理和图谱的解析。 2 1.了解X-射线衍射仪的结构及工作原理； 2.掌握计算聚合物结晶度方法。 12 实验三 扫描电镜观察高分子材料表面结构 实验目的：扫描电镜二次电子像观察高分子材料断面结构。 教师以讲解、示范进行，重点是高分辨率图像的解析。 2 1.了解扫描电镜的结构及工作原理； 2.了解制样方法。 13 实验四 差示扫描量热法测定聚合物玻璃化转变温度 实验目的：差示扫描量热图谱上确定聚合物玻璃化转变温度。 教师以讲解、示范进行，重点是差示扫描量热图谱的解析。 2 1.了解差示扫描量热仪的结构及工作原理； 2.掌握聚合物玻璃化转变在差示扫描量热图谱上的表现特征。 合计 32 四、参考教材 参考教材： 杨睿等编.《聚合物近代仪器分析》（第3版）.北京：清华大学出版社，2010； 参考书目： 任鑫、胡文全主编.《高分子材料分析技术》.北京：北京大学出版社，2012； 朱诚身主编.《聚合物结构分析》（第2版）.北京：科学出版社，2010. 五、学情分析 有利因素 1、系统地学习了先修课程，具备课程所需的知识体系 2、一本招生、大三学生、非考研学期、课堂出勤率高、 学生时间充裕 3、部分学生具有较强的自学能力，能够通过小组团结协作分析、解决问题 不利因素 1、教学内容专业性、综合性很强，学生理解不透彻。 2、课程实践性比较强，学生缺乏实践经验，理解不深刻。 六、教学过程设计与教学方法 教学过程设计： 梳理知识点 ——提出问题 导入新课——巧设题目 课堂互动 ——内容小结 课后思考 ——学习检查 巩固提高 教学方法 ⑴ 采用多媒体教学，以提高教学内容的可视性和趣味性，充分调动学生的学习积极性。 ⑵ 教学过程中充分采用“比较教学法”和“实例解剖法”，将各种分析方法的优缺点和异同点进行纵横向比较，并列表汇总，消除学习中的“孤岛现象”。 ⑶ 通过对与日常生活密切有关的典型高分子材料的剖析，缩短课程与实际生活的距离，使学生真切体会到课程的价值，并理解和深化所学内容，达到学会如何灵活和正确选择应用主要仪器分析方法进行分析聚合物的结构和成分技能，而非死记硬背某些内容。 ⑷ 在整个教学过程中，要反复向学生强调成分-结构-性能的关系，灌输仪器分析是理解聚合物结构成分与性能的关系的桥梁和纽带这一理念，以增强学生学习的主动性和自觉性。 ⑸ 在实验教学阶段，要完善实验教学大纲、规范实验报告格式，突出实验教学的现场感和体验感以及分析过程的严谨性，达到升华课堂教学内容的目的。 ⑹ 积极为学生提供扩充性学习资料，鼓励学生通过网络、图书馆、资料室查阅本学科领域的学术研究文献，关注高分子材料的最新发展动态，加深对课堂内容的理解和掌握。向学生介绍并推荐本学科国内外重要学术期刊为课外阅读材料。