复习思考题
一、高分子的基本概念、高分子的结构
一.名词解释
链段：从高分子链中划分出来能够独立运动的最小单元。
柔顺性：大部分高分子链具有卷曲成不规则的无规线团状的倾向。高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能。高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。.单键的内旋转是使高分子链具有柔顺性的根本原因。
均聚物：由一种单体聚合而成的高聚物。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
共聚物：由两种或两种以上单体聚合而成的高聚物。如丁苯橡胶、酚醛树脂、乙丙橡胶等。
近程结构:高分子链的化学组成,单体单元的键接方式,高分子的构型,高分子链的键合形状
远程结构: 高分子链的远程结构主要是指单个高分子的
大小及高分子在空间所存在的各种形态。分为高分子的大小（分子量及分子量分布）和高分子链的柔顺性取向：在外力场作用下，分子链或链段沿外力作用方向做有序排列的现象。
取向态结构：由于大分子链的取向而形成的聚集态结构。
聚集态结构：高分子链之间的排列和堆砌结构，也称为超分子结构。
构象：分子链中由单键内旋转所形成的原子（或基团）在空间的几何排列图像。
构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
二.问答题
1. 高分子有何特征?
分子量很高或分子链很长——这是高分子化合物最根本的特点；高分子是由很大数目的结构单元通过共价键相连接而成的；（均聚物、共聚物）高分子的结构具有不均一性（多分散性）；大多数高分子的分子链具有一定的柔顺性。
2. 试分析线型、支链型、交联型高分子的结构和性能特点?
线型:整条高分子犹如一条又细又长的线，大分子既可卷曲成团，也可舒展成直线，这取决于高分子链本身的柔性及所处的外部条件。通常各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。特点：既可溶解又可熔融，易于加工成型。支链型:链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。其主链上带有长短不一的支链，支链的形状有星型、梳型、无规支链型等几种。特点：与线形大分子相比，带短支链的高聚物更易溶解和熔融，且机械强度低。此外，支链型高聚物大分子上有叔碳原子，其反应活性高，所以热稳定性差，易老化变硬变脆。交联型:高分子链之间通过支链或某种化学键相键接，形成的三维网状大分子。热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。. 特点：若分子间形成网状结构，则整个高聚物可看成一个大分子，既不溶解也不熔融，只能熔胀。随着分子间交联程度的增加，材料的弹性降低，但机械强度和硬度都增加。
3. 以丁二烯和苯乙烯共聚物为例，说明单体共聚方式对高聚物性能的影响。
1)75%的丁二烯和25%的苯乙烯无规共聚，共聚物具有良好的弹性，是丁苯橡胶；
2) 20%的丁二烯和80%的苯乙烯接枝共聚，共聚物是韧性很好的耐冲击PS塑料；
3)若苯乙烯与丁二烯进行嵌段共聚生成S-B-S三嵌段共聚物，其分子链中段是聚丁二烯，两端是聚
苯乙烯链段，则为热塑性弹性体。
4. 说明下列各组高分子链柔顺性的差别并说明原因.
1) PE>PP>PS 按取代基体积 2) PP> PVC >PAN 按取代积极性大
3) 氯丁橡胶>PP>PVC 4) BR >SBR >NR 主链含非共轭双键
5. 什么叫结晶度?结晶度的大小对高聚物性能有哪些影响?
结晶度：—聚合物中结晶部分所占的质量分数或体积分数。影响：力学性能：模量↑；硬度↑；伸长率↓；冲击强度↓；拉伸强度—（非晶区处于高弹态）↑；.力学性能也与结晶形态有关球晶尺度↑：伸长率↓；
冲击强度↓；模量↓；. 其它性能：耐热性能↑；耐溶剂性↑；溶解性能↓；
抗气透性↑；密度↑；光学透明性↓
6. 取向方式有哪些?对材料的力学性能各产生哪些影响?
方式：无定形高聚物，结晶高聚物。影响：性能变化：取向前-各向同性；取向后-各向异性
一般情况下，材料的力学性能（拉伸强度、弯曲强度等）在取向方向上显著增强，而在垂直于取向方向上则有所下降；
结晶聚合物，取向后材料的密度和结晶度都会增大，使材料的使用温度得到提高；
由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别，取向后的材料还会出现双折射现象。
二、高聚物的分子运动和热转变
一. 名词解释
松弛时间：松弛时间t :形变量恢复到原长度的1/e时所需的时间；
普弹性：大应力作用下材料分子中键长键角变化引起的小形变，形
变瞬时完成，除去外力后，形变立即恢复的特性。
所产生的形变称为普弹形变。
高弹性：小应力作用下由于高分子链段运动而产生很大的可逆
形变的性质。
所产生的形变称为高弹形变。
强迫高弹性：强迫高弹形变是指 Tb-Tg 时的高聚物的形变这时为玻璃态高聚物，其在大外力作用下发生形变。
玻璃化转变温度： 指非晶态高聚物从玻璃态到高弹态的转变。转变区对
应的温度称为玻璃化温度，通常以Tg表示。
粘流温度：指非晶态高聚物从高弹态到粘流态的转变，转变区对应的温度成为粘流温度。
二. 问答题
1.高分子热运动的特点？分子运动的多样性，分子运动具有时间依赖性， 分子运动具有温度依赖性
2.画出非结晶性高聚物的热机械曲线（温度-形变曲线），并从分子运动的角度对曲线各
阶段特征加以解释。
3.画出结晶性高聚物的温度-形变曲线，并画图表示曲线形状与结晶度高低、分子量大小的关系。
4.画出交联高聚物的温度-形变曲线，并画图表示出交联度高低对曲线形状的影响。
5.试述影响高聚物玻璃化转变温度的因素。答：化学结构的影响：交联度的影响：增塑剂的影响，共聚共混的影响，作用力的影响，外力作用频率和升温速率的影响。
6.影响结晶高聚物Tm的因素有哪些？答：1分子结构对Tm的影响，①分子间作用力，②分子链柔性的影响，③分子链的对称性和规整性④主链结构的组成，2结晶温度对熔点的影响，3拉伸对高聚物熔点的影响，4 杂志的影响
7.在选择高分子材料时，Tg有何参考价值？ 工艺意义 是非晶热塑性塑料(如PS,PMMA和硬质PVC等)的使用。温度的上限 是非晶性橡胶(如NR天然橡胶,BSR Rubber丁苯橡胶等)使用温度的下限 学术意义 聚合物分子链柔性 表征高聚物的特征指标
三、高聚物的弹性和力学松弛现象
一名词解释
力学松弛：高聚物的力学性质随时间的变化。
蠕变：恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象。
应力松弛：恒温恒应变下，材料内部的应力随时间延长而逐渐衰减的现象。现象。包括：应力松弛、蠕变、滞后和力学损耗。
滞后现象：试样在交变应力作用下，应变的变化落后于应力的变化的现象
内耗：聚合物在交变应力作用下，产生滞后现象，使机械能转变为热能的现象。
二问答题
1.高弹性的特点？弹性模量小形变量大弹性模量随温度上升而增大高弹形变有时间依赖性——力学松弛特性形变过程有明显的热效应
2.画出线形高聚物和交联高聚物的应力松弛曲线和蠕变曲线。
3.从分子运动的角度解释高聚物的蠕变、应力松弛、滞后及力学损耗产生的原因。（1）外力作用下，高分子链自身产生的缓慢构象重排和分子链滑移。（2）受到外力作用时，链段运动要受到内摩擦阻力的作用，链段通过热运动达到新平衡需要时间，由此引起应变落后于应力的现象。
四、高聚物的断裂、屈服和强度
1 试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线各阶段特征加以解释。
弹性形变-屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂
2试画出天然橡胶在不同的温度区间（T＜Tb,Tb＜T＜Tg,T＞Tg）可能出现的应力-应变曲线并简要分析其力学性能特征。
3 试解释材料的力学性能特点随外力作用速率的变化规律，并画图表示。在一定温度下，测定材料的断裂应力和屈服应力随应变速率的变化，作断裂应力和屈服应力与应变速率的关系曲线。应变速率越高，材料的屈服强度和断裂强度都增加，但屈服强度对应变速率更敏感。
五、高聚物的流变性
一名词解释
流变性：物质在外力作用下的变形和流动性质,主要指加工过程中应力形变形变速率和粘度之间的联系。剪切变稀流体：橡胶、大多数热塑性塑料和高聚物溶液等
挤出胀大：挤出机挤出的高聚物熔体直径比挤出模孔直径大的现象。
切力增稠流体：常发生于各种分散体系中，如高聚物悬浮液、胶乳和高聚物-填料体系等。
熔融指数：全称熔液流动指数，或熔体流动指数，是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。
门尼粘度：橡胶工业常用门尼粘度的大小来衡量胶料流动性的好坏。测定：在一定温度（100℃）和一定的转子转速（2N/min）条件下，测定未硫化橡胶对转子的转动阻力。门尼粘度越小，胶料流动性越好。
可塑度：在橡胶加工厂常用威氏可塑度来表示胶料的流动性，从而快速确定胶料的塑炼程度及评价胶料加工性能的好坏。是指被测试样在一定外力作用下产生压缩形变的大小和除去外力后保持形变的能力。一般是可塑度越高，流动性越好。
二问答题
1.与低分子相比，高聚物的粘性流动有何特点？粘度大，流动性差高分子流动是通过链段的位移运动来完成的熔体流动时伴随高弹形变
2 液体流动曲线有几种类型？大多数高聚物流体属于哪种类型？牛顿流体宾汉（姆）流体假塑性流体膨胀性流体。大多数高聚物流体属于假塑性流体
3 高聚物流动性的表征方法有哪些？熔体流动速率（MFR）门尼粘度可塑度拉伸粘度
4 何为挤出胀大？产生原因是什么？如何预防？挤出机挤出的高聚物熔体直径比挤出模孔直径大的现象。引起聚合物弹性形变储能剧烈变化区域为：模孔入口处，毛细管壁和模孔出口处。预防：分子量减小，分子量分布宽度减小。温度增加，剪切速率降低。流道的几何尺寸，流线型增加，长径比增加。
六、橡胶和塑料原材料
1 橡胶、塑料材料的结构特征有哪些？大分子链具有足够的柔顺性，Tg远低于室温；
在使用条件下不结晶或结晶度很小；分子具有适当的化学反应活性；具有较高的分子量及较宽的分子量分布。
2 了解橡胶和塑料的主要分类方法。按来源分类天然橡胶：从自然界植物中得到的橡胶。合成橡胶：由低分子物质经过各种化学反应制成的高分子弹性体物质。按用途分类通用橡胶：大多数物理机械性能和加工性能良好，能广泛用于轮胎及其他大多数橡胶制品的橡胶。特种橡胶：只有某一项或几项物理机械性能特别优越，专门用于具有某些特殊性能要求的制品的橡胶。按形态分类固体橡胶（块状、片状、粒状）液体橡胶粉末橡胶
3 常用橡胶、塑料原材料的结构及主要性能特点？
（由于过多请看课件）
七、配合剂
1 橡胶制品为什么要使用配合剂？共分哪几大类？各自的作用是什么？（1）改善或提高制品的物理机械性能及使用性能；改善材料的工艺加工性能；节约聚合物原材料或降低制品成本。（2）硫化体系、补强填充体系、防护体系、增塑体系和其它专用配合剂。（3）硫化体系：促使橡胶大分子发生硫化（或交联反应）的配合体系。补强填充体系：在胶料中主要能显著提高硫化胶的物理机械性能，如拉伸强度、耐撕裂强度和耐磨耗强度等，即起到补强作用的配合剂。在胶料中主要起增加胶料的容积的作用，以节约生胶和降低成本的配合剂。防护体系：为了防止橡胶老化变质，延长制品的使用性能，常用的防护方法是在橡胶中加入某些配合剂，来抑制或延缓橡胶的老化过程，这些配合剂统称为防老剂。增塑体系：能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提
高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。
2 了解各种塑料添加剂的作用？为改善塑料的使用性能和加工性能而添加的物质，也称
为助剂。（详见课件）
八、塑炼、混炼工艺
1.什么叫塑炼？塑炼的目的及其实质是什么？答：塑炼：通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软而富有可塑性状态的工艺过程。塑炼的目的减小弹性，提高可塑性；降低粘度，改善流动性；提高胶料溶解性和成型粘着性。塑炼的本质粘度的降低，可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。
2.开炼机塑炼和密炼机塑炼的原理是什么？各有什么优缺点？原理：开炼机：开炼机在炼胶过程中主要是依靠两个相对回转的辊筒对胶料产生挤压、剪切作用，经过多次捏炼，以及捏炼过程中伴随的化学作用，将橡胶内部的大分子链打断，使胶料内部的各种成分掺和均匀，而最后达到炼胶的目的。优缺点：优点：结构简单、加工适应性强、胶种变换方便。缺点：劳动条件差，劳动强度大，胶料易氧化等密炼机：密炼机，全称密闭式炼胶机，是在开炼机基础上发展起来的一种高强度间歇混合设备。优点：密封性好，污染轻，配合剂飞扬损失少，改善了工作环境；降低了劳动强度；缩短了生产周期，提高了生产效率；自动化程度高。缺点：密炼机塑炼温度高，操作不慎易发生过炼、可塑度不均匀等现象；加上排胶不规则，需要配备专用设备进行补充塑炼和压片，设备造价高。
3.混炼的作用是什么？什么是结合橡胶？起什么作用？答：作用：（1）使配合剂均匀分散到生胶中去，并达到一定的分散度；（2）使补强剂与生胶产生一定数量的结合橡胶，达到良好的补强效果；（3）使胶料具有适当且均匀的可塑度；（4）在保证炼胶质量的前提下，力求缩短混炼时间、减少动力消耗。结合橡胶：在混炼过程中，橡胶分子与活性填料（主要是炭黑、白炭黑）粒子结合生成一种不溶于橡胶良溶剂的产物，称为炭黑结合橡胶或称为炭黑凝胶起什么作用：提高硫化胶的性能；在混炼初期生成适量的结合橡胶，有利于炭黑附集体发生破碎和分散均匀；溶剂化隔离作用，防止了炭黑分散颗粒的再附聚，对混炼质量起到了稳定的作用。
4.混炼胶停放的目的？1、主要是有利配合剂在胶料中的继续扩散，提高分散的均匀性，使橡胶和碳黑间进一步相互作用，生成更多的结合橡胶，提高补强效果； 2、分子链重新松弛，有更好的塑性硫化度；
3、溢散胶料中的空气，避免硫化胶气泡的产生等。
九、压延工艺
1.什么是压延工艺？能够完成的作业形式有哪些？答：压延：压延工艺是利用压延机辊筒之间的挤压力作用，使物料发生塑性流动变形，最终制成具有一定断面尺寸规格和规定断面几何形状的片状聚合物材料或薄膜状材料；或者将聚合物材料覆盖并附着于纺织物和纸张等基材的表面，制成具有一定断面厚度和断面几何形状要求的复合材料，如胶布、塑料革或人造革和某些塑料涂层制品。作业形式：橡胶作业形式：
压片---胶料 挂胶、擦胶---帘布 贴合、贴胶---胶片 压型---胶胚 塑料作业形式 PVC薄膜
人造革 装饰纸 地板 树脂片材 无纺布
2.辊筒挠度的产生原因、影响及其补偿措施？挠度的产生：压延时，辊筒在胶料的横压力作用下会产生轴向的弹性弯曲变形，其程度大小以辊筒轴线中央部位偏离原来水平位置的距离表示，称为辊筒的挠度。挠度的影响：压延产品中间厚度大，两边厚度小。辊筒挠度的补偿措施：辊筒中高度法，辊筒轴线交叉法，）辊筒预弯曲法
3.什么是压延后的收缩变形和压延效应？产生原因及预防措施？收缩变形：压延制品产生纵向收缩变形，即长度减小，断面厚度增加的现象。u产生原因：压延时大分子链产生的弹性变形没有完全回复。压延效应：压延后的胶片还会出现性能上的各向异性现象。 产生原因：压延时大分子链被拉伸变形和取向；几何形状不对称的配合剂粒子沿压延流动方向取向排列。预防措施 适当提高压延机辊筒表面的温度和压延半成品的停放温度； 减慢压延速度； 适当提高胶料的可塑度； 将热炼后的胶卷调转90°向压延机供胶，或将胶片调转90 °装入硫化模型进行硫化； 尽量不用粒子几何形状不对称的配合剂。
4.压延产品横向上出现厚度不均匀的影响因素有哪些？如何预防？“三高两低”现象，即制品断面中间和两端厚而近中区两边薄。原因：滚筒变形和温度分布不均。预防：辊筒中高度法辊筒轴线交叉法辊筒预弯曲法
5.了解各种压延工艺的基本操作方法及其优缺点？（见课件）
十、挤出成型工艺
1. 什么是挤出成型？包括那几个过程？ 挤出成型是使物料在挤出机机筒及转动着的螺杆的相互作用下，在外加热及内摩擦剪切作用下逐渐升温塑化或熔融成为粘流态流体，并在一定的压力和温度下连续均匀的通过机头口型成型出各种具有复杂断面形状的制品的成型方法。
2. 按作用不同螺杆可分为那几段？各段的（结构、作用）区别有哪些？根据物料在螺杆中的温度、压力、粘度等的变化特征，可将螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段。加料段塑化并定量，定压输送货物。压缩段压实并塑化物料，排气。均化段加热并前移物料。
3. 物料顺利进入挤出机料筒的条件？加料口形状位置要合适，胶料与挤出机螺杆之间的摩擦系数要小，而与机筒间摩擦系数要大
4. 机头的作用及其选取原则？机头和口模的作用： 使物料由螺旋运动变为直线运动； 产生必要的成型压力，确保产品密实； 使物料通过机头进一步塑化； 成型为半成品。选取原则： 机头内流道应呈流线型，不能急剧扩大和缩小，避免物料流动时存在死角和滞留，保证横截面流动速度相等； 机头内壁应是光滑的，减少流动阻力； 机头成型部分应有足够的长度，保证有必要的定型时
间，防止物料离模收缩； 机头要有一定的压缩比，使制品均匀密实，无熔接痕迹； 机头应有足够的刚度，以免在工作压力下使流道变形。
5. 如何提高挤出机的固体输送率？（结构设计上和工艺上）从结构设计上：
1）增加螺杆的直径； 2）增加螺槽的深度，但受到螺杆强度的限制； 3）提高螺杆的光洁度，降低物料与螺杆的摩擦系数； 4）增加料筒内壁的粗糙度，如在料筒内开设沟槽，增加物料与料筒间的
摩擦系数； 5）采用最佳（螺杆外径处的）螺旋角。 从工艺上： 1）提高螺杆转速； 2）提高料筒的温度； 3）降低螺杆的温度。
7.了解几种主要的挤出成型工艺过程（挤出吹塑薄膜、管材、片材及线缆的挤出成型）
（见课件）
十一、注射成型
1. 什么是注射成型？其优点有哪些？注射成型也叫注塑成型，是将物料加入注射机料筒，在热和机械剪切力的作用下塑化成具有良好流动性的熔体，随后在柱塞或螺杆的推动作用下迅速注入模具，依靠冷却固化或加热硫化，然后从模具中取出成型好的制品，完成一个注射周期的加工过程。特点1. 成型周期短，能一次成型外形复杂、或带有嵌件的模型制品，尺寸精确，产品质量高；
2. 生产效率高，自动化程度高；
3. 可加工的物料种类多，大部分的热塑性塑料、热固性塑料和橡胶都能用这种方法加工制品。：
2. 喷嘴的类型及其应用？ 喷嘴的作用： 使料筒内的物料能保持较高的注射压力； 同时使物料受
到较大的剪切作用而进一步塑化。 种类： 直通式喷嘴； 自锁式喷嘴。
3. 注射成型过程可分为哪几个阶段？塑料注射成型工艺过程包括： 成型前的准备 注射成型过程 制件的后处理
4. 注射成型制件的后处理工艺有哪些？目的是什么？退火处理的目的-消除内应力。调湿处理 目的 防止聚酰胺类塑料制品在高温下与空气接触时发生氧化变色，以及防止制品吸收水分而变形。
5. 了解注射机的主要基本参数及其作用。 最大注射量 注射压力 注射速度 注射时间 塑化能力 注射功率、合模力、合模装置的基本尺寸及开、合模速度等。最大注射量：它反映了注射机的加工能力，标志着机器所能生产的制品的最大质量，是注射机的一个重要参数。注射压力的作用是克服已塑化好的熔料从料筒中注入模腔所遇到的一切阻力，并使制品具有一定的密度。塑化能力应保证在最高生产率的情况下对塑化物料的供应，它受注射量和注射机生产率的限制。注射速度是指注射时螺杆或柱塞的轴向移动速度；而注射速率则是指注射机单位时间内的最大注射量，即螺杆或柱塞的横截面积与其前进速度的乘积。锁模力是指注射机合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。
6. 橡胶注射成型对原料的要求？
十二、硫化工艺
1.什么是硫化？硫化前后橡胶的结构及性能发生了哪些变化？交联（硫化） 高聚物的线型及支链型分子通过化学反应互相连接形成三维网状体型结构的过程。 硫化的目的 硫化是橡胶制品加工的主要工艺过程之一，也是橡胶制品生产中的最后一个加工工序。在这个工序中，橡胶经历了一系列复杂的化学变化，由塑性的混炼胶变为高弹性的或硬质的交联橡胶，从
而获得更完善的物理机械性能和化学性能，提高和扩宽了橡胶材
料的使用价值和应用范围。
2.画出橡胶硫化曲线，并简要分析各阶段特征？在焦烧阶段，由于交联反应尚未开始，胶料在焦烧阶段还具有良好的流动性，因此焦烧时间的长短决定胶料
的硫化操作安全性。热硫
化阶段曲线的斜率大小代表硫化反应速率的快慢，斜率越大，硫化反应速度越快，生产效率越高。平坦硫化阶段对应的时间称为平坦硫化时间，可反映胶料的加工稳定性高低，其长短取决于胶料
配方（主要是生胶、促进剂和防老剂）。过硫化阶段相当于硫化反应中网络形成的后期。在这一阶段中，存在着交联键的重排、及交联键和链段的热裂解反应，不同的胶料，在过硫化阶段可表现出不同的特性，
3.什么是硫化返原现象？什么是正硫化时间？返原：由于高温或其他条件引起的交联键裂解，交联密度下降，使制品性能下降的现象。正硫化时间：达到正硫化状态所需的最短时间。
4.硫化条件有哪些？选取的原则有哪些？硫化压力的作用？硫化条件-硫化三要素 硫化压力 硫化温度 硫化时间 硫化压力的作用 提高胶料的致密性，消除气泡；促使胶料流动，使其迅速充满模腔，以制得花纹清晰的制品； 提高制品中各层的附着力，改善硫化胶物理机械性能，延长制品使用寿命。 选取硫化压力的原则 胶料可塑性大，压力宜小些； 产品厚、层数多、结构复杂，压力宜大些； 薄制品压力宜小些，甚至可用常压。
十三、其它塑料成型工艺
1. 了解塑料材料其它的成型工艺方法的概念。（见课件）
《高分子材料化学基本知识》 试题部分： 一、单选题 1）基本难度（共24题） 1.在烷烃的自由基取代反应中，不同类型的氢被取代活性最大的是（）。 A、一级 B、二级 C、三级 D、都不是 2.引起烷烃构象异构的原因是（）。 A、分子中的双键旋转受阻 B、分子中的单双键共轭 C、分子中有双键 D、分子中的两个碳原子围绕C—C单键作相对旋转 3.下列物质通入三氯化铁溶液显色的是（）。 A、苯甲酸 B、苯甲醇 C、苯酚 D、甲苯 试剂指的是（）。 A、R-Mg-X B、R-Li C、R2CuLi D、R-Zn-X 5.下列能进行Cannizzaro(康尼查罗)反应的化合物是（）。 A、丙醛 B、乙醛 C、甲醛 D、丙酮. 6.下列化合物中不能使溴水褪色的是（）。 A、丙烯 B、丙炔 C、丙烷 D、环丙烷 7.下列不属于邻、对位定位基的是（）。 A、甲基 B、氨基 C、卤素 D、硝基 8.下列化合物可以和托伦试剂发生反应的是（）。 A、CH3CH2OH B、CH3COOH C、CH3CHO D、CH3COCH3 9.脂肪胺中与亚硝酸反应能够放出氮气的是（）。 A、季胺盐 B、叔胺 C、仲胺 D、伯胺 10.下列化合物进行硝化反应时最容易的是( )。 A、苯 B、硝基苯 C、甲苯 D、氯苯 11．涤纶是属于下列哪一类聚合物（） A、聚酯 B、聚醚 C、聚酰胺 D、聚烯烃 12.吡啶和强的亲核试剂作用时发生什么反应（） A、-取代 B、-取代 C、环破裂 D、不发生反应 13.盖布瑞尔合成法可用来合成下列哪种化合物( ) A、纯伯胺 B、纯仲胺 C、伯醇 D、混合醚 14.尼龙-66是下列哪组物质的聚合物( ) A、己二酸与己二胺 B、己内酰胺 C、对苯二甲酸与乙二醇 D、苯烯 15.下列有机物命名正确的是（） A、2，2，3－三甲基丁烷 B、2－乙基戊烷 C、2－甲基－1－丁炔 D、2，2－甲基－1－丁烯 16.一对单体共聚时，r1=1,r2=1,其共聚行为是（） A、理想共聚 B、交替共聚 C、恒比点共聚 D、非理想共聚
2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。 答：通用塑料：一般指产量大、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 ,长期耐热温度超过100℃的，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； 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。 热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；) 热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。)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。 简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如：PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料，经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1）人造纤维：又称再生纤维，以天然聚合物为原料，经过人工加工而改性制得。如：粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2）合成纤维：以石油、天然气等为原料，通过人工合成和纺丝的方法制成。如：涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3．高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3．为什么聚合物的结晶温度范围是Tg～Tm 答：T>Tm 分子热运动自由能大于内能，难以形成有序结构 T 高分子物理何曼君版课后思考题答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 第二章 1、假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高等规度?说明理由。不能。全同立构和间同立构是两种不同的立体构型。构型是分子中由化学键解：所固定的原子在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现。 2、末端距是高分子链的一端到另一端达到的直线距离， 解：因为柔性的高分子链在不断的热运动，它的形态是瞬息万变的，所以只能用它们的平均值来表示，又因为末端距和高分子链的质心到第i个链单元的距离是矢量。它们是矢量，其平均值趋近于零。因此，要取均方末端距和均方回转半径；轮廓长度是高分子链的伸直长度，高分子链有柔顺性，不是刚性链，因此，用轮廓长度描述高分子尺度不能体现其蜷曲的特点。 5、解：无论是均方末端距还是均方回转半径，都只是平均量，获得的只是高分子链的平均尺寸信息。要确切知道高分子的具体形态尺寸，从原则上来说，只知道一个均值往往是不够的。最好的办法是知道末端距的分布函数，也就是处在不同末端距时所对应的高分子构象实现概率大小或构象数比例，这样任何与链尺寸有关的平均物理量和链的具体形状都可由这个分布函数求出。所以需要推导高斯链的构象统计理论。 第三章 1、高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能较快渗入聚合物，而高分子向溶剂的扩散缓慢。 （1）聚合物的溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入聚合物内部，使聚合物体积膨胀，称为溶胀；然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的聚合物，在与溶剂接触时也会发生溶胀，但因有交联的化学键束缚，不能再进一步使交联的分子拆散，只能停留在溶胀阶段，不会溶解。 （2）溶解度与聚合物分子量有关，分子量越大，溶解度越大。对交联聚合物来说，交联度大的溶胀度小，交联度小的溶胀度大。 （3）非晶态聚合物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因此溶剂分子比较容易渗入聚合物内部使之溶胀和溶解。晶态聚合物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用力很强，以致溶剂分子渗入聚合物内部非常困难，因此晶态化合物的溶解比非晶态聚合物要困难得多。 1.高分子材料成型加工：通常是使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所摇的形状并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。 2.热塑性塑料：是指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用。具有可塑性可逆 热固性塑料：是指受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯、不饱和聚酯树脂等)具有可塑性,是不可逆的、不能再回收利用。 3. 通用塑料：一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料 工程塑料：指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6KJ/m2,长期耐热温度超过100°C 的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等的、可代替金属用作结构件的塑料. 4.可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形状的能力。 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力。 可延展性：材科在一个或两个万向上受到压延或拉伸的形变能力。 可纺性：材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。 5.塑化效率：高分子化合物达到某一柔软程度时增塑剂的用量定义为增塑剂的塑化效率。定义DOP的效率值为标准1,小于1的则较有效,大于1的较差. 6.稳定流动：凡在输送通道中流动时，流体在任何部位的流动状况及一切影响流体流动的因素不随时间而变化，此种流动称为稳定流动。 不稳定流动：凡流体在输送通道中流动时，其流动状况及影响流动的各种因素都随时间而变化，此种流动称之不稳定流动。 7. 等温流动是指流体各处的温度保持不变情况下的流动。（在等温流动情况下，流体与外界可以进行热量传递，但传入和输出的热量应保持相等） 不等温流动：在塑料成型的实际条件下，由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下:而且由于粘性流动过程中有生热和热效应，这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差，因此聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。 8. 熔体破裂: 聚合物在挤出或注射成型时，在流体剪切速率较低时经口模或浇口挤出物具有光滑的表面和均匀的形状。当剪切速率或剪切应力增加到一定值时，在挤出物表面失去光泽且表面粗糙，类似于“橘皮纹”。剪切速率再增加时表面更粗糙不平。在挤出物的周向出现波纹，此种现象成为“鲨鱼皮”。当挤出速率再增加时，挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象统称为熔体破裂. 9. 离模膨胀:聚合物熔体挤出后的截面积远比口模截面积大。此种现象称之为巴拉斯效应，也成为离模效应。离模膨胀依赖于熔体在流动期间可恢复的弹性变形。有如下三种定性的解释：取向效应、弹性变形效应（或称记忆效应）、正应力效应。 10. 均匀程度指混人物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。 分散程度指混合体系中各个混人组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎度大。粒径小，起分散程度就高；反之。粒径大，破碎程度小，则分散的不好 11. 塑炼：为了满足各种加工工艺的要求，必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。 混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。 12. 固化速率：是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标准试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与标准试件的厚度的比值（s/mm厚度）来表示，此值愈小，固化速率愈大。 13.成型收缩率：在常温常压下，模具型腔的单向尺寸L 。和制品相应的单向尺寸L之差与 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 >HDPE 2、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 OH CH 2 OH OH CH 2OH CH 2OH HO HOH 2C CH 2 CH 2OH OH H 2 O OH CH 2 OH OH CH 2OH CH 2OH OH CH 2OCH 2 OH CH 2OH H 2O 精心整理 药用高分子材料练习题Ｃ答案 一、名词解释 1.Polymersforpharmaceuticals ：高分子材料是具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。 2.有机高分子：该类大分子的主链结构由碳原子或由碳、氧、氮、硫、磷等在有机化合物中常见的原子组成。 3.加聚反应：单体通过加成聚合反应，聚合成高分子的反应；加聚物的分子量是单体的整数倍。 4.引发剂的引发效率：引发单体聚合的自由基数与分解的自由基数的比值。 5.6 789、％为泊101.答：2.答：3.水。 1.药用包装用塑料和橡胶的常用助剂 答：(一)增塑剂(小分子物质，不应挥发、有毒) (二)稳定剂(稳定自由基、离子、双键等) (三)抗氧剂(首先被氧化分解) (四)填充剂(炭黑) (五)硫化剂(橡胶的化学交联过程必须的) (六)抗静电剂(形成抗静电的平滑层，中和电荷) (七)润滑剂(利于颗粒的流动，提高制品的光洁度) 2.范德华力和氢键的能量≤41.86kj/mol ，而共价键的键能（C-C 键能＝247.50kj/mol ，C-H 键能＝414.93kj/mol ，O-H 键能＝464.73kj/mol ）均较大，为什么高分子化合物不能气化？ 答：虽然范德华力和氢键的能量较小，但高分子化合物中存在成千上万个范德华力和氢键，这样总 精心整理 共的键能，远远大于共价键的键能，因此高分子化合物不能气化。 3、.什么是高分子间作用力，为什么说高分子间的作用力影响高分子化合物的性质？ 答：①高分子间相互作用力是非键合原子间、基团之间和分子之间的内聚力，包括范德华力和氢键。范德华力分为定向力、诱导力和色散力。②虽然高分子中单一原子或基团之间的内聚力较小，但由于高分子化合物的链较长，含有大量的原子或基团之间的内聚力，其总和是相当大的，因此，影响高分子化合物的性质。 4、简述高分子水分散体特点?与有机溶剂或水溶液包衣区别? 答：是指以水为分散剂，聚合物以直径约50纳米—1.2微米的胶状颗粒悬浮的具有良好的物理稳定性的非均相系统，其外观呈不透明的乳白色，故又称乳胶。水分散体显示出低粘度性质，完全消除了有机溶剂，又有效地提高了包衣液浓度，缩短了包衣时间，同时适用于所有薄膜包衣设备， 《高分子加工工程》主要习题 第一章绪论 1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？ 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。 1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 3.研究提高产量和降低消耗的途径。 2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。 A.如何使聚合物产生流动与变形？方法: a.加热熔体； b.加溶剂溶液； c.加增塑剂或其它悬浮液。 B.如何硬化定型？方法：热固性：交联反应固化定型。热塑性：a.熔体冷却b.溶液加热挥发成溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型 3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。 a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 b.结构：组成：非纯聚合物组成方式：层压材料，增强材料，复合材料宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解 4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？ 1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工： 2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化： b.主要发生化学变化： c.既有物理变化又有化学变化： 5. 简述成型加工的基本工序？ 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 2.成型：赋予聚合物一定型样 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 4.修饰：美化制品。 5.装配：粘合，焊接，机械连接等。 6. 简述塑料的优缺点。 优点：a.原料价格低廉；b.加工成本低；c.重量轻；d.耐腐蚀；e.造型容易；f.保温性能优良；g.电绝缘性好。 缺点：a.精度差；b.耐热性差；c.易燃烧；d.强度差；e.耐溶剂性差；f.易老化。 7. 举实例说明高分子材料在汽车、机械、日用品、化工、航天航空工业等领域的应用。 8. 学习高分子材料加工成型原理的目的、意义？ 1、有利于合理的制定加工工艺方案 2、对推广和开发聚合物的应用有十分重要的意义 3、新材料、新制品、新技术、新…… 第二章聚合物成型加工的理论基础 1、名词解释： 书中部分思考题参考答案 第二章高分子材料共混改性 1.什么是相容性，以什么作为判断依据？ 是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。 2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？ 是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。 3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。 （1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。如:天然橡胶-丁苯橡胶。 （2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。 （3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。 （4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区 （5）多重UCST和LCST 4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？ 相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。 （1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。 （2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围 （3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴, 5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。 玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。 玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，完全不溶，就有两个玻璃化温度，部分相容介于前两者之间。 差示扫描量热法(DSC)：DSC测量试样按升温△T所需热量与参比材料同样升温△T所需热量之差，从而定出试样的玻璃化转变T g。 红外光谱法：对于相容的高分子材料共混体系,由于不同高分子材料分子之间有强的相互作用,其所产生的光谱相对两高分子材料组分的光谱谱带产生较大的偏离(谱带频率的移动和峰形的不对称加宽等)，由此而表征相容性的大小。 6.提高相容性的方法有哪些？举例加以解释。 （1）加强基团间的相互作用，例如苯乙烯和含强极性-CN基团的丙烯腈共聚后，就能和许多高分子材料如聚碳酸酯、聚氯乙烯等形成相容体系。 （2）接枝嵌段共聚共混如嵌段共聚共混制取乙丙橡胶与聚丙烯的共混物。 （3）添加第三组份增容剂LDPE／PP共混物中加入含PP和PE嵌段-EPCAR,提高强度。 （4）形成互穿高分子材料网络(IPN) 7.简述增容剂的作用机理，对比反应型增容剂和非反应型增容剂的优劣。 按增容剂与不基体的作用形式可增容剂将分为非反应型和反应型两大类，反应型增容剂是指共混时伴随着化学反应，与共混组分能生成化学键。而非反应型增容剂只起到“乳化剂”的分散作用，降低其相界面间的张力，从而达到增容的目的。 与非反应型增容剂相比，反应型增容剂具有制造成本低、添加量少、增容效果好、增容效率高等特点， 8.试说明高分子材料共混物有哪几种形态结构？ 高分子材料共混物可分为均相和两相结构。 两相结构中又分为：单向连续结构，两相互锁或交错结构，相互贯穿的两相连续结构。 9.以具体实例说明弹性体增韧，非弹性体增韧、无机粒子的增韧机理。 应用广泛的高分子材料 功能高分子材料 【学习目标】 1、了解常见功能高分子材料的成分及优异性能，了解“三大合成材料”的结构、性能和用途； 2、了解功能高分子材料在人类生产、生活中的重要应用，了解治理“白色污染”的途径和方法； 3、了解各类功能高分子材料的优异性能及其在高科技领域中的应用； 4、以合成高分子化合物的背景，了解有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。 合成材料品种很多，按用途和性能可分为合成高分子材料（包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等）；功能高分子材料（包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等）和复合材料。其中，被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。 【要点梳理】 要点一、塑料【应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#应用广泛的高分子材料 功能高分子材料】 1．塑料的成分。 塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。如，提高柔韧性的增塑剂，改进耐热性的热稳定剂，防止塑料老化的防老化剂，赋予塑料颜色的着色剂等。 3．几种重要的塑料的性质。 （1）聚乙烯塑料的性质。 ①聚乙烯塑料无嗅、无毒、具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达－ 100℃；化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的腐蚀；常温下不溶于一般溶剂，吸水性小；电绝缘性能优良。 ②聚乙烯塑料品种很多，应用广泛，主要有：薄膜（低密度聚乙烯，有良好的透明度和一定的抗拉强度）用于各种食品、医药、衣物、化肥等的包装；中空制品（高密度聚乙烯，强度较高）用于塑制各种瓶、桶、罐、槽等容器；管板材（高密度聚乙烯）用于铺设地下管道和建筑材料；纤维（线型低密度聚乙烯）用于生产渔网绳索；包覆材料，用做包覆电缆、电线的高频绝缘材料。 （2）酚醛树脂。 ①酚醛树脂是用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。 ②酚醛树脂属于热固性塑料，体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。 ③酚醛树脂主要用做绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。 要点二、合成纤维【应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#合成纤维】 1．化学纤维是人造纤维和合成纤维的统称。 天然纤维：如棉花、羊毛、麻等 化学纤维： 人造纤维：如黏胶纤维 合成纤维：如“六大纶”、光导纤维等 纤维 2.分别区分“通用塑料”与“工程塑料”,“热塑性塑料”与“热固性塑料”,“简单组分高分子材料”与“复杂组分高分子材料”,并请各举2～3例。 答:通用塑料:一般指产量大、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:就是指拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的,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; 工程塑料就是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,就是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料,耐热性在100℃以上,主要运用在工业上”。 热塑性塑料:加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程就是可逆的,可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚,氯化聚醚等都就是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都就是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动、冷却变硬的过程就是物理变化;) 热固性塑料:第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化就是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。正就是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状与尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前就是线型或带支链的,固化后分子链之间形成化学键,成为三维的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱与聚酯、有机硅等塑料,都就是热固性塑料。 简单组分高分子材料:主要由高聚物组成(含量很高,可达95%以上),加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如:PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料:复杂组分塑料则就是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成,如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如:PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料,经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1）人造纤维: 又称再生纤维,以天然聚合物为原料,经过人工加工而改性制得。如:粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2）合成纤维: 以石油、天然气等为原料,通过人工合成与纺丝的方法制成。如:涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3.高分子材料成型加工的定义与实质。 高分子材料成型加工就是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下,聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动,并取得所需要的形状,然后设法保持取得的形状(即硬化),流动-硬化就是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就就是一个定构的过程,也就就是使聚合物结构确定,并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围,并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答:晶态聚合物:Tm～Td;非晶态聚合物:Tf～Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说,在不结晶或结晶度低时,最高使用温度就是Tg,当结晶度达到40%以上时,晶区互相连接,形成贯穿整个材料的连续相,因此在Tg以上仍不会软化,其最高使用温度可提高到结晶熔点。 熔点(Tm):就是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3.为什么聚合物的结晶温度范围就是Tg～Tm？ 答:T>Tm 分子热运动自由能大于内能,难以形成有序结构 T 《高分子材料导论》思考题 第一章材料科学概述 1．试从不同角度把材料进行分类，并阐述三大材料的特性。 按化学组成分类：金属材料无机材料.有机材料（高分子材料） 按状态分类:气态。固态：单晶.多晶.非晶.复合材料.液态 按材料作用分类:结构材料，功能材料 按使用领域分类：电子材料。耐火材料。医用材料。耐蚀材料。建筑材料 三大材料：（1）金属材料富于展性和延性，有良好的导电及导热性、较高的强度及耐冲击性。（2）无机材料一般硬度大、性脆、强度高、抗化学腐蚀、对电和热的绝缘性好。 （3）高分子材料的一般特点是质轻、耐腐蚀、绝缘性好、易于成型加工，但强度、耐磨性及使用寿命较差。 2．说出材料、材料工艺过程的定义。 材料——具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。 由化学物质或原料转变成适用于一定用场的材料，其转变过程称为材料化过程或材料工艺过程。 3．原子之间或分子之间的结合键一般有哪些形式？试论述各种结合键的特点。 离子键：无方向性，键能较大。由离子键构成的材料具有结构稳定、熔点高、硬度大、膨胀系数小的特点。共价键：具有方向性和饱和性两个基本特点。键能较大，由共价结合而形成的材料一般都是绝缘体。金属键：无饱和性和方向性。具有良好的延展性，并且由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电、导热性能。 4．何为非晶态结构？非晶态结构材料有何共同特点？ 原子排列近程有序而远程无序的结构称为非晶态结构或无定形结构，非晶态结构又称玻璃态结构。共同特点是：结构长程无序，物理性质一般是各向同性的；没有固定的熔点，而是一个依冷却速度而改变的转变温度范围；塑性形变一般较大，导热率和热膨胀性都比较小。 5．材料的特征性能主要哪些方面？ 热学、力学、电学、磁学、光学、化学等性能 6．什么是材料的功能物性？材料的功能物性包括哪些方面？ 功能物性，是指在一定条件下和一定限度内对材料施加某种作用时，通过材料将这种作用转换为另一形式功能的性质。包括：1热电转换性能2光－热转换性能3光－电转换性能 一、名词解释 1.药用高分子材料：主要指在药物制剂中应用的高分子辅料及高分子包装材料。 2.药用高分子材料学：主要介绍一般高分子材料的基础理论知识及药剂学中常用的高分子材料的结构、制备、物理化学性质及其功能与应用。 3.药用辅料：在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分。广义上指将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，若为高分子则称为药用高分子辅料。 4.高分子化合物（高分子）：分子量很高并由多个重复单元以共价键连接所形成的一类化合物。 5.单体：必须含有能使链增长活性中心稳定化的吸电子基团 6.聚合度：大分子重复单元的个数 7.重复单元：重复组成高分子的最小的结构单元。 7.结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团 8.均聚物:在合成高分子时,由一种单体成分反应生成的聚合物。 9.共聚物:由两种或多种不同的单体或聚合物反应得到的高分子。 10.高分子链结构：单个高分子链中原子或基团间的几何排列 11.近程结构：单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构，又叫一次结构或化学结构 12.远程结构：单个分子在整个分子链范围内的空间形态和构象，又叫二次结构 13.聚集态结构：单位体积内许多大分子链之间的排列、堆砌方式，也称三次结构 14.键接顺序：是指高分子链各结构单元相互连接的方式. 15.功能高分子：具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。 16.线型高分子：每个重复单元仅与另外两个单元相连接，形成线性长链分子。 17.支化高分子：当分子内重复单元并不都是线性排列时,在分子链上带有一些长短不一的分枝,这类高分子称为支化高分子 18.支链：支化高分子链上带有的长短不一的分枝称为支链。 19.体型高分子或网状高分子：线型高分子或支化高分子上若干点彼此通过支链或化学键相键接可形成一个三维网状结构的大分子，称为体型高分子或网状高分子。 20.交联：由线型或支链高分子转变成网状高分子的过程叫做交联。 21.端基：高分子链终端的化学基团 22.单键内旋转：高分子主链中的单键可以绕键轴旋转，这种现象称为单键内旋转． 25.玻璃化温度Tg： 27.取向态结构：聚合物在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列形成的结构。 31.织态结构：不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间的堆砌排列。 32.聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。 33.加聚反应：单体经过加成聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。 34.自由基引发剂：是在一定条件下能够分解生成自由基，并能引发单体聚合的化合物。 39.自由基共聚合：共聚物若使用自由基作为聚合的引发剂时，称为自由基共聚合。 40.离子型聚合：链增长活性中心为离子的聚合反应称为离子型聚合。 41.活性链：链活性中心直到单体消耗完仍保持活性称为活性链 开环聚合：环状单体在引发剂或催化剂作用下开环，形成线性聚合物的反应。 42.缩聚反应：是由含有两个或两个以上官能度的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合物，同时析出低分子副产物的化学反应。 45.本体聚合：不加其它介质，只有单体本身，在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应。 46.溶液聚合：把单体和引发剂溶在适当溶剂中进行聚合。 47.悬浮聚合：是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。 48.乳液聚合：单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。 第一章绪论 1.什么是功能高分子？ 带有特殊功能基团并具有功能性的聚合物就是功能高分子。 一般认为：其具有普通高分子的结构性质，同时具有一定的功能，主要指具有物质、能量和信息的贮存、传递、转化等作用的高分子。 一次功能：当向材料输入的能量和从材料输出的能量属同种形式，材料只能起到能量传送部件的作用，这种功能称为一次功能。（如导电、导热） 二次功能：当向材料输入的能量和输出的能量是不同形式时，材料起能量转换部件的作用，这种功能称为二次功能。 高分子的功能：（1）化学功能－离子交换、催化、氧化还原（2）物理功能－导电、热电、压电、磁记录。（3）生物功能－医用高分子 2.功能高分子的主要种类？（1）离子交换树脂（2）高分子吸水材料（3）高分子功能膜（4）液晶高分子（5）导电高分子6）医用高分子（7）感光高分子（8）其他功能高分子（智能高分子磁性高分子高分子催化剂树形高分子超疏水材料） 1.离子交换树脂是由交联结构的高分子骨架与能离解的基团两组分构成的不溶性、多孔的、高分子电解质。 ? 功能：能在液相中与带相同电荷的离子进行交换，此交换反应可逆的，即可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复到原有状态（再生），可反复使用。 3.合成功能高分子的一般方法？ 通过化学或者物理的方法将功能基与高分子骨架相结合，实现预定功能。 ①. 分子合成化学方法：分子结构设计、官能团设计、引入感光功能集团则赋予了材料感光性。措施：共聚、接枝、嵌段共聚、交联、官能团的引入、模板聚合等 ②. 特殊加工物理方法：把高分子加工成极薄的膜，把高分子纤维化，如人造羊毛（介绍其主体结构）有些功能高分子极难加工，如光缆、导电、聚丙烯 ③. 复合手段：如将高分子中掺入银粉得到导电高分子。复合两种或几种高分子：纤维复合、层叠复合、细粒复合、互穿网络等方法，可得新功能。(1、功能性小分子的高分子材料化2、高分子材料的功能化)聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET)----涤纶丙烯腈-丙烯酸酯共聚物----腈纶聚己二酰己二胺纤维(PA66)----锦纶66聚乙烯醇缩甲醛----维纶聚丙烯纤维(PP)----丙纶聚胺酯弹性纤维(PU)----氨纶聚间苯二甲酰间苯二胺纤维----芳纶1313聚氯乙烯纤维(PVC)----氯纶 链段：从高分子链中划分出来的最小运动单元 柔顺性：高分子链能改变其构象的性质 近程结构：即第一层次结构，指单个高分子的一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构 远程结构：即第二层次结构，指单个高分子的大小和在空间所在的各种形态 结构：组成高分子不同尺度的结构单元在空间的排列 构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列 构象：由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态 高弹性：小应力作用下，由于高分子链段的运动而产生的很大的可逆变形 强迫高弹性：玻璃态聚合物在外力作用下，出现的高弹形变 力学松弛：高聚物的力学性质随时间的变化表现的性质 蠕变：在恒温恒负载下，高聚物材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象5 应力松弛：在恒温和保持形变不变的情况下，高聚物内部应力随时间延长逐渐衰减的现象 滞后现象：在交变应力作用下，高聚物应变落后于应力变化的现象 内耗：橡胶及其他高分子材料在形变过程中，一部分弹性形变转变热能的损耗的现象 冷拉：高聚物材料的低温下受外力作用而产生大变形的现象 银纹屈服：在拉伸应力作用下，高聚物某些脆弱部分由于应力集中而产生空化条纹形变区 剪切屈服：高聚物在拉伸或压缩应力作用下，与负载方向呈45度截面上产生最大剪切力，从而引发高分子链沿最大剪切面方向上产生滑移形变，从而导致材料形状扭的现象 高聚物材料发生脆性断列时，其断裂面比较光滑；韧性断裂时，由于分子间滑移，断裂面较为粗糙，有凹凸不平的丝状物 流变性：物质流动与变形的性能及其行为表现 牛顿流体：流动规律符合牛顿粘性定律的流体 剪切流动：产生横向速度梯度的场的流动 拉伸流动：产生纵向速度梯度的场的流动 剪切变稀流体：随剪切应力或剪切速率的升高表观黏度降低的流体 挤出胀大：橡胶等高聚物熔体基础口型后，挤出物的尺寸及断面形状与口型不同的膨胀 可塑度：施加一定负载在一定温度的时间下，测定形变负载移去后变形保持的能力 切力增稠流体：随剪切速率增加，切应力增加的速率增大，即切黏度随切应力。剪切速率的增大而上升的流体 熔融指数：由标准熔体流动速率测定仪测定，用来表征热塑性塑料的流动性 门尼黏度：一定温度（100）一定转子速度（2r/min）条件下测定未硫化胶对转子的转动阻力。橡胶工业中作为胶料流动的指标 焦烧：所谓焦烧，是胶料在硫化前的操作或停放过程中，发生了不应有的提前硫化现象。其表现为在胶料中有较硬的硫化小粒子存在，胶料塑性明显减少。 1．高分子特征： 1分子量很高或分子链很长2数目很大的结构单元通过共价键重复连接而成3结构具有不均一性4大多数高分子分子链有一定柔顺性 2.线性：细长的线/能溶解熔融，易加工成型 支链性：空间中二维增长形成/更以溶解，强度低，易老化 交联型：三维网状大分子/不溶解，能溶胀，不熔融，强度高，弹性好 3.柔顺性比较：1）PE>PP>PS取代基体积，单键内旋转位阻大，柔顺性差2）PP>PVC>PAN 取代基极性大，分子间的相互作用大，分子链内旋转受阻，柔顺性差3）氯丁橡胶〉PP>PVC取代基数目多，非键合原子数目多，阻力大4）BR>NR>SBR取代基体积大（同1） 4.结晶度：指结晶部分用质量或体积表示的百分数 结晶度对高聚物性能的影响：1）力学强度模量增大，韧性抗冲击强度降低2）光学性质透明度降低3）耐热性抗渗透性增强 5.取向方式：1）单轴，取向方向上强度增加，垂直与取向方向上强度降低2）双轴，平面方向上强度增加 6.高分子热运动的特点：1运动单元多重性（键长键角原子链节链段大分子链）2高分子运动的时间依赖性（松弛特性大分子运动需要较长时间）3高分子运动温度依赖性（运动单元松弛特性的温度依赖性） 7、试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线加以解释，并简单介绍一下其影响因素。 2）原因：a分子链长度不够一个链段长度时运动单位为大分子，所以Tg、Tf重合，M↑分子链解冻需Q↑Tg↑ b M>链段M，运动单元为整个大分子和链段，体现链段运动的高弹态出现。链段大小主要取决于分子链段柔顺性和邻近分子间的相互影响，所以，Tg不变，M↑大分子间相对位移阻力↑，所以Tf↑ 10．影响玻璃化转变温度Tg的因素 1）分子结构的影响：柔性增加，Tg下降 北京化工大学2011——2012学年第一学期 《高分子材料基础理论》期末考试试卷 班级：姓名：学号：分数： 一、选择题（多项选择，每题2分，共20分） 1 下列聚合物中，碳链聚合物有( )。 A 聚氯乙烯 B聚酰胺 C 聚甲基丙烯酸甲酯 D 聚碳酸酯 2 常用高聚物结晶度的测试方法有（）。 A 扫描电镜 B 差示扫描量热仪DS C C 热膨胀计 D X射线衍射 3 下列聚合物中，单根高分子链柔顺性最大的是( )。 A 聚氯乙烯 B 聚丙烯(全同) C 聚二甲基硅氧烷 D 聚苯乙烯 4 下列高聚物中本体（不加添加剂）透明的聚合物有（）。 A 聚丙烯 B 聚氯乙烯 C 聚碳酸酯 D 聚乙烯 5 高分子的远程结构主要包括（）。 A 单体单元的化学组成 B 高分子的大小 C 高分子的形状 D 高分子的构象 6 下列有关高聚物分子量及分子量分布对材料性能的影响，描述正确的有 （）。 A 分子量增大，材料的表观粘度增大 B 分子量增大，材料的拉伸强度增大 C 分子量分布较宽，对改善材料的加工性能有利 D 分子量增大，材料的流动性增加 7 在挤出和注射成型前必须要进行严格干燥的高聚物有（） A 聚乙烯 B 聚氯乙烯 C 尼龙 D 聚甲基丙烯酸甲酯 8 能提高高分子材料强度的措施包括（）。 A 交联 B 降低结晶度 C 添加增塑剂 D 添加玻璃纤维 9 从分子运动观点分析，下列高聚物中抗蠕变能力最强的是( ) A 聚苯醚 B 聚四氟乙烯 C 聚氯乙烯 D 聚乙烯 10 高聚物的零切粘度越高，说明其( ) A 分子间作用力越小 B 分子链越柔顺 C 分子链越刚硬或者分子间作用力越大 D 表观粘度对温度越敏感 二填空题（每空1分，共25分) 1.高分子化合物是指分子量很高，并由（ 1 ）连接的一类化合物，分子量通常高达（ 2 ），高分子英文表述为（ 3 ）。 2.根据聚合反应机理，聚合反应可分为两大类，大分子链瞬时形成，延长反应时间对分子量影响不大的聚合反应是（ 4 ）；延长反应时间能提高聚合物分子量的聚合反应是（ 5 ）。 3 高分子共聚物的结构单元连接方式有交替共聚、（ 6 ）共聚、接枝共聚和（ 7 ）共聚。 4.高分子链的链段越长，则柔顺性越（ 8 ），T g（ 9 ），注射成型模温（ 10 ）。 5.高聚物分子运动的特点是（ 11 ）的多重性，（ 12 ）依赖性和（ 13 ）依赖性。 6.高聚物的高弹性特点是弹性形变（ 14 ），弹性模量（15）。 6 三分析比较排序，并说明理由（每题5分，共10分）。 1 按玻璃化转变温度排序 聚乙烯聚丁二烯聚苯乙烯聚碳酸酯 2 按结晶能力高低排序 高密度聚乙烯无规聚丙烯等规聚苯乙烯等规聚丙烯 四简答题（每题5分，共15分） 1 简述聚丙烯与聚苯乙烯取向结构的不同。 2 聚碳酸酯和聚乙烯的加工中，为了降低熔体的粘度，增大其流动性，可以采 用提高温度或增大剪切速率的方法。问这两种材料分别选择哪种方法更有效，说明原因。 3 请解释轮胎高速长时间行驶造成的内层温度急剧上升现象。高分子物理何曼君版课后思考题答案
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