博士研究生入学考试高分子化学和物理考试大纲.DOC

1、博士研究生入学考试 高分子化学和物理 考试大纲 一、 考试要求 本高分子化学与物理考试大纲适用于化学工程 及技术一级学科功能材料及应用方向的 博士 研究生入学考试 ，要求考生较为全面系统地掌握高分子化学和物理的基本概念，具备较强的分析与解决实际问题的能力。 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 ，

2、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 。 二、考试内容 和要求 本科目考试范围为高分子化学和物理的基础知识，所涉及的面较广，但不求很深。要求考生掌握大纲中规定的内容，并能在理解的基础上灵活地运用。 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

3、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）

4、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

5、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。（ 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。 （三）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）竟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：

6、无规共聚物，接枝共聚物，交替共聚物，嵌段共聚物，竟聚率，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，根据竟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）单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）

7、影响竟聚率的因素和竟聚率测定方法 。（ 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。 （四）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 。 （五）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

8、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。 （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

9、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 )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

10、单体特征及动力学；（ 2）羰基化合物的聚合。 （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） 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

11、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）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，

12、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 。 （十）聚合物的化

13、学反应 1、考试内容 （ 1）聚合物的基团反应；（ 2）接枝和嵌段；（ 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】 a) 纤维素的反应 。（ 2） 光致交联固化 。（ 3） 氧化降解、 光

14、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 ，如 共轭导电聚合物（有机金属合 成及材料应用的基本知识） 高分子物理部分 （一） 高分子链的 近程结构 1、考试内容 （ 1） 聚合物分子内与分子间的相互作用；（ 2）高分子链的近程结构。 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；梯形与螺旋型结构。（ 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 。 【熟悉内容】 高分子链构 型 的测定方法 。 （二）高分子链的远程结构 1、考

15、试内容 （ 1）高分子链的内旋转和高分子链的柔顺性； （ 2）分子链的构象统计；（ 3）高分子晶格中链的构象；（ 4）蠕虫状链；（ 5）刚性链结构。 2、考试要求 【掌握内容】 （ 1） 基本概念： 均方末端距，高斯链，构象 。（ 2） 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】 高分子链的旋转及构象统计 。 （三）高分子的聚集态结构 1、考试内容 （ 1）高聚物非晶态；（ 2）高聚物的结晶态；（ 3）高聚物的取向结构；（ 4）高分子液晶；（ 5）高分子合金。 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

16、 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） 高分子合金 。 【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。 （四）高聚物的分子运动 1、考试内容 （ 1）高聚物的分子运动的特点；（ 2）高聚物的玻璃化转变；（ 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）聚合物熔体的剪切粘度 ；（ 6）聚合物熔体的弹性

17、表现；（ 7）拉伸粘度。（ 8）高聚物分子运动的研究方法。 2、考试要求 【掌握内容】 （ 1）高聚物分子运动的特点。（ 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，表观粘度， 零剪切粘度，剪切变稀(增稠 ), 熔融指数，挤出胀大，熔体破裂，法向应力效应，粘度 与频率依赖性。（ 5） 聚合物熔体粘度测定方法。 （ 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 。 （五）高聚物的力学性能 1、考试 内容 （ 1）玻璃态和结晶态高聚物的力学性质；（ 2）高弹态；（ 3）粘弹态；（

18、4）高聚物的塑性和屈服；（ 5）高聚物的断裂和强度。 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

19、） 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。 （六） 聚合物的 电学性质 1、考试内容 （ 1）高聚物的极化及介电

20、松弛行为；（ 2）高聚物的压电极化和焦电极化；（ 3）高聚物的驻极体及热释电；（ 4）高聚物的电击穿；（ 5）高聚物的静电现象；（ 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 【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）高聚物的导电率、 导电聚合物的结构与导电性。 【熟悉内容】 高聚物的 电击穿，高分子的静电现象。 （七）聚合物的 热性能、光学性能 1、考试内容 （ 1）高聚物的热稳定性和耐高温的聚合物材料；（ 2）高聚物的热膨胀；（ 3）高聚物的热传导；高聚

21、物的光学性能。 2、考试要求 【掌握内容】 （ 1）高聚物的热稳定性、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。 （八）高分子溶液 1、考试内容 （ 1）高聚物的溶解；（ 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， 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-Kr

22、igbaum 稀溶液理论。 （ 3） Huggins 参数、 温度及第二维利系数 A2 之间的关系； 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。 （九）高聚物的分子量 和分子量分布 1、考试内容 （ 1）高聚物分子量的统计意义；（ 2）高聚物分子量的测定方法；（ 3）高聚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： 相对粘度，增比粘度，比浓粘度，比浓对数粘度，特性粘度，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

23、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） 特性粘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（乌氏粘度计）的原理 。（ 2） Flory 粘度理论 。 三 、试卷结构 试题类型主要有 : 名词解释、判断题、填空题、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。 四、参考书目 1、 高分子物理（第三版） ， 何曼君等编，复旦大学出版社， 2007 2、 高聚物结构、性能与测试 ， 焦剑，雷渭媛 .，化学工业出版社 3、 高分子化学（第三版），潘祖仁，化学工业出版社， 2003