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、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复合两种。

2、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1nm 10 Onn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。、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。聚乙烯、氯化聚乙烯和聚氯乙烯2、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 2、 增强，分子的柔性降低。四、比较下列各组聚

4、合物的Tg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V聚氯乙烯V聚乙烯醇V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、3-二甲棊一 1-丁烯）、聚苯乙烯和聚乙烯基咔唑聚（3、3-二甲基一 1-丁烯）V聚苯乙烯V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、密度洛氏硬软化温冲击强度(g/cm3)3度CJ/m0.95R35122270.92R21110430.94R3813382请指出1、2、3分另1

5、是 HDPE LDPE UHMWP 中的哪种聚合物？答案：1、2、3 分别是 HDPE LDPE UHMWPE2、序号拉伸强度断裂伸长弯曲模冲击强度率量J/m156902.20640215987.65105请指出1、2分别是PG HI PS中的哪一种聚合物?答案：1、2分别是PG HI PS。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1分）反应式：（1分2、PIP1分）1分）答案： 单体是异戊二烯 反应式：（1分）芳纶 1313答案：单体是间苯二甲酸和间苯二胺 反应式：（1分）4、ABS答案：单体是丙烯腈、苯苯乙烯和丁二

6、烯 1分） 反应式： （1分）、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（104 107,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

7、等。2）一般高分子的主链都有一定的内旋转自由度 , 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

8、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： 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 0 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150C 高达 和240r，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

9、, 因此可在一 100130C的范围内使用。(3) 透明性PC的透光率为87%91%，由于它兼具抗冲击性和耐热性综，因此 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：熔体粘度大飞动性差，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

10、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

11、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。、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

12、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、

13、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 , 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

14、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500r也不会断裂；2、氟原子半径为 0.68? , 比氢原子（半径 0.28? ）大得多。碳 - 碳键的键长约 1.31? , 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

15、种材料。外表呈透明或不透明的蜡状不 亲水 粉料,密度为2. 14220g/cm3,在塑料中密度最大。结晶呈六方晶形（19C以上）或 三斜晶形（19 C以下），熔点为320345C。其突出的性能优点表现 在四个方面：1 、优良的耐高低温性，PTFE的使用温度在一200260r之间,短期甚至可达300 r,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 20 30 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004,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