《高分子材料》课后习题参考
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第一章一.选择题1.1907年,世界上第一个合成树脂()也即电木,投入工业化生产。
A.脲醛树脂B.有机硅树脂C.醇醛树脂D.酚醛树脂2.世界经济的四大支柱产业是信息工业、能源工程、生物工程和()。
A.木材工业B.材料工业C.金属工业D.家具工业3.以下哪一种材料()属于合成高分子材料。
A.聚氯乙烯B.头发C.硅酸钠D.蛋白质4.()双键既可均裂,也可异裂,因此可进行自由基聚合或阴阳离子聚合。
A.烯类单体的C—CB.醛、酮中羰基C.共轭D.不存在5.分子中含有()基团,如烷基、烷氧基、苯基、乙烯基等,碳—碳双键上电子云增加,有利于阳离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性6.分子中含有(A)基团,如腈基、羰基(醛、酮、酸、酯)等有利于阴离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性7.连锁聚合反应每一步的速度和活化能(A)。
A.相差很大B.相差不大C.没有规律D.完全相同8.多数()反应是典型的逐步聚合反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.缩聚D.加成9.()可分离出中间产物,并使此中间产物再进一步反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.连锁聚合D.逐步聚合10.羧基在中和反应中的活性中心是()。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO11.羧基在酯化反应中的活性中心是()。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO二.填空题1.高分子化合物简称(),又称()或(),是指分子很长很大,相对分子质量很高的化合物。
2.当一个化合物的()足够大,以致多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能时,称为()。
3.聚合物的形成是指()通过一定的化学反应,以一定的()方式以共价键彼此连接起来的。
4.1965年我国用人工合成的方法制成(),这是世界上出现的第一个(),对于揭开生命的奥秘有着重大的意义。
5.按性能分类,高分子材料主要包括()、()和()三大类。
6.按主链元素组成分类,高分子材料主要包括()、()和()。
第四章高分子材料化学习题:1、高聚物相对分子质量有哪些测试方法?分别适用于何种聚合物分子,获得的相对分子质量有何不同?(10分)答:测定高聚物相对分子质量的方法:渗透压、光散射、粘度法、超离心法、沉淀法和凝胶色谱法等。
这些方法中,有些方法偏向于较大的聚合物分子,有的方法偏向于较小的聚合物分子。
聚合物相对分子质量实际是指它的平均相对分子质量。
(1)数均相对分子质量( Mn ) 采用冰点降低、沸点升高、渗透压和蒸气压降低等方法测定的数均相对分子质量,即总质量除以样品中所含的分子数。
(2)质均相对分子质量( Mω) 采用光散射等方法测定质均相对分子质量。
(3)粘均相对分子质量( Mη) 采用粘度法测定粘均相对分子质量。
2、详述高分子聚合物的分类及各自的特征并举例。
(20分)答:高分子化合物常以形状、合成方法、热行为、分子结构及使用性能进行分类。
1、按高聚物的热行为分类(1) 热固性高聚物高聚物受热变成永久固定形状的高聚物(有些不需加热)。
不可再熔融或再成型。
结构:加热时,线型高聚物链之间形成永久的交联,产生不可再流动的坚硬体型结构,继续加热、加压只能造成链的断裂,引起性质的严重破坏。
利用这一特性,热固性高聚物可作耐热的结构材料。
典型的热固性高聚物有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。
(2) 热塑性高聚物熔融状态下使它成型(塑化),冷却后定型,但是可以再加热又形成一个新的形状,可以多次重复加工。
结构:没有大分子链的严重断裂,其性质也不发生显著变化,称为热塑性高聚物。
根据这一特性,可以用热塑性高聚物碎屑进行再生和再加工。
聚乙烯、聚氯乙烯、ABS树脂、聚酰胺等都属于热塑性高聚物。
2、按高聚物的分子结构分类(1) 碳链高聚物大分子主链完全由碳原于组成,绝大部分烯类聚合物属于这一类。
如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。
(2) 杂链高聚物大分子主链中除碳原子外,还有氧、氮、硫等杂原子。
如聚醚、聚酯、聚硫橡胶等。
计算题1.PA-66原纤维支数为4500支,在不断增加负荷的作用下,当负荷为8克时,纤维被拉断。
试求:a)旦数D b)特数Tex c)绝对强力P d)相对强度PDPT e)断裂长度LP f)强度极限σ(ρ=1.14)2.某腈纶厂生产的产品经测量其含湿率为2.5%。
a)试折合为回潮率为多少?b)若知回潮率为2%,那么该纤维的每1000公斤的标准重量是多少?3.已知某纤维厂生产PET长丝,规格为128支/3L根,试求a)该长丝的旦数,50米卷重(1)单根纤维的旦数(2)单根纤维的断面直径是多少?(PET:ρ=1.38)4.PET的纺丝温度为286℃,计量泵规格为0.6cm3/r,转速为15r/min,喷丝板孔径为0.3mm,孔数为20孔,孔长为0.5mm,已知η0=210Pa.s,试求流经每孔的yw和压力降Δp。
若为非牛顿流体,非牛顿指数n=0.78,η=140 Pa.s时,其yw 和Δp又为多少?5.聚丙烯腈的硫氰酸钠浓水溶液,已知其20℃时的零切粘度为40Pa.S,非牛顿指数为0.43,临界剪切速率为150S-1,粘流活化能为38KJ/mol,问:(1)20℃时,把剪切速率提高到3×104S-1,其表观粘度为多少?(2)把该溶液提高到60℃时其零切粘度为多少?6.涤纶纺丝工艺中所用工艺参数为:纺丝温度280℃,吹风温度30℃,纺丝线上固化点温度80℃,熔体密度ρ=1.20×10-3g/cm3 ,熔体比热容容1.88kJ/kg℃,卷绕丝密度1.38 g/cm3,空气导热系数2.6×10-4J/cm.s.℃,泵供量365g/min,空气运动粘度1.6×10-5m2/s,卷绕速度1000m/min,喷丝板规格Ø0.25mm×400孔,L/D=2,求:(1)纺丝线固化点前的平均直径;(2)纺丝线固化点前的平均速度;(3)纺丝线固化点前的平均给热系数;(4)固化时间。
高分子材料课后习题答案【篇一:高分子材料成型加工课后习题答案】通过何种物料运动和混合操作来实现?答:?非分散混合在混合中仅增加离子在混合物中空间分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简单混合。
这种混合的运动基本形式是通过对流来实现的,可以通过包括塞形流动和不需要物料连续变形的简单体积排列和置换来达到。
分散混合是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值,同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。
分散混合主要是靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。
分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒和液相滴分散开来,成为最终粒子或允许的更小颗粒或滴,并均匀地分散到多组分中,这就涉及少组分在变形粘性流体中的破裂为题,这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。
2、在热固性塑料模压成型中,提高压力应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺有利?为什么?答:在一定温度范围内,模温升高,物料流动性提高,模压压力可降低,但模温提高也会使塑料的交联反应速率加速,从而导致熔融物料的粘度迅速增高,反而需要更高的模压压力。
3、热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响?为什么?答:对塑料进行预热可以提高流动性,降低模压压力,但如果预热温度过高或预热时间过长会使塑料在预热过程中有部分固化,会抵消预热增大流动性效果,模压是需更高的压力来保证物料充满型腔。
1、什么是聚合物的结晶取向?它们有何不同?研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际影响?答:结晶是聚合物分子在三维空间呈周期性重复排列的过程,而取向是取向单元在外力作用下择优排列的过程,取向单元可以是:基团、链段、分子链、晶粒、晶片或变形的球晶等。
结晶是材料自身的性质,只发生在分子、原子、离子这些基础的单元上,取向的产生是外力作用的结果,取向单元也更多样。
结晶可以影响材料的拉伸强度、弹性模量、冲击强度、耐热性、耐候性、吸水性、透明性、透气性、成型收缩性等物性。
第一章绪论(重点,概念)1.与小分子化合物相比,高分子化合物的特点有哪些?P1(1)分子量大(2)分子似“一条长链”,且具有一定的长径比(3)分子量的多分散性(4)分子所存在的状态不同(5)固体聚合物具有一定的机械强度(6)高分子的难溶性2.高分子分子量的表示方法有哪几种?P3(1)数均分子量:按聚合物中含有的分子数目进行统计平均的分子量,高分子样品中所有分子的总重量除分子(摩尔)总数。
(2)重均分子量:按照聚合物的重量进行统计平均的分子量,i-聚体的分子量乘以其质量分数的加和。
(3)黏均分子量:用高分子的黏度来表示高分子的分子量的方法。
3.高分子的聚集态结构有哪几种?P5(1)非晶态结构:无熔点,包含玻璃态、高弹态和黏流态;玻璃化转变温度Tg &黏流温度Tf。
Tg是聚合物玻璃态与高弹态的转变点(2)晶态结构:结晶熔融温度Tm,是结晶高聚物的主要热转变温度,是聚合物由从固体到液体的临界温度。
(3)液晶态结构:兼有晶体和液体性质的过渡状态。
Tg和Tm是评价聚合物耐热性的重要指标。
4.生物医用高分子材料的主要应用类型有哪些?P10(1)直接治疗:生物组织、人工器官、一般医疗(2)医药和制剂:控制释放系统、血液制剂(3)检查和诊断:功能检查、生体检查5.生物医用高分子材料的生产对环境一般有哪些要求?P11无尘、无菌和一定的空气洁净度6.什么是无尘概念?如何进入无尘洁净室?P12无尘净化级别主要是根据每立方米空气中粒子直径大于划分标准的粒子数进入无尘洁净室,必须先进入无尘更衣室,穿上无尘帽、无尘口罩、无尘衣、静电防尘手套、无尘裤、无尘靴。
还应当洗手和消毒7.医用高分子制品的消毒主要有哪些方法?P15(1)消毒剂灭菌:高效、中效和低效消毒剂三类(2)辐射灭菌:主要是用钴-60(铯-137)γ-射线辐射灭菌(3)医用压力蒸汽灭菌一般不适合医用高分子制品(湿热空气:115度30min;121度20min;126度15min)8.常用化学消毒剂的类型、特点和原理是什么?P16A.环氧乙烷:常温常压下,为无色气体,可穿透玻璃纸;液体无色透明,具乙醚气味。
熔体破裂:聚合物熔体在导管中流动时,如剪切速率大于某一极限值,往住产生不稳定流动,挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变.以至支离、断裂,统称为熔体破裂塑化:通过热能和(或)机械能使热塑性塑胶软化并赋予可塑性的过程假塑性流体:假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体固化:固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。
增塑剂:指用以是高分子材料制品塑性增加,改进其柔韧性、延展性和加工性的物质1、高分子材料的定义和分类高分子材料是一定配合的高分子化合物(由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂)在成型设备中受一定温度和压力的作用熔融塑化,然后通过模塑制成一定形状,冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。
分类:橡胶、塑料、化学纤维、涂料、粘合剂2 交联能影响高分子材料的哪些性能哪些材料或产品是经过交联的力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。
PF可用于电器产品 EP可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂 UP可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料 UF MF PE PVC PU 3、聚合物在成型过程中为什么会发生取向成型时的取向产生的原因及形式有哪几种取向对高分子材料制品的性能有何影响在成型加工时,受到剪切和拉伸力的影响,高分子化合物的分子链会发生取向。
原因:①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同,由于存在速度差,卷曲的分子力受到剪切力的作用,将沿流动方向舒展伸直和取向。
②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。
主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。
形式:非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向;结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向高分子材料经取向后,拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加4、高分子材料添加助剂的目的:添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。
烃有机高分子材料合格考达标练1.下列关于乙烯、乙烷、苯的说法中,不正确的是()A.乙烯、苯属于不饱和烃,乙烷属于饱和烃B.乙烯、苯分子中所有原子处于同一平面上,乙烷分子则为立体结构,所有原子不在同一平面上C.书写结构简式时,表示乙烯分子碳碳双键和乙烷分子碳碳单键的短线均可省略不写D.相同质量的乙烯和乙烷完全燃烧后产生水的质量,后者大,表示碳碳双键的短线不能省略,故C项错误。
2.(2021浙江金华十校高一期末)下列关于有机化合物性质的叙述正确的是()A.聚乙烯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色B.1 mol乙烯与Cl2完全加成,然后与Cl2发生取代反应,总共可以消耗4 mol Cl2C.乙烯能与水反应、乙烯能与氯化氢反应,二者的反应类型相同D.质量相等的乙烯和丙烯分别在足量的氧气中燃烧,丙烯生成的二氧化碳多,聚乙烯分子中不含碳碳双键,故不能使酸性KMnO4溶液褪色,A错误;1 mol乙烯可与1 mol Cl2发生加成反应生成ClCH2CH2Cl,再与4 mol Cl2发生取代反应,故共消耗5 mol Cl2,B错误;乙烯与水、HCl在催化剂作用下均发生加成反应,分别生成乙醇和氯乙烷,C正确;乙烯和丙烯的最简式均为CH2,故等质量的乙烯和丙烯完全燃烧时生成CO2的量一样多,D错误。
3.(原创题)乙炔(HC≡CH)和乙烯分子中都含有不饱和的碳碳键,其化学性质相似,根据乙烯推测乙炔的化学性质。
下列说法不正确的是()A.乙炔在空气中燃烧,产生明亮的火焰且伴有浓烟B.乙炔通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色C.乙炔通入溴的四氯化碳溶液中,发生加成反应生成CH2BrCBr3D.在一定条件下,乙炔能发生加聚反应生成聚乙炔,类比乙烯的燃烧反应,推测乙炔在空气中燃烧时产生明亮的火焰且伴有浓烟,A正确;乙烯分子中含有碳碳双键,能被酸性KMnO4溶液氧化,而乙炔分子中含有碳碳三键,故也能被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液褪色,B正确;乙炔通入溴的四氯化碳溶液中,发生加成反应生成CHBr2CHBr2,C错误;类似于乙烯,在一定条件下,乙炔可发生加聚反应生成聚乙炔,D正确。
高分子材料必备知识基础练1.下列物质不属于功能高分子材料的是()A.高分子分离膜B.液晶高分子材料C.生物高分子材料D.光导纤维,高分子分离膜、液晶高分子材料、生物高分子材料都是功能高分子材料。
2.关于高分子材料,下列说法不正确的是()A.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)为线型结构,可溶于适当的溶剂(如氯仿)B.酚醛树脂为热固性塑料,受热变软,熔化C.聚乙烯为热塑性塑料,受热变软,熔化D.硫化橡胶为网状结构,不能溶于一般溶剂,不能加热熔融。
3.下列有关功能高分子材料的用途的叙述不正确的是()A.高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改造土壤等B.离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C.医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官D.聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水的淡化,主要用于制造电子器件。
4.聚碳酸酯()的透光率良好,它可制作车、船、飞机的挡风玻璃,以及眼镜片、光盘、唱片等。
它可由绿色化学原料X()与另一原料Y反应制得,同时生成甲醇。
下列说法不正确的是()A.Y的分子结构中有2个酚羟基B.Y的分子式为C15H18O2C.甲醇的核磁共振氢谱有2组吸收峰D.X的同分异构体中能与NaHCO3溶液反应产生气体的有4种解析Y是,分子结构中有2个酚羟基,故A正确;Y是,分子式为C15H16O2,故B错误;甲醇CH3OH分子中有2种等效氢原子,所以核磁共振氢谱有2组吸收峰,故C正确;能与NaHCO3溶液反应产生气体,说明分子中含有羧基,的同分异构体中能与NaHCO3溶液反应产生气体的有HOCH2CH2COOH、CH3CH(OH)COOH、CH3OCH2COOH、CH3CH2OCOOH,共4种,故D正确。
5.用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术,这种塑料骨钉不仅具有相当大的强度,而且可在人体内水解,使骨科病人免遭拔钉的痛苦。
合成这种塑料骨钉的原料能与强碱溶液反应,也能在浓硫酸条件下形成环酯,则合成这种塑料骨钉的原料是()A.CH2CH—CH2ClB.CH2CH—COOHC.CH3—CH(OH)—COOHD.H2N—CH2—COOH,则应有羧基或酚羟基等;能形成环酯,则分子中同时含有—OH和—COOH。
第一章1、请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。
答:(1)粘弹性滞后效应是指在外作用力下,聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。
(2)当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止,在贮存和使用过程中,大分子重排运动的发展,以致密度增加,体积收缩。
(3)在Tg—Tf温度范围对成型制品进行热处理,可以缩短大分子形变的松弛时间,加速结晶聚合物的结晶速度,使制品的形状能加快的稳定下来。
2、比较塑性形变和粘弹性形变的异同点。
答:同:都是不可逆变形。
异:(1)温度区间不同,塑性形变温度区间为Tg—Tf;粘性形变温度区间为Tf以上。
(2)作用力和时间不同,塑性形变需较大外力和较长时间;粘性形变要很小的外力和瞬时。
3、什么是聚合物的力学三态,各自的特点是什么?各适用于什么加工方法?答:玻璃态、高弹态、粘流态称为聚合物的力学三态。
(1)玻璃态:聚合物模量高,形变小,故不宜进行大形变的成型加工。
适用:二次加工(2)高弹态:产生较大的可逆形变;聚合物粘性大,且具有一定的强度。
适用:较大变形的成型工艺。
(3)粘流态:很大的不可逆形变;熔体黏度低。
适用:流动性要求较高的成型加工技术。
第二章1、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线,并简单说明各自的流变行为特征。
答:宾汉流体:与牛顿流体相同,剪切速率~剪切应力的关系也是一条直线,不同处:它的流动只有当 高到一定程度后才开始。
假塑性流体: 流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。
也即切力变稀现象。
膨胀性流体: 流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加。
也即切力增稠现象。
2、怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特性选择加工条件?答:(1)根据聚合物粘度的温敏特性,当聚合物处于粘流温度以上不宽的温Andrade 公式:选择尽可能打度范围内时,用的温度作为加工条件。
当温度包括从玻璃化温度到熔点这样打的温度范围时,用W.L.F 方程:计算温度T 时的年度选择加工条件。
2020-2021学年度第二学期高二化学人教版(2019)选择性必修3第五章合成高分子第二节高分子材料课后练习题一、单选题(共15题;共30分)1.化学是材料科学的基础。
下列有关材料的说法正确的是()A.国产飞机C919用的氮化硅陶瓷,是新型的无机非金属材料B.“天宫一号”使用的碳纤维,是一种新型的有机高分子材料C.华为手机使用的麒麟980芯片与光导纤维均属于半导体材料D.制造“N95型口罩”使用的聚丙烯是一种天然高分子化合物2.开发新材料是现代科技发展的方向之一。
下列有关材料的说法正确的是()A.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料B.C60属于原子晶体,用于制造纳米材料C.纤维素乙酸酯属于天然高分子材料D.单晶硅常用于制造光导纤维3.下列说法错误的是()A.越王勾践剑(青铜)的铸造材料主要是铜锡合金B.青花瓷制作原料的主要成分是硅酸盐C.以毛竹为原料制作的竹纤维属于高分子材料D.石墨烯是一种能导电的有机高分子材料4.下列关于有机化合物的说法正确的是()A.2-甲基丁烷也称为异丁烷B.C4H9Cl有4种同分异构体C.葡萄糖、乙醛、乙酸都能发生银镜反应D.聚乙烯是混合物,能使溴的四氯化碳溶液褪色5.习总书记多次强调要“像对待生命一样对待生态环境”。
下列做法不应该...提倡的是()A.分类放置生活废弃物B.实现化石燃料清洁利用C.使用可降解塑料D.大量使用化肥、农药提高粮食产量6.下列生活废弃物中属于可回收垃圾,且主要成分为合成高分子材料的是()A.AB.BC.CD.D7.下列物质中,一定不是天然高分子的是()A.丝绸B.橡胶C.尼龙D.滤纸8.化学与科学、技术、社会、环境密切相关。
下列说法正确的是()A.造成光化学烟雾的罪魁祸首是开发利用可燃冰B.石油分馏得到的天然气属于清洁燃料,应大力推广使用C.工业废水经过静置、过滤后排放,符合绿色化学理念D.聚乙烯、聚氯乙烯都是由高分子化合物组成的物质,属于混合物9.下列说法正确的是()A.糖类、油脂和蛋白质均是天然高分子B.C4H9Cl与C4H10O均只有4种同分异构体C.盐析可提纯蛋白质并保持其生理活性D.石油裂解可得到苯、甲苯、二甲苯及苯酚10.有5种有机物:⑤CH2=CH—CH =CH2,其中可用于合成高分子材料的正确组合为()A.①②④B.①②⑤C.②④⑤D.③④⑤11.具有单双键交替长链(如:的高分子化合物有可能成为导电塑料。
高分子材料成型加工唐颂超第三版第2-0章课后习题答案(仅供参考)高分子材料成型加工Chapter2-10课后习题答案(仅供参考)Chapter2高分子材料学1.分离区别“通用塑料”和“工程塑料”、“热塑性塑料”和“热固性塑料”,并请各举2、3 例。
答:通用塑料:普通指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有PE、PP、PVC、PS 等工程塑料是指拉伸强度大于50MPa冲击强度大于6kJ/m2 ,长久耐热温度超过100℃,刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有PA、PET、PBT、POM 等。
热塑性塑料:加热时变软以至流淌,冷却变硬。
这种过程是可逆的、可以反复举行。
如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚好和氯化聚醚等都是热塑性塑料。
热固性塑料:第一次加热时可以软化流淌,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不行逆的。
此后,再次加热时,已不能再变软流淌了。
正是借助这种特性举行成型加工,利用第一次加热时的塑化流淌在压力下弥漫型腔,进而固化成为确定外形和尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料都是热固性塑料。
2. 什么是聚合物的结晶和取向?它们有何不同?讨论结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义?聚合物的结晶:高聚物发生的分子链在三维空间形成局部区域的、高度有序的罗列的过程。
聚合物的取向:高聚物的分子链沿某特定方向作优势的平行罗列的过程。
包括分子链、链段和结晶高聚物的晶片、晶带沿特定方向择优罗列。
不同之处:(1)高分子的结晶属于高分子的一个物理特性,不是全部的高聚物都会结晶,而全部的高聚物都可以在合适的条件下发生取向。
(2)结晶是某些局部区域内分子链在三维空间的规整罗列,而取向普通是在一定程度上的一维或二维有序,是在外力作用下囫囵分子链沿特定方向发生较为规整罗列。
(3)结晶是在分子链内部和分子链之间的互相作用下发生的,外部作用也可以对结晶产生一定的影响;取向普通是在外力作用和环境中发生的,没有外力的作用,取向普通不会内部产生。
《⾼分⼦材料》课后习题参考1绪论Q1.总结⾼分⼦材料(塑料和橡胶)在发展过程中的标志性事件:(1)最早被应⽤的塑料(2)第⼀种⼈⼯合成树脂(3)是谁最早提出了⾼分⼦的概念(4)HDPE和PP的合成⽅法是谁发明的(5)是什么发现导致了近现代意义橡胶⼯业的诞⽣?1.(1)19世纪中叶,以天然纤维素为原料,经硝酸硝化樟脑丸增塑,制得了赛璐珞塑料,被⽤来制作台球。
(2)1907年⽐利时⼈雷奥·⽐克兰德应⽤苯酚和甲醛制备了第⼀种⼈⼯合成树脂—酚醛树脂(PF),俗称电⽊。
(3)1920年,德国化学家Dr. Hermann Staudinger⾸先提出了⾼分⼦的概念(4)1953年,德国K.Ziegler以TiCl4-Al(C2H5)3做引发剂,在60~90℃,0.2~1.5MPa条件下,合成了HDPE;1954年,意⼤利G.Natta以TiCl3-AlEt3做引发剂,合成了等规聚丙烯。
两⼈因此获得了诺贝尔奖。
(5)1839年美国⼈Goodyear发明了橡胶的硫化,1826年英国⼈汉考克发明了双辊开炼机,这两项发明使橡胶的应⽤得到了突破性的进展,奠定了现代橡胶加⼯业的基础。
Q2.树脂、通⽤塑料、⼯程塑料的定义。
化⼯辞典中的树脂定义:为半固态、固态或假固态的不定型有机物质,⼀般是⾼分⼦物质,透明或不透明。
⽆固定熔点,有软化点和熔融范围,在应⼒作⽤下有流动趋向。
受热、变软并渐渐熔化,熔化时发粘,不导电,⼤多不溶于⽔,可溶于有机溶剂如⼄醇、⼄醚等,根据来源可分成天然树脂、合成树脂、⼈造树脂,根据受热后的饿性能变化可分成热定型树脂、热固性树脂,此外还可根据溶解度分成⽔溶性树脂、醇溶性树脂、油溶性树脂。
通⽤塑料:按塑料的使⽤范围和⽤途分类,具有产量⼤、⽤途⼴、价格低、性能⼀般的特点,主要⽤于⾮结构材料。
常见的有聚⼄烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯⼄烯(PVC)、聚苯⼄烯(PS)。
⼯程塑料:具有较⾼的⼒学性能,能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件,并在此条件下长时间使⽤的塑料,可作为结构材料。
药用高分子材料学习题(一)《药用高分子材料》第1-3章试题一、选择题1.下列不属于高分子的聚集态结构的是()A晶态结构 B取向结构 C远程结构 D织态结构2.下列属于高分子间相互作用力的是()A范德华力 B共价键 C疏水力 D离子键3.高分子合金不包括()A共混聚合物 B嵌段聚合物 C接枝共聚物 D无规共聚物4.下列几种聚合物的水解速度顺序正确的是()A聚酸酐>聚酯>聚酰胺>聚烃 B聚酯>聚酸酐>聚酰胺>聚烃C聚酰胺>聚酯>聚酸酐>聚烃 D聚酸酐>聚酰胺>聚酯>聚烃5.下列关于影响高分子链柔性的因素的叙述中不正确的是()A主链中含有双键的高分子如聚丁二烯因为不发生旋转,故弹性较差B侧链极性越强,数量越多,柔链的柔性越差C交链程度较低时分子可保持一定柔性 D温度越高柔性越大6.下列高聚物中结晶能力最弱的是()A聚乙烯 B聚四氯乙烯 C聚氯乙烯 D聚偏二氯乙烯7.聚丙烯的下列几种结构中最不易结晶的是()A无规立构 B全同立构 C间同立构 D几种结构相差不大8.下列对于聚合物取向度的表述正确的是()A取向态的分子不仅需成行成列,而且需要原子在特定位置上定位B晶态聚合物取向是结晶形变过程,经外力拉伸后形成新的结晶结构C在晶态聚合物的非晶区观察不到取向现象D在非晶态聚合物观察不到取向现象9.高分子键链~~~H2C—CHCl—CHCl—CH2~~~属于()键接方式。
A头头键接 B头尾键接 C尾头键接 D尾尾键接10.下列对于聚合反应的表述不正确的是()A自由基聚合反应中引发速率是控制总聚合速率的关键B有两个官能团的单体可相互反应进行线型缩聚反应C自由基共聚反应可分为共聚和均聚D体型聚合物是由支链聚合物经非共价键连接而成11.什么是具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料()A药用高分子材料 B高分子材料 C任何材料 D药用材料12.肠溶PH一般为()A 6.0B 1.0C 2.0D 3.013.药用高分子材料一般具有许多特殊要求,除了()A有抗原性 B无毒 C无抗原性 D良好的生物相容性14.乙烯-醋酸乙烯共聚物的英文简写为()A.EVAB.VEAC.VAED.AVE15.塑料软包装输液具有许多优势,除了()A体积小 B重量大 C重量轻 D破损率低16.聚合物的相对分子质量M是重复单元相对分子质量M0与聚合度DP的()A 积B 商C 和D 差17.在合成高分子时,参与反应是结构完全对称的单体,则其有几种链接方式()A 1B 2C 3D 418.下列说法正确的是()A聚合物的熔点是指完全融化时的温度 B熔点的大小与受热温度没有多大关系C熔点大小与聚合物近程结构无关 D结晶温度越低,熔点越高19.影响结晶过程的因素不包括()A链的对称性 B链规整性 C分子间相互作用 D分子内相互作用20.自由基聚合反应的特征可概括为()A慢引发,快增长,速终止 B快引发,快增长,速终止C快引发,慢增长,速终止 D快引发,快增长,慢终止21.下列描述不属于高分子聚集态的结构是()A远程结构 B晶态结构 C非晶态结构 D取向结构22.下列关于高分子的物理力学性能叙述错误的是()A高分子具有很大的分子间作用力,无沸点,不能气化B高分子材料在固体时其力学性质是弹性与黏性的综合,在一定条件下可发生相当大的可逆力学变形C高分子材料在溶剂中表现出溶胀特性 D高分子材料具有准确的相对分子质量23.相对分子质量是鉴定聚合物的重要指标,自由基聚合过程中,影响相对分子质量的主要因素不包括下列的()A单体的浓度 B引发剂的浓度 C反应时间 D反应温度24.自由基聚合反应中,要根据聚合反应实施的办法来选择引发剂,乳液聚合和水溶液聚合要选择()水溶性引发剂。
1、LDPE、LLDPE、HDPE的分子结构和物理机械性能有何不同?P24表2-1高密度聚乙烯(HDPE),又称低压聚乙烯,因为在低压下生产,含有较多长键,因此密度高。
低密度聚乙烯(LDPE),用高压法(147.17—196.2MPa)生产,支链较多,强度低。
线性低密度聚乙烯(LLDPE)是通过在聚乙烯的主链上共聚一些具有短支链的共聚物生成的。
热导率,HDPE(高)>LLDPE (线)>LDPE(低);线膨胀系数,LDPE>LLDPE >HDPE2、聚丙烯有三种不同的立构体。
试分析一下哪种结构能结晶,为什么?聚丙烯存在等规、间规、无规三种立体结构。
P40聚合物结晶的必要条件是分子结构的对称性和规整性,这也是影响其结晶能力、结晶速度的主要结构因素。
分子链的对称性越高,规整性越好,越容易规则排列形成高度有序的晶格。
等规聚丙烯的结构规整性好,具有高度的结晶性;无规聚丙烯为无定形材料,结构的对称性和规整性差,因此不结晶;间规聚丙烯的结构对称性和规整性介于两者之间,结晶能力较差。
3、热固性酚醛树脂与热塑性酚醛树脂的合成条件及分子结构有何不同,热固性酚醛树脂的固化历程如何?(1)热塑性酚醛树脂:合成条件:甲醛:苯酚摩尔比<1(0.8~0.86),酸催化(pH<7);分子结构:线型结构; 热固性酚醛树脂:合成条件:甲醛:苯酚摩尔比>1(1.1~1.5),碱催化(pH=8~11);分子结构:体型结构。
(2)热固性酚醛树脂是体型缩聚控制在一定反应程度的产物。
因此,在合适的条件下可使体型缩聚继续进行,固化成体型缩聚物。
固化机理P67-68热固性酚醛树脂是多元酚醇的缩聚物。
(因为加成反应结果:单元酚醇与多元酚醇的混合物)酚醇之间的反应与温度有关,以170℃为分界线。
低于170℃主要是分子链的增长,主要发生两类反应。
a .酚核上的羟甲基与其他酚核上的邻、对位的—H 发生反应,生成亚甲基键:b .两个酚核上的羟甲基相互反应,生成二苄基醚苄基醚不稳定,能否形成与体系的酸碱性有很大关系OHCH 2OHOHCH2OH CH 2OHHO HOH 2CCH 2CH 2OHOH H 2OOHCH 2OHOHCH 2OHCH 2OHOH CH 2OCH 2OH CH 2OHH 2O中性条件下:<160℃,易形成;>160℃,醚键易分解,形成—CH2—,碱和酸都是有效的—CH2—形成的催化剂。
1绪论Q1.总结高分子材料(塑料和橡胶)在发展过程中的标志性事件:(1)最早被应用的塑料(2)第一种人工合成树脂(3)是谁最早提出了高分子的概念(4)HDPE和PP的合成方法是谁发明的(5)是什么发现导致了近现代意义橡胶工业的诞生?1.(1)19世纪中叶,以天然纤维素为原料,经硝酸硝化樟脑丸增塑,制得了赛璐珞塑料,被用来制作台球。
(2)1907年比利时人雷奥·比克兰德应用苯酚和甲醛制备了第一种人工合成树脂—酚醛树脂(PF),俗称电木。
(3)1920年,德国化学家Dr. Hermann Staudinger首先提出了高分子的概念(4)1953年,德国K.Ziegler以TiCl4-Al(C2H5)3做引发剂,在60~90℃,0.2~1.5MPa条件下,合成了HDPE;1954年,意大利G.Natta以TiCl3-AlEt3做引发剂,合成了等规聚丙烯。
两人因此获得了诺贝尔奖。
(5)1839年美国人Goodyear发明了橡胶的硫化,1826年英国人汉考克发明了双辊开炼机,这两项发明使橡胶的应用得到了突破性的进展,奠定了现代橡胶加工业的基础。
Q2.树脂、通用塑料、工程塑料的定义。
化工辞典中的树脂定义:为半固态、固态或假固态的不定型有机物质,一般是高分子物质,透明或不透明。
无固定熔点,有软化点和熔融范围,在应力作用下有流动趋向。
受热、变软并渐渐熔化,熔化时发粘,不导电,大多不溶于水,可溶于有机溶剂如乙醇、乙醚等,根据来源可分成天然树脂、合成树脂、人造树脂,根据受热后的饿性能变化可分成热定型树脂、热固性树脂,此外还可根据溶解度分成水溶性树脂、醇溶性树脂、油溶性树脂。
通用塑料:按塑料的使用范围和用途分类,具有产量大、用途广、价格低、性能一般的特点,主要用于非结构材料。
常见的有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)。
工程塑料:具有较高的力学性能,能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件,并在此条件下长时间使用的塑料,可作为结构材料。
又可分为通用工程塑料(如聚酰胺PA,聚碳酸酯PC)和特种工程塑料(如聚酰亚胺PI,聚苯硫醚PPS)。
Q3.弹性体、天然橡胶、合成橡胶,通用橡胶、特种橡胶的定义。
弹性体:是一类线形柔性高分子聚合物。
特点:①在外力作用下可产生大的形变②除去外力后能迅速恢复原状天然橡胶:指从植物(巴西橡胶树,银菊,橡胶草)中获得的橡胶,主要成分顺式聚1,4-异戊二烯。
合成橡胶(synthetic rubber):以合成高分子化合物为基础的具有可逆形变的高弹性材料,包括通用合成橡胶和特种合成橡胶。
通用橡胶:主要指用于轮胎制造和民用产品方面的橡胶,产量占合成橡胶的50%以上,包括顺丁橡胶,丁苯橡胶,乙丙橡胶,丁基橡胶,丁腈橡胶,氯丁橡胶。
特种橡胶:指具有特殊性能和特殊用途能适应苛刻条件下使用的合成橡胶,包括硅橡胶,氢化丁腈橡胶,氟橡胶,丙烯酸酯橡胶,氯醚橡胶等。
2.1聚乙烯Q1.总结LDPE、HDPE和LLDPE结构性能区别.LDPE主链上存在大量长支链和短支链;HDPE主链含少量短支链;LLDPE主链上存在大量短支链(与LDPE相当)。
由于支链的存在及支化程度的不同,导致性能上的差异。
支链的存在影响分子链的反复折叠和紧密堆砌,导致密度降低,结晶度减小,熔点,强度,拉伸模量降低。
Q2.从微观结构因素分析,为什么交联PE的力学性能有大幅度的提高。
通过查阅文献分析一下PE的结构对PE交联反应的影响及其机理。
PE力学性能低主要是由于分子间作用低,而交联的PE只要是用化学(过氧化物交联或硅烷交联)或辐射方法通过交联,形成网状结构的热固性塑料,分布越集中,分子间作用力提高,使密度增大,相对分子量变大,支化变少,从而抗冲击,抗蠕动抗应力好。
辐射交联光交联光交联是通过光引发剂吸收光能量后转变为激发态,然后在聚乙烯链上夺氢产生自由基而引发聚乙烯交联的。
过氧化物交联【1】刘新民. 交联聚乙烯的实验研究.青岛:中国海洋大学,2003.Q3.通过查阅文献并结合课上所学知识,从LLDPE的分子结构特征分析为什么LLDPE的耐环境应力开裂性能要高于HDPE和LDPE。
所谓环境应力开裂(ESC)是指材料在环境因素和应力因素协同作用下发生开裂的情况。
影响聚乙烯耐环境应力开裂(ESCR)性能的因素很多,主要有:分子量及其分布,密度和结晶度,分子链结构,聚合物组分及成型加工工艺。
①分子量及其分布。
一般认为PE的分子量越大(熔体流动速率越小),分子链越长,晶片间系带分子数越多,ESCR性越好。
分子量分布是影响ESCR 性能的另一个重要因素。
分子量分布直接反映了高聚物中大分子和小分子的含量。
大分子的含量多,晶片间的连接分子数就多,ESCR性能愈好;而小分子的含量多对ESCR 性能是极为不利的。
当分子量分布窄时,分子链长短较均匀,能生成均匀的微晶结构,低分子空隙区少,所以ESCR 性能好,而LLDPE分子量分布最窄窄。
②密度和结晶度。
PE密度越大,结晶度越高,晶片间的系带分子数愈少,将导致ESCR性能下降。
另一方面,结晶度愈高,晶粒间结合的密度大,环境介质不易渗透到无定形区而使系带分子不易解缠和松弛,有利于ESCR 性能的提高。
③分子链结构。
增加链的支化度也可以提高PE 的耐开裂性能。
当PE 分子带有支链时能大大提高PE的ESCR 性能。
如在PE主链上引入弹性链段,这些弹性链段使PE大分子链具有很好的弯曲性,阻碍球晶和好的序态形成,因此比均聚物的ESCR 性能好。
LLDPE由乙烯和少量α-烯烃共聚制得,引入了第二单体链段,且LLDPE含有大量的短支链,所以ESCR性能好。
【1】叶昌明.HDPE 耐环境应力开裂的机理影响因素和改进.塑料科技,2002,5:55-56.【2】陈祖敏,染晓明, 冯新书. PE管材耐环境应力开裂的影响因素及对策.1998,26(11):18-20.【3】陈祖敏. 影响聚乙烯管材耐环境应力开裂的因素及对策. 塑料科技,2000,6:27-29.Q4.自学教材:了解茂金属聚乙烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、乙烯共聚物的结构性能特点,掌握其英文缩写。
①茂金属聚乙烯(m-PE)-乙烯由茂金属催化剂与甲基铝氧烷催化剂组成的催化体系制得。
茂金属乙烯立构规整性好,支链短而少,分子量高且分布窄,制品密度低,高拉伸强度高,透明性好,冲击强度高,热封温度低,主要用于膜类产品。
由于加工性能差,常与LDPE共混改性。
②氯化聚乙烯(CPE)-高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中仲碳原子上的氢原子被氯原子部分取代的一种无规聚合物。
常用含氯量30%-40%。
氯化聚乙烯分子链含侧氯原子且无规分布,破坏了分子链的对称性,结晶度降低,材料变软,类似橡胶的弹性。
氯含量增加,弹性降低。
氯化聚乙烯具有优良的冲击性能、阻燃性能、耐热性能(长时间使用温度达120℃),耐候性、耐油性、耐臭氧老化性好,耐磨性高,电绝缘性好。
存在条件下对聚乙烯进行氯化可制得③氯磺化聚乙烯(CSM)-在SO2氯磺化聚乙烯。
一般氯含量27%-45%,硫含量1%-5%。
由于分子链上含有侧基氯原子和体积较大的氯璜酰基,分子链柔性变差,韧性及耐寒性变差,但耐老化性、耐油性、阻燃性比聚乙烯有明显的提高。
④乙烯-乙酸乙烯共聚物(EV A)共聚物的性能与乙酸乙烯脂的含量有很大关系:当乙酸乙烯脂的含量增加时,共聚物的回弹性、柔韧性、粘合性、透明性、耐应力开裂、冲击性能都会提高;当降低乙酸乙烯脂的含量时,共聚物的刚性、耐磨性、电绝缘性会增加。
侧链极性的乙酸乙烯脂提高了共聚物在溶剂中的溶解度,时期耐化学药品性变差。
2.2聚丙烯Q1.什么是PP的等规度PP中等规聚合物所占的重量百分比。
Q2.分析为什么PP大球晶会对性能造成不利的影响?如何避免?因为球晶边界是连接最弱的区域,而PP球晶结构为大球晶,球晶之间有明显的界面,在界面处易产生应力集中,会减弱断裂伸长、韧性、抗冲击性、刚性、弹性模量、拉伸强度等性能。
大球晶的直径远大于可见光波长,且晶区与非晶区的折射率相差较大,导致产生表面光的散射,导致透明性下降。
可以采用降低熔体温度,缩短熔融时间;中等降温速度;增大加工剪切应力;加入成核剂等方法避免大球晶的产生以改善PP的性能。
参考文献:【1】王登飞,杜威,郭峰,等.聚丙烯成核剂的应用与研究进展. 广州化工,2011,39(11):25-27.【2】曹新鑫,何小芳,王海娟,等. 聚丙烯成核剂及其对聚丙烯性能的影响.塑料助剂,2006.3:12-16.Q3.PP的等规度和分子量对PP力学性能的影响,其机理是什么?等规度越大,则拉伸屈服强度、硬度增大,抗冲击强度则下降。
这是由于等规度大的PP更整齐,有利于结晶,所以晶度越高,结晶会使拉伸屈服强度、硬度增大,抗冲击强度则下降。
分子量增大(MFI减小),拉伸屈服强度、硬度减小,抗冲击强度则增大。
这是因为分子量增大,缠结严重,结晶度下降,结晶度的下降会使PP的拉伸屈服强度、硬度减小,抗冲击强度增大。
Q4、PP改性的方法有那些?各种方法对PP性能的影响是什么?○1共聚改性,例如与乙烯共聚可以得到无规共聚物和嵌段共聚物;可以增韧、提高耐寒性;但强度和耐热性降低。
○2共混改性,例如PP与HDPE共混,PP与EPR和TPE共混,可以增韧、提高耐寒性;但强度和耐热性降低;与聚酰胺共混,可以增韧、提高耐热、耐磨和强度。
○3填充改性,例如粉末状矿物填料填充PP,可以提高耐热性、刚度、硬度;降低收缩和热膨胀。
○4增强改性,例如用玻璃纤维增强PP,可以大幅度提高耐热性、刚度、硬度;降低收缩和热膨胀。
Q5、为何PP容易氧化降解,请查阅资料,简要阐述其机理。
聚丙烯氧化老化是按游离基连锁反应机理进行,具体过程如下:(1)链引发大分子聚丙烯RH受光、热或氧气的作用生成游离基。
(2)链增长游离基自动催化生成过氧化物游离基和大分子过氧化物,过氧化物分解又产生游离基,使链不断增长。
(3)链终止大分子游离基相结合,生成稳定的产物,使反应终止。
参考文献:【1】傅和青,黄洪,陈焕钦.聚丙烯抗氧剂作用机理及其研究.合成材料老化与应用,2004,33(4):36-39.2.3聚氯乙烯Q1.简要分析一下为什么高分子量的PVC(小牌号)适合用作软质PVC; 而低分子量(大牌号)的PVC适合用作硬质PVC? 提示:可从加工和力学性能的角度加以分析。
答:在合成PVC时,主要是通过控制聚合反应的温度来控制PVC的分子量。
在较低聚合反应温度下生产的PVC,分子量高,结晶度高,颗粒为疏松型。
在较高聚合反应温度下生产的PVC,分子量低,结晶度低,颗粒为紧密型。
从性能来讲,软质PVC中由于添加了大量的增塑剂(含量超过40%)已使其玻璃化转变温度低于室温,是一种弹性材料。