实验七 偏光显微镜法观察聚合物球晶及其生长过程
一、实验目的
1．熟悉偏光显微镜的构造，掌握偏光显微镜的使用方法。
2．观察聚丙烯在不同结晶温度下得到的球晶的形态，估算聚丙烯球晶大小。
3．测定聚丙烯在不同结晶度下的晶体的熔点。
4．测定25℃聚丙烯的球晶生长速度。
二、实验原理
聚合物的结晶受外界条件影响很大，而结晶聚合物的性能与其结晶形态等有着密切的关
系，所以对聚合物的结晶形态研究具有很重要的意义。聚合物在不同条件下形成不同的结晶，
比如单晶、球晶、纤维晶等等，而其中球晶是聚合物结晶时最常见的一种形态（如图1所示），
它是由晶核开始，片晶辐射状生长而成的球状多晶聚集体，基本结构单元是具有折叠链结构
的片晶（如图2所示）。球晶可以长得比较大，直径甚至可以达到厘米数量级。在偏光显微
镜下球晶通常呈现Maltese 黑十字消光图样，因此，普通的偏光显微镜就可以对球晶进行观
察。
图1 聚乙烯球晶的扫描电镜照片
光是电磁波，也就是横波，它的传播方向与振动方向垂直。但对于自然光来说，它的振
动方向均匀分布，没有任何方向占优势。但是自然光通过反射、折射或选择吸收后，可以转
变为只在一个方向上振动的光波，即偏振光。一束自然光经过两片偏振片，如果两个偏振轴
相互垂直，光线就无法通过了。光波在各向异性介质中传播时，其传播速度随振动方向不同
而变化，折射率值也加以改变，一般都发生双折射，分解成振动方向相互垂直，传播速度不
同，折射率不同的两条偏振光。而这两束偏振光通过第二个偏振片时，只有在与第二偏振轴
1平行方向的光线可以通过。而通过的两束光由
于光程差将会发生干涉现象。
在正交偏光显微镜下观察：非晶体聚合
物，因为其各向同性，没有发生双折射现象，
光线被正交的偏振镜阻碍，视场黑暗。球晶会
呈现出特有的黑十字消光现象，黑十字的两臂
分别平行于两偏振轴的方向。而除了偏振片的
振动方向外，其余部分就出现了因折射而产
生的光亮。如图3是全同立构聚苯乙烯球晶
第1篇
一、实验目的
本次实验旨在通过实际操作，加深对高分子化学基本理论的理解，掌握高分子材料的制备、表征和分析方法，培养实验操作技能和科学思维能力。
二、实验原理
高分子化学是研究高分子材料的组成、结构、性能和应用的科学。本次实验主要涉及以下原理：
1. 高分子材料的制备：通过聚合反应制备高分子材料，包括自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合等。
2. 高分子材料的表征：利用红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）等方法对高分子材料的结构、分子量及其分布进行表征。
3. 高分子材料的性能测试：通过力学性能、热性能、电性能等测试，了解高分子材料的性能。
三、实验材料与仪器
1. 实验材料
- 原料：丙烯酸甲酯（MMA）、过氧化苯甲酰（BPO）、引发剂等。
- 辅助材料：溶剂、引发剂、稳定剂等。
2. 实验仪器
- 聚合反应器
- 红外光谱仪（IR）
- 核磁共振仪（NMR）
- 凝胶渗透色谱仪（GPC）
- 力学性能测试仪
- 热分析仪
四、实验步骤 1. 高分子材料的制备
（1）称取适量的丙烯酸甲酯（MMA）和引发剂BPO，加入溶剂中溶解。
（2）将溶液倒入聚合反应器中，加热至一定温度，开始聚合反应。
（3）聚合反应完成后，冷却、过滤、洗涤、干燥，得到聚合物。
2. 高分子材料的表征
（1）红外光谱（IR）分析：用于确定聚合物的官能团和结构。
（2）核磁共振（NMR）分析：用于确定聚合物的分子结构和分子量。
（3）凝胶渗透色谱（GPC）分析：用于确定聚合物的分子量及其分布。
3. 高分子材料的性能测试
（1）力学性能测试：通过拉伸、压缩等测试，了解聚合物的力学性能。
（2）热性能测试：通过差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）等测试，了解聚合物的热性能。
（3）电性能测试：通过电导率、介电常数等测试，了解聚合物的电性能。
五、实验结果与分析
1. 高分子材料的制备
聚合物结晶度的测定
项目编号 085035-4 项目名称 聚合物结晶度的测定 面向专业 高分子材料与工程，包装工程
课程名称 高分子物理 教材、实习指导名称 高分子物理实验
所属院系 材料科学与工程学院 所属实验室 高分子材料与工程实验室
实验类别 专业基础课 实验类型 验证 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 4 每组人数 2 最多容纳人数 8
实验项目简介：
聚合物的结晶是分子由非晶聚集状态形成具有三维长程有序的晶体结构。结晶度是结晶性物体中结晶区多少的量度，它是决定结晶聚合物性能的基本结构参数之一。本实验项目就是测定聚乙烯的结晶度。
实验目的：
了解结晶度和其它物性之间的关系。掌握比容-悬浮法操作技术。
对实验原理与方法的要求：
同学们在做该实验以前要掌握有关高分子聚集态结构方面的基本知识。了解结晶性高聚物的性能。知道高聚物结晶时并不是整个物体显现结晶性，而总是同时存在一些分子链排列杂乱的非晶区。要了解如何求结晶性高聚物的有序排列的部分，即结晶度的测定方法。
对操作技能与仪器设备的要求：
培养学生独立进行有关性能测定的操作方法，主要掌握液体天平的使用方法。
对实验报告的要求：
要求每个学生都要写出完整的该项目的实验报告，实验报告应包括实验原理、实验目的、实验所需主要设备仪器、实验过程、实验结果和结果分析、讨论。
其他特殊要求：
无
5.1 合成高分子的基本方法 教学设计 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3
授课内容 授课时数
授课班级 授课人数
授课地点 授课时间
课程基本信息
1.课程名称：合成高分子的基本方法
2.教学年级和班级：高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3
3.授课时间：2023年5月1日
4.教学时数：45分钟
核心素养目标
1. 理解能力：使学生能够理解合成高分子的基本方法，包括加成聚合、缩聚等反应机理。
2. 应用能力：培养学生能够运用所学知识分析和解决实际问题，如设计和预测高分子材料的结构与性能。
3. 科学思维：培养学生运用化学键的性质和反应原理，科学推理和解释高分子的合成过程。
4. 创新意识：鼓励学生思考和探索新的合成方法和技术，培养创新思维和解决问题的能力。
重点难点及解决办法
三、重点难点及解决办法
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1. 重点：
- 合成高分子的基本方法：加成聚合、缩聚等反应机理和过程。
- 高分子材料的结构与性能关系：如何通过合成方法控制高分子结构，进而影响其性能。
2. 难点：
- 反应机理的微观理解：学生难以直观理解化学键的形成和断裂过程。
- 预测和设计高分子材料：学生缺乏实际操作经验和逻辑推理能力。
解决办法：
- 运用多媒体教学工具，如动画和模拟软件，直观展示反应机理和化学键变化。
- 通过实际案例分析，让学生参与讨论，提高其应用能力和解决问题的思维。
- 设计互动实验环节，让学生亲自动手操作，加深对合成过程的理解和记忆。
- 提供结构与性能预测的指导，引导学生运用科学方法论进行材料设计。
教学资源
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- 软硬件资源：实验室设备、试管、烧杯、滴定管等实验器材；投影仪、计算机、白板等教学设备。
- 课程平台：人教版（2019）选择性必修3教材；教学课件和教案。
- 信息化资源：在线化学知识库、学术期刊论文、教育视频网站等。
- 教学手段：实验演示、小组讨论、问题解答、互动式教学、案例分析等。
