甲醇
加热
加氯化钙
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浅论提高高分子物理课堂教学效果的几点体会
【论文关键词】高分子物理 教学效果
【论文摘要】针对高分子物理课程的特点，作者在高分子物理课堂教学中，从高分子物理历史背景、基本概念公式、理论联系实际并结合典型案例以及充分利用多媒体四个方面阐述了如何提高高分子物理课堂教学效果，并培养学生的专业学习兴趣和专业思维能力。
高分子物理是研究高分子的结构、性能及其相互关系的学科，它与高分子材料的合成、加工、应用等都有非常密切的内在联系，是高分子专业的一门非常重要的专业基础课程。本课程的学习对学生深入掌握专业基础知识和基本技能有着深远的影响。然而高分子物理具有概念多而抽象、结构纷繁而复杂、性能多变等特点被公认为高分子专业最难讲和最难学的专业课。不少学生认为高分子物理理论性强、数学推导多等，因而课堂上缺乏足够学习兴趣。另外一些学生反应平时课堂上能够听懂老师授课内容，但是在实际中遇到高分子物理具体问题，感觉不知如何解决等问题。针对以上存在的典型问题，高分子物理老师对该课程教学进行改革研究，探索各种教学方法如案例教学、启发式、问答式互动教学等。作者所在学校将此课程安排在大学三年级的第一学期进行，此阶段的学生对于该专业的认识还比较局限，笔者在高分子物理课堂教学中采取了一些适合本专业特点的方法和措施，以提高教学效果，培养学生的专业学习兴趣、积极性和专业思维能力。在此过程中，作者有以下一些体会和感受。
1注重高分子物理史的讲解
高分子物理的每个概念、公式，都有其出现的时间和年代，都是为解决一定的问题而提出的。适当讲授高分子物理史，帮助学生通过高分子物理历史讯号和高分子物理科学家认识高分子物理，有助于学生了解本学科的发展，积累一定的感性认识。比如在讲解高分子的链结构高分子链的交联时，引入橡胶硫化的发明史:两千五百年前亚马逊河流域的印地安人将橡胶树汁徐在脚上，发明了橡胶靴子，不过一天后靴子会逐渐解体，直到1839年，Goodyear将橡胶原汁加入硫，使橡胶分子发生交联制造出稳定的橡胶，开启了橡胶工业的时代。另外，结合本系涂料专业特色，给学生介绍目前涂料的发展前沿自愈合涂料，其基本原理是高分子之间通过氢键作用产生物理交联.通过以上讲解使学生认识到交联的重要性及对材料性能的影响，体会高分子物理的魅力，同时也扩大了学生的知识面，加深学生对高分子物理知识的理解。
2深入浅出地讲授基本概念、基本公式
基本概念多是高分子物理课程的一个突出特点，一些概念高度抽象、不好理解，这对于刚刚接触高分子物理的学生们来说，理解起来有相当的难度。如果在讲解过程中，照本宣科，学生不仅印象不深，还会出现前学后忘，而且容易把概念相互混淆。那么，如何达到“多而不乱”、“多而不忘”的学习效果呢?以“高分子链无规线团”概念为例，课本上的定义比较抽象，难理解，在讲课时可以将其具体化，并以Staudinger当时认为高分子链是硬梆梆的竿子，但这并不能显示橡胶的弹性特性，Kuhn提出高分子链象意大利面条一样有弹性、柔韧性的长链分子，以上高分子链形象生动的比喻加深了学生对高分子链构象的理解。再以“玻璃态和橡胶态”概念为例，把高分子链段比作蛇，因为蛇是冷血动物，其体内热量主要来自周围的环境，在温度低的时候被冻僵保持不动以节省能量，这种状态这有点类似高分子的玻璃态，在温度高的时候从外界获得能量可以运动，这点与聚合物的橡胶态类似，以上比喻使学生很容易理解玻璃态和橡胶态聚合物的链段运动情况，而且印象深刻不容易忘记。又如交联橡胶弹性的统计力学应力一应变状态方程非常重要，它将聚合物微观结构与其宏观力学性能联系起来，课本上推导比较复杂，步骤多、公式多，不好理解而且容易忘。事实上只要抓住内能对橡胶弹性的贡献为零，橡胶弹性的本质是嫡弹性，按照以下思路推导，思路比较清晰而且好理解，学生也就很容易理解公式中各参数的物理意义。
3理论联系实际并结合典型案例教学
高分子物理理论性强，应用性也很强，高分子物理教材限于篇幅主要阐述基本原理、基本理论、等方面的内容，应用方面讲得比较少。对于教师在讲授这些基本知识的时候，不能只是简单的以课本上高度概括的语言来描述，应注意理论联系实际，并穿插丰富的，不断更新的例子来说明，这样可以使学生能够更好的理解和掌握高分子物理。如在聚合物的液晶态一节中课本上对著名的芳纶纤维聚对苯二甲酞对苯二胺(杜邦公司的商品名为Kevlar)介绍较少，在讲解中可以详细分析该聚合物结构与性能的关系，其由刚性长分子构成而且其分子链沿长度方向高度取向，并且分子间有很强的氢键作用，其强度是钢丝的5-6倍，因此由该纤维组成的织物能防止子弹的穿过，因此可用来做防弹背心。此外，该液晶态聚合物熔点在500℃以上，很难熔融加工，结晶性很强也很难溶解，杜邦公司Stephanie Kwolek选用复合溶剂N一甲基毗咯烷酮和少量无机盐氯化钙使其溶解，而氯化钙的作用主要是破坏分子间的氢键，从而解决了溶解问题，以上案例使学生深刻的理解了液晶聚合物的结构与性能，而且还了解了其溶解的原理和加工的方法。作者主要从事有机无机纳米复合材料的研究，积累了一些有关纳米复合材料结构与性能的照片、数据与样品。在“高分子玻璃化转变、结晶、高分子的力学行为、粘弹性”等章节中列举了较多的本课题组的研究成果和体会，不仅使学生加深了对多组分体系结构与性能的了解，还引发了同学对科研的兴趣，使学生认识到学习理论的重要性，提高了学习的主动性。
4充分运用多媒体教学
高分子物理学中涉及很多聚合物和许多抽象的概念，模型、公式和曲线，学生凭空难想象也难以理解。充分运用多媒体教学，使抽象的教学内容具体化、清晰化，同时能大大增加课堂信息量、提高教学效率。如由于学生在大三上半学期同时学习高分子化学和高分子物理，在高物讲解中涉及到一些聚合物学生对其结构组成还不熟悉，在制作课件时作者就充分考虑到这点在课件中给出聚合物的分子结构式，帮助学生理解聚合物结构特点。在如在讲解高分子的构型与构象、高分子的晶态结构中像单晶、球晶、串晶、球晶生长等、高分子的溶解过程、高分子粘弹性的四元件模型可通过图片、FLASH动画，可以让学生们能够从多角度、直观、形象、生动地进行观察，使难以理解的内容形象化，有助于学生发挥学习的主动性，积极思考，并兴趣盎然地参与教学活动。
总之，高分子物理作为高分子专业的最重要的专业基础课，教师应在教学过程中培养学生对高分子物理的学习兴趣，激发他们的学习热情，使学生想学，并使其具有自主学习的能力和具有一定的专业思维能力，为学生学习后续专业课程或今后从事高分子相关工作奠定良好的基础。
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【请教】请教有关氢键破坏及亲水性改善的问题（回帖就送~）
作者： baitao8888
麻烦大家告诉我一下相关的破坏氢键的方法，我是做高分子聚合的，不过由于使用物质（2-乙烯基-4,6-二氨基均三嗪）自氢键能力太强，在水中很容易聚集沉淀所以难以应用（该物质只溶于DMSO），请大家帮忙想想办法，改善他的亲水性~不要求明确，也不要求非针对某一物质，有个方向和设想就好，毕竟科研要靠部分想象的~最重要的也想听听大家的意见和经验，拜谢啦~^_^
最后如果可以还麻烦大家推荐下相关的文献，书籍，必有重谢！！
刚才编辑错了...我手工发吧...回帖者奖两个...
用户评论
scuccc
沙发诶，这个问题有点难度哦
不过，想要得到更加专业的回答，我建议还是下载小木虫APP。不要怕麻烦，APP里面有很多非常专业的资料，还有很多各专业的大牛免费解答各种问题，现在安装，下载资源还免费呢，赶快下载【小木虫APP】试试吧！
zph405
破坏氢键一般都是加入极性溶剂的，建议往水中滴加甲醇试试，看看能不能溶解，对了，你的产物是不是通过氢键形成的聚合物？像我们一般都是通过改变侧链，也即是引入亲水性好的侧链来达到的！
zph405
对了，还可以用甲醇和一些常用的有机溶剂混合起来，这样也可能使你的产物溶于一般溶剂
lizhiyuan
可不可以降低你的聚合度啊，低的聚合可能会溶解好些
youhun
降低温度可以减少聚合
youhun
或者减低浓度也行
jianwei_85
可以不可以考虑一下酸化，破坏它的氢键。
zph405
Originally posted by baitao8888 at 2009-10-11 10:40:
麻烦大家告诉我一下相关的破坏氢键的方法，我是做高分子聚合的，不过由于使用物质（2-乙烯基-4,6-二氨基均三嗪）自氢键能力太强，在水中很容易聚集沉淀所以难以应用（该物质只溶于DMSO），请大家帮忙想想办法，改 ...
该物质聚合能溶于DMSO就是最好的证明，因为DMSO是极性比较强的溶剂，不知道楼主是否试过甲醇或甲醇和其它溶剂的混合液呢？如果判断不错的话，它在其中是能容得！
zph405
引：做出来的亲水性（peg）嵌段共聚物连dmso都容不了,只有无规自由集聚和能容，我想可能就是破坏了自氢键，您觉得呢？
有点不明白了，楼主能否说清楚些呢？
baitao8888
Originally posted by zph405 at 2009-10-11 18:45:
引：做出来的亲水性（peg）嵌段共聚物连dmso都容不了,只有无规自由集聚和能容，我想可能就是破坏了自氢键，您觉得呢？
有点不明白了，楼主能否说清楚些呢？
嗯，好的，我说一下，乙烯二氨基三嗪上有氢键的受体和氢键的供应体，而且本身具有很强的疏水性，其单体只有DMSO能够溶解，当其聚合成长链后，任何溶剂都不能溶，我们曾经采用过PEG与聚三嗪进行嵌段共聚，但是仍然不能溶解，而PEG与三嗪的无规共聚物就能够溶于DMSO（因为无规在体型上可以使三嗪相对分散）.所以我们就考虑是由于三嗪强力的自氢键作用导致其容易聚集在一起形成沉淀，所以我考虑能不能有方法降低其氢键的相互作用来提高溶解度，您看呢？谢谢了！！
baitao8888
Originally posted by zph405 at 2009-10-11 18:45:
引：做出来的亲水性（peg）嵌段共聚物连dmso都容不了,只有无规自由集聚和能容，我想可能就是破坏了自氢键，您觉得呢？
有点不明白了，楼主能否说清楚些呢？
嗯，好的，我说一下，乙烯二氨基三嗪上有氢键的受体和氢键的供应体，而且本身具有很强的疏水性，其单体只有DMSO能够溶解，当其聚合成长链后，任何溶剂都不能溶，我们曾经采用过PEG与聚三嗪进行嵌段共聚，但是仍然不能溶解，而PEG与三嗪的无规共聚物就能够溶于DMSO（因为无规在体型上可以使三嗪相对分散）.所以我们就考虑是由于三嗪强力的自氢键作用导致其容易聚集在一起形成沉淀，所以我考虑能不能有方法降低其氢键的相互作用来提高溶解度，您看呢？谢谢了！！
zph405
恩，机理目前很不是很明白，我最近也合成一个化合物，由于氢键的作用使之形成了聚合物，在常见的非极性溶剂中都不容，总是悬浊液，所以我就加了几滴甲醇进去，摇了摇，居然变澄清了，我想你的和我的应该有些类似吧，还有一种办法就是加热，氢键形成的聚合物是不稳定的，加热可破坏它的聚集方式，楼主可以试试！
baitao8888
看看还有其他别的办法没？
baitao8888
Originally posted by zph405 at 2009-10-11 20:17:
恩，机理目前很不是很明白，我最近也合成一个化合物，由于氢键的作用使之形成了聚合物，在常见的非极性溶剂中都不容，总是悬浊液，所以我就加了几滴甲醇进去，摇了摇，居然变澄清了，我想你的和我的应该有些类似吧 ...
对了，我刚发现，你那个甲醇是不是起了调节溶剂极性的作用啊？
毕竟你原来是非极性的溶剂...
liyuanZ
这个就点像超分子聚合物(聚合的驱动力是氢键等), 因为氢键作用远不如共价键, 因此受温度影响很大: 温度高时, 氢键自然减弱, 楼主不妨从这个角度去思考.
小虫是菜鸟, 此意见雅俗共赏.
baitao8888
Originally posted by liyuanZ at 2009-10-11 22:06:
这个就点像超分子聚合物(聚合的驱动力是氢键等), 因为氢键作用远不如共价键, 因此受温度影响很大: 温度高时, 氢键自然减弱, 楼主不妨从这个角度去思考.
小虫是菜鸟, 此意见雅俗共赏.
升温是可以的，这个我也知道，不过当温度降下来他还是会沉淀，所以...
njzhangyanyang
有没有试过别的溶剂？
baitao8888
Originally posted by njzhangyanyang at 2009-10-11 22:36:
有没有试过别的溶剂？
DMSO不行了，别的还有比他强的吗？
candy小潘
加极性溶剂看看
davidshen
往水中滴加甲醇试试，看看能不能溶解
zhizhebuhuo
:(还真说不上来，跟着楼主沾光学习下，这样领金币是不是不厚道。
zhizhebuhuo
:(看前面的人说破坏氢键可以加极性溶剂。不知楼主可不可以加乙酸试试，这个东西比甲醇啥的极性要大得多。要是不在乎成本可以试试三氟乙酸。
爱因斯毛毯
不太清楚;)
huofj2008
你这个东西自聚能力过强。需要加点其他东东，可否？比如一个三级胺
baitao8888
Originally posted by huofj2008 at 2009-10-12 16:56:
你这个东西自聚能力过强。需要加点其他东东，可否？比如一个三级胺
这个东西上既有氢键受体又有氢键给体，不知道您的这个方法有效不？谢谢！
zhjenzhjen
用得分散剂（如果允许的话）我觉得也是可以的吧
我做的东西为了分散性好就要加分散剂
hwbsbm
固化之后就可以啦
xjr840107
酸性环境行不行啊
baitao8888
Originally posted by zhizhebuhuo at 2009-10-12 16:39:
:(看前面的人说破坏氢键可以加极性溶剂。不知楼主可不可以加乙酸试试，这个东西比甲醇啥的极性要大得多。要是不在乎成本可以试试三氟乙酸。
you inspired me~~!!
zhizhebuhuo
Originally posted by baitao8888 at 2009-10-12 22:36:
you inspired me~~!!
我们互相鼓舞:D
hhl7865
可不可以降低你的聚合度啊
gg1031986
衍生化怎么样？
ceciro
通常在药物分子中改善其亲水性的方法就是加入氨基、羧基、羟基等亲水基团，聚合物也可以考虑加亲水侧链修饰。至于分子内氢键，DNA蛋白质很多都靠分子内氢键才形成的稳定构象，可以考虑加热或者加入一定的盐来改善。
kpyu1226
化学键极性不够强，不能形成氢键。所以若打破自氢键能力，就需加入极性强的物质。
fannytao
加点酸看看
heefone
我觉得应该用前面说的混合溶剂。
我的设想是提供能量让氢键破坏，也就是加热。这算自己想的机理。大家多指教
haoshunli
加入极性溶剂试试看