高分子科学综合实验教程（田月兰)

河北大学是*与河北省人民政府“部省合建”的综合性院校，其中化学学科是河北大学的强势特色学科。2013年化学学科获批为河北省国家重点学科培育项目，2016年列入河北省“世界一流学科”建设项目。化学与环境科学学院于2000年整合各专业实验室成立化学实验教学中心，2005年被授予河北省首批高等学校实验教学示范中心，2007年10月被批准为实验教学示范中心建设单位，2012年12月通过*、财政部验收，正式挂牌成为实验教学示范中心。高分子化学与物理实验室隶属于化学实验教学中心，承担着材料化学、高分子材料与工程专业本科生实验技能的培训工作，同时也服务于河北省重点学科高分子化学与物理的建设。

高分子科学是内容广泛，与多学科交叉渗透、相互关联的综合性学科。近年来，高分子科学从高分子化学合成实验方法到高分子结构和性能的表征测试技术，都有较大幅度的提高，这对高分子科学方面人才提出了新的要求。高分子科学的人才培养不仅需要具备高分子化学、高分子物理、高分子材料成型加工等方面专业知识的专业人才，更需要培养熟悉高分子各个领域，甚至高分子科学发展前沿的具有综合素质和能力的高水平人才。

在此前提下，作者结合经典高分子材料的发展现状，将近年教学成果和科研成果及时融入实验教学中，系统综合了高分子合成、性能、加工及模拟等相关知识和原理，使学生深入理解和掌握特定高分子材料从合成方法的选择、结构表征和性能测试、到材料加工及计算机模拟等相关知识的综合运用。加深了学生对高分子科学基础知识的理解，增加了学生对高分子前沿科学研究的兴趣，提高了学生的高分子综合实验能力，以期实现本科生与研究生、本科教学与科学研究的无缝对接。

为了达到上述目的，本实验教材作了如下安排。

单元选取通用塑料中的聚苯乙烯为研究对象，结合其发展现状，针对聚苯乙烯微球开展实验。以乳液聚合制备聚苯乙烯微球为实验起点，对聚苯乙烯微球的溶液黏度、玻璃化转变温度等性能参数进行测定。此外，利用河北大学现有的仪器设备，例如红外光谱仪、凝胶渗透色谱仪和扫描电子显微镜等，对聚苯乙烯微球的结构和分子参数进行测试表征，从而循序渐进、全方位地培养学生的综合实验能力。

第二单元以板状的有机玻璃为对象，结合其广泛的工业应用背景，采用本体聚合制备有机玻璃板，并对其玻璃化转变温度、硬度、耐热性、电性能及流变性能进行测试，使学生对聚甲基丙烯酸甲酯从制备到测试表征有全面、深入的理解。

第三单元介绍了以高分子为基体进行优化和组合的多相、多组分的高分子复合材料。以玻璃钢为例，通过从不饱和聚酯的合成及GFRP玻璃钢的制备，到玻璃钢性能测试等一系列实验，使学生掌握聚合物基复合材料的制备及性能测试方法，对复合材料结构-形态-加工-性能之间的关系有初步了解，为以后从事相关领域的工作打下坚实基础。

第四单元介绍了与传统的实验相比，高分子的计算机模拟实验可以直观给出链状高分子的形态和构象演化过程。利用MonteCarlo方法模拟了链状及支化高分子链的特征和性质，使学生对链平均尺寸、均方末端距及末端距向量的自相关函数等高分子链特征有形象、直观的理解。

后为了帮助学生加深对实验内容及相关知识点的理解和掌握，在实验内容后提出了相应的思考题。为了使实验数据记录更为规范、数据处理更为严谨，还制定了统一的实验报告（发邮件到cipedu@163.com可免费索取实验报告电子版）。

本书单元和第二单元由田月兰编写，第三单元由秦江雷编写，第四单元由顾芳编写。全书由田月兰统稿，白利斌、宋洪赞参与了部分编写工作。此外，白利斌在本书编写过程中还提出了许多宝贵意见，在此谨表谢忱。

由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，欢迎广大读者批评指正！

编者

2019年5月

单元聚苯乙烯的合成及其性能表征

实验一苯乙烯的乳液聚合/ 003

实验二聚苯乙烯微球的结构表征——红外光谱法/ 006

实验三聚苯乙烯微球分子量及其分布的测定——凝胶渗透色谱法/ 009

实验四聚苯乙烯微球的性能参数测定——溶度参数/ 012

实验五聚苯乙烯微球的性能参数测定——特性黏度/ 015

实验六聚苯乙烯微球的性能参数测定——表观黏度/ 019

实验七聚苯乙烯微球的性能参数测定——示差扫描量热测定玻璃化转变温度/ 023

实验八聚苯乙烯微球的性能参数测定——膨胀系数/ 027

实验九聚苯乙烯微球的结构表征——扫描电子显微镜/ 029

第二单元聚甲基丙烯酸甲酯的合成及其性能表征

实验一甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃板/ 035

实验二PMMA温度-形变曲线的测定/ 038

实验三PMMA蠕变曲线的测定/ 041

实验四PMMA维卡软化点的测定/ 044

实验五PMMA热变形温度的测定/ 047

实验六PMMA硬度测定/ 051

实验七Q表测定PMMA的介电性能/ 054

实验八PMMA电阻系数的测定/ 057

实验九平板流变仪测定PMMA的流变性能/ 060

实验十聚甲基丙烯酸甲酯的沉淀分级/ 065

第三单元玻璃钢的制备及其性能表征

实验一不饱和聚酯的合成及其与玻璃布的层压复合/ 070

实验二玻璃钢的拉伸性能测试/ 073

实验三玻璃钢的压缩性能测试/ 076

实验四玻璃钢的弯曲性能测试/ 081

实验五玻璃钢的冲击性能测试/ 085

实验六玻璃钢的成分测定——热重分析/ 089

实验七玻璃钢的动态力学性能测试/ 093

第四单元计算机模拟实验

实验一链状高分子构象演化的分子模拟/ 100

实验二受限空间中单链高分子通过纳米孔隙的Monte Carlo模拟/ 104

实验三Abg型超支化高分子聚合反应的Monte Carlo模拟/ 106

实验四动态键型自修复凝胶的Monte Carlo模拟/ 108

参考文献