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6000元2005年硕士研究生招生考试高分子化学(材料类)命题大纲2005年硕士研究生招生考试高分子化学(材料类)命题大纲第一部分 考试说明考试性质 高分子化学是我校为招收材料学、材料加工工程专业硕士研究生而设置的,由我校材料科学与工程学院命题。考试的评价标准是普通高等学校化学、化工、高分子材料及相近专业优秀本科生能达到的及格或及格以上水平。考试的学科范围 应考范围包括:高分子的基本概念及常识、自由基聚合、自由基共聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合、逐步聚合、聚合方法、聚合物的化学反应、聚合物分析及表征。评价目标 高分子化学是高分子化学、高分子材料及相关专业重要的专业基础课。本课程考试旨在考查考生是否掌握高分子化学的基本概念、基本理论、聚合物的基本合成方法、特点及应用,是否了解高分子相关的基本常识及分析方法。考试形与试卷结构 答卷方式:闭卷,笔试; 答题时间:180分钟; 各部分内容的考查比例: 高分子的基本概念: 5%自由基聚合及共聚合:25%离子聚合和配位聚合: 15%逐步聚合: 20%聚合方法: 10%聚合物的化学反应: 10%聚合物的分析及常识: 10%高分子化学实验: 5%题型比例 填空题 20%名词解释 20%简答题 25%计算题 15%论述题 20%参考书目 《高分子化学》,潘祖仁主编,第二版,化学工业出版社。第二部分 考查要点高分子化学的基本概念 高分子的基本概念 聚合物的分类与命名 大分子的结构与性能 自由基聚合 1、连锁聚合的单体结构与聚合类型 2、自由基聚合机理3、自由基链引发4、阻聚和缓聚自由基共聚合 二元共聚物的组成 竞聚率及单体和自由基的活性 Q-e概念 聚合方法 本体聚合 溶液聚合 悬浮聚合 乳液聚合 离子聚合 阴、阳离子聚合的特点机理 阴、阳离子聚合的单体、引发体系和引发作用 影响离子聚合的因素 自由基与离子聚合的比较 开环聚合 六、配位聚合Ziegler-Natta引发剂 聚合物的立构规整性 配位聚合的基本概念及重要的配位聚合物 逐步聚合反应 缩聚反应 线性缩聚反应的机理及聚合度的控制 逐步聚合的方法 重要的线型逐步聚合物 体型缩聚 凝胶化作用和凝胶点 八、聚合物的化学反应1、聚合物的相似转变2、功能高分子3、聚合度变大的化学转变4、老化与降解第三部分 考试样题高分子化学(材料类)一、填空(30分)工业上常用到一些简化名称或俗称,指它们的化学名称:聚碳——,PS——、PMMA——、PVC—— 。 聚合物可按用途分成五大类:——、——、——、——、——。 非晶高聚物随温度变化而出现三种力学状态分别是:——、——、——。 根据共聚物的微结构,自由基共聚物可分为四类:——、——、——、——。 连锁聚合可采用哪几种聚合方法:——、——、——、——。 影响聚合物反应活性的化学因素有:——、—— 聚合度变小的化学反应有:——、——。 聚苯乙烯为热塑性聚合物,环氧塑料为——聚合物,酚醛塑料为——、聚苯醚为——。 在离子聚合反应过程中,活性中心离子和反离子之间其的存在形式受哪些因素的影响——、——、——。 二、名词解释1. 共缩聚; 2. 平衡缩聚; 3. 高分子试剂; 4. 线型缩聚; 5. 凝胶点; 6. 平均官能度 7. 开环聚合; 8. ABS; 9. Ziegler-Natta引发剂; 10. 链节。三、简答试讨论丙烯进行自由基、离子和配位聚合时,能否形成高分子量聚合物的原因。 为什么进行离子聚合和配位聚合反应时需预先将原料和聚合容器净化、干燥、除去空气并在密闭条件下聚合? 下列烯类单体适合于何种机理聚合:自由基、阳离子或阴离子,并说明理由。 CH2=C(CH3)COOR;CH2=CHCl;CH2=C(CN)2;CH2=CHCH3。三大合成材料:塑料、橡胶、纤维在结构和性能方面的差异。 BPO、AIBN的化学名称及引发分解机理。 四、 计算 1、苯乙烯与丁二烯在5℃下进行自由基乳液共聚时r1=0.64, r2=1.38. 已知苯乙烯和丁二烯的均聚链增长速率常数分别为59和261 l/(mol.s),要求:(1)计算共聚时的反应速率常数。(2)比较两种单体和两种链自由基的反应活性的大小。(3)作出此共聚反应的F-f曲线。(4)要制得组成均一的共聚物需要采取什么措施.2、计算并绘出等物质量的己二酸己二胺在反应程度为0.99和0.995时的聚合度分布曲线,并比较两者分子量分布的宽度。五、论述 1、举例说明本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合的特性及应用2、试举例说明自由基、阴离子、阳离子的特征及机理绪论高分子物理学研究的对象,研究的内容;学习高分子物理学的意义第一章 高分子链的结构第一节 聚合物结构的层次1.1.1 结构的概念1.1.2 聚合物结构层次第二节 高分子的近程结构1.2.1 高分子的构造1.2.1.1 高分子的骨架形状1.2.1.2 结构单元的组成1.2.1.3 结构单元的键接1.2.2 高分子的构型1.2.2.1 旋光异构构型1.2.2.2 几何异构构型1.2.3 高分子近程结构研究方法简介第三节 高分子的远程结构1.3.1 高分子的大小1.3.1.1 高分子大小的特点与表征1.3.1.2 高分子大小与聚合物力学性能关系的一般规律1.3.2 高分子的构象1.3.2.1 构象及特点1.3.2.2 单键内旋转与构象1.3.2.3 对高分子构象的认识1.3.3 高分子的柔顺性1.3.3.1 高分子构象变化与高分子柔顺性1.3.3.2 影响高分子柔顺性的因素1.3.3.3 静态柔顺性与动态柔顺性1.3.3.4 链段第四节 高分子链构象的表征1.4.1 高分子链构象表征方法1.4.2 自由连接链1.4.2.1 均方末端距的几何算法1.4.2.2 均方末端距的统计算法1.4.3 受阻旋转链1.4.4.1 旋转势能具有偶函数特征的链1.4.4.2 旋转势能为非偶函数特征的链1.4.5 等效自由连接链1.4.6 高分子柔顺性的定量表征第二章 高分子的聚集态结构第一节 高分子聚集态结构的类型及影响因素第二节 高分子间的作用力2.2.1 高分子间作用力的类型及特点2.2.2 作用力大小的表征第三节 结晶聚合物结晶的结构与形态2.3.1 结晶结构的基本知识2.3.2 聚合物结晶的主要形态和结构2.3.2.1 单晶2.3.2.1 伸直链片晶2.3.2.3 球晶2.3.2.4 串晶2.3.2.5 柱晶2.3.2.6 纤维状晶体2.3.2.7 其它结晶形态第四节 结晶聚合物结构模型2.4.1 结晶聚合物结构的特征2.4.2 缨状胶束模型2.4.3 折叠链模型2.4.4 邻近松散折叠链模型2.4.5 隧道-折叠链模型2.4.6 插线板模型第五节 非结晶聚合物结构模型2.5.1 无规线团模型2.5.2 局部有序模型第六节 聚合物液晶态结构2.6.1 能呈现液晶态的聚合物结构特征2.6.2 高分子液晶的晶型2.6.3 高分子结构对液晶行为的影响2.6.4 液晶性聚合物溶液的性能2.6.5 聚合物液晶的应用第七节 取向态聚合物的结构2.7.1 取向结构的特征2.7.2 取向机理2.7.2.1 单轴取向2.7.2.2 双轴取向2.7.3 取向度及测定方法2.7.4 取向的意义第八节 多组分多相高分子材料结构概述2.8.1 共混改性聚合物的结构2.8.2 填充改性聚合物的结构第三章 聚合物的分子运动、力学状态与转变第一节 聚合物分子运动的特点3.1.1 运动单元的多重性3.1.2 分子运动的时间依赖性3.1.3 分子运动的温度依赖性3.1.4 分子运动的时-温等效性第二节 聚合物力学状态与转变的类型3.2.1 聚合物力学状态与转变的研究方法3.2.2 线型非结晶聚合物3.2.3 线型结晶聚合物3.2.4 线型结晶性非结晶聚合物3.2.5 交联聚合物第三节 聚合物的玻璃化转变3.3.1 玻璃化转变温度3.3.1.1 玻璃化转变温度的特征及意义3.3.1.2 玻璃化转变温度的测定方法3.3.2 玻璃化转变理论3.3.2.1 自由体积理论3.3.2.2 热力学理论3.3.2.3 动力学理论3.3.3 影响玻璃化转变温度的因素3.3.3.1 聚合物的结构3.3.3.2 改性聚合物的改性剂3.3.3.3 外场条件第四节 聚合物的结晶3.4.1 聚合物的结晶能力3.4.2 聚合物结晶动力学3.4.2.1 聚合物结晶过程3.4.2.2 聚合物结晶速度及测定方法3.4.2.3 影响结晶速度的因素3.4.3 聚合物的结晶度第五节 聚合物结晶热力学3.5.1 聚合物结晶熔融及熔点3.5.2 影响熔点的因素3.5.2.1 聚合物结构3.5.2.2 其他因素第四章 聚合物溶液的性质第一节 聚合物溶液的特点第二节 聚合物溶液的制备4.2.1 溶解过程4.2.2 溶剂的选择4.2.2.1 溶度参数4.2.2.2 选择溶剂的原则第三节 柔性链聚合物溶液的热力学性质4.3.1 Flory-Huggins晶格模型理论(平均场理论)4.3.1.1 溶液的混合熵4.3.1.2 溶液的混合焓4.3.1.3 溶液的混合自由能及混合化学势4.3.1.4 有关问题讨论4.3.2 Flory-Krigbaum稀溶液理论第四节 聚合物溶液的相平衡4.4.1 相分离4.4.2 渗透压4.4.3 交联聚合物的溶胀第五节 聚合物稀溶液的粘度4.5.1 聚合物溶液的粘度4.5.2 聚合物溶液的特性粘数4.5.2.1 影响特性粘数的因素4.5.2.2 非聚电解质溶液特性粘数的测求4.5.2.3 聚电解质溶液特性粘数的测求4.5.2.4 测求特性粘数的意义第六节 聚合物稀溶液的光散射4.6.1 光散射的一些基本知识4.6.2 分子量比较小的高分子稀溶液的光散射4.6.3 分子量比较大的高分子稀溶液的光散射第七节 聚合物浓溶液4.7.1 聚合物的增塑4.7.2 冻胶和凝胶4.7.3 聚合物溶液纺丝第五章 聚合物的分子量和分子量分布第一节聚合物分子量的测求5.1.1 聚合物统计平均分子量5.1.2 数均分子量的测定方法5.1.3 重均分子量的测定方法5.1.4 Z均分子量的测定方法5.1.5 粘均分子量的测定方法第二节聚合物分子量分布的测定5.2.1 聚合物分子量分布的表征5.2.2 沉淀与溶解分级法5.2.3 凝胶渗透色谱法5.2.3.1 方法原理5.2.3.2 分离机理5.2.3.3 凝胶渗透色谱仪5.2.3.4 色谱图的标定及数据处理第六章 聚合物的力学性能第一节 力学性能的一些基本量第二节 玻璃态、结晶态聚合物的强迫高弹性6.2.1 应力-应变曲线6.2.1.1 玻璃态聚合物的应力-应变曲线6.2.1.2 结晶态聚合物的应力-应变曲线6.2.1.3 交联聚合物的应力-应变曲线6.2.2 聚合物的屈服6.2.2.1 单轴拉伸应力分析6.2.2.2 剪切带6.2.2.3 银纹6.2.2.4 屈服判据6.2.3 影响拉伸应力-应变行为的因素6.2.3.1 高分子材料的结构6.2.3.2 外场条件第三节 高弹态聚合物的高弹性6.3.1 高弹性的特点6.3.2 高弹形变的分子运动机理6.3.3 高弹性的理论6.3.3.1 热力学理论6.3.3.2 统计理论6.3.4 影响高弹性的因素第四节 粘流态聚合物的粘性流动6.4.1 流动的类型6.4.2 流体的类型6.4.3 聚合物熔体、浓溶液的结构特征6.4.4 聚合物熔体、浓溶液剪切流动的特征6.4.5 聚合物熔体流变行为的表征6.4.5.1 剪切应力-剪切速率关系曲线6.4.5.2 熔体流动速率6.4.5.3 门尼粘度6.4.6 粘流温度6.4.7 影响聚合物熔体粘度的因素6.4.7.1 聚合物的结构6.4.7.2 外场条件6.4.8 聚合物熔体剪切粘度的测定6.4.9 聚合物熔体的弹性效应6.4.9.1 弹性表现6.4.9.2 影响弹性效应的因素6.4.10 拉伸流动第五节 聚合物的粘弹性6.5.1 粘弹性现象6.5.1.1 蠕变6.5.1.2 应力松弛6.5.1.3 滞后现象6.5.1.4 力学内耗及影响因素6.5.2 粘弹性的力学模型6.5.2.1 Maxwell模型6.5.2.2 Kelvin 模型6.5.2.3 多元件模型6.5.2.4 松弛时间谱与推迟时间谱6.5.3 粘弹性的分子理论6.5.4 Boltzmann原理6.5.5 时-温等效原理6.5.5.1 力学松弛的时-温等效原理6.5.5.2 时-温转换第六节 聚合物的强度与破坏6.6.1 聚合物力学强度的主要指标6.6.2 脆性断裂与韧性断裂6.6.3 聚合物脆性断裂的裂缝理论6.6.3.1 应力集中效应6.6.3.2 格里菲思(Griffith)线弹性断裂理论6.6.3.3 非线性断裂理论6.6.4 断裂的分子理论6.6.5 聚合物的强度6.6.5.1 理论强度与实际强度6.6.5.2 影响聚合物强度的因素6.6.5.3 聚合物的增强6.6.5.4 聚合物的增韧6.6.6 聚合物的疲劳第七章 聚合物的电学性能第一节聚合物的介电性7.1.1 聚合物的极化7.1.1.1 极化的类型及影响因素7.1.1.2 驻极体7.1.2 聚合物的介电损耗7.1.3 介电松弛7.1.4 聚合物介电强度7.1.4.1 电击穿机理7.1.4.2 影响介电强度的因素第二节 聚合物的导电性7.2.1 导电的原因及导电性的表征7.2.2 导电聚合物的结构与导电性7.2.3 复合型导电高分子材料第三节 聚合物的静电现象7.3.1 聚合物静电现象的意义7.3.2 静电的防治第四节 聚合物的其它电学性质7.4.1 压电效应7.4.2 热电效应7.4.3 光电效应第八章 聚合物的其它性能第一节 聚合物的热性能8.1.1 导热性8.1.2 热膨胀8.1.3 耐热性8.1.4 热稳定性第二节 聚合物的光学性能8.2.1 光的折射和非线性光学性能8.2.2 光的反射与吸收8.2.3 聚合物光学性质的应用第三节 聚合物的表面及界面性能8.3.1 表面及界面特性8.3.2 表面及界面特性的意义8.3.3 表面及界面改性8.3.4 表面及界面性质的表征