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中國科學院大學碩士研究生入學考試

《高分子化學與物理》考試大綱

本《高分子化學與物理》考試大綱適用于中國科學院大學高分子化學與物理專業的碩士研究生入學考試。高分子化學與物理是化學學科的基礎理論課。高分子化學內容主要包括連鎖聚合反應、逐步聚合反應和聚合物的化學反應等聚合反應原理，要求考生熟悉相關高分子化學的基本概念，掌握常用高分子化合物的合成方法、合成機理及大分子化學反應，能夠寫出主要聚合物的結構式，熟悉其性能并且能夠對給出的現象給以正確、合理的解釋。高分子物理內容主要包括高分子的鏈結構與聚集態結構，聚合物的分子運動，聚合物的溶液性質以及聚合物的流變性能、力學性能、介電性能、導電性能和熱性能等，要求考生熟悉相關高分子物理的基本概念，掌握有關聚合物的多層次結構及主要物理、機械性能的基本理論和基本研究方法。考生應具備運用高分子化學與物理的知識分析問題、解決問題的能力。

一、考試基本要求

1. 熟練掌握高分子化學與物理的基本概念和基礎理論知識;

2. 能夠靈活運用所學知識來分析問題、解決問題。

二、考試方式與時間

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

三、考試主要內容和要求

高分子化學部分

(一)緒論

1、考試內容

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

2、考試要求

【掌握內容】

(1)基本概念：單體、聚合物、聚合反應、結構單元、重復單元、單體單元、鏈節、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) 從不同角度對聚合物進行分類。(4)常用聚合物的命名、來源、結構特征。(5)線性、支鏈形和體形大分子。(6)聚合物相對分子質量及其分布。(7)大分子微結構。(8)聚合物的物理狀態和主要性能。

【熟悉內容】

(1)系統命名法。(2)典型聚合物的名稱、符號及重復單元。(3)聚合物材料和機械強度。

【了解內容】

高分子化學發展歷史。

(二)逐步聚合反應

1、考試內容

(1)縮聚反應;(2)線形縮聚反應機理;(3)線形縮聚動力學;(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。

2、考試要求

【掌握內容】

(1)逐步聚合的基本概念： 官能團，平均官能度，線形縮聚，反應程度，當量系數，體型縮聚，無規預聚物，結構預聚物，凝膠化作用，凝膠點。 (2)縮聚反應的類型及典型聚合物的命名。(3)逐步聚合反應的特點。(4)逐步聚合官能團等活性理論。(5)縮聚反應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法和統計法計算體型逐步聚合反應的凝膠點。(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。

【熟悉內容】

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

(三)自由基聚合

1、考試內容

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

2、考試要求

【掌握內容】

(1)自由基聚合的單體。(2)自由基基元反應每步反應特征;自由基聚合反應特征。(3)常用引發劑的種類;引發劑分解動力學;引發劑效率;影響引發劑效率的因素;引發劑選擇原則。(4)聚合動力學研究方法;自由基聚合微觀動力學方程推導;自由基聚合反應速率常數;自動加速現象。(5)無鏈轉移反應時的分子量;鏈轉移反應對聚合度的影響。(6)影響聚合反應速率和分子量的因素(溫度、壓力、單體、引發劑)。(7)阻聚與緩聚。(8)聚合熱力學。

【熟悉內容】

(1)熱聚合、光引發聚合、輻射聚合、等離子體引發聚合、微波引發聚合。(2)聚合過程中速率變化的類型。(3)自由基聚合的相對分子質量分布。(4)反應速率常數的測定。

【了解內容】

熱引發和光引發動力學。

(四)自由基共聚合

1、考試內容

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

2、考試要求

【掌握內容】

(1)共聚合基本概念： 無規共聚物，接枝共聚物，交替共聚物，嵌段共聚物，競聚率，恒比點。 (2)共聚物的分類和命名。 (3)二元共聚組成微分方程推導。(4)理想共聚、交替共聚、非理想共聚(有或無恒比點)的定義，根據競聚率值判斷兩單體對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)共聚物微觀結構與鏈段分布。(7)單體和自由基活性的表示方法，取代基的共軛效應、極性效應及位阻效應對單體和自由基活性的影響。(8)Q-e值的物理意義，如何通過Q、e值判斷兩單體的共聚情況，Q-e方程的優點與不足。

【熟悉內容】

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

(五)聚合方法

1、考試內容

(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

【掌握內容】

(1)四種聚合實施方法的基本組成及優缺點。(2)懸浮聚合與乳液聚合的機理及動力學。

【熟悉內容】

(1)典型聚合物的聚合實施方法。(2)聚合方法的選擇。

(六)陰離子聚合

1、考試內容

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

2、考試要求

【掌握內容】

(1)陰離子聚合常見單體與引發劑。 (2) 陰離子聚合機理,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、特點及應用。(5) 陽離子聚合、陰離子聚合、自由基聚合的比較。(6)離子共聚。

(七)陽離子聚合

1、考試內容

(1)陽離子聚合的單體;(2)陽離子引發體系;(3)陽離子聚合機理;(4)影響陽離子聚合的因素;(5)聚異丁烯和丁基橡膠。

2、考試要求

【掌握內容】

(1)陽離子聚合常見單體與引發劑。(2)陽離子聚合機理。(3)影響陽離子聚合因素。

(4)異丁烯的聚合和丁基橡膠。

【熟悉內容】

陽離子聚合反應動力學。

(八)配位聚合

1、考試內容

(1)聚合物的立體異構現象;(2)配位聚合的基本概念;(3)Ziegler-Natta引發劑;(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)茂金屬引發劑;(7)

共軛二烯烴的配位聚合。

2、考試要求

【掌握內容】

(1)配位聚合基本概念：配位聚合，有規立構聚合，定向聚合，立構規整聚合物，立構規整度，等規度。(2)Ziegler-Natta催化劑的組成及性質。(3)α-烯烴配位聚合機理(單金屬機理，雙金屬機理，終止反應)。(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。(6)配位聚合催化劑的發展。

【熟悉內容】

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

(九)開環聚合

1、考試內容

(1)環烷烴開環聚合熱力學;(2)雜環開環聚合機理和動力學特征;(3)環氧化物的陰離子開環聚合;(4)其他環醚的陽離子開環聚合;(5)三聚甲醛(三氧六環)的陽離子開環聚合;(6)環酰胺開環聚合;(7)環硅氧烷的開環聚合;(8)聚磷氮烯;(9)羰基化合物的聚合。

2、考試要求

【掌握內容】

(1)環烷烴開環聚合熱力學;(2)環氧化物、環醚、三聚甲醛(三氧六環)、環酰胺、環硅氧烷的開環聚合，聚磷氮烯的合成方法。

【熟悉內容】

(1) 聚合單體特征及動力學;(2)羰基化合物的聚合。

(十)聚合物的化學反應

1、考試內容

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

2、考試要求

【掌握內容】

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

【熟悉內容】

(1)纖維素的反應。(2)光致交聯固化。(3)氧化降解、光降解和光氧化降解、聚合物老化機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)高分子的鏈結構

1、考試內容

(1)高分子鏈的構型;(2)高分子鏈的內旋轉和高分子鏈的柔順性;(3)分子鏈的構象統計;(4)高分子晶格中鏈的構象;(5)蠕蟲狀鏈。

2、考試要求

【掌握內容】

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

【熟悉內容】

(1)高分子鏈構型的測定方法。(2)高分子鏈的旋轉及構象統計。

(二)高分子溶液

1、考試內容

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

2、考試要求

【掌握內容】

(1)基本概念： 溶度參數，Huggins參數，θ溫度，第二維利系數A2，聚合物增塑，凝膠，凍膠。 (2)高分子的溶解過程;溶劑對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、θ溫度及第二維利系數A2之間的關系;θ溶液與理想溶液。(4)高分子濃溶液及應用。

【熟悉內容】

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

(三)高分子的分子量和分子量分布

1、考試內容

(1)聚合物分子量的統計意義;(2)聚合物分子量的測定方法;(3)聚合物分子量分布及測定方法。

2、考試要求

【掌握內容】

(1)基本概念： 相對黏度，增比黏度，比濃黏度，比濃對數黏度，特性黏度，數均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量。(2)聚合物分子量的統計意義;常用的統計平均相對摩爾質量。(3)相對摩爾質量分布寬度及表示方法。(4)聚合物分子量的測定原理;不同測定方法的適用范圍。(5)特性黏度和相對摩爾質量的關系。(6)高分子的分級方法。

【熟悉內容】

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

(四)高分子的聚集態結構

1、考試內容

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

2、考試要求

【掌握內容】

(1)基本概念： 單晶，片晶，球晶，纖維狀晶，串晶，伸直鏈晶體;結晶度，取向，取向度;內聚能密度，相容性。 (2)Keller折疊鏈模型;無規線團模型;局部有序模型。(3)高分子鏈結晶動力學。(4)液晶的化學結構及晶型;向列型高分子液晶的流動特征。(5)結晶度及取向度的測定方法，液晶的表征。(6)高分子的多組份體系。

【熟悉內容】

(1)不同晶型的形成條件。(2)取向對聚合物材料的影響。

(五)聚合物的分子運動

1、考試內容

(1)聚合物的分子運動的特點;(2)聚合物的玻璃化轉變;(3)玻璃化溫度與鏈結構的關系及其調節途徑;(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;(7)拉伸黏度;(8)聚合物分子運動的研究方法。

2、考試要求

【掌握內容】

(1)聚合物分子運動的特點。(2)玻璃化轉變、粘彈轉變、熔點。(3)玻璃化轉變溫度與鏈結構的關系。(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，擠出脹大，熔體破裂，法向應力效應，黏度與頻率依賴性。(5)聚合物熔體黏度測定方法。(6)聚合物熔體流動特性與分子結構關系。

【熟悉內容】

Rouse模型，管子模型及蛇行理論。

(六)聚合物的力學性能

1、考試內容

(1)玻璃態和結晶態聚合物的力學性質;(2)高彈態;(3)粘彈態;(4)聚合物的塑性和屈服;(5)聚合物的斷裂和強度。

2、考試要求

一、高彈性

【掌握內容】

(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與本質。

【熟悉內容】

(1)橡膠彈性動力學分析及統計理論。(2)典型的熱塑性彈性體。

二、聚合物的粘彈性

【掌握內容】

(1)基本概念： 蠕變，應力松弛，動態粘彈性, 滯后與阻尼，Boltzmann疊加原理，時-溫等效原理，松弛(遲后)時間及其松弛(遲后)時間譜。 (2)高分子材料(包括高分子固體，熔體及濃溶液)的力學行為特性，粘彈性本質。(3)描述聚合物粘彈性的力學模型及所描述的聚合物的力學過程。

【熟悉內容】

(1)Maxwell模型與Voigt(或Kelvin)模型的數學推導。(2)WLF方程及應用。(3)粘彈性的研究方法。

三、聚合物的屈服和斷裂

【掌握內容】

(1)基本概念： 屈服應力，斷裂應力，沖擊強度，疲勞，銀紋，剪切帶，脆性斷裂，韌性斷裂，應力集中。(2)晶態、非晶態及取向聚合物應力-應變特點。(3)聚合物的屈服與增韌機理。(4)影響聚合物強度的因素與增強途徑、機理。

【熟悉內容】

斷裂理論。

(七)聚合物的電學性質

1、考試內容

(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)聚合物的靜電現象;(6)聚合物的導電率;(7)有機導體及其結構化學;(8)離子導電;(9)聚合物的光導性。

2、考試要求

【掌握內容】

(1)基本概念：介電極化，介電松弛，摻雜，壓電系數，焦電系數，聚合物壓電體。(2)聚合物的導電率、導電聚合物的結構與導電性。

【熟悉內容】

(1)聚合物的電擊穿。(2)高分子的靜電現象。

(八)聚合物的熱性能、光學性能

1、考試內容

(1)聚合物的熱穩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;聚合物的光學性能。

2、考試要求

【掌握內容】

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

四、試卷結構

試題類型主要有: 名詞解釋、判斷題、填空題、選擇題、計算題、簡答題(包括寫反應式、敘述反應原理、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》(第五版)，化學工業出版社，2011。

(2)何曼君等編，《高分子物理》(第三版)，復旦大學出版社，2007。

(3)符若文, 李谷, 馮開才編，《高分子物理》，化學工業出版社，2005。