高分子材料试题及答案

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1、05年高分子材料导论试卷答案及评分标准一、填空题（20 分，每空1分）：1、材料按所起作用分类，可分为功能材料和结构材料两种类型.2、按照聚合物和单体元素组成和结构变化，可将聚合反应分成 加成聚合反应和缩合聚合反应两大类。3、大分子链形态有伸直链、折叠链、螺旋链、无规线团四种基本类型。4、合成胶粘剂按固化类型可分为化学反应型胶粘剂、热塑性树脂溶液胶粘剂、 热熔胶粘剂三种。5、原子之间或分子之间的系结力称为结合键或价键。6、高分子聚合物溶剂选择的原则有极性相近、溶解度参数相近、 溶剂化原则。7、液晶高分子材料从应用的角度分为热致型和溶致型两种。8、制备高聚物/粘土纳米复合材料方法有插层聚合和插层

2、复合两种.二、解释下列概念（20分，每小题4分）：1、材料化过程:由化学物质或原料转变成适于一定用场的材料，其转变过程称为材 料化过程或称为材料工艺过程。2、复合材料:由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组 合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料称之为复合材料。3、聚合物混合物界面：聚合物的共混物中存在三种区域结构：两种聚合物各自独 立的相和两相之间的界面层，界面层也称为过渡区，在此区域发生两相的粘合和 两种聚合物链段之间的相互扩散.4、共混法则:共混物的性能与构成共混物的组成均质材料的性能有关，一般为其体 积分数或摩尔分数与均质材料的性能乘积之和。或是倒数关系。5、

3、纳米复合材料：是指复合材料结构中至少有一个相在一维方向上是纳米尺寸.所谓纳米尺寸是指lnm100nm的尺寸范围。纳米复合材料包括均质材料在加工 过程中所析出纳米级尺寸增强相和基体相所构成的原位复合材料、纳米级尺寸 增强剂的复合材料以及刚性分子增强的分子复合材料等.三、比较下列各组聚合物的柔顺性大小，并说明理由（5分，每小题 2.5分）：1、聚丙烯与聚苯烯 聚丙烯聚苯烯，原因：随着长链上侧基体积的增大，限制了分子链的运动，分子 的柔性降低。2、聚乙烯、氯化聚乙烯和聚氯乙烯 聚乙烯氯化聚乙烯聚氯乙烯，原因：随着长链上氯原子的增加，分子间作用 力增强，分子的柔性降低。四、比较下列各组聚合物的 Tg

4、大小，并说明理由（5分，每小题 2.5 分）：1、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯腈 聚丙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚丙烯腈,原因:随着分子链上侧基的极性增强,分 子链产生的内旋转受到限制越大,是其Tg增高.2、聚（3、3二甲基1丁烯）、聚苯乙烯和聚乙烯基咔唑 聚（3、3二甲基-1-丁烯）聚苯乙烯聚乙烯基咔唑,原因：随着分子链上侧基 体积的增大，分子运动越困难，所以Tg增高.五、按照给出条件鉴别高分子材料（6 分，每小题 3 分）：1、序号密度（g/cm3）洛氏硬 度软化温 度C冲击强度J/m10。95R351222720.92R211104330。94R3813382请指出 1、2、3分别是 HD

5、PE、LDPE、UHMWPE 中的哪一 种聚合物？答案:1、2、3 分别是 HDPE、LDPE、UHMWPE。2、序号拉伸强度断裂伸长率弯曲模量冲击强度J/m156902。20640215987。65105请指出、2分别是PC、HIPS中的哪一种聚合物?答案:1、2分别是PC、HIPS。六、写出制备下列高分子材料的单体名称及反应式（8分，每小题2分）：1、 锦纶6T答案：单体是对苯二甲酸和己二胺反应式:（1分）2、 PIP（1分）答案：单体是异戊二烯 反应式：（1分）3、 芳纶1313（1分）答案:单体是间苯二甲酸和间苯二胺分）反应式：（1分）4、 ABS（1答案：单体是丙烯腈、苯苯乙烯和丁二

6、烯（1分）反应式: （1分）七、回答下列问题（36分，每小题6分）：1、高分子材料与小分子化合物相比具有什么特点? 答案:高分子是一种许许多多原子由共价键联结，且链上的成键原子都共享成 键电子的相对分子质量很大（104107，甚至更大）的化合物。如果把一般的小 分子化合物看作为“点分子，则高分子恰似“一条链。正是由于高分子的长链 结构,使其与小分子物质相比具有种种高分子的特性，归纳如下：1）高分子是由很大数目的结构单元组成,每一结构单元相当于一个小分子,它可 以是一种均聚物,也可以是几种共聚物。结构单元以共价键相连结，形成线性分 子、支化分子、网状分子等等。2）一般高分子的主链都有一定的内旋转

7、自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 并由于分子的热运动，柔性链的形状可以不断改变，如化学键不能作内旋转，或 结构单元间有强烈的相互作用,则形成刚性链,而且有一定的形 状。3) 高分子是由很多结构单元所组成,与小分子相比,其分子间的范德华力超过了 组成大分子的化学键能，不易汽化,或用蒸馏法进行纯化。4) 只要高分子链中存在交联,既是交联度很小,高聚物的物理力学性能也会发生 很大变化，最主要的是不溶解和不熔融.5) 高聚物的聚集态有晶态和非晶态之分，高聚物的晶态比小分子晶态的有序差很 多,存在很多缺陷。但高聚物的非晶态却比小分子液态的有序程度高6) 要将高聚物加工成为有用的材料，往往要在树脂中加入

8、填料、各种助剂、色料 等。当两种以上高聚物共混改性时，高分子材料的织态结构是决定材料的性能的 重要因素。2、PC性能有哪些优缺点？答案：pc的优良性能：(1) 力学性能PC具有均衡的刚性和韧性,拉伸强度高达6170MPa,有突 出的冲击强度，在一般工程塑料中居首位，抗蠕变性能优于聚酰胺和聚甲醛.(2) 热性能与聚酰胺和聚甲醛不同,PC是非结晶性塑料，但由于主链中存 在苯环，使PC具有较高的耐热性,它的玻璃化转变温度和软化温度分别高达 150C和240C，最高使用温度可达135C。PC具有优良的耐寒性,脆化温度为一 100C，因此可在一100130C的范围内使用。(3) 透明性PC的透光率为87

9、%91%,由于它兼具抗冲击性和耐热性，因 此综合性能优于聚苯乙烯、有机玻璃等其它透明塑料。(4) 其它性能 吸水率低、成型收缩率小、尺寸精度高,并在广泛的温度范围内 具有良好的电性能。还具有优良的耐化学腐蚀性以及自熄、易增强、阻燃、元毒、 易着色等优点。PC的主要缺点:熔体粘度大，流动性差，使成型制件的残余应力大，容易产生应力开裂； 耐溶剂、耐碱性差;高温时易水解； 摩擦因数大、无自润滑性、不耐磨损、耐疲劳性差。3、用银纹一剪切带一空穴理论解释PS中加入丁苯橡胶后冲击强度提高的现象。答案：银纹剪切带空穴理论认为，橡胶颗粒的主要增韧机理包括三个方面： 引发和支化大量银纹并桥接裂纹两岸；引发基体剪

10、切形变，形成剪切带； 在橡胶颗粒内及表面产生空穴，伴之以空间之间聚合物链的伸展和剪切并导致基 体的塑性变形.在PS中加入了丁苯橡胶后，橡胶颗粒充作应力集中中心(假定橡胶相与 基体有良好的粘合),诱发大量银纹，而且还能支化银纹,另外能够对银纹进行桥 接.橡胶颗粒的另一个重要作用是引发剪切带的形成，剪切带可使基体剪切屈 服，吸收大量形变功。此外剪切带不仅是消耗能量的重要因素，而且还终止银纹 使其不致发展成破坏性的裂纹.此外，剪切带也可使已存在的小裂纹转向或终止.（1分）在冲击应力作用下，橡胶颗粒发生空穴化作用,这种空穴化作用将裂纹或银 纹尖端区基体中的三轴应力转变成平面剪切应力，从而引发剪切带。剪

11、切屈服吸 收大量能量，从而大幅度提高抗冲击强度.综上所述，PS中加入丁苯橡胶后冲击强度提高。4、聚合物共混改性的优点有哪些？答案：聚合物共混是获得综合性能优异的高分子材料的卓有成效的途径,共混 已成为高分子材料改性的极重要的手段,其主要优点体现在以下几个方面。1）综合均衡各聚合物组分的性能,取长补短,消除各单一聚合物组分性能上的弱 点,获得综合性能优异的高分子材料。2）使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂,改性效果显著。3）通过共混可改善某些聚合物的加工性能。4）聚合物共混可满足某些特殊性能的需要,制备一系列具有崭新性能的高分子材 料.5、力降解可导致聚合物哪些性能的变化? 答案:聚

12、合物在塑炼、破碎、挤出、磨碎、抛光、一次或多次变形以及聚合物 溶液的强力搅拌中,由于受到机械力的作用,大分子链断裂、分子量下降的力化学 现象称为力降解。力降解的结果使聚合物性能发生显著变化： 聚合物分子量下降,分子量分布变窄 产生新的端基及极性基团，力降解后大分子的端基常发生变化。非极性聚合物 中可能生成极性基团,碱性端基可能变成酸性，饱和聚合物中生成双键等。 溶解度发生改变 例如高分子明胶仅在40C以上溶于水，而力降解后能完 全溶于冷水.溶解度的变化是分子量下降、端基变化及主链结构改变所致. 可塑性改变 例如橡胶经过塑炼可改善与各种配合剂的混炼性以便于成型 加工.这是分子量下降引起的。其它，

13、如大分子构型、力学强度、物理、化学性质都可能改变。另外，某 些聚合物如PMMA，在一定条件下还会降解产生单体和齐聚物。 力结构化和化学流动 某些带有双键、-次甲基等的线型聚合物在机械力作 用下会形成交联网络，称为力结构化作用。根据条件的不同，可能发生交联或者力 降解和力交联同时进行例如聚氯乙烯在180C塑炼时，同时发生力化学降解和 结构化.6、解释聚四氟乙烯称为“塑料王的原因？聚四氟乙烯分子结构具有以下特点:1、碳-氟键是键能很高的一种键，因此，碳氟键的断裂需要很高的能量。从加 热提供热能角度看，即使加热至500C也不会断裂；2、氟原子半径为0。68A,比氢原子（半径0。28A）大得多。碳-碳

14、键的键长约1。31A,由此可知，氟原子正好很严密地把碳包围在其中，使碳链难以遭受其它 元素的攻击；3、氟原子的电负性很大,氟原子间有很大的排斥力。因而，氟碳键不 能像氢-碳键那样容易自由旋转.整个分子比较僵硬,加上对称性好,所以易于结 晶；4、PTFE分子是对称排列,分子没有极性，大分子间及与其它物质分子间 吸引力都很小,使其摩擦因数很小.上述分子结构使PTFE是性能很优异的一种材料。外表呈透明或不透明的蜡状不 亲水粉料,密度为2。142。20g/cm3，在塑料中密度最大结晶呈六方晶形（19C 以上）或三斜晶形（19C以下），熔点为320345C。其突出的性能优点表现 在四个方面：1、优良的耐

15、高低温性，PTFE的使用温度在一200260C之间，短期甚至 可达300C,大大高于其他塑料；2、优异的耐化学腐蚀和老化性能，除金属钠、氟元素及其化合物对它有 侵蚀作用外,其它诸如强酸、强碱、油脂、有机溶剂等对它均无作用。它没有溶 剂，即使在王水、纯氧化剂、浓NaOH及原子工业中的强腐蚀五氟化铀中都不会 被腐蚀，化学稳定性超过了玻璃、陶瓷、不锈钢和金属。甚至比金、铂还稳定。 因此有“塑料王之称。在光线和大气中老化2030年仍无任何变化；3、摩擦因数低，低粘附性。PTFE的动、静摩擦因数相等,对钢为0。04，自身为 0.01 0.02,是摩擦因数最小的塑料。由于它的表面自由能很低，几乎所有材料均 无法和它粘附它的表面可永保光洁、干净。当然,无法和其它材料粘合也是很 大的缺点。乙醚和石油醚等表面张力小的溶剂可润湿其表面；4、优异的介电性能，其介电性能不随频率和温度的变化