高分子材料导论1要点

1、掌握基本概念高分子科学、高分子化合物、单体、结构单元、重复单元、聚合度2、数均分子量、重均分子量、分子量分布1、聚合物的凝聚态结构（晶态、非晶态、液晶态、取相态、高分子合金的织态）2、聚合物结晶过程的影响因素掌握高分子链的柔顺性和链段的概念，以及柔顺性的影响因素。

1、聚合物溶解与小分子溶解的区别2、了解1-2种聚合物分子量测定方法1、基本概念：玻璃化转变温度2、聚合物三态及其对应的分子运动单元3、影响聚合物玻璃化转变温度的因素1、基本概念：粘弹性、蠕变、应力松弛、力学损耗2、基本力学松弛的种类1、基本概念：官能团等活性、官能团、官能度、反应程度2、逐步聚合反应的特点3、逐步聚合产物分子结构与单体官能度之间的关系1、官能团等摩尔体系聚合度计算公式（封闭体系、开放体系）2、官能团非等摩尔体系聚合度计算公式3、不同体系r的计算方法4、提高聚合度方法5、控制聚合度方法要求：PET, PC, PA 反应方程式1、基本概念：无规预聚物、结构预聚物、凝胶点2、用Carothers法计算凝胶点3、不饱和聚酯树脂、聚氨酯的合成反应方程式1、基本概念：自动加速现象、平均动力学链长、引发剂半衰期、阻聚与缓聚2、自由基聚合的基元反应3、自由基聚合反应的特点4、聚合反应初期动力学方程的微分及积分方程式5、典型引发剂的反应式（BPO、AIBN、过硫酸铵－氯化亚铁氧化还原体系）6、自动加速现象产生的原因、结果7、平均聚合度的计算（无链转移）8、自由基聚合方法，悬浮聚合与乳液聚合的主要区别9、乳液聚合中乳化剂作用1、基本概念：竞聚率2、二元共聚物种类3、共聚物组成控制方法1、基本概念：几率效应、邻近基团效应2、聚合物化学反应的分类3、影响聚合物化学反应的因素1、聚合度变大的化学反应2、聚合物降解、老化概念1、基本概念：成型加工2、成型加工的基本任务3、主要的成型加工手段1、基本概念：功能高分子2、离子交换树脂的合成反应1、塑料、橡胶的使用温度与玻璃化转变温度之间的关系2、掌握3种塑料和2种橡胶的来源（合成反应原理），以及用途●纤维的定义、分类与简介●天然纤维●人造纤维合成纤维•涂料的定义、分类与简介•合成树脂涂料•水性涂料•高固分涂料与粉末涂料•功能性涂料•粘合剂的定义、分类与简介•常用粘合剂•粘合剂的发展•粘合剂的应用。

高分子材料导论课程教学大纲课程名称：高分子材料导论英文名称：Introduction of polymer materials课程编码：x4030941学时数：32其中实践学时数：0课外学时数：0学分数：2.0适用专业：应用化学、功能材料一、课程简介《高分子材料导论》是应用化学专业和功能材料专业一门比较重要的专业选修课程，是培养该专业技术人才的整体知识结构和能力结构的重要组成部分。

高分子材料是材料科学的一个重要分支, 它广泛应用于国民经济的各个领域，对尖端科学技术的发展起到了重大作用。

该课程以聚合物材料为研究对象，以材料科学基本知识为基础，结合高分子材料自身的特点，主要讲述了高分子材料的基本概念、命名、分类、性能及应用等，包括塑料、橡胶、涂料、粘合剂、纤维以及功能高分子材料和聚合物基复合材料的概念、性质及应用。

此外，还涉及各类高分子材料的结构测定和性能表征手段等。

课程的教学目标是通过本课程的学习，使学生对高分子材料的命名、分类、合成、结构与性能的关系、性能与应用有比较深入的了解，熟悉塑料、橡胶、涂料、粘合剂与纤维、功能高分子材料、聚合物基复合材料、高分子材料测试表征方法等内容，掌握高分子材料的基础知识，能应用课堂上学到的知识为日常的生活、工作和学习服务。

培养学生分析问题、解决问题的能力，为学生进一步学好后续相关课程打下坚实基础。

二、课程目标与毕业要求关系表（一）绪论了解高分了材料的基本概念、命名、分类；掌握高分子材料的性能特点；熟练掌握高分子材料的应用领域。

重点：高分子材料的分类、命名、性能特点；高分子材料的应用。

难点：高分子材料的应用.（-）高分子材料的结构与性质了解高分子材料的结构、分类；掌握高分子材料结构与性能间的关系。

重点：高分子材料的结构分类；高分子材料的性能分类；高分子材料结构与性能间的关系。

难点：高分子材料结构与性能间的关系。

（三）塑料了解塑料的分类、性能和用途，了解聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料和聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等工程塑料的结构、成型、性能和应用；掌握塑料的结构与性能间关系。

⾼分⼦科学导论参考详细标准答案第⼀章绪论1.在酯化反应中丙三醇、乳酸、均苯四甲酸⼆酐中分别有⼏个功能团？-CH-CH2OHCH(CH3)COOHOH OH3个、2个、4个2.交联聚合物具有什么样地特性？答：线型或⽀链型⾼分⼦链间以共价键连接成⽹状或体形⾼分⼦地过程称为交联.线型聚合物经适度交联后，其⼒学强度、弹性、尺⼨稳定性、耐溶剂性等均有改善.交联聚合物通常没有熔点也不能溶于溶剂，即具有不熔不溶地特点.3.分⼦量为10000地线形聚⼄烯（CH2-CH2）、聚丙烯（CH2-CHCH3）、聚氯⼄烯（CH2-CHCl）、聚苯⼄烯（CH2-CHC6H5）地聚合度D p分别为多少？聚⼄烯：357，聚丙烯：238，聚氯⼄烯：160，聚苯⼄烯：964.下列那些聚合物是热塑性地：硫化橡胶，尼龙、酚醛树脂，聚氯⼄烯，聚苯⼄烯？答：尼龙，聚氯⼄烯，聚苯⼄烯.5.PBS是丁⼆醇与丁⼆酸地缩聚产物，其可能地端基结构是什么？羟基和羧基，即：HO-(….)-OH, HOOC-(….)-COOH, HO-(….)-COOH6.PVA（聚⼄烯醇）地结构式如下所⽰，请按标准命名法加以命名.( CH2-CH )nOH答：聚（1-羟基⼄烯）7.谈谈⾃⼰对⾼分⼦地认识主观题（略）第⼆章⾼分⼦合成与化学反应端基分别为酰氯（-COCl）和羟基（-OH）地单体可以发⽣缩聚反应⽣成聚酯，这个反应放出地⼩分⼦副产物是什么？答：氯化氢2.连锁聚合中包含哪些基元反应？答：包括链引发，链增长，链终⽌等基元反应，此外还有链转移基元反应.连锁聚合需要活性中⼼，活性中⼼可以是⾃由基“free radical”、阳离⼦“cation”或阴离⼦“anion”，因此⼜可分为⾃由基聚合、阳离⼦聚合和阴离⼦聚合.以⾃由基聚合为例：链引发（chain initiation）：I → R*链增长（chain propagation）：R* + M → RM*RM* + M → RM2*RM2* + M → RM3*-------------------------RM(n-1)* + M → RM n*链终⽌（chain termination）：RM n* →死聚合物3.偶合终⽌与歧化终⽌地聚合产物在分⼦量上有什么区别？答：偶合终⽌：⼤分⼦地聚合度为链⾃由基重复单元数地两倍.歧化终⽌：⼤分⼦地聚合度与链⾃由基地单元数相同.4.从纤维素制备醋酸纤维素，产物地分⼦量和聚合度与原料相⽐有什么样地变化趋势？答：Cellulose (纤维素)→Cellulose acetate (醋酸纤维素)：分⼦量增⼤，聚合度基本不变.A和B是两种内酯单体，如果采⽤羟基化合物为引发剂开环聚合可以制备端基为羟基地聚合产物.现需要制备两端为A链段，中间为B链段地嵌段共聚物，也称为ABA型三嵌段共聚物，请设计⼀条合成路线来制备这种共聚物.答：合成路线有多种，例如：以双羟基化合物为引发剂引发B单体聚合得到双端羟基地B预聚物，再以B预聚物为⼤分⼦引发剂引发A单体聚合得到ABA型三嵌段共聚物；先以单羟基化合为引发剂引发A单体聚合，再以A预聚物引发B单体聚合得到A888888888B⼆嵌段预聚物，最后以AB⼆嵌段预聚物引发A单体聚合得到三嵌段共聚物；c)分别合成含有不同端基官能团地A、B预聚物，再通过活性官能团地偶联反应制备得到共聚物.6.简要分析⽼化与降解之间地关系.答：聚合度变⼩地化学反应总称为降解反应，包括解聚和⽆规断链.⽼化是指聚合物在使⽤过程中受到各种物理化学因素地影响⽽造成物理性能地下降.⽼化过程中地主要反应是降解，但有时⼀些分⼦量增加地反应也会造成材料性能地不利变化，例如⼀些氧化和交联反应等，因此这些反应也归属于⽼化反应.7.研究⾼分⼦地降解与回收具有什么样地意义？主观题，答题要点如下：⼀般来说，聚合物地降解都将使得其性能下降，所以在⼤多数地场合下，特别是加⼯和使⽤过程中都需要研究聚合物地降解机理从⽽抑制聚合物性能地下降.P-⾼分⼦材料使⽤量巨⼤，已经成为⼈类社会最重要地材料.但是，⾼分⼦材料地化学稳定性使其消费产物对环境造成了巨⼤地压⼒.与此同时，⾼分⼦材料巨⼤地使⽤量还消耗了⼤量不可再⽣地化⽯能源，在⼀定程度上对全球经济发展造成了重要影响.传统⾼分⼦地回收处理⽅法包括填埋、焚烧和物理回收再⽣等⽅法，这些常规⽅法通常具有⾮常⼤地缺陷，仍然存在严重地环境问题，因此迫切需要研究开发⾼分⼦可循环利⽤地绿⾊⽅法，从⽽满⾜环境保护和可持续发展地需要.降解和解聚反应是⾼分⼦分⼦量降低地反应，通过降解与解聚反应可以将难回收地⾼分⼦材料转化为低分⼦量地化合物，从⽽加以回收利⽤.因此，研究⾼分⼦地降解与回收问题，开发新型⾼分⼦降解与回收技术对于节约能源和环境保护就显得⾮常必要与重要.8.简要叙述⾼分⼦合成与分⼦设计地原则.⾼分⼦地合成和分⼦设计应从两个⽅⾯来讨论：⾼分⼦地性能要求：包括产品地使⽤要求、环境要求、回收要求等（如在何种领域使⽤、需要满⾜何种性能需求、使⽤地环境条件如何、使⽤期限如何、使⽤后如何处理），结合⾼分⼦结构与性能地关系，设计合成聚合物地分⼦结构和聚集态结构；b)合成⽅法地可⾏性：包括原料、合成⽅法、产品地后处理⽅法等要符合经济、⾼效、环保等要求；⾼分⼦分⼦设计主要包括⽀化、交联、共聚（⽆规共聚、交替共聚、嵌段共聚、接枝共聚）等，这些⽅法使聚合物地化学结构或分⼦链空间结构发⽣了改变，不仅改变了聚合物地化学性能，还直接对宏观地物理性能，如玻璃化温度、熔点、结晶性能、光学性能、电磁性能等等产⽣重要地影响.第三章⾼分⼦结构与性能1.聚⼄烯地齐聚物（聚合度低于10）是什么状态地物质？答：饱和直链烷烃，根据C原⼦数⽬地不同可以为⽓态和液态.⾼分⼦地构造（constitution）、构型（configuration）、构象（conformation）分别具有什么含义？答：构造“constitution”即是指聚合物分⼦链中原⼦地种类和排列，取代基和端基种类，单体单元排列顺序，⽀链类型和长度等本⾝地化学结构信息.构型“configuration”是指分⼦链中由化学键所固定地原⼦在空间地⼏何排列.这种排列是化学稳定地，要改变分⼦地构型必须经过化学键地断裂和重建.构象“conformation”是指分⼦链中由单键内旋转所形成地原⼦（或基团）在空间地⼏何排列图像.3.⾼分⼦地结晶具有什么特点，与⼩分⼦相⽐有何异同？答：聚合物地聚集态结构是指⾼分⼦链之间地排列和堆砌结构，也称为超分⼦结构，是决定聚合物本体性质地主要因素.其中，结晶态与⾮晶态是聚合物最常见也是重要地聚集态结构.eUts8ZQVRd⾼分⼦与⼩分⼦结晶都是分⼦地有序排列过程，同样需要经历晶核地形成（nucleation）和晶体⽣长（growth）地过程.两者地不同之处在于：⾼分⼦常见地结晶形态为圆球状晶体，称为“球晶”（spherulite）.⼀⽅⾯，由于⾼分⼦地分⼦量⼤，分⼦链长，分⼦链间地相互作⽤⼤，导致⾼分⼦链地运动⽐⼩分⼦困难，尤其是对刚性分⼦链或带庞⼤侧基地、空间位阻⼤地分⼦链，所以，⾼分⼦地结晶速度⼀般⽐⼩分⼦慢；另⼀⽅⾯，由于⾼分⼦分⼦链结构和分⼦量地不均⼀性，以及在结晶过程中由于⾼分⼦链地运动松驰时间长，分⼦链地迁移速度慢，使得⾼分⼦很难形成结构完整地晶体，也很难得到完全结晶地⾼分⼦材料，⾼分⼦材料⼀般以结晶部分与⽆定形部分共存地状态存在.sQsAEJkW5T研究⾼分⼦结晶性能地常⽤⽅法包括：偏光显微镜（Polarizing microscope, POM）、X 射线衍射（X-Ray diffraction, XRD）、差⽰量热扫描（Differential Scanning Calorimeter, DSC）等.GMsIasNXkA以下⾼分⼦哪些具有顺序异构体，哪些具有⽴构异构体？聚⼄烯（CH2-CH2）、聚丙烯（CH2-CHCH3）、聚苯⼄烯（CH2-CHPh）、聚氯⼄烯（CH2-CHCl）、聚偏氯⼄烯（CH2-CCl2）、聚四氟⼄烯（CF2-CF2）.答：顺序异构：聚丙烯、聚苯⼄烯、聚氯⼄烯、聚偏氯⼄烯⽴体异构：聚丙烯、聚苯⼄烯、聚氯⼄烯5.⾼分⼦地⼒学三态是什么？在不同状态下地⾼分⼦具有什么样地特性.答：玻璃态（glass state）、⾼弹态（rubbery state或high elastic state）、粘流态（viscous state）玻璃态下聚合物链段运动被冻结，只有局部运动，因此聚合物在外⼒作⽤下地形变⼩，具有虎克弹性⾏为：形变在瞬间完成，当外⼒除去后，形变⼜⽴即恢复，表现为质硬⽽脆，与⽆机玻璃相似；⾼弹态下链段运动得以充分发展，形变发⽣突变，这时即使在较⼩地外⼒作⽤下，也能迅速产⽣很⼤地形变，并且当外⼒除去后，形变⼜可逐渐恢复；粘流态下聚合物链段运动剧烈，导致整个分⼦链质量中⼼发⽣相对位移，聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆.6.⾼分⼦地溶解过程有什么样地特点？影响⾼分⼦溶解性能地主要因素有哪些？答：聚合物地溶解是⼀个缓慢过程，包括两个阶段.⾸先是溶胀“swelling”，由于聚合物链与溶剂分⼦⼤⼩相差悬殊，溶剂分⼦向聚合物渗透快，⽽聚合物分⼦向溶剂扩散慢，结果溶剂分⼦向聚合物分⼦链间地空隙渗⼊，使之体积胀⼤，但整个分⼦链还不能做扩散运动，因⽽⽆法完全溶解；当溶胀过程达到⼀定程度后，随着溶剂分⼦地不断渗⼊，聚合物分⼦链间地空隙增⼤，加之渗⼊地溶剂分⼦还能使⾼分⼦链溶剂化，从⽽削弱了⾼分⼦链间地相互作⽤，使链段运动性不断增加，直⾄脱离其他链段地相互作⽤，转⼊溶解“dissolution”.7.简要叙述粘流温度T f、熔点T m、热分解温度T d之间地⼤⼩关系对聚合物熔融加⼯地影响.答：由于晶区限制了形变，因此在晶区熔融之前，聚合物整体表现不出⾼弹态.能否观察到⾼弹态取决于⾮晶区地Tf是否⼤于晶区地Tm.若Tm>Tf，则当晶区熔融后，⾮晶区已进⼊粘流态，不呈现⾼弹态；若TmTf 时才进⼊粘流态.如果Td>Tm或Tf中较⾼者，则聚合物可以进⾏正常地热塑性加⼯；反之，聚合物在进⼊粘流态之前已发⽣热分解，则⽆法直接进⾏热塑性加⼯.第四章⾼分⼦地分析与表征1.为什么要对⾼分⼦进⾏表征与分析？主观题，答题要点：对⾼分⼦进⾏表征与分析是可以对⾼分⼦地分⼦结构与性能加以详细了解，从⽽指导⾼分⼦地合成、使⽤与回收处理.2.如何理解平均分⼦量地概念，⾼分⼦地分⼦量对性能有何重要影响？答：⾼分⼦不是由单⼀分⼦量地化合物所组成，即使是⼀种“纯粹”地⾼分⼦，也是由化学组成相同、分⼦量不等、结构不同地同系聚合物地混合物所组成.这种⾼分⼦地分⼦量不均⼀地特性，就称为分⼦量地多分散性.因此⼀般测得地⾼分⼦地分⼦量都是平均分⼦量，聚合物地平均分⼦量相同，但分散性不⼀定相同.⾼分⼦地平均分⼦量包括数均分⼦量、重均分⼦量、Z均分⼦量和年均分⼦量.⼀般来说：1）Mz > Mw > Mv > Mn，Mv略低于Mw2）Mn靠近聚合物中低分⼦量地部分，即低分⼦量部分对Mn影响较⼤3）Mw靠近聚合物中⾼分⼦量地部分，即⾼分⼦量部分对Mw影响较⼤4）⼀般⽤Mw来表征聚合物⽐Mn更恰当，因为聚合物地性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较⼤地分⼦.单独⼀种平均分⼦量不⾜以表征聚合物地性能，还需要了解分⼦量多分散性地程度，分⼦量分布通常以分⼦量分布指数表⽰：即重均分⼦量与数均分⼦量地⽐值，Mw/Mn.平均分⼦量与分⼦量分布对⾼分⼦材料性能有重要影响.⾼聚物地分⼦量只有达到某数值后，才能表现出⼀定地物理性能.但当⼤到某程度后，分⼦量再增加，除其它性能继续再增加外，机械强度变化不⼤.由于随着分⼦量地增加，聚合物分⼦间地作⽤⼒也相应增加，使聚合物⾼温流动粘度也增加，这给加⼯成型带来⼀定地困难.因此，聚合物地分⼦量⼤⼩，应兼顾使⽤和加⼯两⽅⾯地要求.不同⽤途地聚合物应有其合适地分⼦量分布.3.下图为聚乳酸地红外谱图和结构式，试分析主要吸收地归属.答：2900cm-1为-CH3吸收峰，1735cm-1为酯基中羰基吸收峰，1000cm-1~1300cm-1内地两个吸收峰为-C-O-C-吸收峰.测定⾼分⼦分⼦量地常⽤⽅法有哪些？每种⽅法所测定得到地分⼦量分别是什么？其中那种⽅法可以测定分⼦量分布？答：常⽤⽅法包括：粘度法Intrinsic viscosity（粘均分⼦量），光散射法LALLS（重均分⼦量），凝胶渗透⾊谱GPC（重均、数均分⼦量与分⼦量分布）.此外还有冰点降低法、沸点升⾼法、渗透压法、蒸汽压渗透法（均为数均分⼦量）和飞⾏时间质谱、体积排斥⾊谱（可同时得到重均与数均分⼦量及分⼦量分布）.5.使⽤Mark-Houwink⽅程计算⾼分⼦粘均分⼦量时常数K和a受什么条件地影响？答：受溶剂性质及⾼分⼦本⾝构象地影响，溶剂不同、测试温度不同，K值及a值就不同.6.通过核磁分析，可以得到⾼分⼦哪些⽅⾯地信息？答：⽤核磁可以确定⾼分⼦中化学基团地种类和数⽬，还可以测定分⼦量、端基分析、了解结构单元地连接⽅式、结构异构等.Tensile strength 和elongation at breaking 是表征⾼分⼦哪种性能地指标？答：抗张强度是衡量材料抵抗拉伸破坏地能⼒.断裂伸长率是衡量材料地脆韧地能⼒.⼆者都反映了材料地⼒学性能.8.测定⾼分⼦玻璃化转变温度地⽅法有哪些？各有什么特点？答：Tg地测定⽅法：利⽤⽐容，线膨胀系数，折光率，⽐热容，动态⼒学损耗，DSC 等.DSC：玻璃化转变是⼀种类似于⼆级转变地转变，它与具有相变结晶或熔融之类地⼀级转变不同，是⼆级热⼒学函数，有dH/dt地不连续变化，因此在热谱图上出现基线地偏移.从分⼦运动观点来看，玻璃化转变与⾮晶聚合物或结晶聚合物地⾮晶部分中分⼦链段地微布朗运动有关，在玻璃化温度以下，运动基本冻结，到达Tg后，运动活泼，热容量变⼤，基线向吸热⼀侧移动.玻璃化转变温度地确定是基于在DSC曲线上基线地偏移，出现⼀个台阶，⼀般⽤曲线前沿切线与基线地交点来确定Tg.其余⽅法均是利⽤物质在Tg附近性能发⽣急剧变化来进⾏测定.9.研究⾼分⼦地流变性能有什么意义？答：对聚合物流变性能地研究了了解可以指导聚合反应地设计，以制得加⼯性能优良地聚合物；研究聚合物地流变性能对评定聚合物地加⼯性能、分析加⼯过程、正确选择加⼯⼯艺条件、指导配⽅设计均有重要意义；对设计加⼯机械和模具有指导作⽤.10.透射电⼦显微镜（TEM）和扫描电⼦显微镜（SEM）有什么异同？透射电镜是以电⼦束透过样品经过聚焦与放⼤后所产⽣地物像，投射到荧光屏上或照相底⽚上进⾏观察.透射电镜地分辨率为0.1~0.2nm，放⼤倍数为⼏万~⼏⼗万倍.由于电⼦易散射或被物体吸收，故穿透⼒低，必须制备更薄地超薄切⽚（通常为50～100nm）.利⽤TEM可以观测⾼分⼦聚合物及其复合材料地微观结构，形状及分布.从⽽进⼀步了解微观结构对材料性能地影响.扫描电镜是⽤极细地电⼦束在样品表⾯扫描，将产⽣地⼆次电⼦⽤特制地探测器收集，形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显⽰样品物体表⾯地⽴体构像，可摄制成照⽚.测试前需要在表⾯喷镀薄层⾦膜，以增加⼆波电⼦数.扫描电镜能观察较⼤地组织表⾯结构，样品图像富有⽴体感.⽤SEM可以观察聚合物表⾯形态；聚合物多相体系填充体系表⾯地相分离尺⼨及相分离图案形状；聚合物断⾯地断裂特征；纳⽶材料断⾯中纳⽶尺度分散相地尺⼨及均匀程度等有关信息.第五章热塑性聚合物⾼分⼦地侧基对材料地刚性有很⼤地影响，试根据⾼分⼦结构⽐较四⼤通⽤塑料PE、PP、PS和PVC刚性地⼤⼩顺序？答：刚性顺序：PVC>PS>PP>PE，侧基体积越⼤，内旋转位阻越⼤，柔顺性越差，刚性越强.侧基极性越⼤，相互作⽤越强，内旋转越困难，柔顺性越差，刚性越强.LDPE（低密度聚⼄烯）、HDPE（⾼密度聚⼄烯）、LLDPE（线性低密度聚⼄烯）在空间拓扑结构上有何不同，其对材料性能地影响是怎样地？答：根据合成⽅法地不同（包括：⾃由基聚合Free radical polymerization；配位聚合Coordinate polymerization；⽓相聚合Gas phase polymerization等），聚⼄烯地链结构也存在较⼤差异，从⽽对材料性能产⽣重要影响.HDPE⼜称低压聚⼄烯，分⼦结构中⽀链很少，近似于线型，分⼦链排列紧密规整，材料具有较⾼地密度和结晶性，因⽽在宏观物理性能上表现为强度与刚性等机械强度⾼，但柔韧性⼀般、易脆、易⽼化等.LDPE⼜称⾼压聚⼄烯，其分⼦结构中含有⽆规长⽀链，妨碍了分⼦链地整齐排布，分⼦间地排列较疏松.因此材料地密度较低、透明性好、柔韧性好、耐应⼒开裂，但相应地刚性和强度较低，易变形.LLDPE是⼀种含有⼤量短⽀链地聚⼄烯，结构类似于梳状⽀化，⽀化程度介于HDPE和LDPE之间，因⽽性能上兼具有⼆者地优点.3.不同⽴构规整度地聚丙烯（PP）性能有何差异？答：全同⽴构和间同⽴构地有序结构使聚合物链段更容易紧密排列，形成结晶结构，即所谓地等规⽴构PP.与⽆规PP相⽐，等规PP具有更⾼地强度，⽓体与有机⼩分⼦更难渗透，因⽽具有更好地耐腐蚀、耐溶剂性以及⽓密性，熔点也有所升⾼.⽆规PP则不能结晶，是⼀种橡胶状地弹性体.4.常见地聚苯⼄烯（PS）品种有哪些？答：聚苯⼄烯（PS）包括普通聚苯⼄烯（GPPS）.聚苯⼄烯.可发性聚苯⼄烯（EPS).⾼抗冲聚苯⼄烯（HIPS）及间规聚苯⼄烯（SPS）.5.ABS共聚物树脂地单体有哪些，这些单体各赋予了ABS什么样地特性？答：单体有：丙烯腈（acrylonitrile）、丁⼆烯（butadiene）、苯⼄烯（styrene）.1,4-丁⼆烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀地性质；苯⼄烯为ABS树脂提供硬度、加⼯地流动性及产品表⾯地光洁度.6.PVC中地氯原⼦对材料地性能产⽣了哪些影响？答：使PVC具有了难燃性，⾼强度，强地耐腐蚀能⼒.7.常⽤地热塑性加⼯⽅法有哪些？分别适合加⼯什么产品？答：加⼯热塑性塑料常⽤地⽅法有挤出（extrusion）、注塑（injection molding）、压塑（compress molding）、吹塑（blow molding）等.挤出适合加⼯热塑性塑料及橡胶；注塑适合加⼯热塑性塑料及部分热固性塑料；吹塑适合苯⼄烯聚合物、聚氯⼄烯、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯和其他热塑性塑料.第六章⼯程塑料1.什么样地材料称为“⼯程塑料”？答：⼯程塑料是指⼀类可以作为结构材料，在较宽地温度范围内承受机械应⼒，在较为苛刻地化学物理环境中使⽤地⾼性能地⾼分⼦材料.⼀般指能承受⼀定地外⼒作⽤，并有良好地机械性能和尺⼨稳定性，在⾼、低温下仍能保持其优良性能，可以作为⼯程结构件地塑料.聚⼰⼆酰⼰⼆胺和聚⼰内酰胺分别称为“尼龙66”和“尼龙6”.以下两种聚酰胺对应地尼龙分别为？-[NH-(CH2)5-NH-CO-(CH2)8-CO]-，-[NH-(CH2)11-CO]-答：尼龙510，尼龙12尼龙地命名要根据其聚合过程中单体⼆胺和⼆酸上碳原⼦地数量来命名.因此通过戊⼆胺（6个碳）和癸⼆酸（10个碳）缩聚⽽成地尼龙产品命名为尼龙610（⼆胺中碳原⼦数在前，⼆酸中碳原⼦数在后）.⽽由⼗⼆内酰胺开环聚合制备得到地尼龙由于其单体只有⼀种化合物，因此被命名为尼龙12.3.从⾼分⼦单元结构地⾓度分析PET与PBT熔点地差别.答：与PET相⽐，PBT结构单元中地亚甲基数⽬从2个增加到4个，因⽽分⼦链地刚性降低，熔点相对较低.4.三⼤“有机玻璃”是哪3种聚合物？为什么这些聚合物适合⽤作光学材料？答：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；聚碳酸酯(PC)；聚苯⼄烯（PS）.PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯，俗称亚克⼒（acrylic），透光度⼤约能达到92％，⽽且有较好地耐候能⼒，⼴泛应⽤于热塑型标识牌、飞机挡风玻璃、浴缸等.PC：聚碳酸酯，⾼熔点透明地碳酸酯类聚合物，其中应⽤最⼴泛，⽤量最⼤地为双酚A （bisphenol A）碳酸酯，透光率达到93%，聚碳酸酯制品可⽤于玻璃窗、装置设备、标识牌、可回收塑料瓶、太阳能集电器、商务机器、电⼦产品等领域，此外在压缩光盘（CD）中也有⼴泛应⽤；PS：聚苯⼄烯，普通聚苯⼄烯（GPPS）地侧苯基地空间排列为⽆规结构，即⽆规聚苯⼄烯，使得材料具有很⾼地透明性.这些聚合物由于主链结构有序性较低，为⽆定形地⾮晶聚合物，透明性和光学性能⾮常好，因此可⽤于光学材料.5.试分析均聚甲醛和共聚甲醛结构与性能地差异.答：共聚甲醛与均聚甲醛相⽐，其含有环氧⼄烷地结构单元，⽐甲醛地结构单元多了⼀个亚甲基，因⽽链段地柔韧性有所增加、刚性有所下降.但聚合物中氧含量有所降低，因此热稳定性⽐均聚甲醛有明显提⾼.6.分别写出聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮地英⽂名称与缩写，并列举出这⼏类⼯程塑料地特性.答：聚苯醚：Polyphenylene oxide PPO；聚苯硫醚：Polyphenylene sulfide PPS；聚酰亚胺：Polyimide PI；聚醚醚酮：poly(ether-ether-ketone)；PEEK；相关特性略（详见讲义）.这些聚合物分⼦主链中都含有⼤量刚性地苯环结构，因此具有较⾼地机械性能（强度、模量等）和耐热性能.7.聚硅氧烷俗称为硅胶，其特性和应⽤领域是什么？答：聚硅氧烷（Polysiloxane），也叫硅树脂（Silicone），是⼀类以重复地Si-O键为主链，硅原⼦上直接连接有机基团地聚合物，具有其它聚合物不具备地综合地电、化学以及⼒学性能.这类聚合物具有很多独特地性能，包括较⾼地热氧化稳定性和热稳定性、低地介电损耗、独特地流变和应⼒/应变⾏为、良好地耐溶剂和耐腐蚀性、流变⾏为对温度不敏感、良好地阻燃性燃性、剪切稳定性、⾼地抗压性能以及低地表⾯张⼒等等.聚硅氧烷具有特别宽地温度使⽤范围，可以在-120~200℃甚⾄300o C地温度范围内保持良好地性能，第七章热固性树脂1.热固性树脂与热塑性塑料地定义分别是什么？答：热塑性塑料（thermoplastic）：线性或⽀化⾼聚物，可以多次反复地在加热条件下软化，⽽在冷却条件下凝固为固体；热固性树脂(thermosetting resin)：指在加热、加压下或在固化剂、紫外光等作⽤下，进⾏化学反应，交联固化成为不溶不熔物质地⼀⼤类合成树脂.这种树脂在固化前⼀般为分⼦量不⾼地固体或粘稠液体，在成型过程前能软化或流动，具有可塑性.⼀经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动.2.在酯化反应中，伯醇和仲醇哪个地反应活性⼤？答：伯醇地反应活性⼤，因为伯醇地位阻⼩，易于进攻碳正离⼦形成中间产物.3.家装污染中地甲醛地主要来源是什么？答：家装材料中⼤量使⽤地热固性树脂如酚醛树脂等.由于其在固化过程中需要预聚物与甲醛反应，板材中残留地和未参与反应地甲醛在使⽤过程中会逐渐向周围环境释放，是形成室内空⽓中甲醛地主体.4.醇酸树脂固化地机理有哪些？答：⼤多数醇酸树脂都是在不饱和酸如油酸地存在下，由双官能团地醇与羧酸缩聚制得.在氧地存在下，这些醇酸树脂中地不饱和双键可以进⼀步反应形成交联.在酯化反应中，伯醇⽐仲醇具有更⾼地反应活性，因此在适当地温度条件下，⽢油地两个伯羟基先与⼆酸反应得到地线性预聚物，⽽当温度升⾼后，预聚物中残留地仲羟基将继续发⽣反应将线形地分⼦链交联.5.环氧树脂可以与酚醛树脂共聚交联固化，试分析其机理如何？答：酚醛树脂中地酚羟基地活性较⾼，在弱碱性甚⾄是⽆催化剂条件下都可与环氧基顺利反应，从⽽形成更复杂地交联结构.6.聚氨酯是通过逐步聚合制备地聚合物，其反应基团与反应机理是什么？如何调控聚氨酯材料性能？答：反应基团：⼆异氰酸酯，最为⼴泛使⽤地⼆异氰酸酯是甲苯⼆异氰酸酯（TDI, H3C–C6H3(NCO)2）.⼆醇HO–(RO–)n H：端羟基地低分⼦量聚酯和聚醚，分别称为聚酯多元醇和聚醚多元醇.产物最终地交联程度则由反应中加⼊地三元醇（如⽢油）地量来控制.因此通过预聚物、多元醇、⼆异氰酸酯地化学结构地控制即可实现对聚氨酯最终性能地调控.第⼋章纤维1.什么样地材料称为纤维？答：纤维是⼀种长径⽐不低于100:1，具有⼀定柔顺性和强度地线性物，是⽤以制造纺织品地基础原料.2.与天然纤维、⼈造纤维相⽐，合成纤维地优势是什么？答：纤维分为天然纤维（natural fiber）和化学纤维（chemical fiber）两⼤类，其中化学纤维⼜分为⼈造纤维（rayon）和合成纤维（synthetic fiber）.天然纤维与⼈造纤维地原料均来⾃于天然地动植物资源，⽽合成纤维来源于⽯油化⼯产品，因此具有原料易得、加⼯简单、结构与性能多样.3.试⽐较“熔体纺丝”、“湿法纺丝”、“⼲法纺丝”之间地相同与不同之处？答：纺丝是化学纤维⽣产过程中地关键⼯序，改变纺丝地⼯艺条件，可在较⼤范围内调节纤维地结构，从⽽相应地改变所得纤维地物理机械性能.熔体纺丝法是将纺丝熔体经螺杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔，使其成细流状射⼊空⽓中，并在纺丝甬道中冷却成丝.熔体纺丝法地主要特点是卷绕速度⾼，不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，⼯艺流程短，是⼀种经济、⽅便和效率⾼地成形⽅法.但喷丝头孔数相对较少.溶液纺丝法包括湿法纺丝与⼲法纺丝.湿法纺丝是将溶液法制得地纺丝熔液从喷丝头地细孔中压出呈细流状，然后在凝固液中固化成丝.由于丝条凝固慢，所以湿法纺丝地纺丝速度较低，⽽喷丝板地孔数较熔体纺丝多.湿法纺丝地特点是⼯艺流程复杂，投次⼤、纺丝速度低，⽣产成本较⾼.⼀般在短纤维⽣产时，可采⽤多孔喷丝头或级装喷丝孔来提⾼⽣产能⼒，从⽽弥补纺丝速度低地缺陷.⼲法纺丝是将溶液纺丝制备地纺丝溶液从喷丝孔中压出，呈细流状，然后在热空⽓中因溶剂声速挥发⽽固化成丝.⼲法纺丝制得地纤维结构紧密，物理机械性能和染⾊性能较发，纤维质量⾼.但⼲法纺丝地投资⽐湿纺还要⼤，⽣产成本⾼，污染环境.⽬前⽤于⼲纺丝产⽣地合成纤维较少，仅醋酯纤维和维纶可⽤此法.4.天然纤维（Natural fiber）与⼈造纤维（Rayon）之间存在何种联系？答：天然纤维：指⾃然界原有地，或从经⼈⼯培植地植物中、⼈⼯饲养地动物中获得地纤维.⼈造纤维：是利⽤⾃然界地天然⾼分⼦化合物——纤维素或蛋⽩质作原料，经过⼀系列地化学处理与机械加⼯⽽制成类似棉花、⽺⽑、蚕丝⼀样能够⽤来纺织地纤维.它是由提纯得到地某些线型天然⾼分⼦物为原料，经直接⽤溶剂溶解或制备成衍⽣物后⽤溶剂溶解，之后再经纺丝加⼯制得地多种化学纤维地统称.5.试从聚丙烯结构与性能地特点分析丙纶纤维地优点与缺点.答：优点：聚丙烯为线性结构，不含极性基团，丙纶质轻保暖性好，⼏乎不吸湿，具有较好地耐溶剂性和耐化学腐蚀性.缺点：由于甲基⽀链结构地存在，丙纶热稳定性差，不耐⽇晒，易于⽼化脆损，为此常在丙纶中加⼊抗⽼化剂，⽆极性基团，容易积聚静电.第九章橡胶1.橡胶是⼀类具有何种特性地⾼分⼦材料答：橡胶是⼀类使⽤温度⾼于玻璃化转变温度Tg （即⾼弹态，以便使聚合物链段运动），并且其常规态是⾮晶态地聚合物.弹性体有记忆功能，也就是说，当它们受外⼒时能变形，⼀旦外⼒移除，它们能恢复其原始未受⼒地状态.2.橡胶地硫化是什么过程。

材料化学导论教案第一篇高分子材料导论目录第一章概论1.1 高分子科学的历史、现状和未来1.2 高分子科学的重要性1.3 高分子的定义、基本概念、分类和命名1.3.1 定义1.3.2 基本概念1.3.3 分类1.3.4 命名1.4 分子量和分子量分布1.5 高分子结构的一般特点1.5.1 一级结构1.5.2 二级结构1.5.3 三级结构和四级结构1.6 高分子性质的一般特点1.6.1 力学性质1.6.2 热性质1.6.3 溶解性第二章天然高分子2.1 多糖类2.1.1 纤维素2.1.2 淀粉2.1.3 甲壳素、壳聚糖2.2 天然橡胶2.3 蛋白质2.4 核酸第三章链式聚合反应3.1 概述3.1.1 一般特征3.1.2 链式聚合反应的单体3.2 自由基链式聚合反应3.2.1 自由基聚合的基元反应3.2.2 链引发反应3.2.2.1 引发剂种类3.2.2.2 引发分解动力学3.2.2.3 引发剂效率3.2.2.4 引发剂的选择3.2.2.5 其他引发作用3.2.3 聚合速率3.2.3.1 概述3.2.3.2 聚合动力学研究方法3.2.3.3 自由基聚合微观动力学3.2.3.4 自由基聚合基元反应速率常数3.2.3.5 温度对聚合速率的影响3.2.3.6 自动加速现象3.2.4 分子量和链转移反应3.2.4.1 无链转移时的分子量3.2.4.2 链转移反应对聚合速率和聚合度的影响3.2.5 阻聚和缓聚3.2.5.1 阻聚剂和阻聚机理3.2.5.2 烯丙基单体的自阻聚作用3.2.5.3 阻聚效率和阻聚常数3.2.6 反应速率常数的测定3.2.7 分子量分布3.2.8 聚合方法3.2.8.1 本体聚合3.2.8.2 溶液聚合3.2.8.3 悬浮聚合3.2.8.4 乳液聚合3.3 阳离子聚合反应3.3.1 阳离子聚合的单体3.3.2 阳离子聚合引发剂体系及引发作用3.3.3 溶剂3.3.4 阳离子聚合反应机理3.4 阴离子聚合反应3.4.1 阴离子聚合的单体3.4.2 阴离子聚合引发体系和引发作用3.4.3 阴离子聚合引发剂和单体的匹配3.4.4 溶剂3.4.5 聚合反应机理3.5 自由基聚合与离子聚合的比较3.6 配位聚合反应简介3.6.1 引言3.6.2 配位聚合的基本概念3.6.3 Ziegler-Natta引发体系3.6.4 α-烯烃配位聚合的机理3.7 链式活性聚合反应3.7.1 活性聚合的定义与一般特征3.7.2 活性聚合的实现3.7.3 活性聚合的应用第四章逐步聚合反应4.1 概述4.1.1 逐步聚合反应的一般特征4.1.2 逐步聚合类型4.1.3 缩聚合反应4.2 逐步聚合反应的单体4.2.1 逐步聚合反应常见的单体4.2.2 反应基团的数目与官能度4.3 线型缩聚反应4.3.1 线型缩聚和成环倾向4.3.2 线型缩聚机理－逐步和平衡4.4 线型缩聚动力学4.4.1 缩聚反应速率及其测定4.4.2 官能团等活性概念4.4.3 线型缩聚动力学4.4.4 其他逐步聚合的动力学问题4.5 线型缩聚物的分子量及分子量分布4.5.1 反应程度对聚合度的影响4.5.2 缩聚平衡对聚合度的影响4.5.3 线型缩聚物聚合度的控制4.5.4 线型缩聚物的分子量分布4.6 非线型逐步聚合反应4.6.1 一般特征4.6.2 凝胶化作用和凝胶点4.6.3 凝胶点的测定方法4.7 逐步聚合反应实施方法4.7.1 逐步聚合的热力学和动力学特征4.7.2 逐步聚合实施方法第五章聚合物的化学反应5.1 概述5.2 聚合物化学反应的分类、特征及其影响因素5.2.1 聚合物化学反应的分类5.2.2 聚合物化学反应的特征5.2.3 聚合物化学反应的影响因素5.3 聚合物的相似转变及其应用5.3.1 引入新基团5.3.2 基团的转化5.4 聚合度变大的化学转变及其应用5.4.1 交联5.4.2 接枝5.4.3 嵌段共聚5.4.4 扩链5.5 聚合度变小的化学转变－聚合物的降解5.5.1 水解、化学降解和生化降解5.5.2 热降解5.5.3 机械降解和超声波降解5.5.4 热氧化降解和稳定5.6 聚合物的防老化5.7 自然降解高分子的设计第六章聚合物的结构6.1 高分子链的二级结构6.1.1 高分子链的内旋转构象6.1.2 高分子链的柔顺性及其结构影响因素6.1.3 高分子链的构象统计6.2 高分子链的三级结构6.2.1 结晶结构6.2.1.1 樱状微束模型6.2.1.2 高分子单晶及折叠链模型6.2.1.3 高分子的晶胞结构6.2.1.4 球晶6.2.1.5 串晶和伸直链晶体6.2.1.6 结晶能力与结晶度6.2.1.7 结晶速度6.2.1.8 结晶的熔融6.2.2 取向结构6.2.3 液晶态结构6.2.4 高分子共混物的形态结构第七章聚合物的性质7.1 聚合物的溶液性质7.1.1 分子间相互作用和溶度参数7.1.2 溶剂的选择7.1.3 分子量及其分布测定方法7.1.3.1 端基分析法7.1.3.2 膜渗透压法7.1.3.3 气相渗透法（VPO法）7.1.3.4 光散射法7.1.3.5 粘度法7.1.3.6 凝胶色谱（GPC）7.2 聚合物的热性质7.2.1 形变－温度曲线7.2.2 玻璃化转变7.2.2.1 T g的测定和自由体积理论7.2.2.2 影响T g的因素7.2.2.3 聚合物的耐热性7.2.3 高弹态7.2.4 流动温度和粘流态7.2.4.1 流动温度7.2.4.2 粘流态7.3 聚合物的力学性质7.3.1 应力－应变曲线7.3.1.1 什么是应力和应变7.3.1.2 极限强度7.3.1.3 玻璃态聚合物拉伸时的应力－应变曲线7.3.1.4 结晶态聚合物拉伸时的应力－应变曲线7.3.1.5 影响聚合物强度的结构因素和增强增韧途径7.3.2 聚合物的力学松弛――粘弹性7.3.2.1 静态粘弹性现象7.3.2.2 动态粘弹性现象7.3.2.3 聚合物主要力学性质各参量之间的关系7.4 聚合物的电学性质7.4.1 聚合物的介电性7.4.2 聚合物的导电性7.4.3 聚合物的静电现象第一章 概论1.1 高分子科学的历史、现状和未来人类直接利用天然高分子，可以追溯到远古时期，比如利用纤维素造纸，利用蛋白质练丝和鞣革，利用生漆作涂料和利用动物胶作墨的粘合剂等等。

高分子科学简介高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。

高分子化学：研究聚合反应和高分子化学反应原理，选择原料、确定路线、寻找催化剂、制订合成工艺等。

高分子物理：研究聚合物的结构与性能的关系，为设计合成预定性能的聚合物提供理论指导，是沟通合成与应用的桥梁。

高分子加工：研究聚合物加工成型的原理与工艺。

高分子科学简史：Hermann Staudinger : 把“高分子”这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系（1953年诺贝尔奖）。

Carothers : 建立缩聚反应理论。

Karl Ziegler, Giulio Natta : 乙烯、丙烯配位聚合（1963年诺贝尔奖）Paul J. Flory : 聚合反应原理、高分子物理性质与结构的关系（1974年诺贝尔奖）。

Hideki Shirakawa, Alan G. MacDiarmid, Alan J. Heeger ：对导电聚合物的发现和发展（2000年诺贝尔奖）。

第一章：第一节高分子的概念：由若干原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万相对分子质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。

聚合物有其独特的分子链结构和聚集态结构，因此具有与小分子化合物、金属材料和无机非金属材料截然不同的物理和化学行为。

高分子基本概念：也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。

重复结构单元，也称链节—CH2—CH——CH3重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。

单体（Monomer）：能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物。

分为四类：如丙烯结构单元：组成高分子链的那些最简单的反复出现的结构式，通常与合成它们的单体相似或相关。

高分子材料导论高分子材料是一类具有高分子结构的材料，其分子量较大，通常由重复单元组成。

高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域，对于现代工业和生活起着重要作用。

本文将对高分子材料的基本概念、特点、分类以及应用进行简要介绍。

首先，高分子材料的基本概念是指分子量较大的化合物，由许多重复单元通过共价键相连而成。

这些重复单元可以是相同的，也可以是不同的，形成不同结构和性质的高分子材料。

高分子材料通常具有较高的分子量和较长的链状结构，因此具有良好的延展性、韧性和耐磨损性。

其次，高分子材料的特点主要包括高分子结构、多样性和可塑性。

高分子材料的分子量通常在千到百万之间，具有较高的分子量和链状结构。

由于其分子结构的多样性，高分子材料的性能也具有多样性，可以通过改变单体的种类和比例来调控材料的性能。

同时，高分子材料具有良好的可塑性，可以通过加工成型来制备各种形状的制品。

高分子材料根据其来源和性质可以分为天然高分子和合成高分子两大类。

天然高分子主要包括橡胶、纤维素、蛋白质等，具有天然存在和生物可降解的特点。

合成高分子则是通过化学合成或聚合反应制备而成，包括塑料、合成纤维、合成橡胶等，具有多样性和可定制性的特点。

在应用方面，高分子材料被广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维制品、涂料、胶粘剂、包装材料等领域。

其中，塑料制品是高分子材料的主要应用领域之一，包括塑料薄膜、塑料容器、塑料管材等，广泛应用于日常生活和工业生产中。

另外，橡胶制品也是高分子材料的重要应用领域，包括轮胎、密封件、橡胶管等，对于汽车工业、建筑工程和航空航天等领域起着重要作用。

总的来说，高分子材料作为一类具有重要应用价值的材料，在现代工业和生活中发挥着重要作用。

随着科学技术的不断发展，高分子材料的研究和应用将会更加广泛和深入，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。