2017材料研究方法期末复习

材料研究方法期末复习试题类型名词解释（2 分*8个=16分）填 空 题（1分*30个=30分）简 答 题（6 分*5个=30分）谱图解析（7 分*2个=14分）综 合 分 析 题（10分*1个=10分）第 1 章 绪 论1.聚合物结晶度测定的方法有哪些？X 射线衍射法，电子衍射法，核磁共振，红外吸收，密度法，热分析法等2.高分子分子量测定方法包含哪些？溶液光散射法，凝胶渗透色谱法，粘度法，扩散法，渗透压法，沸点升高法，端基滴定法等3.哪种方法能够同时测定聚合物的分子量和分子量分布？凝胶渗透色谱4.测定聚合物转变和运动方法的类型有哪些？体积变化的测定：膨胀计，折射率测定。热学性质的测定：差热分析（DTA）,差示扫描量热法（DSC）力学性质的测定：热机械法，应力松弛法。动态测量法：动态模量和内耗。5.高分子分离的三种基本方法。三种：溶解-沉淀分离法、索氏提取法、真空蒸储法。令作业5.高分子分离的三种基本方法。6.设计一种简单的方法测定丙烯酰胺溶液聚合过程中转化率？醋酸乙烯酯的乳液聚合过程中如何测定转化率？第 2 章 化 学 分 析1.名词解释酸值：是指中和1g试样所消耗的KOH的 mg数，它表征了试样中的游离酸的含量皂化值：1g试样中的酯基（包括游离酸）反应所需要的KOH的毫克数。埃值：月 弓 化 1g试样所需的羟胺相当于KOH的毫克数。羟值：1g试样所含羟基相当于KOH的毫克数。碘值：指与100g试样反应所消耗的碘的克数。是高分子材料不饱和程度的量度。环氧值：100g环氧树脂中所含有的环氧基团的摩尔数。2.如何测定聚乙烯醇溶液的含量和残留醋酸乙烯酯含量？（如何测定PVA的醇解度？）1）定量分析聚乙烯醇含量比色分析取 2mL中性或弱酸性的PVA溶液，在 20加入80mL 0.003M碘和0.32M硼酸的混合溶液，混合后测量在670nm的光密度。同时配制已知浓度的溶液作为参比，此法误差对于浓度不小于60 gg/mL的PVA为3.4%。残留醋酸基含量的分析准确称取1.5g试样于锥形瓶中，用7080mL水回流溶解，以酚酥为指示剂，0.1M的氢氧化钠中和，然后加入20mLeI.5M的氢氧化钠，回流3 0m in,以酚献为指示剂，用0.5M的盐酸标准溶液滴定。同时做空白。由“吟 /八 59.04 x（K 一，）x c醋酸基（盼=-10%空白消耗的盐酸体积，mLV一试样消耗的盐酸体积，mLc一盐酸标准溶液的浓度，mol/Lm-试样质量，g3.以氯化氢为加成试剂测定环氧值的三种方法的优缺点？以氯化氢为加成试剂：盐酸吐咤法：经典方法，需回流，操作麻烦，口比嚏气味大。盐酸丙酮法：室温，终点敏锐，分子量高的树脂，无法溶解而无法测定。盐酸二氧六环法：室温，良溶剂，测定范围宽；但二氧六环商品质量不稳定，需纯化。4.在测定羟基的过程中酯化反应的催化剂可以采用什么物质？甲基苯磺酸5.测定环氧值时可以利用环氧基与什么物质的加成反应测定？准确称取含0.60.9mmol环氧基的试样于锥形瓶中，加10mL氧位，搅拌溶解。加 入20mL冰醋酸，准确加入10mL淡化四乙镀，加23滴结晶紫，立即用0.1M高氯酸标准溶液滴定，以稳定的绿色出现为终点。记录此时高氯酸溶液温度（T）,同时做空白。令 作 业1.设计一种简单的方法测定丙烯酰胺溶液聚合过程中的转化率。即测定聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量-澳化法。在聚合反应后得到的聚合物溶液中加入过量的溪酸钾-湿化钾溶液，在酸性介质中漠酸钾和溪化钾反应生成的澳与试样中丙烯酰胺的双键加成。反应完成后，加入过量的碘化钾还原未反应的漠而生成碘，用硫代硫酸钠标准溶液回滴析出的碘。GB12005.3-89,聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量测定方法淡化法1主题内容与适用范围本标准规定了用水溶液法和甲群-水提取法制笛试样溶液，以漠加成濡定聚 烯眈胺巾残组丙烯的含*0本标准卷用于不同聚合法制得的粉状和胶状的非寓子型和阴离子型聚丙烯陆胺中残留丙烯帙胺含鲍测 定.残 留丙循帙胺含鼠探尸0,5%的聚丙烯酰胺适尸采用水溶液法制备试样进行测定，残留丙烯酸胺含量高于0.05%的聚丙烯胺适于采用提取法制符试样进行测定。2.醋酸乙烯酯的乳液聚合过程中如何测定转化率？采用重量分析法测量。取少量乳液于一称重的干燥称量瓶中，称重后加入微量阻聚剂的水溶液，将称量瓶真空干燥至恒重。计算出乳液的固含量，然后扣除体系中不挥发的组分，就可以计算出单体的转化率。3.化学法如何测定EVA中的醋酸乙烯酯含量？皂化法可以测定EVA共聚物组成：将该聚合物在催化剂对甲基苯磺酸存在下用KOH皂化，然后用醋酸标准溶液滴定过量的碱，从消耗的氢氧化钾的量可以推算出醋酸乙烯酯的含量。第 3 章红外光谱1.名词解释费米共振:某一种振动的基频和它自己或另一个连在一起的化学键的某一种振动的倍频或组频很接近时，可以发生偶合，这种偶合称为费米共振。耦合频率:两个基团相邻且它们的振动基频相差不大时，振动的偶合引起吸收频率偏离基频,一个移向高频方向，一个移向低频方向，强度加强。合频：组合频是在两个以上基频频率之和（组 频 匕+）或差（门-y2）处出现的吸收峰。组合频峰均为弱峰。弯曲震动：原子垂直于价键方向振动，引起分子内键角的改变，用 8 表示，分为面内弯曲（平面和剪式），面外弯曲（非平面摇摆和弯曲摇摆）伸缩振动：是沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，用 1）表示。又分为对称伸缩振动U,非对称伸缩振动。as表示。2.波谱学方法能够解决的问题？UV和 IR提供官能团的信息M S提供分子量、分子式的信息M S和 NMR提供分子骨架的信息4.为什么在红外光谱中实际出的峰比理论计算少的多？红外振动的分类。.振动过程中，伴随有偶极矩变化（u W0）的振动才能产生吸收峰（红外活性定则乂必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱）；极性键通常有红外活性；对称分子中的非极性键通常没有红外活性或吸收很弱）频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠）强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰有些峰处于中红外区之外吸收峰太弱，检测不出来5.影响红外光谱吸收频率的因素有哪些？（1）测定条件及样品物理状态的影响样品所处物态、制备样品的方法、溶剂的性质、氢键、结晶条件、吸收池厚度、色散系统以及测试温度等均会产生影响。（2）测定条件及样品物理状态的影响通常同种物质气态的特征频率较高，液态和固态较低。例如丙酮vc=o（气）=3 8 cm,必=。（液）=1715 cm%固相测定重复性最好，用于鉴定最可靠。（3）诱导效应由于邻近原子或基团的诱导效应的影响使基团中电荷分布发生变化，从而改变了键的力常数，使振动频率发生变化。例如：|11R-C C1 1780 cm1 RC R 1715 cm 1由于氧的电负性大，所以氧带有一定负电荷，从而使双键的电子云偏向氧原子，如果有吸电子基团存在会使电子云中心接近双键的几何中心，使双键性增加，键力常数增大，振动频率增加。（4）共朝效应由于邻近原子或基团的共筑效应使原来基团中双键性质减弱，从而使力常数减小，使振动频率降低。例如：oIIR-C-R1715 cm-1I I oII一C=C-C R1665-1685 cm1兀电子具有一定流动性，所以共轨后兀电子离域，使共辄体系中的键长平均化，即C-C具有一定的双键性，而原先的双键键力常数变小，所以振动频率降低。（5）中介效应（共振效应）最典型的例子是酰胺的城基吸收频率均不超过1690cmi,这是因为存在中介效应：O-c I+R CTNHR R C=N HR降低了埃基的双键性，因而吸收频率移向低波数。（6）中介效应（共振效应）为什么同样存在P-%共规且电负性相同的a和N原子影响不同？由于c和a不在同一个周期，所以p也重叠差，而后者在同一个周期，重叠好，使两个键（一个双键和一个单键）平均化，k减小，所以波数减小。如果在同一化合物中存在诱导和共痈效应，则看哪个影响大。（7）氢键的影响一般使伸缩振动谱带移向低波数，且变宽，但吸收强度增加。对于弯曲振动，氢键则引起谱带变窄，移向高波数方向。1）分子内氢键：移向低频。（1）（生成分子内氢键）vfc=o（缔合）1622 cm M vfc=o（游离）1675 cm 1%H（缔合）2843 cm 1（1 1）（未生成分子内氢键）晚=0（游离）1676 cm-1,1673 cm1%H（游离）36153605 cm注意：分子内氢键，不受浓度影响（2）分子间氢键：移向低频，谱带变宽变强。0.01 M乙醇 二聚体 1 M多聚体3640 3515 3350 cm1（8）环的张力环状化合物环的大小不同影响键的力常数，使环内或环上基团的振动频率发生变化。V=c-H 3017 cm-1 3040 cm1 3060 cm1（9）质量效应含氨基团的氢被笊取代后，基团的吸收频率会向低波数方向移动。（10）空间位阻共痢体系具有共平面的性质，当共枕体系的共平面性被破坏，共轨体系亦受到影响，吸收频率将向较高波数移动。默基和羟基形成氢键，会使c=o双键极性减小，k减小，移向低频。如樱酸在气态和非极性溶剂中，在1760 cm”出现C=。峰（游离）。在固态或极性溶剂中会出现1710 cm-1出现C=O峰（缔合二聚体），-OH会出现在32002500 cm（宽而散，粉酸特征峰）。注意：分子间氢键，受浓度影响较大，浓度稀释，吸收峰位发生变化6.聚合物红外光谱的特点？（1）聚合物中每个分子包含的原子数很多，但是聚合物是由重复单后组成的，具有大致相同的键常数，因此振动频率接近，有些还是比较简单的.（2）与小分子不同，还要考虑链的构象和聚集态结构，如组成吸收带:结构单元组成，键接方式，支化交联，序列分布；（3）构象谱带:与链中基团构象有关，不同相态中不同。（4）立构规整性谱带:与链构型有关，同聚合物不同相态均含。结晶谱带：结晶中相邻链间相互作用有关，与分子链的长程有序有关。7.红外光谱的三要素是哪三个？三要素：位置、强度、峰形8.红外光谱图中分为哪两个区？官能团区和指纹区9.红外光谱的制样方法有哪三种？（1）溶液铸膜法将高分子样品溶解在适当的溶剂中，再将溶液均匀地浇在平滑的物体表面,待溶剂干后，揭下薄膜。这种方法非常有用，但要注意溶剂可能残留在薄膜中而带来假象。关键是选择适当溶剂和烘干。溶剂常选用四氢吠喃（THF）,它能溶解许多高分子，但要注意THF在贮存时易被氧化。（2）热压成膜法热塑性高分子可以加热压成适当厚度的薄膜。较薄的样品的厚度靠样品量和温度来控制。较厚样品则要用模型板来限制厚度。（3）澳化钾压片法适用于固体粉末样品。取少许粉末样品与100 200倍重量的澳化钾在玛瑙研钵中研磨成细粉。如果高分子样品不是粉末，也可用低温研磨预先制备粉末样品，橡胶不能热压，常采用这种方法。10.从力学常数角度分析官能团对峰位置和强度的影响。普带位置令 基 团（化学键）的特征吸收频率是红外光谱法的重要数据，是定性鉴别和结构分析的依据。重要的官能团如OH,NH,C=O等的强特征吸收出现在13004000cm 1,称为官能团吸收区，而 903 1300称为指纹区，因为这部分的吸收常是相互作用的振动引起的，对不同的样品是独特的。这一区有域主要有C-0伸缩振动的强峰。谱带强度令 谱带强度常用来做定量计算，有时也可以用来指示某个官能团的存在。例如C-H邻近有氯原子时，强度增加。谱带强度与分子振动的对称性有关，对称性越高，振动中分子偶极变化越小，谱带强度也就越弱。比如苯在1600cm-1 的谱带比较弱，是由于它的振动是对称的.但取代苯庄1600cm-1 附近有较强的谱带。一般来说，极性较强的基团在振动时偶极距的变化大，因此都有很强的吸收11.如何利用红外吸收光谱区别烷克、烯危及焕煌？在红外光谱中有很多峰（谱带），分别对应于某个或某些基团的吸收，因此主要提供基团信息。在获得一个谱图后，首先要审核谱带的位置，其次是谱带的强度（峰的高度或面积），然后是谱带的宽度。这三方面都能够提供分子结构的信息。12.如何通过红外鉴别物质？13.影响红外吸收峰强度的因素有哪些？对基频峰强度主要取决于振动偶极距的变化基频峰的强度主