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2015年中国科学院大学080501材料物理与化学考研大纲


  中国科学院大学硕士研究生入学考试
  《《高分子化学与物理》考试大纲
  本《高分子化学与物理》考试大纲适用于中国科学院大学高分子化学与物理专业的硕士
  研究生入学考试。高分子化学与物理是化学学科的基础理论课。高分子化学内容主要包括连锁聚合反应、逐步聚合反应和聚合物的化学反应等聚合反应原理,要求考生熟悉相关高分子化学的基本概念,掌握常用高分子化合物的合成方法、合成机理及大分子化学反应,能够写出主要聚合物的结构式,熟悉其性能并且能够对给出的现象给以正确、合理的解释。高分子物理内容主要包括高分子的链结构与聚集态结构,聚合物的分子运动,聚合物的溶液性质以及聚合物的流变性能、力学性能、介电性能、导电性能和热性能等,要求考生熟悉相关高分子物理的基本概念,掌握有关聚合物的多层次结构及主要物理、机械性能的基本理论和基本研究方法。考生应具备运用高分子化学与物理的知识分析问题、解决问题的能力。
  一考试基本要求
  1.熟练掌握高分子化学与物理的基本概念和基础理论知识;
  2.能够灵活运用所学知识来分析问题、解决问题。
  二考试方式与时间
  硕士研究生入学《高分子化学与物理》考试为闭卷笔试,考试时间为180分钟,总分150分。
  三考试主要内容和要求
  高分子化学部分
  (一)绪论
  1、考试内容
  (1)高分子的基本概念;(2)聚合物的命名及分类;(3)分子量;(4)大分子微结构;(5)线形、支链形和体形大分子;(6)聚合物的物理状态;(6)聚合物材料与强度。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)基本概念:单体、聚合物、聚合反应、结构单元、重复单元、单体单元、链节、聚合度、均聚物、共聚物。(2)加成聚合与缩合聚合;连锁聚合与逐步聚合。(3)从不同角度对聚合物进行分类。(4)常用聚合物的命名、来源、结构特征。(5)线性、支链形和体形大分子。(6)聚合物相对分子质量及其分布。(7)大分子微结构。(8)聚合物的物理状态和主要性能。
  【熟悉内容】
  (1)系统命名法。(2)典型聚合物的名称、符号及重复单元。(3)聚合物材料和机械强度。
  【了解内容】
  高分子化学发展历史。
  (二)逐步聚合反应
  1、考试内容
  (1)缩聚反应;(2)线形缩聚反应机理;(3)线形缩聚动力学;(4)影响线型缩聚物聚合度的因素及控制方法;(5)分子量的分布;(6)逐步缩合的实施方法;(7)重要线型逐步聚合物;(8)体型缩聚;(9)凝胶化作用和凝胶点。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)逐步聚合的基本概念:官能团,平均官能度,线形缩聚,反应程度,当量系数,体型缩聚,无规预聚物,结构预聚物,凝胶化作用,凝胶点。(2)缩聚反应的类型及典型聚合物的命名。(3)逐步聚合反应的特点。(4)逐步聚合官能团等活性理论。(5)缩聚反应聚合物分子量的控制。(6)典型线性和体型缩聚物的合成方法。(7)Carothers法和统计法计算体型逐步聚合反应的凝胶点。(8)线形逐步聚合与体型逐步聚合的比较。(9)逐步聚合与连锁聚合的比较。
  【熟悉内容】
  (1)线形逐步聚合动力学。(2)缩聚物的分子量分布。(3)影响聚合反应动力学方程的因素。
  (三)自由基聚合
  1、考试内容
  (1)自由基聚合机理;(2)链引发反应;(3)聚合速率;(4)分子量和链转移反应;(5)分子量分布;(6)阻聚与缓聚;(7)聚合热力学;(8)可控/活性自由基聚合。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)自由基聚合的单体。(2)自由基基元反应每步反应特征;自由基聚合反应特征。(3)常用引发剂的种类;引发剂分解动力学;引发剂效率;影响引发剂效率的因素;引发剂选择原则。(4)聚合动力学研究方法;自由基聚合微观动力学方程推导;自由基聚合反应速率常数;自动加速现象。(5)无链转移反应时的分子量;链转移反应对聚合度的影响。(6)影响聚合反应速率和分子量的因素(温度、压力、单体、引发剂)。(7)阻聚与缓聚。(8)聚合热力学。
  【熟悉内容】
  (1)热聚合、光引发聚合、辐射聚合、等离子体引发聚合、微波引发聚合。(2)聚合过程中速率变化的类型。(3)自由基聚合的相对分子质量分布。(4)反应速率常数的测定。
  【了解内容】
  热引发和光引发动力学。
  (四)自由基共聚合
  1、考试内容
  (1)共聚物的类型和命名;(2)二元共聚物的组成;(3)竞聚率的测定和影响因素;(4)单体和自由基的活性;(5)Q-e概念。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)共聚合基本概念:无规共聚物,接枝共聚物,交替共聚物,嵌段共聚物,竞聚率,恒比点。(2)共聚物的分类和命名。(3)二元共聚组成微分方程推导。(4)理想共聚、交替共聚、非理想共聚(有或无恒比点)的定义,根据竞聚率值判断两单体对的共聚类型及共聚组成曲线类型。(5)共聚物组成控制方法。(6)共聚物微观结构与链段分布。(7)体和自由基活性的表示方法,取代基的共轭效应、极性效应及位阻效应对单体和自由基活性的影响。(8)Q-e值的物理意义,如何通过Q、e值判断两单体的共聚情况,Q-e方程的优点与不足。
  【熟悉内容】
  (1)共聚合的意义及典型共聚物。(2)影响竞聚率的因素和竞聚率测定方法。(3)共聚物的组成与转化率的关系。(4)多元共聚。(5)共聚合速率。
  (五)聚合方法
  1、考试内容
  (1)本体聚合;(2)溶液聚合;(3)悬浮聚合;(4)乳液聚合。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)四种聚合实施方法的基本组成及优缺点。(2)悬浮聚合与乳液聚合的机理及动力学。
  【熟悉内容】
  (1)典型聚合物的聚合实施方法。(2)聚合方法的选择。
  (六)阴离子聚合
  1、考试内容
  (1)阴离子聚合的单体;(2)阴离子引发体系和引发;(3)阴离子聚合引发剂和单体的匹配;(4)活性阴离子聚合;(5)丁基锂的缔合现象和定向聚合作用。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)阴离子聚合常见单体与引发剂。(2)阴离子聚合机理,聚合速率及聚合度。(3)影响阴离子聚合因素。(4)活性阴离子聚合原理、特点及应用。(5)阳离子聚合、阴离子聚合、自由基聚合的比较。(6)离子共聚。
  (七)阳离子聚合
  1、考试内容
  (1)阳离子聚合的单体;(2)阳离子引发体系;(3)阳离子聚合机理;(4)影响阳离子聚合的因素;(5)聚异丁烯和丁基橡胶。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)阳离子聚合常见单体与引发剂。(2)阳离子聚合机理。(3)影响阳离子聚合因素。(4)异丁烯的聚合和丁基橡胶。
  【熟悉内容】
  阳离子聚合反应动力学。
  (八)配位聚合
  1、考试内容
  (1)聚合物的立体异构现象;(2)配位聚合的基本概念;(3)Ziegler-Natta引发剂;(4)丙烯的配位聚合;(5)乙烯的配位聚合;(6)极性单体的配位聚合;(6)茂金属引发剂;(7)
  共轭二烯烃的配位聚合。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)配位聚合基本概念:配位聚合,有规立构聚合,定向聚合,立构规整聚合物,立构规整度,等规度。(2)Ziegler-Natta催化剂的组成及性质。(3)α-烯烃配位聚合机理(单金属机理,双金属机理,终止反应)。(4)二烯烃的配位聚合(丁二烯,异戊二烯)。(5)茂金属催化剂的特点。(6)配位聚合催化剂的发展。
  【熟悉内容】
  (1)影响Ziegler-Natta催化剂活性的因素;(2)配位聚合的应用。
  (九)开环聚合
  1、考试内容
  (1)环烷烃开环聚合热力学;(2)杂环开环聚合机理和动力学特征;(3)环氧化物的阴离子开环聚合;(4)其他环醚的阳离子开环聚合;(5)三聚甲醛(三氧六环)的阳离子开环聚合;(6)环酰胺开环聚合;(7)环硅氧烷的开环聚合;(8)聚磷氮烯;(9)羰基化合物的聚合。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)环烷烃开环聚合热力学;(2)环氧化物、环醚、三聚甲醛(三氧六环)、环酰胺、环硅氧烷的开环聚合,聚磷氮烯的合成方法。
  【熟悉内容】
  (1)聚合单体特征及动力学;(2)羰基化合物的聚合。
  (十)聚合物的化学反应
  1、考试内容
  (1)聚合物的基团反应;(2)接枝聚合反应和嵌段聚合反应;(3)聚合物的降解与交联;(4)聚合物的老化与防老化。
  2考试要求
  【掌握内容】
  (1)聚合物化学反应的基本概念:几率效应,邻近基团效应。(2)聚合物与小分子反应活性的比较及影响因素。(3)典型的聚合物的化学反应。(4)聚乙酸乙酯的反应。(5)芳香烃的取代反应。(6)制备嵌段聚合物及接枝聚合物常用的方法。(7)聚合物交联反应:橡胶的硫化、聚烯烃的过氧化物交联。(8)典型聚合物的热降解反应。
  【熟悉内容】
  (1)纤维素的反应。(2)光致交联固化。(3)氧化降解、光降解和光氧化降解、聚合物老
  化机理及老化的防止与利用。(4)功能高分子的定义及主要种类。
  高分子物理部分
  (一)高分子的链结构
  1、考试内容
  (1)高分子链的构型;(2)高分子链的内旋转和高分子链的柔顺性;(3)分子链的构象统计;(4)高分子晶格中链的构象;(5)蠕虫状链。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)化学组成:基团(极性与非极性),单体单元(均聚与共聚)及末端基。(2)键接结构:头-头(尾-尾)及头-尾结构。(3)构型(旋光异构,几何异构)。(4)高分子链的支化与交联。(5)基本概念:均方末端距,高斯链,构象。(6)高分子链长、末端距的计算方法;高分子链的柔顺性及本质。
  【熟悉内容】
  (1)高分子链构型的测定方法。(2)高分子链的旋转及构象统计。
  (二)高分子溶液
  1、考试内容
  (1)聚合物的溶解;(2)柔性高分子溶液热力学性质;(3)高分子溶液的相平衡;(4)聚电解质溶液;(5)聚合物的浓溶液。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)基本概念:溶度参数,Huggins参数,θ温度,第二维利系数A2,聚合物增塑,凝胶,冻胶。(2)高分子的溶解过程;溶剂对聚合物溶解能力判定原则;高分子溶液与理想溶液的偏差;Flory-Huggins高分子溶液理论;Flory-Krigbaum稀溶液理论。(3)Huggins参数、θ温度及第二维利系数A2之间的关系;θ溶液与理想溶液。(4)高分子浓溶液及应用。
  【熟悉内容】
  (1)Flory-Huggins晶格理论的假定条件及局限性。(2)第二维利系数的测定。
  (三)高分子的分子量和分子量分布
  1、考试内容
  (1)聚合物分子量的统计意义;(2)聚合物分子量的测定方法;(3)聚合物分子量分布及测定方法。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)基本概念:相对黏度,增比黏度,比浓黏度,比浓对数黏度,特性黏度,数均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量。(2)聚合物分子量的统计意义;常用的统计平均相对摩尔质量。(3)相对摩尔质量分布宽度及表示方法。(4)聚合物分子量的测定原理;不同测定方法的适用范围。(5)特性黏度和相对摩尔质量的关系。(6)高分子的分级方法。
  【熟悉内容】
  (1)Ubbelohde(乌氏黏度计)的原理。(2)Flory黏度理论。
  (四)高分子的聚集态结构
  1、考试内容
  (1)聚合物的非晶态;(2)聚合物的结晶态;(3)聚合物的取向结构;(4)高分子液晶;(5)高分子的多组份体系。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)基本概念:单晶,片晶,球晶,纤维状晶,串晶,伸直链晶体;结晶度,取向,取向度;内聚能密度,相容性。(2)Keller折叠链模型;无规线团模型;局部有序模型。(3)高分子链结晶动力学。(4)液晶的化学结构及晶型;向列型高分子液晶的流动特征。(5)结晶度及取向度的测定方法,液晶的表征。(6)高分子的多组份体系。
  【熟悉内容】
  (1)不同晶型的形成条件。(2)取向对聚合物材料的影响。
  (五)聚合物的分子运动
  1、考试内容
  (1)聚合物的分子运动的特点;(2)聚合物的玻璃化转变;(3)玻璃化温度与链结构的关系及其调节途径;(4)牛顿流体和非牛顿流体;(5)聚合物熔体的剪切黏度;(6)聚合物熔体的弹性表现;(7)拉伸黏度;(8)聚合物分子运动的研究方法。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)聚合物分子运动的特点。(2)玻璃化转变、粘弹转变、熔点。(3)玻璃化转变温度与链结构的关系。(4)基本概念:牛顿流体,非牛顿流体,表观黏度,零剪切黏度,剪切变稀(增稠),熔融指数,挤出胀大,熔体破裂,法向应力效应,黏度与频率依赖性。(5)聚合物熔体黏度测定方法。(6)聚合物熔体流动特性与分子结构关系。
  【熟悉内容】
  Rouse模型,管子模型及蛇行理论。
  (六)聚合物的力学性能
  1、考试内容
  (1)玻璃态和结晶态聚合物的力学性质;(2)高弹态;(3)粘弹态;(4)聚合物的塑性和屈服;(5)聚合物的断裂和强度。
  2、考试要求
  一、高弹性
  【掌握内容】
  (1)基本概念:杨氏模量,切变模量,本体模量,熵弹性。(2)橡胶高弹形变的特点与本质。
  【熟悉内容】
  (1)橡胶弹性动力学分析及统计理论。(2)典型的热塑性弹性体。
  二、聚合物的粘弹性
  【掌握内容】
  (1)基本概念:蠕变,应力松弛,动态粘弹性,滞后与阻尼,Boltzmann叠加原理,时-温等效原理,松弛(迟后)时间及其松弛(迟后)时间谱。(2)高分子材料(包括高分子固体,熔体及浓溶液)的力学行为特性,粘弹性本质。(3)描述聚合物粘弹性的力学模型及所描述的聚合物的力学过程。
  【熟悉内容】
  (1)Maxwell模型与Voigt(或Kelvin)模型的数学推导。(2)WLF方程及应用。(3)粘弹性的研究方法。
  三、聚合物的屈服和断裂
  【掌握内容】
  (1)基本概念:屈服应力,断裂应力,冲击强度,疲劳,银纹,剪切带,脆性断裂,韧性断裂,应力集中。(2)晶态、非晶态及取向聚合物应力-应变特点。(3)聚合物的屈服与增韧机理。(4)影响聚合物强度的因素与增强途径、机理。
  【熟悉内容】
  断裂理论。
  (七)聚合物的电学性质
  1、、、、考试内容考试内容考试内容考试内容
  (1)聚合物的极化及介电松弛行为;(2)聚合物的压电极化和焦电极化;(3)聚合物的驻极体及热释电;(4)聚合物的电击穿;(5)聚合物的静电现象;(6)聚合物的导电率;(7)有机导体及其结构化学;(8)离子导电;(9)聚合物的光导性。
  2、、、、考试要求考试要求考试要求考试要求
  【掌握内容】
  (1)基本概念:介电极化,介电松弛,掺杂,压电系数,焦电系数,聚合物压电体。(2)聚合物的导电率、导电聚合物的结构与导电性。
  【熟悉内容】
  (1)聚合物的电击穿。(2)高分子的静电现象。
  (八)聚合物的热性能、光学性能
  1、考试内容
  (1)聚合物的热稳定性和耐高温的聚合物材料;(2)聚合物的热膨胀;(3)聚合物的热传导;聚合物的光学性能。
  2、考试要求
  【掌握内容】
  (1)聚合物的热稳定性、热膨胀、热传导,热变形温度。(2)折光指数,透明度,雾度,双折射,散射。
  四试卷结构
  试题类型主要有:名词解释、判断题、填空题、选择题、计算题、简答题(包括写反应式、叙述反应原理、聚合物特性、聚合方法等),综合论述题。
  五参考教材
  (1)潘祖仁主编,《高分子化学》(第五版),化学工业出版社,2011。
  (2)何曼君等编,《高分子物理》(第三版),复旦大学出版社,2007。
  (3)符若文,李谷,冯开才编,《高分子物理》,化学工业出版社,2005。

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