《高分子专业实验-1》教学大纲 执笔人：包艳华 审核人：陈双俊 负责人：朱云峰 一、课程基本信息 课程代码 MSE310122 开课学院 材料科学与工程学 院 课程名称（中 文） 高分子专业实验-1 课程名称（英 文） Experiments of Polymer Specialty：Part I 适用专业 高分子材料与工程专业本科生 学分 2 总学时 32 理论学时 0 实验学时 32 讨论/线上学时 0 上机学时 0 课程性质 必修课 开课学期 5 先修课程 有机化学、聚合物表征技术、高分子化学、高分子物理、 高分子材料、聚合物合成工程 二、课程简介 1．中文简介 本课程是高分子材料与工程专业的必修课，实验内容涉及高分子化学、高分 子物理、高分子材料等专业核心课程和聚合物表征技术、聚合物合成工程等选修 课程， 涵盖了不同的高分子聚合或成型实验及相关性能评价方法，具有很强的 实践性和可操作性，实验项目中共设置 1 个指导性课程、1 个综合性实验和 4 个 验证性实验，共计 32 学时，通过动手实验操作，培养学生发现问题、分析问题 和解决问题的能力，让学生进一步理解高分子材料的基本理论、掌握研究方法和 手段，并重点提高学生的专业知识综合利用能力，满足高分子材料专业人才培养 计划的要求。 2．英文简介 This course is a compulsory course for Polymer Material and Engineering. The experimental content covers all professional core courses such as Polymer Chemistry, Polymer Physics, Polymeric Materials, and elective courses such as Polymer Characterization Technology, Polymerization Engineering, etc. The experiment covers
different polymer polymerization or molding experiments and related performance evaluation methods. It has strong practicality and operability. There are 1 directive course, 1 comprehensive experiment and 4 confirmatory experiments in the experimental project, with a total of 32 class hours. Through hands-on experimental operation, cultivate students' ability to find problems, then analyze and solve problems, so as to further understand the basic theory of polymer materials, master research methods and means. And focus on improving the comprehensive utilization ability of students' professional knowledge to meet the requirements of the talent training plan of polymer materials specialty. 三、课程目标 通过本课程的学习，使学生掌握高分子聚合方法与工艺实验技能，加深学生 对理论课知识的理解，训练实验技能，培养学生分析和解决高分子材料合成的科 研和生产中的能力和素质。具体课程目标如下： 课程目标 1：培养学生解决高分子材料与工程专业复杂工程问题的实验设计 和操作实施的能力，能够在实验过程中发现实际问题，采取合适的方法和手段进 行分析论证，并通过高分子材料合成与改性、成型与加工等途径提出初步的几种 解决方案。 课程目标 2：培养学生基于专业复杂工程背景下，采用合理的实验方案和测 试方法，开展高分子材料的研制和表征的能力；能正确采集、处理实验数据，对 实验结果进行分析和解释，获取合理有效的结论，撰写实验报告；能够对高分子 材料及生产工艺进行设计与优选，通过口头、书面、图表等方式向老师和同学介 绍汇报，叙述清楚，要点突出，浅显易懂。 课程目标 3：在工程应用的背景下，培养学生团队合作能力与协作精神，在 分组实验实施中能够陈述发言、清晰表达或回应指令，正确理解老师和同学的需 求和意愿，能够独立或配合团队成员开展工作，并承担责任。 本课程目标对毕业要求指标点的支撑关系： 毕业要求 毕业要求观测点内容 课程目标 3 设计/开发解决方案：能够设计针 对高分子材料与工程的复杂工程 问题解决方案，设计满足特定需求 的系统、单元（部件）或工艺流程， 并能够在设计环节中体现创新意 识，考虑社会、法律、健康、安全、 文化以及环境等因素。 3.1 掌握高分子材料的工程 设计和产品开发全周期、全 流程的基本设计/开发方法 和技术，了解影响设计目标 和技术方案的各种因素。 课程目标 1
4 研究：能够基于科学原理并采用 科学方法对高分子材料与工程的 复杂工程问题进行研究，包括设计 实验、分析与解释数据、并通过信 息综合得到合理有效的结论。 4.2 能够根据研究方案构建 实验系统，安全地开展高分 子材料及其制品的研制和表 征，能正确采集、处理实验数 据，对研究结果进行分析和 解释，获取合理有效的结论。 课程目标 2 9 个人和团队：能够在多学科背景 下的团队中承担个体、团队成员和 负责人等多种不同角色。 9.1 具备一定的人际交往和 沟通能力，团队合作精神，能 够控制自我并了解、理解他 人需求和意愿，能独立或配 合他人开展工作，并承担责 任。 课程目标 3 本课程复杂工程问题的支撑： 复杂工程问题描述 课程对解决复杂工程问题能力培养的贡献点 高分子材料的性能和 寿命与多种因素相关，内 因包括高分子材料的结 构、组成、制备和加工工 艺等，外因包括使用环境 介质、受力因素等，内外 因相互交织和共同作用， 导致材料性能出现问题的 复杂性。同时，以高效、 绿色、节能、安全、环保 为目标，对选材、结构、 组成和加工工艺等解决方 法提出了更高要求。 通过不同类型的聚合实验，熟悉各类聚合反应 的特点，了解高分子材料在特定使用要求下，所适 用的聚合方式及产品特点。 通过差动热分析，研究聚合物的相转变，测定 结晶温度、熔点、结晶度、等温结晶动力学参数， 并通过曲线变化了解聚合、固化、交联、氧化、分 解等反应，掌握温度对聚合物使用性能的影响。通 过观察聚合物结晶形态、微观共混结构，测试聚合 物电性能、分子量等，掌握不同高分子材料的结构 特点和使用性能。 通过确定不饱和聚酯液配方及固化条件，加入 玻纤增强材料进行手糊成型，固化后测定弯曲强 度，掌握聚合物的品种、成分等对力学性能的影响， 通过力学性能测试掌握高分子材料的组成、结构与 性能之间的关系。 四、课程内容
实验项目 实验内容与学时分配 课程思政、劳育、美育内容 提要 实 验 一 实验项目 名称 高分子化学实验基本操作指导（3 学时） 基本要求 掌握高分子化学基本实验操作，熟悉 数据处理方法，学会撰写实验报告等。 支撑课程目标 1、2、3 高分子原料和试剂特性，化 学废弃物处理要求，常用实验器 皿，加热、搅拌、蒸馏、称量、 精制等基本实验操作，试样制备 方法，试验数据有效数字的处理， 实验报告书写要求等。 重点 理解和掌握高分子化学基本实验操作 难点 掌握数据处理方法和学会撰写实验报 告 实验类型 □设计 □验证 □综合 □√ 演示 实验性质 □√ 必做 □选做 实 验 二 实验项目 名称 不饱和聚酯/玻璃纤维增强塑料的制备（9 学时） 基本要求 了解不饱和聚酯的结构和性质；掌握 不饱和聚酯凝胶点的测试原理和方 法；制备不饱和聚酯/玻璃纤维增强塑 料并测试其弯曲强度。 支撑课程目标 1、2、3 为了增加不饱和聚酯树脂与 玻璃纤维表面的粘结力，玻璃纤 维或织物上须预先以“偶联剂” 作表面处理。偶联剂含有两种不 同活性基团，一种能与玻璃表面 的羟基或玻纤表面所吸附的水分 作用，另一种基团则有亲树脂的 能力，因而在树脂-玻璃之间起到 架桥作用，增强了树脂与玻璃间 粘结力。不饱和聚酯粘性很大， 实验中注意整洁有序。 主要仪器设备：试管，恒温 水浴，电子万能试验机。 重点 了解不饱和聚酯的结构和性质特征， 掌握不饱和聚酯胶液活性的测试原 理，掌握手糊工艺制备不饱和聚酯/玻 璃纤维增强塑料的方法 难点 不饱和聚酯胶液活性的测试原理和方 法 实验类型 □设计 □验证 □√ 综合 □演示 实验性质 □√ 必做 □选做 实 验 三 实验项目 名称 甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯的乳液共聚合（6 学时） 基本要求 了解乳液聚合的反应机理，乳液聚合 体系中各组成物的作用。了解乳液的 成膜机理。熟练掌握乳液聚合方法。 支撑课程目标 1、2、3 乳液聚合聚合速率快，产物 分子量高，可以在较低温度下进 行，廉价安全，反应达高转化率 后胶乳粘度仍很低，分散体系稳 定，有利于搅拌传热，并且胶乳 重点 可以直接用作最终产品。由于反 理解乳液聚合的反应机理和乳液聚合 体系中各组成物的作用
难点 熟练掌握乳液聚合方法。 应单体有刺激性气味，请全程在 通风橱中操作，注意佩戴防护口 罩。 主要仪器设备：三颈瓶聚合 装置，恒温水浴。 实验类型 □设计 □√ 验证 □综合 □演示 实验性质 □√ 必做 □选做 实 验 四 实验项目 名称 甲基丙烯酸甲酯悬浮聚合（6 学时） 基本要求 了解悬浮聚合的配方和各组分之间作 用，掌握悬浮聚合操作并观察单体在 聚合过程中之变化。 支撑课程目标 1、2、3 悬浮聚合体系粘度低，聚合 热容易导出，散热和温度控制比 本体聚合、溶液聚合容易，聚合 速率及相对分子质量比溶液聚合 要高一些，杂质含量比乳液聚合 低，后处理比溶液聚合和乳液聚 合简单，生产成本较低，三废较 少，粒料树脂可直接用于加工。 由于反应单体有刺激性气味，请 全程在通风橱中操作，注意佩戴 防护口罩。 主要仪器设备：三颈瓶聚合 装置，恒温水浴。 重点 理解悬浮聚合的反应原理、配方和各 组分之间的作用。 难点 掌握悬浮聚合操作，理解单体在聚合 过程中的变化。 实验类型 □设计 □√ 验证 □综合 □演示 实验性质 □√ 必做 □选做 实 验 五 实验项目 名称 甲基丙烯酸甲酯铸板聚合（4 学时） 基本要求 熟悉用本体聚合法制备有机玻璃板的 原理和方法，了解自动加速效应对本 体聚合反应的影响。 支撑课程目标 1、2、3 自由基本体聚合的主要特点 是聚合过程中无其他反应介质， 因此工艺过程简单，产品纯度高， 省去回收工序。但聚合后期粘度 高，反应热大，并且不易被及时 排除，容易发生爆聚现象。为了 获得透明度高、分子量大、无气 泡的有机玻璃板材，通常采用三 步聚合浇注工艺过程。由于反应 单体有刺激性气味，请全程在通 风橱中操作，注意佩戴防护口罩。 主要仪器设备：三颈瓶聚合 装置，恒温水浴，玻璃模具。 重点 理解用本体聚合法制备有机玻璃板的 原理和方法。 难点 掌握自动加速效应对本体聚合反应的 影响。 实验类型 □设计 □√ 验证 □综合 □演示 实验性质 □√ 必做 □选做 实 验 六 实验项目 名称 单体浇铸尼龙（MC 尼龙）（4 学时） 基本要求 了解高聚物的浇铸成型，掌握己内酰 胺的快速浇铸成型方法及简单原理。 支撑支撑课程目标 1、2、3 单体浇铸尼龙又称 MC 尼龙。 由于制备过程工艺设备简单，聚 合速度快，产品的机械性能和热
重点 掌握单体浇铸尼龙的快速浇铸成型方 法及简单原理。 性能优良，因此，机械、造船、 汽车等工业部门都广泛应用这种 新型的工程塑料。实验中要用到 真空装置，请按照安全操作规范 使用。 主要仪器设备：真空加热装 置，试管 难点 影响单体浇铸尼龙实验的因素及注意 事项。 实验类型 □设计 □√ 验证 □综合 □演示 实验性质 □√ 必做 □选做 五、课程教学方法 本课程教学方法：学生课前预习，教师课时先简要讲授实验要点和注意事项， 学生分组，讨论实验方案，分工协作，要求每人亲自动手，共同完成实验，并对 实验过程中出现的问题，及时与组内成员、组外成员及教师间进行交流讨论，实 验结束时向老师和同学汇报实验结果和心得。课后按规范进行数据处理分析，完 成实验报告。 六、课程考核与评价 1．课程的考核环节 考核环节 权重 考核细则 平时成绩 35 由实验指导教师根据学生日常实验中以下几个方面的 表现进行评价：（1）课前预习；（2）实验时认真程 度；（3）实验时动手操作规范程度；（4）分析问题 解决问题能力；（5）团体合作能力；（6）沟通交流 能力；（7）实验结果准确度。 实验报告 40 由实验指导教师根据学生实验报告以下几个方面的进 行批改：（1）报告要素齐全程度；（2）语言文字表 达能力；（3）数据处理过程完整性、正确性；（4） 结果分析和讨论正确性；（5）思考题回答正确性。 期末成绩 25 期末以开卷考试方式进行，综合考察与实验相关的基 本原理、操作要点，结果数据分析处理，问题分析， 解决方案、书面表述能力等（试卷中包含和标明培养 目标）。 总计 100 平时成绩、实验报告评价分为优、良、中、及格与不 及格五级，折算百分制分别为 95，85，75，65，55 分。期末成绩按试卷评分标准以百分制评价。课程总 成绩是各部分成绩按分值权重进行折算后的加和。 表 1 平时成绩评分标准 优 良 中 及格 不及格
课前预习，实验认 真，操作规范，实 验结果准确，有独 立发现问题、分析 问题、解决问题， 有一定创新 设 计 能力，团体合作顺 利，沟通交流能力 强。 实验认真，操作 规范，实验结果 准确度高，有良 好的分析问题、 解决问题能力， 团体合作顺利， 沟 通 交 流 能力 较强。 完成所担负 的实验任 务，操作基 本规范，团 体合作和沟 通交流基本 顺利，实验 结果大多准 确。 操作不规 范多；多 次迟到早 退；团体 合作能力 差；不听 从老师指 导。 旷课且不补 做；到课但经 常不参与实 验行为；有严 重影响实验 安全的行为 且不听劝阻； 故意行为造 成安全事故。 2．课程目标达成度评价方式 课程目标 考核环节 平时成绩 35% 实验报告 成绩 40% 期末成绩 25% 课程目标 1：培养学生解决高分子材料与工 程专业复杂工程问题的实验设计和操作实 施的能力，能够在实验过程中发现实际问 题，采取合适的方法和手段进行分析论证， 并通过高分子材料合成与改性、成型与加工 等途径提出初步的几种解决方案；实验过程 中注重对环保意识的培养。 30% 45% 40% 课程目标 2：培养学生基于专业复杂工程背 景下，采用合理的实验方案和测试方法，开 展高分子材料的研制和表征的能力；能正确 采集、处理实验数据，对实验结果进行分析 和解释，获取合理有效的结论，撰写实验报 告；能够对高分子材料及生产工艺进行设计 与优选，通过口头、书面、图表等方式向老 师和同学介绍汇报，叙述清楚，要点突出， 浅显易懂。 10% 55% 60% 课程目标 3：在工程应用的背景下，培养学 生团队合作能力与协作精神，在分组实验实 施中能够陈述发言、清晰表达或回应指令， 正确理解老师和同学的需求和意愿，能够独 立或配合团队成员开展工作，并承担责任。 60% 0% 0% 合计 100% 100% 100% 七、课程教学资源 1．建议教材 高分子材料与工程专业实验指导书-1，自编 2．主要参考书目 （1）《材料科学与工程实验教程》，2012 版，李青山主编，冶金工业出
版社 （2）《高分子材料与工程专业实验教程》，2012 版，刘方主编，华东理 工大学出版社 （3）《高分子材料与工程实验教程》，第二版，肖汉文主编，化学工业出 版社 （4）《有机高分子材料实验教程》，2009 版，韦春、桑晓明主编，中南 大学出版社 （5）《高分子材料与工程实验教程》，2012 版，刘丽丽主编，北京大学出 版社 （6）《高分子材料与工程专业实验》，2022 版，周春华主编，化学工业 出版社 3．其他学习资源 （1）中国聚合物网，http://www.polymer.cn/ （2）高分子网，https://www.gaofenzi.org/ （3）高分子科学前沿，微信公众号