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高聚物结构与性能的关系

高聚物结构与性能的关系
高聚物结构与性能的关系

高聚物结构与性能的关系;1.高聚物的结构;按研究单元的不同分类,高聚物结构可分为两大类:一;1.1高聚物链结构;高聚物的链结构包括近程结构和远程结构;高聚物链结构是决定高聚物基本性质的主要因素,各种;1.2高聚物的聚集态结构;高聚物的分子聚集态结构包括晶态、非晶态、液晶态、;因此对高聚物材料来说,链结构只是间接影响其性能,;2.高聚物结构与力学性能的关系;

2高聚物结构与性能的关系

1. 高聚物的结构

按研究单元的不同分类,高聚物结构可分为两大类:一类为高聚物的链结构,即分子内的结构,是研究一个分子链中原子或基团之间的几何排列;另一类为高聚物的分子聚集态结构,即分子间的结构,是研究单位体积内许多分子链之间的几何排列。对高聚物材料来说,链结构只是间接影响其性能,而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。

1.1 高聚物链结构

高聚物的链结构包括近程结构和远程结构。近程结构是指结构单元的化学组成、立体异构、连接顺序、以及支化、交联等;远程结构是指高分子链的构象、分子量等。高聚物链结构是决定高聚物基本性质的主要因素,各种高聚物由于链结构不同其性质则完全不同。例如,聚乙烯柔软容易结晶,聚苯乙烯硬而脆不能结晶;全同立构聚丙烯在常温下是固休,可以结晶,而无规立构聚丙烯在常温下则为粘稠的液体等。

1.2 高聚物的聚集态结构

高聚物的分子聚集态结构包括晶态、非晶态、液晶态、取向态等;高聚物的分子聚集态结构是在加工成型过程中形成的,是决定高聚物制品使用性能的主要因素。即使具有相同链结构的同一种高聚物,由于加工成型条件的不同,其成型品的使用性能就有很大差别。例如,结晶取向程度不同直接影响纤维和薄膜的力学性能;结晶大小和形态不同可影响塑料制品的耐冲击强度,开裂性能和透明性。

因此对高聚物材料来说,链结构只是间接影响其性能,而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。研究高聚物分子聚集态结构的意义就在于了解高聚物分子聚集态结构的特征,形成条件及其与材料性能之间的关系,以便人为地控制加工成型条件得到具有预定结构和性能的材料,同时为高聚物材料的物理改性和材料设计建立科学基础。

2.高聚物结构与力学性能的关系

2.1链结构与力学性能的关系

不同的高聚物,有不同的分子结构,当然会显示出不同的材料性能出来。聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚丙烯腈、环氧树脂和聚二甲基硅氧烷(硅橡胶)等等都是不同分子结构的高聚物,它们或是晶态高聚物,或是非晶态高聚物,或是橡胶,或是不溶不熔的热固性树脂,这些都是一般人都知道的常识。交联能使本来可溶可熔的热塑性塑料成为既不能溶解也不会熔融的热固性树脂,物理力学性能有了大幅提高;普通的支化会使高聚物的性能变坏;单官能团的封端能大大改善聚碳酸酯的热稳定性,以及具有离子键的高聚物玻璃化温度会提高很多等等,这样的例子俯首可拾。在我们的高分子物理教材中都详细的介绍高聚物结构单元的化学组成、端基、结构单元的键接方式、结构单元的空间立构、结构单元的键接序列以及支化和交联导致的不

同高聚物的不同性能。如:分子链越刚硬则T g越高;大的侧基常使T g增大,但长的柔性侧链却因能使分子相互远离,起内增塑的作用而使T g下降;对称性往往能使Tg下降;凡使分子间相互作用增大的因素常使T g增大以及结构对于T m的影响等等,这里就不再赘述。

但这里需要强调的是,高聚物分子链的运动作用。我们知道结构是死的,如何在固定的分子结构基础上演变出千变万化的性能来呢?那就得靠“分子运动”正是通过高分子链特有的链段运动,高聚物才呈现丰富多彩的玻璃化转变现象,在高于玻璃化温度以上呈现特有的高弹性,才会有与通常阿累尼乌斯方程不同的特有温度依赖性—WLF方程。也正是由于杂链节或-SO2基在低于玻璃化温度的玻璃态能发生运动才使得杂链高聚物,如聚碳酸酯及聚芳砜能在外力作用时通过杂链节的运动吸收能量,使得这些高聚物在玻璃态具有优良的机械力学性能(抗冲性能)。在晶态高聚物方面的例子是聚四氟乙烯在19~31℃的晶形转变导致它在最常见的温度范围内力学性能的不稳定,而正是通过与少量六氟丙烯的共聚,阻止了聚四氟乙烯的晶形转变,才使氟塑料成为实用的材料。

2.2聚集态结构与力学性能的关系

高聚物材料的特点之一是它们的力学性能不完全取决于它们的化学结构。化学结构一定的某种高聚物可以由于不同的聚集态(凝聚态结构)而显示出不同的性能来。这不同的聚集态又大多是由不同的加工成形方法和条件而造成的。

与一般的小分子有机化合物不一样,高聚物主要是作为材料来使用的,这里,重要的是它们的物理力学性能而不是它们的化学性能(某些功能高聚物除外)。

因此,对其物理力学性能有重要影响的凝聚态结构就显得特别重要。因为即使高聚物的化学组成是一定的,也会由于其凝聚态结构不同,而产生出完全不同的物理力学性能。

2.2.1 结晶的影响

材料的结晶状况对力学性能影响很大。在结晶区中高聚物分子排列有序,分子内相互作用较强,因此晶区的存在往往给材料增加刚硬的特性。在非晶区或结晶不完善的区域中分子堆砌较松,分子运动较为容易,它们的存在有助于增加高聚物的柔韧性。因此一般如模量、屈服应力、强度、硬度等随结晶度增加而提高,断裂伸长、抗冲击性能等则下降,随着温度的变化,由于T g对结晶高聚物力学性能影响较小,因此它们能在熔点以下较宽的温度范围内保持其力学性能。由此可知,一切能影响结晶状况的因素都将对材料的性能带来影响。

2.2.2 取向的影响

在高分子的多重运动单元,最重要的是整链(大尺寸单元)和链段(小尺寸单元)的运动,表现在受拉伸应力时可能产生所谓的大尺寸取向和小尺寸解取向。由于取向对性能的重大影响,人们一直企图造成高度取向以获得高强度和高模量的材料。取向造成了力学性能的各向异性。在取向方向上强度、模量等性能明显增大而伸长下降。以单轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯屈服应力各向异性为例。对单轴方向高度取向的材料,在垂直于取向的方向上强度很小,很容易裂开。双轴取向时,在该两轴构成的平面内性能均匀,不存在薄弱方向。

对于力学性能与取向程度间的关系有不少研究。关于全同立构聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的研究结果表明,单轴取向的纤维和薄膜在取向方向上的模量

是取决于试样中晶区和非晶区的总的平均取向,而强度则是由非晶区的分子取向决定的,均与试样的制备历史无关。

2.2.3 多组分的影响

聚集态结构上的多组分体系包括的面是很广的,它们的结构特点就是存在着多种相态。实际中应用的高聚物材料多半是或多或少以这种结构形式出现的。例如用橡胶改性的耐冲击塑料或以塑料改性的橡胶往往是两种高聚物的共混物或共聚物,互不混溶形成不均一的相态。高聚物材料中的填料、玻璃纤维等也是不同于树脂的相态。广义来说结晶高聚物也是一种结构上多组分的体系。改变多组分体系的结构状态可以在很大程度上变化材料的性能。这时一般具有两相结构,一相是连续相,一相是分散相,以一定的大小和形状分散在连续相中。对这一类材料有一些共同的因素是在研究性能时应该注意的。

①两相的组成。就是什么组分构成连续相,什么组分构成分散相。一般说,数量上少的组成构成分散相,数量上占优势的组分构成连续相并由它决定材料的基本性能。但这不是绝对的,尤其对共混共聚体系来说,两相的组成和形态很易受加工条件和使用条件的影响,当然性能也随之发生变化。例如由苯乙烯、丁二烯组成的SBS嵌段共聚物,由不同的溶剂体系得到的试样性能完全不同,以聚丁二烯为连续相的样品呈现橡胶状的拉伸特性而以聚苯乙烯为连续相的样品则呈现典型的塑料行为。同样,在力学作用下两相的结构状况也会变化,因此拉伸过的样品的性能就会与原先的样品不同。

②两相间的相互作用。两相间有一定的相互作用有利于应力的传递,因而有助于加强分散相对连续相性能的影响。例如用橡胶来改进聚苯乙烯的抗冲击性能时,用接枝的办法往往比共混的效果好。又例如用短玻璃纤维增强聚丙烯时,若

将聚丙烯改性,使之在加工过程中与玻璃纤维间形成一定的键的连接,增强了玻璃纤维对整体性能的影响,能使耐温性能有较大的改善。

3.总结

上面所讲的不是一个全面的系统的总结,只是通过一些例子说明性能是由结构决定的,以及对高聚物材料来说有影响的结构因素和影响的程度。关于高聚物的结构以及结构和力学性能的关系等方面都有待进一步的深人研究和新的突破。

材料成分结构性能三者间的关系

从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系 钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料,是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。 我们都知道初铁外,C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。随着碳含量的升高,碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响。对可锻性而言,低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时,塑性好、强度低,便于塑性变形,所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。对焊接性而言,一般来说含碳量越低,钢的焊接性能越好,所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。而那些比例极小的合金加入,可以对钢的性能产生很大影响。可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化,从而具有一些特殊性能。比如说,铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性,也能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性;锰可提高钢的强度,提高对低温冲击的韧性;稀土元素可提高强度,改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。 钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。钢铁是属于由金属键构成的晶体,因此就具有金属晶体的特性,如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关,而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。铁存在同素异构转变,即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体,其含碳量非常低,所以性能与纯铁相似,硬度低、塑性高,并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体,具有面心立方结构,可以溶解较多的碳。在一般情况下,奥氏体是一种高温组织,故奥氏体的硬度较低,塑性高。通常在对钢铁材料进行热变形加工,都应将其加热呈奥氏体状态。 由此,从钢铁材料中,我们看到,材料的成分,结构和性能是密不可分的三者。成分和结构往往可以极大的影响材料的性能,而成分和结构之间也是相互影响的。 1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高,碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言,低碳钢比高碳钢好。对焊接性而言,一般来说含碳量越低,钢的焊接性能越好。 2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化,从而具有一些特殊性能。比如说,铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性,也能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。 3、钢铁是属于由金属键构成的晶体,因此就具有金属晶体的特性,如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关,而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 4、铁存在同素异构转变,即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体,其含碳量非常低,所以性能与纯铁相似,硬度低、塑性高,并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体,具有面心立方结构,可以溶解较多的碳。

聚合物的相容性-高分子物理化学(高聚物结构和性能)论文

聚合物的相容性 高莉丽PB02206235 摘要:从共混来研究聚合物的基本特点,相容性的表征方法和测定方法。 关键词:相容,共聚,溶度参数,Huggins-Flory相互作用参数。 聚合物共混物是指两种或两种以上聚合物的混合物,正如合金一样,共混高聚物可以使材料得到单一的等聚物所不具有的性能,因此其合成具有很重要的意义。聚合物之间的相容性是选择适宜共混方法的重要依据,也是决定共混物形态结构和性能的关键因素。以下就聚合物之间相容性的基本特点,相容性的表征参数和测定方法进行简单的阐述。 从热力学角度来看,聚合物的相容性就是聚合物之间的相互溶解性,是指两种聚合物形成均相体系的能力。若两种聚合物可以任意比例形成分子水平均匀的均相体系,则是完全相容;如硝基纤维素-聚丙烯酸的甲脂体系。若是两种聚合物仅在一定的组成范围内才能形成稳定的均相体系,则是部分相容。如部分相容性很小,则为不相容,如聚苯乙烯-聚丁二烯体系。 相容与否决定于混合物的混合过程中的自由能变化是否小于0。即要求△G=△H-T△S<0.对于聚合物的混合,由于高分子的分子量很大,混合时熵的变化很小,而高分子-高分子混合过程一般都是吸热过程,即△H为正值,因此要满足△G<0是困难的。△G往往是正的,因而绝大多数共混高聚物都不能达到分子水平的混合,或者是不相容的,形成非均相体系。但共混高聚物在某一温度范围内能相容,像高分子溶液一样,有溶解度曲线,具有最高临界相容温度(UCST)和最低临界相容温度(LCST),这与小分子共存体系存在最低沸点和最高沸点类似。大部分聚合物共混体系具有最低临界相容温度,这是聚合物之间相容性的一个重要特点。 还应指出,聚合物之间的相容性还与分子量的分布有关。一般,平均分子量越大,聚合物之间的相容性就越小。 以上定性地描述了影响相容性的一些因素,那么在实际中如何判断聚合物之间的相容性呢?最常用的判据是溶度参数和Huggins-Flory相互作用参数。 1.溶度参数 对于非极性分子体系,混合过程无热效应或吸热。由Hildebrand的推导,混合焓 △Hm =Vm(∑12/1-∑22/1)2&1&2 ∑1,∑2分别为溶剂与高聚物的内聚能密度,&1,&2分别为溶剂与高聚物的体积分数,Vm为混合后的总体积。 定义溶度参数δ=∑2/1,则上式可写为: △Hm =Vm(δ1-δ2)2&1&2 当δ1与δ2越接近,则△H越小,△G越小,越有利于相容,据此可以根据溶度参数来选择聚合物的溶剂,但以上溶度参数仅考虑了分子之间的色散力,仅适用于非极性分子的情况。当聚合物之间有强的极性作用或氢键时上述规则不适用。鉴于这种情况,采用三维溶度参数。即假定液体的蒸发能为色散力、偶极力和氢键三种力的贡献,这三种力对蒸发能的贡献分别为Ea, Ep和Ed。即 E=Ea+Ep+Ed.于是有:δ2=δ2 a +δ2 p +δ2 d 仅当两种聚合物的δa,δp和δn都分别相近是才能很好地溶解。如PVC的δ值与氯仿和四氢呋喃的δ值都很相近,但PVC与氯仿的δp和δn相差较大,所以两者不相容,PVC与四氢呋喃的δp,δa,δn都相近,所以可以很好地相容。 2 Huggins-Flory作用参数Χ1,2

高聚物结构与性能的答案

高聚物结构与性能 试题参考答案 一、名词解释(2.5×12 =30分) 构型:由化学键决定的原子基团间的空间排列方式 分子链柔顺性:高分子链能够改变其构型的性质 高斯链:又名高斯线团,是末端距分布符合Gauss分布函数的线团。 熔限:高分子晶体的熔融发生在一个温度范围内,称为熔限。 多分散指数:描述高分子的分子量多分散性大小的参数,通常是Mw/Mn或Mz/Mw 取向:高分子的链段、整链或其晶体结构沿外力方向所作的优先排列。 粘弹性:高分子固体的力学性质兼具纯弹性和纯粘性的特征,称为粘弹性。 溶度参数:定义为(CED)1/2,用于指导非极性聚合物的溶剂选择。 冷拉:高分子材料在拉伸条件下,发生应力屈服,出现细颈、细颈扩展所导致的大形变行为。 增韧:即增加聚合物材料韧性,所采用的技术路线有弹性体和刚性粒子增韧力学损耗:高分子材料在动态力学条件下,应力与应变出现滞后所导致的机械能损耗 银纹:由于应力或环境因素的影响,聚合物表面所产生的银白色条纹 二、简答题(8×5=40 分) 1.分别写出顺丁橡胶、聚丙烯、聚异丁烯、聚甲醛、聚氯乙烯的结构式,比较其玻璃化温度的高低,并说明原因。

2.高聚物熔体的流动机理是什么?其流动行为上有什么特征? 答:流动机理:高分子链的重心移动采用高分子链段的协同跃迁的方式完成,通常称为“蠕动”。 熔体流动的特征有三: 1,高粘度,缘自高分子巨大的分子量; 2,剪切变稀:高分子链受剪切作用时,发生构象变化。 3,弹性效应:高分子流动变形中包含可逆的构象变化,导致其表现出Barus效应、爬杆效应等现象。 3.何为θ溶液?θ条件下,Huggins参数取何值?此时溶液中高分子链的构象有何特征? 答:处于θ状态,即高分子链段间作用等于高分子链段与溶剂分子作用的状态的高分子溶液,称为θ溶液。 此时,Huggins参数为1/2;溶液中高分子链的构象与同温度条件下的高聚物本体的非晶区构象相同。 4.请说明聚乙烯、尼龙-66和交联顺丁橡胶溶解行为上的差异。 答:PE:非极性、结晶性,需要在高温下采用非极性溶剂溶解; Nylon-66:极性、结晶性,常温下采用极性溶剂溶解; 交联顺丁:只有熔胀过程,而不溶解 5.试从结晶热力学的角度分析天然橡胶的拉伸结晶现象。 答:天然胶NR,主体成分是顺式聚异戊二烯,具有规整性,可以结晶。 晶体的熔点:Tm=△H / △S。由于NR柔顺性大,结晶中的熵变巨大,导致熔点低,常温下不能结晶; 拉伸条件下,NR分子链的构象变化,结晶的熵变减小,使熔点高于室温,所以NR在拉伸条件下可以结晶。

高聚物结构与性能

1.聚合物表面改性 聚合物表面改性方法可以分为以下几种:化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。 (1)化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理,其具体方法包括化学氧化法、化学浸蚀法、化学法表面接枝等。 化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性。常用的氧化体系有:氯酸-硫酸系、高锰酸-硫酸系、无水铬酸-四氯乙烷系、铬酸-醋酸系、重铬酸-硫酸系及硫代硫酸铵-硝酸银系等,其中以后两种体系最为常用。 化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层,例如通过用脱脂棉蘸取有机溶剂,反复擦拭聚合物表面多次等。 聚合物表面接枝,是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层,从而达到显著的表面改性效果。 (2)光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。 光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应,如链裂解、交联和氧化等,从而提高了表面张力。 光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应。 (3)表面改性剂改性 采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法,它只需要在成型加工前将改性剂混到聚合物中,加工成型后,改性剂分子迁移到聚合物材料的表面,从而达到改善聚合物表面性能的目的。 (4)力化学处理是针对聚乙烯、聚丙烯等高分子材料而提出来的一种表面处理和粘接方法,该方法主要是对涂有胶的被粘材料表面进行摩擦,通过力化学作用,使胶黏剂分子与材料表面产生化学键结合,从而大大提高了接头的胶接强度。力化学粘接主要是通过外力作用下高分子键产生断裂而发生化学反应,包括力降解、力化学交联、力化学接枝和嵌段共聚等。(5)火焰处理就是在特别的灯头上,用可燃气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时处理,使其表面发生氧化反应而达到表面改性的效果。热处理是将聚合物暴露在热空气中,使其表面氧化而引入含氧基团。 (6)偶联剂是一种同时具有能分别与无机物和有机物反应的两种性质不同官能团的低分子化合物。其分子结构最大的特点是分子中含有化学性质不相同的两个基团,一个基团的性质亲无机物,易于与无机物表面起化学反应;另一个基团亲有机物,能与聚合物起化学反应,生成化学键,或者能互相融合在一起。偶联剂主要包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂两大类,其作用机理同表面活性剂的改性机理相同。 (7)辐照改性是聚合物利用电离辐射(直接或间接的导致分子的激发和电离)来诱发一些物理化学变化,从而达到改性的目的。等离子体表面改性是通过适当选择形成等离子体的气体种类和等离子体化条件,对高分子表面层的化学结构或物理结构进行有目的的改性。2.哪些物质能形成液晶,判断、表征 形成液晶物质的条件: (1)具有刚性的分子结构。 (2)分子的长宽比。棒状分子长宽比>4左右的物质才能形成液晶态;盘状分子轴比<1/4左右的物质才能呈现液晶态。 (3)具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的凝聚力。这种凝聚力通常是与结构中的强极性基团、高度可极化基团、氢键等相联系的。 液晶相的判断:各种液晶相主要是通过它们各自的光学形态即织构来识别的,即在正交偏光显微镜下可观察到各种不同的由双折射产生的光学图像,这些图像是由“畴”和向错构成的。

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一25cm长的圆杆,直径2.5mm,承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm,问: 1)设拉伸变形后,圆杆的体积维持不变,求拉伸后的长度; 2)在此拉力下的真应力和真应变; 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系,存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一瓷含体积百分比为95%的Al2O3(E=380GPa)和5%的玻璃相(E=84GPa),计算上限及下限弹性模量。如该瓷含有5%的气孔,估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图,分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出:t=0,t=∞以及t=τε(或τσ)时的纵坐标。

6、一Al2O3晶体圆柱(图1.28),直径3mm,受轴向拉力F ,如临界抗剪强度τc=130MPa,求沿图中所示之一固定滑移系统时,所需之必要的拉力值。同时计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度,设估计的表面能为1.75J/m2;Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm;弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为:E=73GPa;γ=1.56J/m2;理论强度。如材料中存在最大长度为的裂,且此裂垂直于作用力的方向,计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式:

与 是一回事。 4、一瓷三点弯曲试件,在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa,μ=0.24,求KⅠc值,设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa,如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷,长8mm(=2c)。此钢材的屈服强度为1400MPa,计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。 6、一瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂,如边裂长度为:①2mm;② 0.049mm;③2μm,分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 1.62 MPa·m2。讨论诸结果。

聚合物共混改性考试试题及答案

聚合物共混改性考试试卷 一、名称解释 20分 聚合物共混改性: 答:是以聚合物(聚合物或者共聚物)为改性剂,加入到被改性的聚合物材料(合成树脂,又叫基体树脂)中,采用合适的加工成型工艺,使两者充分混合,从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 相逆转: 答:聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转,原来是分散相的组分变成连续相,而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内,常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构,使共混物的力学性能提高。 热塑性塑料: 答:热塑性塑料是指加热后软化、可塑,冷却后硬化,再次加热可熔融软化,固化成型,具有反复可加工成型的特点。 增容作用: 答:使聚合物之间易于相互分散,能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能,增加两相间的粘合力,使P-P共混物具有长期稳定的性能。 二、聚合物共混物的形态结构及特点 10分 答:单相连续结构:构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续,其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。 两相互锁或交错结构:这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相,而且两相相互交错形成层状排列,难以区分连续相和分散相。有时也称为两相共连续结构,包括层状结构和互锁结构。 相互贯穿的两相连续结构:共混物中两种组分均构成连续相,互穿网络聚合物(IPNs)是两相连续结构的典型例子。 三、聚合物共混物相容性分哪两类?各自的定义是什么?画出聚合物共混物的UCST、LCST 相图。15分 答:分为热力学相容性和工艺相容性两类。 热力学相容性是指相互混合的组分以任意比混合,都能形成均相体系,这种相容性叫热力学相容性。 工艺相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物,经适当加工工艺,形成结构和性能稳定的共混高聚物,则称之为工艺相容性。 相图略 四、界面层的结构组成和独立相区的区别 10分 答:①界面层内两种分子链的分布是不均匀的,从相区内到界面形成一浓度梯度; ②界面层内分子链比各自相区内排列松散,因而密度稍低于两相聚合物的平均密度; ③界面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质,分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多,界面层越稳定,但对界面粘结强度不利。 五、以PC/PP共混体系为例,举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性?10分 答:1. 通过共聚改变某聚合物的极性; 2. 通过化学改性的方法,在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团; 3. 在某聚合物上引入特殊作用基团;加入第三组分进行增容;

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《高分子材料》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、 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~100nm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℃ 冲击强度J/m

2013年聚合物结构及性能测试试题集 2

《聚合物结构及性能测试》基础习题 第一篇波谱分析 第一章红外光谱 1、红外光谱试验中有哪几种制样方法?分别适应于哪种类型的样品?对于那些易于溶解 的聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些不容易溶解的热塑性聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些仅仅能在溶剂中溶胀的橡胶样品,可以采用哪一种制样方法? 对于粘稠的低聚物和黏合剂可以采用哪种方法制样? 2、红外光谱图的表示方法,即纵、横坐标分别表示什么? 3、记住书中红外光谱中各种键的特征频率范围。 6、红外光谱图中,基团的特征频率和键力常数成___正比____,与折合质量成___反比____。 7、官能团区和指纹区的波数范围分别是1300-4000cm-1和400-1300cm-1。 9、论述影响吸收谱带位移的因素。 10、在红外谱图中C=O的伸缩振动谱带一般在1650-1900cm-1,该谱带通常是含C=O 聚合物的最强谱带;对于聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸甲酯来说,按C=O的伸缩振动谱带波数高低,依次是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯。 12、为什么可以用红外光谱技术来判断两种聚合物的相容性? 13、对于伸缩振动,氢键会使基团的吸收频率下降,谱带变宽;对于弯曲振动,氢键会使基团的吸收频率升高,谱带变窄。 14、共轭效应会造成基团的吸收频率降低。 16、接枝共聚物和相应均聚物的共混物的红外谱图是相同的,可以用共混物模拟接枝共聚物。 17、如何用红外光谱鉴别(1)PMMA和PS;(2)PVC和PP;(3)环氧树脂和不饱和聚酯。 19、写出透过率和吸光度的定义式,并标明各符号意义。 、问答题 1. 某化合物的红外谱图如下。试推测该化合物是否含有羰基 (C=O),苯环及双键 (=C=C=)?为什么? 2.简单说明下列化合物的红外吸收光谱有何不同? A. CH3-COO-CO-CH3 B. CH3-COO-CH3

《材料结构与性能》课程论文

《材料结构与性能》课程论文 刚玉-尖晶石浇注料微结构参数控制及其强度、热震稳定性和抗渣性能研究 学生姓名:周文英 学生学号:201502703043 撰写日期:2015年11月

摘要 本文通过使用环境对耐火材料的要求,耐火材料与结构参数的分析,耐火材 料结构控制措施进展分析等方面总结了耐火材料的使用现状,并提出了下一步耐 火材料的改进措施。分别是:在基质中加入一定量的硅微粉,改变液相的粘度, 提高抗渣性;控制铝镁浇注料基质的粒径分布,使大颗粒含量一定保证其高温强度;使用球形轻骨料代替原来的致密骨料,提高气孔率,降低体积密度,提高能 源利用率,降低能耗。 关键词:铝镁浇注料;高温强度;抗渣性;热震稳定性 Abstract Requirements of the apply for fire resistance, analysis of refractory materials and structure parameters, current application and the promotion about the refractory are introduced in this paper. It included that: add some sillicon power into matrix in order to improve the viscosity of the liquid for abtaining better slag resistance; control the distribution of the particle in the matrix to ensure the high temperature strength; use spherical light aggregate instead of the original density aggregate to improve porosity and the rate of energy. Keywords:Alumina-Magnesia castable; high temperature strength; slag resistance; themal shock resistance.

高聚物结构与性能的关系

高聚物结构与性能的关系 1. 高聚物的结构 按研究单元的不同分类,高聚物结构可分为两大类:一类为高聚物的链结构,即分子内的结构,是研究一个分子链中原子或基团之间的几何排列;另一类为高聚物的分子聚集态结构,即分子间的结构,是研究单位体积内许多分子链之间的几何排列。对高聚物材料来说,链结构只是间接影响其性能,而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。 高聚物链结构 高聚物的链结构包括近程结构和远程结构。近程结构是指结构单元的化学组成、立体异构、连接顺序、以及支化、交联等;远程结构是指高分子链的构象、分子量等。 高聚物链结构是决定高聚物基本性质的主要因素,各种高聚物由于链结构不同其性质则完全不同。例如,聚乙烯柔软容易结晶,聚苯乙烯硬而脆不能结晶;全同立构聚丙烯在常温下是固休,可以结晶,而无规立构聚丙烯在常温下则为粘稠的液体等。 高聚物的聚集态结构 高聚物的分子聚集态结构包括晶态、非晶态、液晶态、取向态等;高聚物的分子聚集态结构是在加工成型过程中形成的,是决定高聚物制品使用性能的主要因素。即使具有相同链结构的同一种高聚物,由于加工成型条件的不同,其成型品的使用性能就有很大差别。例如,结晶取向程度不同直接影响纤维和薄膜的力学性能;结晶大小和形态不同可影响塑料制品的耐冲击强度,开裂性能和透明性。 因此对高聚物材料来说,链结构只是间接影响其性能,而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。研究高聚物分子聚集态结构的意义就在于了解高聚物分子聚集态结构的特征,形成条件及其与材料性能之间的关系,以便人为地控制加工成型条件得到具有预定结构和性能的材料,同时为高聚物材料的物理改性和材料设计建立科学基础。 2.高聚物结构与力学性能的关系 链结构与力学性能的关系 不同的高聚物,有不同的分子结构,当然会显示出不同的材料性能出来。聚

聚合物结构与性能考试

《聚合物结构与性能》考试复习提纲 1、通过人类五次产业革命的学习给予了我们哪些启发? ①科技发展越来越快,对人类社会的影响也越来越大 ②科学技术成为推动国家发展不可或缺的因素 ③近代科学技术更多地关注在纳米以及生物、宇宙等未知领域 ④随着科学的发展,人们更关注新型材料的研究,为人类更好的服务 2、通过对21世纪人类所面临的八大领域问题的了解,你对人类未来前景有什么看法? ①新技术的产生和发展往往是“连锁反应”,全面爆发,相互激发,形成技术的“群体革命”,可以看出所有革新都是为了生活的更好,只有适应大自然,合理改造自然。才是出路之所以在! ②出现一些问题是很正常的,应考虑走低碳的可持续发展道路,这样才能长治久安 3、为什么说新型材料科学与工程是发展八大领域的先导? ①新材料是人类文明的基石,为各领域提供材料基础,各领域的发展离不开材料,材料是 八大领域发展的先导。 ②新材料的产生深刻影响了人类的生产生活方式。材料对国民经济和国防建设起着关键的 支撑作用,而新材料是高技术领域的重要组成部分。 ③材料科学每前进一小步,人类文明就前进一大步。 4、表述四大材料各自的特征及不同功能,请用材料中电子的行为来论述其内在机理。 ①金属材料 特点:导电性能优良,强度、硬度高,高温变形,耐磨,加工性能好等。 内在机理:原子核较重,核外电子云较密集,金属原子最外层电子处于自由运动状态,每个电子可和若干个电子随时作用形成金属键。 ②无机非金属材料 特点:耐高温、耐腐蚀、韧性低、可塑性差、加工困难、强度高、电学特性和光学特性。内在机理:电子被束缚在个别原子上,不可自由移动,故呈现脆性。 ③高分子材料 特点:高分子材料按特性分为橡胶、塑料、纤维、涂料、粘合剂等,不同材料有各自的特性内在机理:分子量大,分子量分布具有多分散性,合成制备方法、成型加工工艺多样化。④复合材料 特点:在一个特定的基体中,填充有一种或多种填充体,既能保留原组分或材料的主要特色,并通过复合效应获得原组分所不具备的性能,可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联,从而获得新的优越性能。 功能机理:各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同要求。

聚合物基复合材料精彩试题

第一章 聚合物合金的概念、合金化技术的特点? 聚合物合金:有两种以上不同的高分子链存在的多组分聚合物体系 合金化技术的特点:1、开发费用低,周期短,易于实现工业化生产。2、易于制得综合性能优良的聚合物材料。3、有利于产品的多品种化和系列化。 热力学相容性和工艺相容性的概念? 热力学相容性:达到分子程度混合的均相共混物,满足热力学相容条件的体系。 工艺相容性:使用过程中不会发生剥离现象具有一定程度相容的共混体系。 如何从热力学角度判断聚合物合金的相容性? 1、共混体系的混合自由能(ΔG M )满足ΔG M =ΔH M -TΔS M <0 2、聚合物间的相互作用参数χ 12 为负值或者小的正值。 3、聚合物分子量越小,且两种聚合物分子量相近。 4、两种聚合物的热膨胀系数相近。 5、两种聚合物的溶度参数相近。 *思考如何从改变聚合物分子链结构入手,改变聚合物间的相容性? 1、通过共聚使分子链引入极性基团。 2、对聚合物分子链化学改性。 3、通过共聚使分子链引入特殊相互作用基团。 4、形成IPN或交联结构。 5、改变分子量。 第二章 *列举影响聚合物合金相态结构连续性的因素,并说明分别是如何影响的? 组分比:含量高的组分易形成连续相; 黏度比:黏度低的组分流动性较好,容易形成连续相; 内聚能密度:内聚能密度大的聚合物,在共混物中不易分散,容易形成分散相;溶剂类型:连续相组分会随溶剂的品种而改变; 聚合工艺:首先合成的聚合物倾向于形成连续性程度大的相。 说明聚合物合金的相容性对形态结构有何影响?

共混体系中聚合物间的工艺相容性越好,它们的分子链越容易相互扩散而达到均匀的混合,两相间的过渡区越宽,相界面越模糊,分散相微区尺寸越小。完全相容的体系,相界面消失,微区也随之消失而成为均相体系。两种聚合物间完全不相容的体系,聚合物之间相互扩散的倾向很小,相界面和明显,界面黏接力很差,甚至发生宏观的分层剥离现象。 什么是嵌段共聚物的微相分离?如何控制嵌段共聚物的微相分离结构? 微相分离:由化学键相连接的不同链段间的相分离 控制溶剂、场诱导、特殊基底控制、嵌段分子量来控制 *简述聚合物合金界面层的特性及其在合金中所起的作用。 特性:1、两种分子链的分布是不均匀的,从相区到界面形成一浓度梯度;2、分子链比各自相区内排列松散,因而密度稍低于两相聚合的平均密度;3、界面层内易聚集更多的表面活性剂、其他添加剂、分子量较低的聚合物分子。 作用:力的传递效应;光学效应;诱导效应。 第三章 简述橡胶增韧塑料的形变机理及形变特点。 形变机理:银纹化和剪切带形变 特点:1、橡胶的存在有利于发生屈服形变;2、力学性能受形变机理影响 简述橡胶增韧塑料形变机理的研究方法及影响形变机理的因素。 定量研究:高精度的蠕变仪同时测定试样在张应力作用下的纵向和横向形变 影响因素:树脂基体;应力和应变速率;温度;橡胶含量;拉伸取向 简述橡胶增韧塑料的增韧机理,并列举实例加以说明。 多重银纹化增韧理论:在橡胶增韧的塑料中,由于橡胶粒子的存在,应力场不再是均匀的,橡胶粒子起着应力集中的作用。(脆性玻璃态高聚物受外力作用发生银纹形变时材料韧性很差) 银纹-剪切带增韧机理:银纹和剪切到之间存在着相互作用和协同作用。(ABS 拉伸过程中既有发白现象,又有细颈形成) 试比较橡胶增韧塑料和刚性粒子工程塑料的异同点。 1、增韧剂种类不同; 2、增韧的对象不同; 3、增韧剂含量对增韧效果的影响不同; 4、改善聚合物合金性能的效果不同; 5、增韧机理不同; 6、对两相界面黏结强度的要求是相同 第四章

材料结构与性能地关系

关于新型材料结构与性能的关系相关文章读后感 通过阅读文献,我了解了关于新型材料的一些基础知识。 新型材料是指那些新近发展或正在发展的、具有优异性能和应 用前景的一类材料。新型材料的特征: (1)生产制备为知识密集、技术密集和资金密集; (2)与新技术和新工艺发展密切结合。如:大多新型材料通过 极端条(如超高压、超高温、超高真空、超高密度、超高频、 超高纯和超高速快冷等)形成。 (3)一般生产规模小,经营分散,更新换代快,品种变化频繁。 (4)具有特殊性能。如超高强度、超高硬度、超塑性,及超导 性、磁性等各种特殊物理性能。 (5)其发展与材料理论关系密切。 新型材料的分类,根据性能与用途分为新型结构材料和功能材料。新型结构材料是指以力学性能为主要要求,用以制造各种机器零件和工程结构的一类材料。新型结构材料具有更高力学性能(如强度、硬度、塑性和韧性等),能在更苛该介质或条件下工作。功能材料指具有特定光、电、磁、声、热、湿、气、生物等性能的种类材料。广泛用于能源、计算机、通信、电子、激光、空间、生命科学等领域。根据材料本性或结合键分为金属材料、元机非金属材料、高分子材料、复合材料

新型材料,在国民经济中具有举足轻重的地位。对新一代材料的要求是:(1)材料结构与功能相结合。(2)开发智能材料。智能材料必须具备对外界反应能力达到定量的水平。目前的材料还停留在机敏材料水平上,机敏材料只能对外界有定性的反应。(3)材料本身少无污染,生产过程少污染,且能再生。(4)制造材料能耗少,本身能创造新能源或能充分利用能源。 材料科学发展趋势:(1)研究多相复合材料。指两个或三个主相都在一个材料之中,如多相复合陶瓷材料,多相复合金属材料,多相复合高分子材料,金属—陶瓷、金属—有机物等。(2)研究并开发纳米材料。①把纳米级晶粒混合到材料中,以改善材料脆性。②利用纳米材料本身的独特性能。 基于材料结构和性能关系研究的材料设计,其核心科学问题有三: (l)寻找决定材料体系特性的关键功能基元; (2)材料微观结构和宏观功能特性的关系的研究; (3)基于功能基元材料体系的设计原理。 各种新型材料的开发研究越来越引起人们的重视,活性碳纤维(ACF)(或纤维状活性碳(FAC)是近几十年迅速发展起来的一种新颖的高效吸附材料。 ACF的吸附性能与其结构特征有密切关系.影响性能的结构因素可分为两个方面:其一为孔结构因素,如比表面积、孔径、孔容等。在通常情况下,比表面积与吸附量有正比关系;其二为表面官能团的种类和含量,例如含氮官能团的ACF对含硫化合物有优异的吸附能力.

高聚物合成工艺学试题两套和答案

高聚物合成工艺学试卷两套和答案 第一套 一. 解释或说明以下基本概念(20分,每题2分) 悬浮聚合;单体在水中,悬浮剂存在下 由自由基引发剂引发进行的聚合反应 LDPE 的制备;采用自由基引发剂,在高温高压下合成的 PE 乳液聚合特点;分子量和聚合速度同时提高 熔融缩聚;在单体和聚合物熔点以上进行的聚合过程 高顺式聚丁二烯;顺式含量打印 94%的聚丁二烯 界面缩聚;在两不相容的溶剂界面进行的缩聚反应 双酚A 型环氧树脂;由双酚 A 作为单体组分之一而得到的氧树脂 TDI ;甲苯二异氰酸酯 氨基树脂;由尿素或三聚氰胺等与甲醛反应得到的树脂 溶液丁苯胶:采用溶液法合成的丁苯胶 二. 填空题(20分,每空1分) 1. 自由基聚合可以采用四种工艺过程, 乳液、 悬浮 、 溶液、 本体 。 2. 乳聚丁苯橡胶一般分为两种 低温、 高温 。 3. 乳液丁苯胶的合成是按 自由基 机理进行反应的。 4. 酚醛树脂是由 苯酚 ___________ 与 甲醛 反应制备的。 5. 制备PE 采用的催化剂(引发剂)是 TiCI4+AIR3 ;制备PP 采用的催化剂(引发剂)是 TiCI3+AIR3 ___________ 。 6. 聚氨酯是由 异氰酸酯 与多元醇反应制备的。反应类型为 聚加成反应。 7. 悬浮聚合主要组分包括 悬浮剂 、单体 、引发剂、水 。 8. 不饱和聚酯树脂的单体分别为 不饱和酸酐 和 二元醇 。 A.耐热性好、机械强度高; B.耐热性好、柔韧性好; C. D.低温性好、机械强度高; 5. LDPE 特点是支链量( 多 ),机械强度( 低),可应用于薄膜。 A.少,低; B. 少,高; C. 多,低; D. 多,高; 6. 低温乳液丁苯在( C )性能上优于高温丁苯。 A.极性、弹性、老化性; B. 加工性能、色泽、老化性; C.弹性、强度、加工性能; D. 极性、弹性、老化性; 7. 环氧树脂中的环氧基团主要作用是( A )。 A.固化; B. 断链; C. 支化; D. 聚合; 8. 不能参与界面缩聚的单体有: D A.二元胺+二元酸; B.二元酰氯+二元胺; C.二元醇+二元酸; D. A 和C ; 9. 悬浮聚合与本体聚合工艺相比,前者( B )。 A.工艺简单,成本低; B.导热效果好,产物纯度低; C.转化率高,成本低; D.后处理工艺简单; 10. 酚醛树脂可由下列哪一类化合物进行合成? A 三.选择题(20分,每题2分) 1. 乳液丁苯胶可选用(C. A. BPO ; B. K 2SQ ; 2. 本体聚合常采用分段聚合工艺,其目的是( A.降低反应温度; B. 导出反应热; 3. 离子聚合过程,一般选择( D )工艺。 A.悬浮聚合; B. 乳液聚合; C. 4. 聚醚型聚氨酯与聚酯型聚氨酯相比具有( )作为引发剂。 C. K 2SO-FeSQ ; B. C. D. TiCl ) 提高转化 本体和悬浮;D. C 3 -AlCl 3; D. 简化工艺; 本体和溶液; 低温性好、柔韧性好;

材料结构与性能历年真题

2009年试题 1.一外受应力载荷力500MPa的无机材料薄板(长15cm,宽10cm,厚0.1mm), 其中心部位有一裂纹(C=20μm)。该材料的弹性模量为300GPa,(1Pa=1N/m2)断裂能为15J/m2(1J=1Nm)。 a)计算该裂纹尖端应力强度因子K I (Y= ) b)判断该材料是否安全? ,可知,即材料的裂纹尖端应力强度应子超过了材料的临界断裂应子,则材料不安全。 2.测定陶瓷材料的断裂韧性常用的方法有几种?并说明它们的优缺点。 答: 方法优点缺点 单边切口梁法(SENB) 简单、快捷①测试精度受切口宽度的影响,且过分要求窄的切口;②切口容易钝化而变宽,比较适合粗晶陶瓷,而对细晶体陶瓷测试值会偏大。 Vickers压痕弯曲梁法 (SEPB) 测试精度高,结果较准 确,即比较接近真实值 预制裂纹的成功率低;控制裂纹的深度尺 寸较困难。 直接压痕法(IM) ①无需特别制样;②可 利用很小的样品;③测 定H V 的同时获得K IC ,简 单易行。 ①试样表面要求高,无划痕和缺陷;②由 于压痕周围应力应变场较复杂,没有获得 断裂力学的精确解;③随材料性质不同会 产生较大误差;④四角裂纹长度由于压痕 周围残余应力的作用会发生变化;产生压

痕裂纹后若放置不同时间,裂纹长度也会 发生变化,影响测试精度。 3.写出断裂强度和断裂韧性的定义,二者的区别和联系。 答: 断裂强度δr断裂韧性K IC 定义材料单位截面承受应力而不发生断裂的能力材料抵抗裂纹失稳扩展或断裂能力 联系①都表征材料抵抗外力作用的能力;②都受到E、的影响,提高E、既可提高 断裂强度,也可提高断裂韧性;③在一定的裂纹尺寸下,提高K IC 也会提高δr,即增韧的同时也会增强。 区别除了与材料本身的性质有关外,还与裂 纹尺寸、形状、分布及缺陷等有关 是材料的固有属性,是材料的结构和显微 结构的函数,与外力、裂纹尺寸等无关 4.写出无机材料的增韧原理。 答:增韧原理:一是在裂纹扩展过程中使之产生有其他能量消耗机构,从而使外加负载的一部分或大部分能量消耗掉,而不致集中于裂纹扩展上;二是在陶瓷体中设置能阻碍裂纹扩展的物质场合,使裂纹不能再进一步扩展。 根据断裂力学,抗弯强度,断裂韧性,可以看出要提高陶瓷材料强度,必须提高断裂表面能和弹性模量以及减小裂纹尺寸;要提高断裂韧性,必须提高断裂表面能和弹性模量。 5.试比较以下材料的热导率,并按大小顺序排列,说明理由。氮化硅(Si3N4) 陶瓷、氧化镁(MgO)陶瓷、镁橄榄石(2MgO·SiO2)、纯银(Ag)、镍铬合金(NiCr)。

最新聚合物改性考试试题题

一、名称解释 20分 聚合物共混改性: 答:是以聚合物(聚合物或者共聚物)为改性剂,加入到被改性的聚合物材料(合成树脂,又叫基体树脂)中,采用合适的加工成型工艺,使两者充分混合,从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 相逆转: 答:聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转,原来是分散相的组分变成连续相,而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内,常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构,使共混物的力学性能提高。 热塑性塑料: 答:热塑性塑料是指加热后软化、可塑,冷却后硬化,再次加热可熔融软化,固化成型,具有反复可加工成型的特点。 增容作用: 答:使聚合物之间易于相互分散,能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能,增加两相间的粘合力,使P-P共混物具有长期稳定的性能。 二、聚合物共混物的形态结构及特点 10分 答:单相连续结构:构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续,其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。 两相互锁或交错结构:这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相,而且两相相互交错形成层状排列,难以区分连续相和分散相。有时也称为两相共连续结构,包括层状结构和互锁结构。 相互贯穿的两相连续结构:共混物中两种组分均构成连续相,互穿网络聚合物(IPNs)是两相连续结构的典型例子。 三、聚合物共混物相容性分哪两类?各自的定义是什么?画出聚合物共混物的UCST、LCST相图。15分 答:分为热力学相容性和工艺相容性两类。 热力学相容性是指相互混合的组分以任意比混合,都能形成均相体系,这种相容性叫热力学相容性。 工艺相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物,经适当加工工艺,形成结构和性能稳定的共混高聚物,则称之为工艺相容性。 相图略 四、界面层的结构组成和独立相区的区别 10分 答:①界面层内两种分子链的分布是不均匀的,从相区内到界面形成一浓度梯度; ②界面层内分子链比各自相区内排列松散,因而密度稍低于两相聚合物的平均密度; ③界面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质,分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多,界面层越稳定,但对界面粘结强度不利。 五、以PC/PP共混体系为例,举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性?10分 答:1. 通过共聚改变某聚合物的极性; 2. 通过化学改性的方法,在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团; 3. 在某聚合物上引入特殊作用基团;加入第三组分进行增容; 4. 两相之间产生部分交联,形成物理或化学缠结; 5. 形成互穿网络结构(IPN); 6. 改变加工工艺,施加强烈的力剪切作用。 六、一般采有PP熔融接枝MAH单体,并挤出制备TPU/PP共混物,请阐明PP接枝MAH对共混物的形态结构及性能有何影响。为什么?10分 答:采用PP-g-MAH作为增容剂,熔融法制备TPU/PP共混物。发现,马来酸酐接枝聚丙烯是聚氨酯与聚丙烯共混体系有效的增容剂,有效地改善

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