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中國(guó)科學(xué)院大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試

《高分子化學(xué)與物理》考試大綱

本《高分子化學(xué)與物理》考試大綱適用于中國(guó)科學(xué)院大學(xué)高分子化學(xué)與物理專業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試。高分子化學(xué)與物理是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)理論課。高分子化學(xué)內(nèi)容主要包括連鎖聚合反應(yīng)、逐步聚合反應(yīng)和聚合物的化學(xué)反應(yīng)等聚合反應(yīng)原理，要求考生熟悉相關(guān)高分子化學(xué)的基本概念，掌握常用高分子化合物的合成方法、合成機(jī)理及大分子化學(xué)反應(yīng)，能夠?qū)懗鲋饕�聚合物的結(jié)構(gòu)式，熟悉其性能并且能夠?qū)�給出的現(xiàn)象給以正確、合理的解釋。高分子物理內(nèi)容主要包括高分子的鏈結(jié)構(gòu)與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，聚合物的分子運(yùn)動(dòng)，聚合物的溶液性質(zhì)以及聚合物的流變性能、力學(xué)性能、介電性能、導(dǎo)電性能和熱性能等，要求考生熟悉相關(guān)高分子物理的基本概念，掌握有關(guān)聚合物的多層次結(jié)構(gòu)及主要物理、機(jī)械性能的基本理論和基本研究方法。考生應(yīng)具備運(yùn)用高分子化學(xué)與物理的知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

一、考試基本要求

1. 熟練掌握高分子化學(xué)與物理的基本概念和基礎(chǔ)理論知識(shí);

2. 能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。

二、考試方式與時(shí)間

碩士研究生入學(xué)《高分子化學(xué)與物理》考試為閉卷筆試，考試時(shí)間為180分鐘，總分150分。

三、考試主要內(nèi)容和要求

高分子化學(xué)部分

(一)緒論

1、考試內(nèi)容

(1)高分子的基本概念;(2)聚合物的命名及分類;(3)分子量;(4)大分子微結(jié)構(gòu);(5)線形、支鏈形和體形大分子;(6)聚合物的物理狀態(tài);(6)聚合物材料與強(qiáng)度。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念：?jiǎn)误w、聚合物、聚合反應(yīng)、結(jié)構(gòu)單元、重復(fù)單元、單體單元、鏈節(jié)、聚合度、均聚物、共聚物。(2)加成聚合與縮合聚合;連鎖聚合與逐步聚合。(3) 從不同角度對(duì)聚合物進(jìn)行分類。(4)常用聚合物的命名、來(lái)源、結(jié)構(gòu)特征。(5)線性、支鏈形和體形大分子。(6)聚合物相對(duì)分子質(zhì)量及其分布。(7)大分子微結(jié)構(gòu)。(8)聚合物的物理狀態(tài)和主要性能。

【熟悉內(nèi)容】

(1)系統(tǒng)命名法。(2)典型聚合物的名稱、符號(hào)及重復(fù)單元。(3)聚合物材料和機(jī)械強(qiáng)度。

【了解內(nèi)容】

高分子化學(xué)發(fā)展歷史。

(二)逐步聚合反應(yīng)

1、考試內(nèi)容

(1)縮聚反應(yīng);(2)線形縮聚反應(yīng)機(jī)理;(3)線形縮聚動(dòng)力學(xué);(4)影響線型縮聚物聚合度的因素及控制方法;(5)分子量的分布;(6)逐步縮合的實(shí)施方法;(7)重要線型逐步聚合物;(8)體型縮聚;(9)凝膠化作用和凝膠點(diǎn)。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)逐步聚合的基本概念： 官能團(tuán)，平均官能度，線形縮聚，反應(yīng)程度，當(dāng)量系數(shù)，體型縮聚，無(wú)規(guī)預(yù)聚物，結(jié)構(gòu)預(yù)聚物，凝膠化作用，凝膠點(diǎn)。 (2)縮聚反應(yīng)的類型及典型聚合物的命名。(3)逐步聚合反應(yīng)的特點(diǎn)。(4)逐步聚合官能團(tuán)等活性理論。(5)縮聚反應(yīng)聚合物分子量的控制。(6)典型線性和體型縮聚物的合成方法。(7)Carothers法和統(tǒng)計(jì)法計(jì)算體型逐步聚合反應(yīng)的凝膠點(diǎn)。(8)線形逐步聚合與體型逐步聚合的比較。(9)逐步聚合與連鎖聚合的比較。

【熟悉內(nèi)容】

(1)線形逐步聚合動(dòng)力學(xué)。(2)縮聚物的分子量分布。(3)影響聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的因素。

(三)自由基聚合

1、考試內(nèi)容

(1)自由基聚合機(jī)理;(2)鏈引發(fā)反應(yīng);(3)聚合速率;(4)分子量和鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng);(5)分子量分布;(6)阻聚與緩聚;(7)聚合熱力學(xué);(8)可控/活性自由基聚合。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)自由基聚合的單體。(2)自由基基元反應(yīng)每步反應(yīng)特征;自由基聚合反應(yīng)特征。(3)常用引發(fā)劑的種類;引發(fā)劑分解動(dòng)力學(xué);引發(fā)劑效率;影響引發(fā)劑效率的因素;引發(fā)劑選擇原則。(4)聚合動(dòng)力學(xué)研究方法;自由基聚合微觀動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo);自由基聚合反應(yīng)速率常數(shù);自動(dòng)加速現(xiàn)象。(5)無(wú)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)時(shí)的分子量;鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)對(duì)聚合度的影響。(6)影響聚合反應(yīng)速率和分子量的因素(溫度、壓力、單體、引發(fā)劑)。(7)阻聚與緩聚。(8)聚合熱力學(xué)。

【熟悉內(nèi)容】

(1)熱聚合、光引發(fā)聚合、輻射聚合、等離子體引發(fā)聚合、微波引發(fā)聚合。(2)聚合過(guò)程中速率變化的類型。(3)自由基聚合的相對(duì)分子質(zhì)量分布。(4)反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定。

【了解內(nèi)容】

熱引發(fā)和光引發(fā)動(dòng)力學(xué)。

(四)自由基共聚合

1、考試內(nèi)容

(1)共聚物的類型和命名;(2)二元共聚物的組成;(3)競(jìng)聚率的測(cè)定和影響因素;(4)單體和自由基的活性;(5)Q-e概念。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)共聚合基本概念： 無(wú)規(guī)共聚物，接枝共聚物，交替共聚物，嵌段共聚物，競(jìng)聚率，恒比點(diǎn)。 (2)共聚物的分類和命名。 (3)二元共聚組成微分方程推導(dǎo)。(4)理想共聚、交替共聚、非理想共聚(有或無(wú)恒比點(diǎn))的定義，根據(jù)競(jìng)聚率值判斷兩單體對(duì)的共聚類型及共聚組成曲線類型。 (5)共聚物組成控制方法。(6)共聚物微觀結(jié)構(gòu)與鏈段分布。(7)單體和自由基活性的表示方法，取代基的共軛效應(yīng)、極性效應(yīng)及位阻效應(yīng)對(duì)單體和自由基活性的影響。(8)Q-e值的物理意義，如何通過(guò)Q、e值判斷兩單體的共聚情況，Q-e方程的優(yōu)點(diǎn)與不足。

【熟悉內(nèi)容】

(1)共聚合的意義及典型共聚物。(2)影響競(jìng)聚率的因素和競(jìng)聚率測(cè)定方法。(3)共聚物的組成與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。(4)多元共聚。(5)共聚合速率。

(五)聚合方法

1、考試內(nèi)容

(1)本體聚合;(2)溶液聚合;(3)懸浮聚合;(4)乳液聚合。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)四種聚合實(shí)施方法的基本組成及優(yōu)缺點(diǎn)。(2)懸浮聚合與乳液聚合的機(jī)理及動(dòng)力學(xué)。

【熟悉內(nèi)容】

(1)典型聚合物的聚合實(shí)施方法。(2)聚合方法的選擇。

(六)陰離子聚合

1、考試內(nèi)容

(1)陰離子聚合的單體;(2)陰離子引發(fā)體系和引發(fā);(3)陰離子聚合引發(fā)劑和單體的匹配;(4)活性陰離子聚合;(5)丁基鋰的締合現(xiàn)象和定向聚合作用。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)陰離子聚合常見(jiàn)單體與引發(fā)劑。 (2) 陰離子聚合機(jī)理,聚合速率及聚合度。(3)影響陰離子聚合因素。(4)活性陰離子聚合原理、特點(diǎn)及應(yīng)用。(5) 陽(yáng)離子聚合、陰離子聚合、自由基聚合的比較。(6)離子共聚。

(七)陽(yáng)離子聚合

1、考試內(nèi)容

(1)陽(yáng)離子聚合的單體;(2)陽(yáng)離子引發(fā)體系;(3)陽(yáng)離子聚合機(jī)理;(4)影響陽(yáng)離子聚合的因素;(5)聚異丁烯和丁基橡膠。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)陽(yáng)離子聚合常見(jiàn)單體與引發(fā)劑。(2)陽(yáng)離子聚合機(jī)理。(3)影響陽(yáng)離子聚合因素。

(4)異丁烯的聚合和丁基橡膠。

【熟悉內(nèi)容】

陽(yáng)離子聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

(八)配位聚合

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象;(2)配位聚合的基本概念;(3)Ziegler-Natta引發(fā)劑;(4)丙烯的配位聚合;(5)乙烯的配位聚合;(6)極性單體的配位聚合;(6)茂金屬引發(fā)劑;(7)

共軛二烯烴的配位聚合。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)配位聚合基本概念：配位聚合，有規(guī)立構(gòu)聚合，定向聚合，立構(gòu)規(guī)整聚合物，立構(gòu)規(guī)整度，等規(guī)度。(2)Ziegler-Natta催化劑的組成及性質(zhì)。(3)α-烯烴配位聚合機(jī)理(單金屬機(jī)理，雙金屬機(jī)理，終止反應(yīng))。(4)二烯烴的配位聚合(丁二烯，異戊二烯)。(5)茂金屬催化劑的特點(diǎn)。(6)配位聚合催化劑的發(fā)展。

【熟悉內(nèi)容】

(1)影響Ziegler-Natta催化劑活性的因素;(2)配位聚合的應(yīng)用。

(九)開(kāi)環(huán)聚合

1、考試內(nèi)容

(1)環(huán)烷烴開(kāi)環(huán)聚合熱力學(xué);(2)雜環(huán)開(kāi)環(huán)聚合機(jī)理和動(dòng)力學(xué)特征;(3)環(huán)氧化物的陰離子開(kāi)環(huán)聚合;(4)其他環(huán)醚的陽(yáng)離子開(kāi)環(huán)聚合;(5)三聚甲醛(三氧六環(huán))的陽(yáng)離子開(kāi)環(huán)聚合;(6)環(huán)酰胺開(kāi)環(huán)聚合;(7)環(huán)硅氧烷的開(kāi)環(huán)聚合;(8)聚磷氮烯;(9)羰基化合物的聚合。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)環(huán)烷烴開(kāi)環(huán)聚合熱力學(xué);(2)環(huán)氧化物、環(huán)醚、三聚甲醛(三氧六環(huán))、環(huán)酰胺、環(huán)硅氧烷的開(kāi)環(huán)聚合，聚磷氮烯的合成方法。

【熟悉內(nèi)容】

(1) 聚合單體特征及動(dòng)力學(xué);(2)羰基化合物的聚合。

(十)聚合物的化學(xué)反應(yīng)

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物的基團(tuán)反應(yīng);(2)接枝聚合反應(yīng)和嵌段聚合反應(yīng);(3)聚合物的降解與交聯(lián);(4)聚合物的老化與防老化。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)聚合物化學(xué)反應(yīng)的基本概念： 幾率效應(yīng)，鄰近基團(tuán)效應(yīng)。(2)聚合物與小分子反應(yīng)活性的比較及影響因素。(3)典型的聚合物的化學(xué)反應(yīng)。(4)聚乙酸乙酯的反應(yīng)。(5)芳香烴的取代反應(yīng)。(6)制備嵌段聚合物及接枝聚合物常用的方法。(7)聚合物交聯(lián)反應(yīng)：橡膠的硫化、聚烯烴的過(guò)氧化物交聯(lián)。(8)典型聚合物的熱降解反應(yīng)。

【熟悉內(nèi)容】

(1)纖維素的反應(yīng)。(2)光致交聯(lián)固化。(3)氧化降解、光降解和光氧化降解、聚合物老化機(jī)理及老化的防止與利用。(4)功能高分子的定義及主要種類。

高分子物理部分

(一)高分子的鏈結(jié)構(gòu)

1、考試內(nèi)容

(1)高分子鏈的構(gòu)型;(2)高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和高分子鏈的柔順性;(3)分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計(jì);(4)高分子晶格中鏈的構(gòu)象;(5)蠕蟲(chóng)狀鏈。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)化學(xué)組成：基團(tuán)(極性與非極性)，單體單元(均聚與共聚)及末端基。(2)鍵接結(jié)構(gòu)：頭-頭(尾-尾)及頭-尾結(jié)構(gòu)。(3)構(gòu)型(旋光異構(gòu)，幾何異構(gòu))。(4)高分子鏈的支化與交聯(lián)。(5)基本概念： 均方末端距，高斯鏈，構(gòu)象。(6)高分子鏈長(zhǎng)、末端距的計(jì)算方法;高分子鏈的柔順性及本質(zhì)。

【熟悉內(nèi)容】

(1)高分子鏈構(gòu)型的測(cè)定方法。(2)高分子鏈的旋轉(zhuǎn)及構(gòu)象統(tǒng)計(jì)。

(二)高分子溶液

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物的溶解;(2)柔性高分子溶液熱力學(xué)性質(zhì);(3)高分子溶液的相平衡;(4)聚電解質(zhì)溶液;(5)聚合物的濃溶液。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念： 溶度參數(shù)，Huggins參數(shù)，θ溫度，第二維利系數(shù)A2，聚合物增塑，凝膠，凍膠。 (2)高分子的溶解過(guò)程;溶劑對(duì)聚合物溶解能力判定原則;高分子溶液與理想溶液的偏差;Flory-Huggins高分子溶液理論;Flory-Krigbaum稀溶液理論。(3)Huggins參數(shù)、θ溫度及第二維利系數(shù)A2之間的關(guān)系;θ溶液與理想溶液。(4)高分子濃溶液及應(yīng)用。

【熟悉內(nèi)容】

(1)Flory-Huggins晶格理論的假定條件及局限性。(2)第二維利系數(shù)的測(cè)定。

(三)高分子的分子量和分子量分布

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物分子量的統(tǒng)計(jì)意義;(2)聚合物分子量的測(cè)定方法;(3)聚合物分子量分布及測(cè)定方法。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念： 相對(duì)黏度，增比黏度，比濃黏度，比濃對(duì)數(shù)黏度，特性黏度，數(shù)均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量。(2)聚合物分子量的統(tǒng)計(jì)意義;常用的統(tǒng)計(jì)平均相對(duì)摩爾質(zhì)量。(3)相對(duì)摩爾質(zhì)量分布寬度及表示方法。(4)聚合物分子量的測(cè)定原理;不同測(cè)定方法的適用范圍。(5)特性黏度和相對(duì)摩爾質(zhì)量的關(guān)系。(6)高分子的分級(jí)方法。

【熟悉內(nèi)容】

(1) Ubbelohde(烏氏黏度計(jì))的原理。(2)Flory 黏度理論。

(四)高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物的非晶態(tài);(2)聚合物的結(jié)晶態(tài);(3)聚合物的取向結(jié)構(gòu);(4)高分子液晶;(5)高分子的多組份體系。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念： 單晶，片晶，球晶，纖維狀晶，串晶，伸直鏈晶體;結(jié)晶度，取向，取向度;內(nèi)聚能密度，相容性。 (2)Keller折疊鏈模型;無(wú)規(guī)線團(tuán)模型;局部有序模型。(3)高分子鏈結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。(4)液晶的化學(xué)結(jié)構(gòu)及晶型;向列型高分子液晶的流動(dòng)特征。(5)結(jié)晶度及取向度的測(cè)定方法，液晶的表征。(6)高分子的多組份體系。

【熟悉內(nèi)容】

(1)不同晶型的形成條件。(2)取向?qū)�聚合物材料的影響�?/p>

(五)聚合物的分子運(yùn)動(dòng)

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物的分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn);(2)聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變;(3)玻璃化溫度與鏈結(jié)構(gòu)的關(guān)系及其調(diào)節(jié)途徑;(4)牛頓流體和非牛頓流體;(5)聚合物熔體的剪切黏度;(6)聚合物熔體的彈性表現(xiàn);(7)拉伸黏度;(8)聚合物分子運(yùn)動(dòng)的研究方法。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)聚合物分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。(2)玻璃化轉(zhuǎn)變、粘彈轉(zhuǎn)變、熔點(diǎn)。(3)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與鏈結(jié)構(gòu)的關(guān)系。(4)基本概念：牛頓流體，非牛頓流體，表觀黏度，零剪切黏度，剪切變稀(增稠)，熔融指數(shù)，擠出脹大，熔體破裂，法向應(yīng)力效應(yīng)，黏度與頻率依賴性。(5)聚合物熔體黏度測(cè)定方法。(6)聚合物熔體流動(dòng)特性與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系。

【熟悉內(nèi)容】

Rouse模型，管子模型及蛇行理論。

(六)聚合物的力學(xué)性能

1、考試內(nèi)容

(1)玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)聚合物的力學(xué)性質(zhì);(2)高彈態(tài);(3)粘彈態(tài);(4)聚合物的塑性和屈服;(5)聚合物的斷裂和強(qiáng)度。

2、考試要求

一、高彈性

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念： 楊氏模量，切變模量，本體模量，熵彈性。 (2)橡膠高彈形變的特點(diǎn)與本質(zhì)。

【熟悉內(nèi)容】

(1)橡膠彈性動(dòng)力學(xué)分析及統(tǒng)計(jì)理論。(2)典型的熱塑性彈性體。

二、聚合物的粘彈性

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念： 蠕變，應(yīng)力松弛，動(dòng)態(tài)粘彈性, 滯后與阻尼，Boltzmann疊加原理，時(shí)-溫等效原理，松弛(遲后)時(shí)間及其松弛(遲后)時(shí)間譜。 (2)高分子材料(包括高分子固體，熔體及濃溶液)的力學(xué)行為特性，粘彈性本質(zhì)。(3)描述聚合物粘彈性的力學(xué)模型及所描述的聚合物的力學(xué)過(guò)程。

【熟悉內(nèi)容】

(1)Maxwell模型與Voigt(或Kelvin)模型的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。(2)WLF方程及應(yīng)用。(3)粘彈性的研究方法。

三、聚合物的屈服和斷裂

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念： 屈服應(yīng)力，斷裂應(yīng)力，沖擊強(qiáng)度，疲勞，銀紋，剪切帶，脆性斷裂，韌性斷裂，應(yīng)力集中。(2)晶態(tài)、非晶態(tài)及取向聚合物應(yīng)力-應(yīng)變特點(diǎn)。(3)聚合物的屈服與增韌機(jī)理。(4)影響聚合物強(qiáng)度的因素與增強(qiáng)途徑、機(jī)理。

【熟悉內(nèi)容】

斷裂理論。

(七)聚合物的電學(xué)性質(zhì)

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物的極化及介電松弛行為;(2)聚合物的壓電極化和焦電極化;(3)聚合物的駐極體及熱釋電;(4)聚合物的電擊穿;(5)聚合物的靜電現(xiàn)象;(6)聚合物的導(dǎo)電率;(7)有機(jī)導(dǎo)體及其結(jié)構(gòu)化學(xué);(8)離子導(dǎo)電;(9)聚合物的光導(dǎo)性。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)基本概念：介電極化，介電松弛，摻雜，壓電系數(shù)，焦電系數(shù)，聚合物壓電體。(2)聚合物的導(dǎo)電率、導(dǎo)電聚合物的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性。

【熟悉內(nèi)容】

(1)聚合物的電擊穿。(2)高分子的靜電現(xiàn)象。

(八)聚合物的熱性能、光學(xué)性能

1、考試內(nèi)容

(1)聚合物的熱穩(wěn)定性和耐高溫的聚合物材料;(2)聚合物的熱膨脹;(3)聚合物的熱傳導(dǎo);聚合物的光學(xué)性能。

2、考試要求

【掌握內(nèi)容】

(1)聚合物的熱穩(wěn)定性、熱膨脹、熱傳導(dǎo)，熱變形溫度。(2)折光指數(shù)，透明度，霧度，雙折射，散射。

四、試卷結(jié)構(gòu)

試題類型主要有: 名詞解釋、判斷題、填空題、選擇題、計(jì)算題、簡(jiǎn)答題(包括寫反應(yīng)式、敘述反應(yīng)原理、聚合物特性、聚合方法等)，綜合論述題。

五、參考教材

(1)潘祖仁主編，《高分子化學(xué)》(第五版)，化學(xué)工業(yè)出版社，2011。

(2)何曼君等編，《高分子物理》(第三版)，復(fù)旦大學(xué)出版社，2007。

(3)符若文, 李谷, 馮開(kāi)才編，《高分子物理》，化學(xué)工業(yè)出版社，2005。