高分子材料基础—第2章高分子材料科学基础要点
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第一章:绪论高分子材料:指由许许多多原子或原子团,主要以共价键结合而成的相对分子质4量很高(10~107)的化合物.均聚物:由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。
共聚物:由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物称为共聚物。
高分子材料分类:按用途分类---塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料按主链的元素组成分类---碳链、杂链、元素有机和无机高分子按聚合物受热时的不同行为分类---热塑性和热固性聚合物英文缩写PE 聚乙烯 PP 聚丙烯PS 聚苯乙烯 PTFE 聚四氟乙烯PVC 聚氯乙烯 ABS 丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物 PA 聚酰胺 POM 聚甲醛PAN 聚丙烯腈 PC 聚碳酸酯PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 CPE 氯化聚乙烯PF 酚醛树脂 EP 环氧树脂BR 聚丁二烯橡胶 PU 聚氨酯SBR 丁苯橡胶 NBR 丁腈橡胶CR 氯丁橡胶 NR 天然橡胶PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯第二章高分子材料的结构与性能聚合物分子量有两个基本特点:(1)分子量大:一般而言,聚合物的力学性能随分子量的增大而提高。
①如玻璃化温度,拉伸强度,密度,比热容等,刚开始时,随分子量增大而上升,最后达到一极限值。
②如粘度,弯度强度等,随分子量增大而不断提高,不存在极限值。
(2)分子量具有多分散性:①塑料:分子量分布窄时对加工和性能有利;②橡胶:分子量分布宽一些好,可以改善流动性而有利于加工;③薄膜及纤维:分子量分布窄时对加工和性能有利。
聚集态结构:是指在分子间力的作用下,大分子相互聚集在一起所形成的组织结构。
晶态结构:结构规则、简单的以及分子间作用力强的大分子易于形成晶态结构。
非晶态(无定形)结构:结构比较复杂、不规则的大分子则往往形成无定形即非晶态结构。
结晶对聚合物性能的影响:结晶使高分子链规整排列,堆砌紧密,因而增强了分子链间的作用力,使聚合物的密度、强度、硬度、耐热性、耐溶剂性、耐化学腐蚀性等性能得以提高,从而改善塑料的使用性能。
高分子材料的合成
加聚反应
由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应,生成加聚物。
主要特征包括:
加聚反应往往是烯类单体 键加成的聚合反应,无官能
团结构特征,多是碳链聚合物;
加聚物的元素组成与其单体相同,仅电子结构有所改变;
加聚物分子量是单体分子量的整数倍。
链终止:CH3
C
CH3
聚合物
缩聚反应
是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程,兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义反应产物称为缩聚物。
主要特征包括:
缩聚反应通常是官能团间的聚合反应;
反应中有低分子副产物产生,如水、醇、胺等;
缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如-OCO-,-NHCO-,故大部分缩聚物都是杂链聚合物;
缩聚物的结构单元比其单体少若干原子,故分子量不再是
单体分子量的整数倍。
…… …… ……
反应没有活性中心,而是通过一系列单体上所带的能相互反应的官能团间的反应逐步实现的。
聚合物
己二酸己二醇己二酸己二醇酯
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加聚和缩聚反应的比较
反应时间单体转
化率产物分子量反应时间
连锁聚合反应逐步聚合反应
THE END 连锁聚合反应
逐步聚合反应两种聚合机理的区别:主要反映在平均每一个分子链增长所需要的时间上
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第1章材料科学概述1 简要说明材料与物质的区别。
2 举例说明材料的主要类别。
3 举例说明功能材料与结构材料。
4 举例说明材料的特征性能与功能物性。
5 简要说明相变及其类型。
6 举例简要说明材料的性能—结构—加工工艺之间的相互关系。
7 简要说明金属材料的塑性形变与位错及滑移运动间的关系。
8 写出锗、碳和氧原子的电子结构。
9 假设晶体的格点是等体积硬球,试证明体心结构和面心立方结构的堆砌因子分别为0.68及0.74。
10 证明滑移形变时的分剪切应力τ1遵从Schmid定律:τ1=σcosφcosλ,且在λ=45o的方向上τ1最大,式中为滑移方向与作用力之间的夹角, 为滑移面法线和作用力之间的夹角。
第2章高分子材料的制备反应1 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯和尼龙-6,6的分子式。
2 写出以下单体的聚合方式,并写出单体和聚合物的名称(1) CH2=CHCl(2) CH2=C(CH3)2(3) HO(CH2)5COOH(4) NH2(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH3 下列烯类单体适于何种聚合:自由基聚合、阳离子聚合或阴离子聚合?并说明理由。
(1) CH2=CHCl(2) CH2=CCl2(3) CH2=CHCN(4) CH2=C(CN)2(5) CH2=CHCH3(6) CH2=C(CH3)2(7) CH2=CHC6H5(8) CF2=CF2(9) CH2=C(CH3)—CH=CH24 以偶氮二异丁腈为引发剂,写出氯乙烯聚合历程中各基元反应式。
5 对于双基终止的自由基聚合,设每一大分子含有1.30个引发剂残基,假定无链转移反应,试计算歧化终止和偶合终止的相对量。
6 用过氧化二苯甲酰为引发剂,苯乙烯聚合时各基元反应活化能分别为Ed=125.6 kJ•mol-1、Ep=32.6 kJ•mol-1、Et=10 kJ•mol-1,试比较反应温度从50oC增至60oC以及从80oC增至90oC,总反应速率常数和聚合度变化的情况;光引发时的情况又如何?7 何谓链转移反应?有几种形式?对聚合速率和产物分子量有何影响?什么是链转移常数?8 聚氯乙烯的分子量为什么与引发剂浓度基本上无关,而仅取决于温度?氯乙烯单体链转移常数CM与温度的关系如下:CM=12.5exp(30.5/RT),试求40oC、50oC、55oC及60oC下,聚氯乙烯的平均聚合度。
第三版胡赓祥材料科学基础课后答案与知识点总结本文档总结了第三版胡赓祥《材料科学基础》教材中的课后答案和知识点。
以下是各章节的内容概述:第一章:材料科学基本概念- 知识点1:材料的定义和分类,包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。
- 知识点2:材料的性能和性质,如力学性能、物理性能、化学性能等。
- 知识点3:材料的结构,包括晶体结构和非晶体结构。
- 知识点4:材料的制备和加工方法,如熔融法、溶液法、固相反应法等。
第二章:金属材料- 知识点1:金属的晶体结构,如面心立方结构、体心立方结构等。
- 知识点2:金属的晶体缺陷,如点缺陷、线缺陷和面缺陷。
- 知识点3:金属的力学性能,包括弹性模量、屈服强度、延展性等。
- 知识点4:金属的热处理,如退火、淬火和时效处理等。
第三章:无机非金属材料- 知识点1:陶瓷材料的分类,如氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。
- 知识点2:陶瓷材料的晶体结构,如离子晶体结构、共价晶体结构等。
- 知识点3:陶瓷材料的力学性能,包括硬度、脆性、抗拉强度等。
- 知识点4:陶瓷材料的制备和加工方法,如烧结法、凝胶法和溶胶-凝胶法等。
第四章:高分子材料- 知识点1:高分子材料的分类,如线性高分子、交联高分子等。
- 知识点2:高分子材料的分子结构,如线性结构、支化结构等。
- 知识点3:高分子材料的物理性能,包括玻璃化转变温度、熔融温度等。
- 知识点4:高分子材料的制备和加工方法,如聚合法、拉伸法和挤出法等。
第五章:复合材料- 知识点1:复合材料的分类,如纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料等。
- 知识点2:复合材料的基体材料和增强材料,如树脂基体、碳纤维增强材料等。
- 知识点3:复合材料的力学性能,包括弯曲强度、拉伸强度等。
- 知识点4:复合材料的制备和加工方法,如层压法、注射法和浸渍法等。
以上是《材料科学基础》教材第三版的课后答案和知识点总结。
希望对您的学习有所帮助。