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801《高分子化學與物理》復習大綱

一、考試的基本要求

要求學生系統地理解和掌握高分子化學與物理的基本概念和基本規律;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;理解聚合物的化學反應對聚合物的性能、服役行為、社會與環境等的影響;掌握高聚物多層次結構、分子運動和性能之間的關系;熟悉高聚物結構與性能的基本儀器測試方法，并具備對測試結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中的問題提供堅實的理論基礎。

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》(第五版)，潘祖仁主編，北京：化學工業出版社，2011年

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

《高分子物理》(第三版)，何曼君，張紅東，陳維孝，董西俠，上海：復旦大學出版社，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，并根據每年的考試要求做相應調整。

五、考試內容及要求

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、結構單元、單體、聚合反應等);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、化學結構式和命名等。理解聚合物的平均分子量、分子量分布、大分子微結構等基本概念;掌握聚合物的物理狀態與性能特點;熟悉高分子科學的發展簡史。

重點：高分子的基本概念(如高分子、鏈節、結構單元、單體、聚合反應等); 常見聚合物的聚合機理、合成方程式、化學結構式和命名等。

第二章 縮聚和逐步聚合

基本要求：掌握逐步聚合反應的特點;掌握反應程度、官能度、官能團等活性、線形縮聚、體形縮聚等基本概念，掌握線形縮聚反應的機理與動力學，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方程;掌握體形縮聚中的凝膠點的預測;熟悉逐步聚合的實施方法;熟悉縮聚中的副反應;了解無規預聚物和結構預聚物;了解常見縮聚物的結構、合成與基本性能。

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

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等;掌握自由基聚合反應機理及其與逐步聚合的差異;掌握引發劑類型、引發機理和引發劑效率;掌握自由基聚合微觀動力學、影響聚合速率和分子量的因素;掌握自動加速現象及其產生的原因;熟悉阻聚和緩聚、自由基壽命、動力學鏈、聚合上限溫度等基本概念;熟悉光、熱、輻射等其它引發作用;熟悉聚合熱力學及分子量分布;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機理(三個基元反應);引發劑及其分解動力學、引發劑效率;自由基聚合微觀動力學(動力學方程的推導過程和適用條件等);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、共聚物組成與轉化率的關系;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;理解前末端效應和共聚合的意義;熟悉常見的共聚物;熟悉前末端效應;熟悉常見的共聚物;了解多元共聚、二元共聚物的微結構和鏈段序列分布;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、共聚物組成與轉化率的關系;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劑及其相互間的匹配;掌握幾種典型的離子聚合反應體系的組成與聚合條件;掌握離子聚合反應機理及其特征;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構的影響;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劑及其相互間的匹配;典型的離子聚合反應體系的組成與聚合條件;離子聚合反應機理及其特征;活性聚合和活性聚合物;溶劑、溫度及反離子對聚合速率、聚合物結構的影響。

第六章 配位聚合

基本要求：掌握聚合物的立體異構現象、配位聚合、定向聚合、等規度等基本概念，掌握Ziegler-Natta引發體系的組成;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;了解茂金屬引發劑。

重點：聚合物的立體異構現象、配位聚合、定向聚合、等規度等基本概念， Ziegler-Natta引發體系的組成;丙烯的配位聚合機理及定向機理

第七章 聚合物的化學反應

基本要求：掌握聚合物化學反應的特征;掌握常見聚合物的基團反應;掌握聚合物的相似轉變、接枝、擴鏈、交聯反應原理;掌握高分子的降解與老化;理解聚合物的化學反應對自然環境和可持續發展的影響;熟悉反應功能高分子。

重點：聚合物化學反應的特征;常見聚合物的基團反應;聚合物的相似轉變、接枝、擴鏈、交聯反應原理;高分子的降解與老化。

第八章 高分子鏈的結構

基本要求：高分子鏈的結構組成、構造及其與高聚物性能之間的關系。掌握和理解構型、構象、高分子鏈的內旋轉、鏈柔性、均方末端距等基本概念。掌握高聚物鏈結構、溫度、外力等因素對高聚物鏈柔性的影響，以及完全伸直鏈、自由結合鏈、自由旋轉鏈的均方末端距的計算。

重點：構型、構象、均方末端距等基本概念，高聚物鏈結構、溫度、外力等因素對高聚物鏈柔性的影響，以及完全伸直鏈、自由結合鏈、自由旋轉鏈的均方末端距的計算。

第九章 聚合物的凝聚態結構

基本要求：內聚能密度的概念，內聚能密度大小與分子間作用力之間的關系;結晶度的概念、測定方法和計算方法;取向和解取向的概念、機理以及取向對高聚物性能的影響。理解晶體結構的基本概念，聚合物(聚乙烯、聚丙烯)的晶體結構，聚合物的結晶形態、晶態高聚物的結構模型;理解非晶態和液晶態高聚物的結構。掌握高分子合金相容性、形態和性能之間的關系。

重點：內聚能密度的概念，內聚能密度大小與分子間作用力之間的關系;結晶度的概念、測定方法和計算方法;取向和解取向的概念、機理以及取向對高聚物性能的影響。

第十章 高分子溶液

基本要求：高分子溶液、溶度參數的基本概念，求取高聚物溶度參數的實驗方法和計算方法;不同的線形高聚物(結晶、非晶、極性、非極性)的溶解特性和交聯高聚物的溶脹;高分子稀溶液的Huggins參數、混合熱、混合熵、混合自由能和化學位表達式。掌握超額化學位、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、溶度參數的基本概念;不同的線形高聚物(結晶、非晶、極性、非極性)的溶解特性和交聯高聚物的溶脹;高分子稀溶液的Huggins參數、混合熱、混合熵、混合自由能和化學位表達式。

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等內容。

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轉變的自由體積理論;聚合物結晶能力與結構的關系。掌握均相成核、異相成核的概念、結晶速度的表示方法、結晶速度和溫度的關系。掌握熔點的概念、以及影響聚合物Tm的因素。掌握次級轉變的概念。

重點：非晶高聚物、結晶高聚物的溫度-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轉變的自由體積理論;聚合物結晶能力與結構的關系。熔點的概念、以及影響聚合物Tm的因素。聚合物轉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、橡膠彈性與結構之間的關系，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分析、交聯橡膠狀態方程。掌握熱塑性彈性體的概念，嵌段共聚熱塑性彈性體的結構、使用的上下限溫度。

重點：橡膠彈性的熱力學分析、交聯橡膠狀態方程。嵌段共聚熱塑性彈性體的結構、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、應力松弛、滯后和內耗的基本概念，線性和理想交聯高聚物的蠕變和回復曲線;線性和交聯高聚物的應力松弛曲線，聚合物內耗-溫度曲線;聚合物結構與內耗之間的關系;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模型。掌握粘彈性的研究方法和動態力學譜研究聚合物的結構和分子運動。

重點：蠕變、應力松弛、滯后和內耗的基本概念，線性和理想交聯高聚物的蠕變和回復曲線;線性和交聯高聚物的應力松弛曲線，動態黏彈譜儀測試揭示的內耗-溫度以及結構與內耗之間的關系;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、應變硬化、應變軟化、彎曲強度、沖擊強度的概念。掌握強迫高彈形變、非晶和結晶高聚物的應力-應變曲線、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、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，非晶和結晶高聚物的應力-應變曲線、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(法向應力效應、擠出脹大效應、不穩定流動)。了解動態粘度和拉伸粘度。

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(法向應力效應、擠出脹大效應、不穩定流動)。

高分子化學與物理實驗

考試內容

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;實驗現象;儀器的使用方法。

熟悉：實驗原理;數據處理;結果分析與計算。