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801《高分子化學(xué)與物理》復(fù)習(xí)大綱

一、考試的基本要求

要求學(xué)生系統(tǒng)地理解和掌握高分子化學(xué)與物理的基本概念和基本規(guī)律;掌握聚合物的聚合機理、合成方法和單體對聚合機理的選擇;理解聚合物的化學(xué)反應(yīng)對聚合物的性能、服役行為、社會與環(huán)境等的影響;掌握高聚物多層次結(jié)構(gòu)、分子運動和性能之間的關(guān)系;熟悉高聚物結(jié)構(gòu)與性能的基本儀器測試方法，并具備對測試結(jié)果進行分析歸納的能力，為分析和解決高分子材料的科研和生產(chǎn)中的問題提供堅實的理論基礎(chǔ)。

二、考試方式和考試時間

閉卷考試，總分150，考試時間為3小時。

三、參考書目(僅供參考)

《高分子化學(xué)》(第五版)，潘祖仁主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011年

《高分子物理》(第四版)，華幼卿，金日光主編﹒北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013年。

《高分子物理》(第三版)，何曼君，張紅東，陳維孝，董西俠，上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2008年。

四、試題類型：

主要包括選擇題、是非題、名詞解釋、簡答題、計算題、論述題、閱讀分析等類型，但不局限于上述題型，并根據(jù)每年的考試要求做相應(yīng)調(diào)整。

五、考試內(nèi)容及要求

第一章 緒論

基本要求：掌握高分子的基本概念(如高分子、鏈節(jié)、結(jié)構(gòu)單元、單體、聚合反應(yīng)等);熟悉聚合物的分類方法和命名原則;掌握常見聚合物的聚合機理、合成方程式、化學(xué)結(jié)構(gòu)式和命名等。理解聚合物的平均分子量、分子量分布、大分子微結(jié)構(gòu)等基本概念;掌握聚合物的物理狀態(tài)與性能特點;熟悉高分子科學(xué)的發(fā)展簡史。

重點：高分子的基本概念(如高分子、鏈節(jié)、結(jié)構(gòu)單元、單體、聚合反應(yīng)等); 常見聚合物的聚合機理、合成方程式、化學(xué)結(jié)構(gòu)式和命名等。

第二章 縮聚和逐步聚合

基本要求：掌握逐步聚合反應(yīng)的特點;掌握反應(yīng)程度、官能度、官能團等活性、線形縮聚、體形縮聚等基本概念，掌握線形縮聚反應(yīng)的機理與動力學(xué)，線形縮聚中影響聚合度的因素及控制聚合度的方法;掌握重要線形逐步聚合物的聚合反應(yīng)方程;掌握體形縮聚中的凝膠點的預(yù)測;熟悉逐步聚合的實施方法;熟悉縮聚中的副反應(yīng);了解無規(guī)預(yù)聚物和結(jié)構(gòu)預(yù)聚物;了解常見縮聚物的結(jié)構(gòu)、合成與基本性能。

重點：反應(yīng)程度、官能度、官能團等活性等基本概念;線形縮聚反應(yīng)的機理與動力學(xué)(動力學(xué)方程的推導(dǎo)過程和適用條件等);線形縮聚物的聚合度的控制及影響因素(相關(guān)公式的推導(dǎo)與使用)。

第三章 自由基聚合

基本要求：掌握烯類單體對聚合機理的選擇性;理解自由基聚合的聚合熱力學(xué)等;掌握自由基聚合反應(yīng)機理及其與逐步聚合的差異;掌握引發(fā)劑類型、引發(fā)機理和引發(fā)劑效率;掌握自由基聚合微觀動力學(xué)、影響聚合速率和分子量的因素;掌握自動加速現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因;熟悉阻聚和緩聚、自由基壽命、動力學(xué)鏈、聚合上限溫度等基本概念;熟悉光、熱、輻射等其它引發(fā)作用;熟悉聚合熱力學(xué)及分子量分布;熟悉采用自由基聚合合成的常見聚合物;了解引發(fā)劑的選擇;了解活性自由基聚合。

重點:烯類單體對聚合機理的選擇性;掌握自由基聚合反應(yīng)機理(三個基元反應(yīng));引發(fā)劑及其分解動力學(xué)、引發(fā)劑效率;自由基聚合微觀動力學(xué)(動力學(xué)方程的推導(dǎo)過程和適用條件等);影響聚合速率和分子量的因素;自動加速現(xiàn)象。

第四章 自由基共聚合

基本要求：掌握共聚物的類型和命名;掌握二元共聚物組成微分方程;掌握二元共聚的共聚物組成曲線、共聚物組成與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系;掌握競聚率及其測定與影響因素;掌握Q-e的概念與作用，掌握單體活性和自由基活性及其影響因素;理解前末端效應(yīng)和共聚合的意義;熟悉常見的共聚物;熟悉前末端效應(yīng);熟悉常見的共聚物;了解多元共聚、二元共聚物的微結(jié)構(gòu)和鏈段序列分布;了解競聚率的測定方法和共聚速率。

重點: 二元共聚物組成微分方程;二元共聚的共聚物組成曲線、共聚物組成與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系;Q-e的概念與作用。

第五章 離子聚合

基本要求：掌握陰/陽離子聚合的單體與引發(fā)劑及其相互間的匹配;掌握幾種典型的離子聚合反應(yīng)體系的組成與聚合條件;掌握離子聚合反應(yīng)機理及其特征;掌握活性聚合和活性聚合物;理解溶劑、溫度及反離子對聚合速率和聚合物結(jié)構(gòu)的影響;熟悉離子共聚合;熟悉活性種的主要形式;了解采用離子聚合的常見聚合物。

重點：離子聚合的單體與引發(fā)劑及其相互間的匹配;典型的離子聚合反應(yīng)體系的組成與聚合條件;離子聚合反應(yīng)機理及其特征;活性聚合和活性聚合物;溶劑、溫度及反離子對聚合速率、聚合物結(jié)構(gòu)的影響。

第六章 配位聚合

基本要求：掌握聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象、配位聚合、定向聚合、等規(guī)度等基本概念，掌握Ziegler-Natta引發(fā)體系的組成;熟悉丙烯的配位聚合機理及定向機理;熟悉極性單體和二烯烴的配位聚合;了解茂金屬引發(fā)劑。

重點：聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象、配位聚合、定向聚合、等規(guī)度等基本概念， Ziegler-Natta引發(fā)體系的組成;丙烯的配位聚合機理及定向機理

第七章 聚合物的化學(xué)反應(yīng)

基本要求：掌握聚合物化學(xué)反應(yīng)的特征;掌握常見聚合物的基團反應(yīng);掌握聚合物的相似轉(zhuǎn)變、接枝、擴鏈、交聯(lián)反應(yīng)原理;掌握高分子的降解與老化;理解聚合物的化學(xué)反應(yīng)對自然環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響;熟悉反應(yīng)功能高分子。

重點：聚合物化學(xué)反應(yīng)的特征;常見聚合物的基團反應(yīng);聚合物的相似轉(zhuǎn)變、接枝、擴鏈、交聯(lián)反應(yīng)原理;高分子的降解與老化。

第八章 高分子鏈的結(jié)構(gòu)

基本要求：高分子鏈的結(jié)構(gòu)組成、構(gòu)造及其與高聚物性能之間的關(guān)系。掌握和理解構(gòu)型、構(gòu)象、高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)、鏈柔性、均方末端距等基本概念。掌握高聚物鏈結(jié)構(gòu)、溫度、外力等因素對高聚物鏈柔性的影響，以及完全伸直鏈、自由結(jié)合鏈、自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距的計算。

重點：構(gòu)型、構(gòu)象、均方末端距等基本概念，高聚物鏈結(jié)構(gòu)、溫度、外力等因素對高聚物鏈柔性的影響，以及完全伸直鏈、自由結(jié)合鏈、自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距的計算。

第九章 聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)

基本要求：內(nèi)聚能密度的概念，內(nèi)聚能密度大小與分子間作用力之間的關(guān)系;結(jié)晶度的概念、測定方法和計算方法;取向和解取向的概念、機理以及取向?qū)Ω呔畚镄阅艿挠绊�。理解晶體結(jié)構(gòu)的基本概念，聚合物(聚乙烯、聚丙烯)的晶體結(jié)構(gòu)，聚合物的結(jié)晶形態(tài)、晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)模型;理解非晶態(tài)和液晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)。掌握高分子合金相容性、形態(tài)和性能之間的關(guān)系。

重點：內(nèi)聚能密度的概念，內(nèi)聚能密度大小與分子間作用力之間的關(guān)系;結(jié)晶度的概念、測定方法和計算方法;取向和解取向的概念、機理以及取向?qū)Ω呔畚镄阅艿挠绊憽?/p>

第十章 高分子溶液

基本要求：高分子溶液、溶度參數(shù)的基本概念，求取高聚物溶度參數(shù)的實驗方法和計算方法;不同的線形高聚物(結(jié)晶、非晶、極性、非極性)的溶解特性和交聯(lián)高聚物的溶脹;高分子稀溶液的Huggins參數(shù)、混合熱、混合熵、混合自由能和化學(xué)位表達式。掌握超額化學(xué)位、θ溶劑、θ溶液、滲透壓的概念和高分子濃溶液、凝膠和凍膠等基本概念。

重點：高分子溶液、溶度參數(shù)的基本概念;不同的線形高聚物(結(jié)晶、非晶、極性、非極性)的溶解特性和交聯(lián)高聚物的溶脹;高分子稀溶液的Huggins參數(shù)、混合熱、混合熵、混合自由能和化學(xué)位表達式。

第十一章 聚合物的分子量和分子量分布

基本要求：不同分子量和分子量分布寬度的表示方法，了解分子量的微分分布曲線和積分分布曲線。掌握端基分析法、沸點上升法、冰點降低法、蒸氣壓下降法、膜滲透壓法、粘度法和凝膠滲透色譜法(GPC)測定聚合物分子量的原理和方法。掌握Mark-Houwink方程、GPC方法中的普適校正曲線、校正曲線以及第二維利系數(shù)等內(nèi)容。

重點：膜滲透壓法、粘度法和凝膠滲透色譜法(GPC)測定聚合物分子量的原理和實驗方法。掌握Mark-Houwink方程、GPC方法中的普適校正曲線。

第十二章 聚合物的轉(zhuǎn)變與松弛

基本要求：高分子運動單元的多重性、分子運動的時間依賴性和溫度依賴性。要求掌握非晶共高聚物、結(jié)晶高聚物的溫度-形變曲線以及分子量對溫度-形變曲線的影響;Tg的影響因素、Tg的測定、Tg轉(zhuǎn)變的自由體積理論;聚合物結(jié)晶能力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。掌握均相成核、異相成核的概念、結(jié)晶速度的表示方法、結(jié)晶速度和溫度的關(guān)系。掌握熔點的概念、以及影響聚合物Tm的因素。掌握次級轉(zhuǎn)變的概念。

重點：非晶高聚物、結(jié)晶高聚物的溫度-形變曲線以及分子量對溫度-形變曲線的影響;理解高分子運動單元的多重性、分子運動的時間依賴性和溫度依賴性的影響因素。Tg的影響因素、Tg的測定、Tg轉(zhuǎn)變的自由體積理論;聚合物結(jié)晶能力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。熔點的概念、以及影響聚合物Tm的因素。聚合物轉(zhuǎn)變與松弛的熱分析方法與儀器。

第十三章 橡膠彈性

基本要求：橡膠彈性的特征、橡膠彈性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，掌握泊松比、楊氏模量、切變模量的概念。重點掌握橡膠彈性的熱力學(xué)分析、交聯(lián)橡膠狀態(tài)方程。掌握熱塑性彈性體的概念，嵌段共聚熱塑性彈性體的結(jié)構(gòu)、使用的上下限溫度。

重點：橡膠彈性的熱力學(xué)分析、交聯(lián)橡膠狀態(tài)方程。嵌段共聚熱塑性彈性體的結(jié)構(gòu)、使用的上下限溫度。

第十四章 聚合物的粘彈性

基本要求：蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗的基本概念，線性和理想交聯(lián)高聚物的蠕變和回復(fù)曲線;線性和交聯(lián)高聚物的應(yīng)力松弛曲線，聚合物內(nèi)耗-溫度曲線;聚合物結(jié)構(gòu)與內(nèi)耗之間的關(guān)系;Boltzmann疊加原理、時溫等效原理;會用WLF方程進行計算。了解描述粘彈性的力學(xué)模型。掌握粘彈性的研究方法和動態(tài)力學(xué)譜研究聚合物的結(jié)構(gòu)和分子運動。

重點：蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗的基本概念，線性和理想交聯(lián)高聚物的蠕變和回復(fù)曲線;線性和交聯(lián)高聚物的應(yīng)力松弛曲線，動態(tài)黏彈譜儀測試揭示的內(nèi)耗-溫度以及結(jié)構(gòu)與內(nèi)耗之間的關(guān)系;Boltzmann疊加原理、時溫等效原理;WLF方程。

第十五章 聚合物的屈服和斷裂

基本要求：楊氏模量、屈服強度、屈服伸長、斷裂強度(拉伸強度)、斷裂伸長、斷裂能、應(yīng)變硬化、應(yīng)變軟化、彎曲強度、沖擊強度的概念。掌握強迫高彈形變、非晶和結(jié)晶高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、銀紋屈服和剪切屈服機理。了解脆性斷裂、韌性斷裂以及斷裂面的形態(tài)、斷裂機理。掌握影響聚合物拉伸強度和沖擊強度的因素。

重點：強迫高彈形變的概念，材料試驗機的測試方法與過程，非晶和結(jié)晶高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、銀紋屈服和剪切屈服機理。影響聚合物拉伸強度和沖擊強度的因素。

第十六章 聚合物的流變性

基本要求：牛頓流體、非牛頓流體、假塑性流體、脹塑性流體和表觀粘度的概念。聚合物的普適流動曲線，剛性高聚物和柔性高聚物的粘流活化能大小以及粘度對溫度和剪切速率的敏感性，影響聚合物粘流溫度和粘度的因素。掌握聚合物熔體的彈性表現(xiàn)(法向應(yīng)力效應(yīng)、擠出脹大效應(yīng)、不穩(wěn)定流動)。了解動態(tài)粘度和拉伸粘度。

重點：牛頓流體、非牛頓流體、假塑性流體、脹塑性流體和表觀粘度的概念。影響聚合物粘流溫度和粘度的因素。掌握聚合物熔體的彈性表現(xiàn)(法向應(yīng)力效應(yīng)、擠出脹大效應(yīng)、不穩(wěn)定流動)。

高分子化學(xué)與物理實驗

考試內(nèi)容

實驗一 甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯的乳液共聚合

實驗二 甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合

實驗三 單體澆鑄尼龍(MC 尼龍).

實驗四 甲基丙烯酸甲酯的鑄板聚合

實驗五 塑料力學(xué)性能實驗

實驗六 粘度法測定高聚物分子量

實驗七 聚合物的熱分析

考試要求：

掌握：實驗裝置的搭建和操作過程;實驗現(xiàn)象;儀器的使用方法。

熟悉：實驗原理;數(shù)據(jù)處理;結(jié)果分析與計算。