高分子材料与工程专业综合实验教学大纲.docx

1、高分子材料与工程专业综合实验教学大纲高分子材料与工程专业（材料方向）综合实验教学大纲课程编号085058综合实验Comprehensive Experiments for Polymer Material and Engineering (for Materials)课程学分3学时3周周 学 时20实验项目数 14教材名称郑州大学材料科学与工程 学院自编讲义及实验指导 书主编郑 州 大 学出版社郑州大学材料科学与工程学院自 编讲义及实验指导书开课院系材料科学与工程学院面向专业高分子材料科学与工程材料方向课程简介 :综合实验是高分子材料科学与工程专业学生在已开设专业课实验的基础上开设的实验。学生

2、在教师指导下完成聚合物的制备、聚合物的性能测试、聚合物的成型等全部实验过程。教学目标与基本要求 :教学目标：本课程为毕业班学生所设，目的是要求学生对实验进行自行设计、自行操作，培养学生的 创新能力，激发学生学习的主观能动性。鼓励学生提出新的实验方案并提供指导和实验条件，鼓励优秀学 生搞发明创造。基本要求：实验过程中，应尽可能让每个学生进行操作并互相协作，掌握聚合物的制备、聚合物的性 能测试、聚合物的成型等实验方法和操作，最后共同讨论、分析实验结果。每人写出完整的实验报告并作 实验结果的综合分析。实验项目与学时分配序号实验项目名称学 时要求类型类别主要用 品套数实验室085058-1中和法制备高

3、分子反应单体6必做综合专业课1高分子材料与工 程实验室085058-2减压蒸馏法提纯聚合反应单体6必做综合专业课2高分子材料与工 程实验室085058-3缩聚反应制备双号码尼龙6必做综合专业课2高分子材料与工 程实验室085058-4ETRP 型增韧母料的制备6必做综合专业课1高分子材料与工 程实验室085058-5腈化法合成高分子合成反应单体6选做综合专业课1高分子材料与工 程实验室085058-6ABS 树脂的制备6必做综合专业课8高分子材料与工 程实验室1085058-7不饱和聚酯树脂及玻璃增强塑料苯6必做综合专业课8高分子材料与工 程实验室085058-8热塑性弹性体乙烯丁二烯 苯乙烯

4、嵌段共聚物 (SBS) 的制 备6选做综合专业课8高分子材料与工 程实验室085058-9不同尼龙合成工艺对其电性能的影响6必做综合专业课6高分子材料与工 程实验室085058-10聚合物材料的动态力学分析6必做综合专业课1高分子材料与工 程实验室085058-11成型工艺条件对结晶性高聚物 结构和力学性能影响6选做综合专业课2高分子材料与工 程实验室085058-12转矩流变仪测定聚合物的流变性能6必做综合专业课1高分子材料与工 程实验室085058-13天然橡胶的硫化实验6必做综合专业课1高分子材料与工 程实验室085058-14热固性塑料模压成型工艺实验6选做综合专业课1高分子材料与工

5、程实验室主要参考书与资料： 州大学材料科学与工程学院自编讲义及实验指导书考核方式与成绩评定 :： 实做和实验报告综合评阅课程负责人大纲撰 写人王经武、王玉东、刘民英、郑世军、徐慎 刚、何素芹、赵清香、 李新法审核人徐慎刚高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-1项目名称中和法制备高分子反应单体面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程度较难计划学 时6学分

6、0.3实验套数1每组人 数8最多容纳人数10实验项目简介：缩聚反应对单体的摩尔比要求极为严格，如果单体的摩尔比相差较大时，则不会得到一般意义上的高 聚物，只能得到一些力学性能很差的低分子量齐聚物。同时通过调节单体摩尔比的不同，可以准确地控制 产物的分子量大小。因此，单体的摩尔比控制对缩聚反应来讲显得格外重要。对单体摩尔比的控制一般采 用两种方法：一是在保证单体高纯度的前提下，分别准确称量保证等摩尔比；二是如果两种单体能够发生 中和反应成盐，则通过控制其等当点就可以很容易的控制摩尔比。本实验采用第二种方法来制备尼龙 66 盐。该方法的优点是操作简单，同时对单体的纯度要求不十分 苛刻。实验目的：1

7、. 了解缩聚反应对单体摩尔比的要求；了解实现等摩尔比的一般方法。2. 了解尼龙 66 盐的制备方法；3. 掌握结晶过程中中和反应温度、单体浓度和反应时间的要求以及反应终点的判断。对实验原理与方法的要求：饱和尼龙 66盐水溶液的 PH 值在 7.07.2。通过往装有己二酸水溶液的反应器中加入己二胺溶液，在 较高的温度下发生中和反应， 当最终 PH 值稳定在 7.07.2 时，反应达到终点。 冷却使尼龙 66 盐结晶析出， 通过离心机把水分离，再用纯水洗涤尼龙 66 盐，得到纯净的聚合单体。通过结晶的办法制备聚合单体同 时可以使单体纯化，去除一部分杂质。要求学生掌握终点的判断以及降温结晶和结晶洗涤

8、过程。对操作技能与仪器设备的要求：严格按照实验讲义或仪器说明书操作。对实验报告的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期，对相关问题进行讨论等。其他特殊要求：无3高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-2项目名称减压蒸馏法提纯聚合反 应单体面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程

9、度难计划学 时6学分0.3实验套数2每组人 数5最多容纳人数10实验项目简介：合成高分子化合物的一个非常重要的要求就是反应的单体一定要保证有比较高的纯洁度，如果不是这 样的话，反应后得到的聚合物分子量也比较低，力学性能也很差。该反应需要提纯的单体是用于缩合反应 制备尼龙化合物的原料。这些单体的沸点都比较高，通过常压蒸馏的方法是不可能的，那样就要形成低分 子聚合物。本实验就是要将一些二元腈和二元胺通过真空蒸馏的方法来提纯高分子聚合反应的单体。该方 法广泛的应用于化合物的提纯中，是从事化工方面工作的大学生必须要掌握的一种实验方法。实验目的：1. 掌握减压蒸馏的基本原理和方法，了解减压蒸馏法和一般蒸

10、馏法的区别与联系。2. 初步掌握减压蒸馏法蒸馏提纯二元胺和二元酸的原理和实验技能。对实验原理与方法的要求：减压蒸馏法提纯化学反应的单体要求首先要掌握减压蒸馏的基本原理以及和一般的蒸馏方法的区别 和相似之处。了解需要提纯反应单体的基本化学性能，以便设计蒸馏的工艺。首先该提纯方法要求有比较 的真空度，同时可以对其真空度进行调节。我们的减压蒸馏装置是不锈钢的，并且有较好的仪表控制，同 学们可以通过该实验能较为真实的了解工业减压蒸馏的装置的特点。开阔学生的眼界。对操作技能与仪器设备的要求：1. 熟悉并掌握减压蒸馏反应釜、控制柜、真空泵等仪器的安装和使用方法。2. 熟悉并掌握加热与控温的方法。对实验报告

11、的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期等。其他特殊要求：无高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-3项目名称缩聚反应制备双号码尼龙面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程度难计划学 时6学分0.3实验套数2每组人 数2最多容纳人数8实验项目简介：双号码尼龙一般都是由二元酸和二

12、元胺经过中和成盐后再聚合而来得 。这个反应是标准的缩合聚合 反应。通过把尼龙盐在高压聚合釜中加热并在负压的状态下进行反应，在不断脱水的状况下，使反应向着 尼龙聚合物的方向进行。 尼龙类聚合物是一种用途广泛的工程塑料。 用途极为广泛， 如可用于航天、 汽车、 机械制造、电气、仪表以及作输油管等。同时尼龙还可以用为纤维和粘合剂等。实验目的： 掌握缩合聚合法的基本原理和方法，了解双号码尼龙聚合反应与单号码尼龙聚合反应的区别与联系。 初步掌握缩合聚合法制备双号码尼龙的原理和实验技能。了解尼龙树脂的特点和应用领域。对实验原理与方法的要求：双号码尼龙的合成反应是尼龙聚合的经典反应，是高分子材料与工程专业的

13、学生必须要掌握的一种实 验技能。在这个反应中首先要了解高分子缩聚反应的特点和方法。该反应是放热反应，但是由于水的汽化 潜热特别大，所以整体上将该反应过程是吸热反应。反应要求温度要缓慢加热，经过一段时间的平台放气 阶段。整个过程就是要保证温度缓慢上升，水要有阶段的排除。为了保证反应的完全性，到达常压后还要 反应一段时间。对操作技能与仪器设备的要求： 熟悉并掌握高压聚合釜的使用方法。熟悉并掌握加热与控温的方法。 熟悉并掌握惰性气体保护的方法。对实验报告的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期等。其他特殊要求： 无高分子材

14、料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-4项目名称ETRP 型增韧母料的制 备面向专业高分子材料与工程专业 （材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程度中等计划学 时6学分0.3实验套数1每组人 数4最多容纳人数8实验项目简介：ETRP 型增韧母料具有特殊的结构特征，与聚丙烯热机械共混可以制得具有优良刚性的增韧聚丙烯工 程塑料。 ETRP 型增韧母料的研制成功，为解决如何使弹性体增韧聚丙烯韧性大

15、幅度提高的同时，还能较 高的保持其刚性这一科学技术问题做出了贡献。实验目的：让学生在学习、研究弹性体增韧塑料增韧机理、影响增韧效果因素的基础上，设计出具有优良刚性的 增韧聚丙烯应具有的结构特征； 认识母料法的意义； 设计出制备 ETRP 型增韧母料方法、 技术、 工艺流程、 工艺条件；设计出所需的原材料；设计出表征 ETRP 型增韧母料结构、性能的方法。制备出 ETRP 型增韧 母料。对实验原理与方法的要求：让学生完成上述的 4 个设计，理解清楚相关的原理、方法。对操作技能与仪器设备的要求：让学生拟订出具体的试验方案、 操作技术， 尤其是关键技术； 提出所需仪器设备清单， 自己安装 ETRP

16、型增韧母料制备、分离的仪器设备。对实验报告的要求：写出 4 个设计的具体内容， 并进行论证； 写出具体的实验方案； 报告研究结果， 对有关问题进行讨论； 写出心得体会。其他特殊要求：无高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-5项目名称腈化法合成高分子合成 反应单体面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程度难计划学 时6学分0.3实验套数1每组人数8最多容

17、纳人数10实验项目简介：通过二元酸与氨气在塔式反应器中反应制备二元腈，该过程被称之为腈化。反应过程首先是二元酸在 熔酸釜中于熔点以上附近熔融，转移至不断通入氨气的腈化塔中，使氨气与羧基发生中和、脱水等一系列 反应，最终得到二元腈。本实验是一个气液反应，减小气泡的尺寸，提高气液接触面积是本实验反应器设 计的关键。实验目的：1. 了解气液反应的特点；2. 了解腈化反应器的构造特点；3. 掌握腈化反应的影响因素与工艺条件的确定。对实验原理与方法的要求：腈化反应过程：首先氨气与羧基形成羧酸铵，然后随着反应温度的不断上升，羧酸铵经过脱去一分子 水、两分子水等中间过程，最终在较高温度下形成二元腈，并从塔顶

18、馏出。要求学生掌握调节氨气通气量 随反应进程的变化，了解反应釜内温度和塔顶温度与时间的关系，掌握塔顶温度的调节方法。对操作技能与仪器设备的要求：严格按照实验讲义或仪器说明书操作。对实验报告的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期，对相关问题进行讨论等。其他特殊要求：无7高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-6项目名称ABS 树脂的制备面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材

19、料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程度难计划学 时6学分0.3实验套数8每组人 数2最多容纳人数16实验项目简介：ABS 树脂系由丙烯腈（ Acrylonitrile ），丁二烯（ Butadiene）和苯乙烯（ Styrene）聚合制得。它是一个 两相体系，连续相为丙烯腈和苯乙烯的共聚物 AS 树脂，分散相为接枝橡胶和少量未接枝的橡胶。调节不 同组成，可以制得不同性能的 ABS 。它是一个新型的热塑性工程塑料，用途极为广泛，如可用于航天、汽 车、机械制造、电气、仪表以及作输油管等。实验目的：1.掌握乳液悬浮法的基本原理和方法，了

20、解乳液悬浮法和一般乳液聚合的区别与联系。2.初步掌握乳液悬浮法制备 ABS 树脂的原理和实验技能。3.了解 ABS 树脂的特点和应用领域。 对实验原理与方法的要求：ABS 树脂中分散相橡胶粒径的大小必须在一定范围内（一般认为 0.2 0.3 m）才有良好的增韧效果。以乳液法制备的乳胶（在此为丁苯乳胶）其粒径通常只有 0.04 m左右，在 ABS 树脂中不能满足增韧的要 求，故必须进行粒径扩大。 粒径扩大的方法很多， 在此采用最简单的溶剂扩大法， 即反应单体本身作溶剂， 使其渗透到橡胶粒子中去。对操作技能与仪器设备的要求：1.熟悉并掌握三口瓶、电动搅拌、回流冷凝管、温度计等仪器的安装和使用方法。

21、2.熟悉并掌握加热与控温的方法。3.熟悉并掌握惰性气体保护的方法。对实验报告的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期等。其他特殊要求：无高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-7项目名称不饱和聚酯树脂及玻 璃增强塑料面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程度中等计划学 时6 学

22、分0.3实验套数8每组人2数2最多容纳人数16实验项目简介：不饱和聚酯树脂系由不饱和的二元酸和饱和的二元醇，或饱和的二元酸与不饱和的二元醇酯化而成的 线型树脂，然后再与乙烯类单体聚合成网状结构聚合物。不饱和聚酯主要用于制造玻璃纤维增强塑料、也 可以用作涂料、胶泥压塑粉与层压塑料等。改变缩聚反应中所用的二元酸与二元醇性质或乙烯类单体的成 分，可以使所制得的不饱和聚酯在广阔范围内具有良好性能，从而使此类树脂获得不同的用途。实验目的：1. 熟悉不饱和聚酯制备的原理和方法。2. 了解玻璃增强塑料的制备原理和过程。对实验原理与方法的要求： 酯化时控制升温速度。如升温过快，则导致醇的损逸，使粘度增大，而酸

23、值高。如果温度低于 190 则酯化反应太慢，高于 200易使树脂凝胶化。氮气进入反应瓶前面要有干燥装置。通氮气速率应保持稳定，以便使酯化均匀，成品色浅。 过氧化苯甲酰事先不可与二甲苯胺（促进剂）混合，否则会爆炸。熟悉并掌握酸值的测定方法。对操作技能与仪器设备的要求：1. 熟悉控温装置、氮气保护装置的使用。2. 熟悉并掌握滴定管的使用方法。对实验报告的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期等。其他特殊要求：无高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-8项目名称热塑性弹性体苯乙烯

24、丁二烯苯乙烯嵌段共 聚物 （SBS）的制备面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书所属院 系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类 别专业课实验类型综合实验要 求必做难易程度难计划学 时6学分0.3实验套数8每组 人数2最多容纳人数16实验项目简介：苯乙烯丁二烯苯乙烯（ SBS）是一种线型三嵌段共聚物。 SBS 结构序列是有规则的，其中聚苯乙 烯段（ PS 段）玻璃化温度在室温以上（硬段） ，中间段为玻璃化温度在室温以下的橡胶段（ PB，软段），聚苯乙烯 “微区”起了固定弹性链段和补

25、强的作用。当温度升高，超过聚苯乙烯的玻璃化温度时， PS“微区 ”破坏，冷却后，又恢复原状，形成 “微区 ”，再次固定 PB 链的末端，于是重新形成弹性网。所以这类 SBS 嵌段共聚物又称为热塑性弹性体。实验目的：1. 掌握活性聚合物的合成方法。2. 掌握用阴离子聚合法合成三嵌段共聚物的方法。3. 了解热塑性弹性体的结构和性能。对实验原理与方法的要求：在聚合物制备过程中保持反应瓶及全部反应系统需绝对干燥，并保持无水无氧。对操作技能与仪器设备的要求：1. 掌握真空泵的使用方法。2. 掌握聚合物制备过程中无氧无水操作的方法。对实验报告的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中

26、出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期等。其他特殊要求：无10高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编号085058-9项目名称不同尼龙合成工艺对其 电性能的影响面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名称高分子材料科学与工程 （材料方向 ） 综合实验教材、实习指导名称实验指导书所属院系材料科学与工程学院所属实验室高分子材料科学与工程实验室实验类别专业课实验类型综合实验要求必做难易程度难计划学时6学分0.3实验套数6每组人 数2最多容纳人数12实验项目简介：电性能是高分子材料的主要性能之一。特别是一些高分子材料应用于与电有关的地方，例如，高分子

27、材料作为电线的绝缘材料，插头、插座以及电子元件等上时我们要特别注意它的电性能。尼龙 1010 作为 我国工业化生产的一种尼龙材料，在许多方面有特殊的性能，特别是应用于电子电气上。我们要考查不同 的合成工艺条件对尼龙 1010 的电性能的影响，为尼龙 1010 这种我国独创的尼龙材料的更好的应用是十分 有意义的一项研究工作，也会让学生更好的掌握尼龙的合成和电性能有关从事方法。实验目的：掌握合成尼龙 1010 的基本方法及其不同工艺条件对电性能的影响。 初步掌握高分子材料的电性能测试的原理和实验技能。了解尼龙 1010 特点和应用领域。对实验原理与方法的要求：本实验是一项具有较高实验难度的实验，对

28、学生的高分子材料的合成及其有些测试操作和应用有较高 的要求。不同的合成工艺将会影响一种高分子各种性能，如力学性能，电性能。热性能等。本实验就是通 过高压反应釜和电性能测试设备来研究各种不同的工艺条件对尼龙类高分子材料的影响。反应采用缩聚反 应方式进行，改变不同工艺条件可以得到不同电性能的材料。对操作技能与仪器设备的要求： 熟悉并掌握聚合釜、温度控制系统的使用方法。 熟悉并掌握加热与控温的方法。对实验报告的要求：要求用正规实验纸，书写清晰，详细叙述实验步骤，阐明实验中出现的现象，明确试验目的，记录原 始数据，注明实验日期等。其他特殊要求：无11高分子材料科学与工程专业（材料方向）”实验项目教学基本要求项目编 号085058-10项目名称聚合物材料的动态力学分析面向专业高分子材料科学与工程专业（材料方向）课程名 称高分子材料科学与工 程 （材料方向 ）综合实 验教材、实习指导名称实验指导书