第一部分

高分子化學考試大綱

一、 課程基本信息

課程中文名稱：高分子化學

課程英文名稱：Polymer Chemistry

二、 課程的性質與任務

高分子化學是高分子材料科學與工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，是研究高分子化合物的合成原理和化學反應的一門學科。它的任務是使學生較熟練的掌握高分子化合物的合成反應原理和控制方法掌握高分子的基本概念和化學反應特征，培養(yǎng)學生具有初步控制聚合反應及選擇聚合反應方法的能力。通過本課程的教學，使學生掌握聚合反應原理，合成方法，聚合物結構、性能與應用的關系。培養(yǎng)學生獨立分析和解決高分子化學問題的能力，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和創(chuàng)新精神。

三、 課程教學基本要求

學生學完本課程后，應達到如下要求：

1.根據(jù)所學的高分子化學基本原理，能夠合成出所需要的高分子化合物;

2.能夠選擇較好的聚合實施方法，能夠制定出大致的工藝流程，能夠較好的確定聚合參數(shù);

3.對于高分子合成過程中出現(xiàn)的問題，能夠運用所學的理論知識加以解決。

4. 對于高分子材料在生產(chǎn)、生活領域的應用較為熟悉。

四、 理論教學內容和基本要求

1.緒論

(1) 引言

(2) 高分子的基本概念

(3) 聚合物分類和命名

(4) 聚合反應

(5) 分子量

(6) 高分子的鏈結構

(7) 大分子的微觀結構

(8) 大分子的聚集態(tài)結構

基本要求：

(1) 掌握：高分子化合物的基本概念、分類和命名、分子量及分布概念;

(2) 理解：線型、支鏈和體型大分子以及高分子的微觀結構;

(3) 了解：聚合物的物理狀態(tài)和主要性能，高分子材料和機械強度以及高分子化學簡史。

2.自由基聚合

(1) 引言

(2) 連鎖聚合的單體

(3) 自由機聚合機理

(4) 鏈引發(fā)反應

(5) 聚合速率

(6) 分子量和鏈轉移

(7) 阻聚和緩聚

基本要求：

本章是高分子化學的重點章之一

(1) 掌握：自由基聚合機理及特征，主要引發(fā)劑種類及引發(fā)機理，自由基聚合反應動力學及影響聚合速率的因素，分子量及其影響因素;

(2) 理解：引發(fā)劑，引發(fā)作用，引發(fā)效率，自由基的特性，單體的特性，穩(wěn)態(tài)理論，自由機等活性理論，鏈轉移，阻聚和緩聚等基本概念;

(3) 了解：光、熱、輻射等其他引發(fā)作用。

3.自由基共聚合

(1) 引言

(2) 二元共聚物的概念

(3) 二元共聚物組成方程

(4) 二元共聚曲線及組成控制

(5) 單體和自由基的活性

(6) Q-e概念

基本要求：本章是高分子化學的重點章之一

(1) 掌握：共聚物組成與單體組成的關系，競聚率的意義;二元共聚組成曲線，轉化率與共聚物組成的關系，共聚物組成的控制方法;

(2) 理解：自由基及單體的活性與取代基的關系;

(3) 了解：多元共聚，Q-e概念及共聚合速率以及共聚物組成序列分布。

4.聚合方法

(7) 引言

(8) 本體聚合

(9) 溶液聚合

(10) 懸浮聚合

(11) 乳液聚合

基本要求

(1) 了解：各種聚合方法的特點;

(2) 了解：懸浮聚合、乳液聚合機理及動力學

5.離子聚合

(1) 引言

(2) 陰離子聚合

(3) 陽離子聚合

(4) 自由基聚合與離子聚合的比較

(5) 開環(huán)聚合

基本要求

(1) 掌握：離子型聚合的單體與引發(fā)劑的匹配關系，活性聚合及活性聚合物，離子聚合的活性種形式、反應機理及其特點;

(2) 了解：溶劑、溫度及反離子對反應速率及分子量的影響，了解異構化聚合，開環(huán)聚合等基本概念。

6.配位聚合

(1) 引言

(2) 聚合物的立構規(guī)整性

(3) 配位聚合的基本概念

(4) Ziegler-Natta引發(fā)體系

(5) α-烯烴的配位陰離子聚合

(6) 二烯烴的配位陰離子聚合物

基本要求

(1) 掌握：聚合物的立構現(xiàn)象，等規(guī)度、定向聚合、配位聚合等基本概念，Ziegler-Natta引發(fā)體系;

(2) 理解：丙烯的配位陰離子聚合機理及定向原因;

(3) 了解：二烯烴的配位陰離子聚合。

7.逐步聚合反應

本章是重點章節(jié)之一

(1) 引言

(2) 縮聚反應

(3) 線型縮聚反應的機理

(4) 線型縮聚反應動力學

(5) 影響線型縮聚物聚合度的因素和控制方法

(6) 逐步聚合的方法

(7) 線型逐步聚合原理和方法的應用及重要線型逐步聚合物

(8) 體形縮聚

(9) 凝膠化作用和凝膠點

基本要求

(1) 掌握：逐步聚合反應的特點，線型縮聚反應中影響聚合度的因素及控制聚合度的方法，反映程度、官能度、官能團等活性、凝膠現(xiàn)象、凝膠點等基本概念;

(2) 了解：線型縮聚反應動力學，體型縮聚反應中凝膠點的預測方法，逐步聚合的實施方法，重要線型縮聚產(chǎn)物的合成方法及用途。

8.聚合物的化學反應

(1) 引言

(2) 聚合物的反應活性及影響因素

(3) 聚合物的相似轉變

(4) 功能高分子

(5) 聚合度變大的相似轉變

(6) 降解

(7) 聚合物的老化和防老化

基本要求

(1) 掌握：聚合物側基化學反應的特點，聚合物相似轉變、接枝、擴鏈，交聯(lián)等基本概念及反應原理;

(2) 了解：功能高分子，聚合物的降解，老化反應及防老化原理。

五、 考試輔導書

1.潘祖仁. 高分子化學(第五版). 北京：化學工業(yè)出版社, 2013

2. 王槐三. 高分子化學教程(第三版). 北京：科學出版社, 2011.

3. 林尚安. 高分子化學. 北京：科學出版社，2000.

第二部分

《高分子物理》考試大綱

一、課程基本信息

課程中文名稱：高分子物理

課程英文名稱： Polymer Physics

二、課程的性質與任務

高分子物理學的主要內容是闡述高分子材料的結構與性能之間的關系 , 它與高分子材料的設計、合成、改性、成型加工和實際應用等都具有非常密切的關系 , 是材料化學專業(yè)的最重要的專業(yè)技術基礎課之一。

本課程的教學目的是使學生掌握高分子材料的結構與性能之間的內在聯(lián)系及其規(guī)律 , 為后續(xù)的高聚物成型加工工藝等專業(yè)課程打下堅實的基礎。它的主要任務就是系統(tǒng)闡述高分子的運動和高分子材料的高彈性、粘彈性、流變性、電性能和熱力學性能。

三、課程教學基本要求

通過本課程的教學，應使學生達到如下要求：

1. 能夠獨立的閱讀其他的高分子物理教材、參考書以及與高分子物理相關的文獻資料專著，并能理解其主要內容，寫出條理清晰的筆記、小結或心得

2. 基本掌握大分子微觀結構與宏觀性能之間的內在聯(lián)系與規(guī)律，了解各種物理模型及其與實際狀態(tài)的差異，并能深入了解最常用高分子材料的結構與性能特征。

3. 能根據(jù)需要和實際條件，應用高分子物理的基本理論、觀點和方法分析、研究、計算或估算一般難度的畢業(yè)論文和教研中的高分子物理問題，并為后續(xù)的高分子加工成型工藝課程打下良好的理論基礎。

四、理論教學內容和基本要求

1 .緒論

( 1 )本學科簡史。

( 2 )高分子材料的特點、在國民經(jīng)濟與高科技領域中的應用。

( 3 )課程內容、學習方法、學習目的。

基本要求：

( 1 )了解高分子物理學所研究的對象及課程發(fā)展歷史;

( 2 )了解高分子的特征、與小分子的不同之處;

( 3 )了解課程的在高分子材料與工程專業(yè)中的地位;

2 .高分子鏈的結構

( 1 )單個高分子鏈的基本化學結構;

( 2 )構型的概念;

( 3 )構象的概念;

( 4 )高分子鏈的柔順性的概念及主要影響因素;

( 5 )均方末端距的幾何計算法;

( 6 )高分子鏈柔順性的表征;

( 7 )晶體和溶液中的構象;

( 8 )一般了解蠕蟲狀鏈;

基本要求：

( 1 )了解單個高分子鏈的基本化學結構及構造，高分子鏈的構型;

( 2 )理解當分子鏈的組成、構型、構造不同時，高分子材料的性能會有很大差別。

( 3 )掌握高分子鏈的構象、柔順性和鏈段的概念，以及柔順性的影響因素。

重點難點：高分子的構型與構象之間的區(qū)別，高分子的構象與柔順性及其表征。

3 .高分子的聚集態(tài)結構

( 1 )內聚能密度的概念;

( 2 )晶體結構的基本概念;

( 3 )各種結晶形態(tài)和形成條件;

( 4 )聚合物晶態(tài)結構模型;

( 5 )結晶度及其測定方法;

( 6 )非晶態(tài)結構模型( Yeh 兩相球粒模型和 Flory 無規(guī)線團模型);

( 7 )液晶態(tài)的基本概念;

( 8 )液晶的結構特征和形成條件;

( 9 )液晶的特性和應用;

( 10 )聚合物的取向現(xiàn)象、取向機理、取向度的表征和應用;

( 11 )高分子合金的概念、相容性和組分含量與織態(tài)結構的關系;

( 12 )非相容高分子合金的增容方法和相容性表征;

基本要求：

( 1 )了解內聚能密度、晶體結構的基本概念;

( 2 )掌握聚合物非晶態(tài)和晶態(tài)結構特征，取向的概念及其對性能的影響;

( 3 )了解結晶度概念及其測定方法，晶態(tài)結構和非晶態(tài)結構的模型;

( 4 )了解高分子共混物和復合材料的織態(tài)結構、高分子液晶的結構，理解各種結構對性能的影響。

重點難點： 聚合物非晶態(tài)和晶態(tài)結構特征，取向、液晶態(tài)的概念及其對性能的影響。

4 .高分子溶液

( 1 )聚合物的溶解過程;

( 2 )溶劑的選擇原則;

( 3 )溶解度參數(shù)的概念和測定;

( 4 )Flory—Huggins 晶格模型理論的基本假設和高分子溶液熱力學相關的基本公式;

( 5 )相互作用參數(shù)和第二維力系數(shù)(A2)的物理意義;

( 6 )q 溶液的含義和 q 條件;

( 7 )滲透壓的概念及公式的應用;

( 8 )高分子溶液及多組分聚合物的相圖和相分離機理;

( 9 )高分子濃溶液在聚合物增塑和溶液紡絲中的應用;

( 10 )溶膠與凍膠的概念;

( 11 )了解聚電解質溶液的特點和基本應用;

基本要求：

( 1 )了解不同聚合物的溶解過程差異;

( 2 )掌握溶度參數(shù)概念及溶劑選擇的規(guī)律、增塑作用。

( 3 )掌握從 Flory—Huggins 晶格模型理論出發(fā)，所推導出的高分子溶液混合過程的混合熱、混合熵、混合自由能和化學位與小分子理想溶液的差別及產(chǎn)生差別的原因;

( 4 )理解何為 ? 溶液，相分離及其機理;

( 5 )了解濃溶液的重要特點及聚電解質的特點與應用。

重點難點： 溶度參數(shù)概念及溶劑選擇的規(guī)律，高分子溶液熱力學相關的基本公式

5 .高聚物的分子量和分子量分布

( 1 )各種平均分子量的統(tǒng)計意義和表達式;

( 2 )分子量分布寬度的表示方法(多分散系數(shù)、多分散指數(shù)、微分分布曲線、積分分布曲線);

( 3 )端基分析法、氣相滲透法、粘度法測分子量的基本原理、基本公式、測試方法、所測分子量的為哪一種平均分子量和分子量范圍;

( 4 )聚合物的沉淀與溶解分級方法、原理，畫出積分分布曲線和微分分布曲線;

( 5 ) GPC 的分離機理、實驗方法、數(shù)據(jù)處理;

基本要求：

( 1 )了解高聚物分子量的統(tǒng)計意義及分子量分布的表示方法。

( 2 )掌握應用高分子溶液性質測定分子量及分布的基本原理和基本方法 ( 膜滲透壓法、光散射法、粘度法和凝膠滲透色譜法，及溶解度分級 )

重點難點：各種統(tǒng)計平均分子量和分子量分布的表達式、表示方法及測量手段; GPC 測量分子量及分子量分布的方法和原理。

6 .聚合物的轉變與松弛

( 1 )聚合物分子熱運動的主要特點;

( 2 )模量(或形變) — 溫度曲線上的各種力學狀態(tài)和轉變所對應的分子運動情況;

( 3 )玻璃化轉變的現(xiàn)象、自由體積理論，一般了解熱力學和動力學理論;

( 4 )玻璃化溫度的測定方法和影響因素及調節(jié);

( 5 )聚合物的分子結構和結晶能力的關系;

( 6 )等溫結晶動力學方程和應用;

( 7 )結晶聚合物的熔融過程的特點和熔點的影響因素;

基本要求：

( 1 )了解聚合物分子熱運動的主要特點;

( 2 )理解模量(或形變) — 溫度曲線上的各種力學狀態(tài)和轉變所對應的分子運動情況;

( 3 )掌握玻璃化轉變的現(xiàn)象、自由體積理論，以及玻璃化溫度的測定方法和影響因素及調節(jié);

( 4 )理解分子結構和結晶能力的關系;等溫結晶動力學方程和應用;結晶聚合物的熔融過程的特點和熔點的影響因素。

重點難點：掌握玻璃化轉變過程中所對應的自由體積理論、玻璃化溫度、玻璃化溫度的測定方法及影響因素和調節(jié)手段; 分子運動與分子結構和力學狀態(tài)之間的關系。

7 .橡膠彈性

( 1 )橡膠彈性的特點;

( 2 )通過熱力學分析掌握橡膠彈性的本質;

( 3 )橡膠狀態(tài)方程及一般修正;

( 4 )一般了解 “ 幻影網(wǎng)絡 ” 理論和和唯象理論;

( 5 )熟習橡膠和熱塑性彈性體結構與性能關系;

基本要求：

( 1 )了解橡膠彈性的特點;

( 2 )掌握橡膠彈性本質及在受力狀態(tài)下的應力、應變、溫度和分子結構之間相互關系。

重點難點：掌握橡膠彈性本質及在受力狀態(tài)下的應力、應變、溫度和分子結構之間相互關系。

8 .聚合物的粘彈性

( 1 )聚合物的粘彈性現(xiàn)象和分子機理(包括蠕變現(xiàn)象、應力松弛現(xiàn)象、滯后現(xiàn)象、力學損耗);

( 2 )粘彈性的力學模型理論( Maxwell 模型、 Kelvin 模型和多元件模型);

( 3 )松弛時間譜和推遲時間譜的物理意義;

( 4 )一般了解分子理論;

( 5 ) Boltzmann 疊加原理及應用;

( 6 )時溫等效原理( WLF 方程)及應用;

( 7 )測定高聚物粘彈性的實驗方法;

( 8 )掌握儲能模量、損耗模量、損耗角正切、對數(shù)減量之間關系;

( 9 )建立分子運動與動態(tài)力學譜之間的關系;

基本要求：

( 1 )掌握聚合物的粘彈性現(xiàn)象和分子機理;測定高聚物粘彈性的實驗方法;

( 2 )了解粘彈性的力學模型理論分子理論

( 3 )掌握時溫等效原理( WLF 方程)及應用;

( 4 )理解儲能模量、損耗模量、損耗角正切、對數(shù)減量之間關系。

重點難點：聚合物材料在受力情況下所產(chǎn)生的各種粘彈性現(xiàn)象、分子運動機理、力學模型及數(shù)學描述;時溫等效原理及其應用

9 .聚合物的屈服和斷裂

( 1 )聚合物應力 — 應變曲線、從該曲線所能獲得的重要信息，以及各種因素對應力 — 應變曲線影響;

( 2 )屈服現(xiàn)象和機理，銀紋、剪切帶的概念，了解屈服判據(jù);

( 3 )聚合物的強度、韌性和疲勞等概念;

( 4 )格理非斯的脆性斷裂理論;

( 5 )聚合物強度的影響因素、增強方法和增強機理;

( 6 )聚合物韌性的影響因素、增韌方法和增韌機理;

基本要求：

( 1 )掌握聚合物應力 — 應變曲線、從該曲線所能獲得的重要信息，以及各種因素對應力 — 應變曲線影響;

( 2 )理解屈服現(xiàn)象和機理，銀紋、剪切帶的概念，了解屈服判據(jù);

( 3 )掌握韌性和強度的影響 因素及增韌、增強方法和機理。

重點難點： 會從聚合物應力 —— 應變曲線獲取信息，掌握屈服和斷裂現(xiàn)象及其機理、韌性和強度的影響 因素及增韌、增強方法和機理。

10 .聚合物的流變性

( 1 )聚合物粘性流動的特點;

( 2 )非牛頓流體的概念和種類及產(chǎn)生的原因;

( 3 )聚合物熔體剪切粘度的主要測定方法;

( 4 )影響高聚物熔體剪切粘度的因素;

( 5 )聚合物熔體的彈性現(xiàn)象和原因;

( 6 )一般了解拉伸流動;

基本要求：

( 1 )了解聚合物粘性流動的特點;

( 2 )理解非牛頓流體的概念和種類及產(chǎn)生的原因;

( 3 )掌握影響高聚物熔體剪切粘度的因素，聚合物熔體的彈性現(xiàn)象和原因。

重點難點： 掌握由于聚合物是長鏈大分子所帶來的流動特征與小分子的不同，重點學習粘度的影響因素及改善加工流動性的方法。

10 .聚合物的電學性能

( 1 )聚合物的介電性能;

( 2 )聚合物的介電松弛;

( 3 )聚合物的導電性能;

( 4 )導電聚合物的結構與性能;

( 5 )導電性復合材料;

基本要求：

( 1 )了解聚合物的導電性能;

( 2 )了解聚合物的介電性能與導電性能的應用;

( 3 )掌握導電聚合物的結構與性能之間的關系。

重點難點： 掌握由于聚合物大的共軛體系,電子自由流動而具有導電性，重點學習聚合物的介電性能和導電性得到廣泛應用的原因。

五、考試輔導書

1.金日光，華幼卿主編 . 高分子物理(第三版) . 北京：化學工業(yè)出版社， 2007

2. 董炎明，胡曉蘭 . 高分子物理學習指導 . 北京：科學出版社， 2005