最新考研真题及资料:2024年中科院822高分子化学与物理
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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) 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)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。
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
(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
【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。
编制单位:中国科学院大学 日期: 2023 年 6 月 26 日