四川大学高分子材料设计与应用题目精选-论述题(附答案)

2011级PSE东四-335-Fullroom荣誉出品Nopains,nogains11.合成纤维有那几种主要纺丝方法？为什么不可以采用熔体纺丝的方法加工聚丙烯腈纤维？如果你想采用熔体纺丝方法加工聚丙烯腈纤维，你需要从原料上作那些改进？请说明原因。有熔体纺丝，湿法纺丝，干法纺丝。因为聚丙烯腈在220度到230度发生软化并分解，所以不能用熔体纺丝。要想采用熔体纺丝加工聚丙烯腈纤维就必须降低它的熔点，可以在在聚丙烯腈大分子上引入能形成柔性链的共聚单体,并通过控制共聚物的序列结构和分子质量来降低聚丙烯腈的熔点,以制造可熔融的聚丙烯腈树脂,并通过非增塑熔融纺丝制得纤维。2.对比聚乙烯和聚丙烯的结构，分别阐述他们的性能和应用。1写出聚乙烯与聚丙烯的结构式，对比两者结构上的差异（2分）。2聚丙烯分子链上有一侧基，侧基的存在增加了空间位阻，使分子链的柔性降低，刚性增大，所以聚丙烯的强度、硬度、耐热性和化学稳定性比聚乙烯好，抗冲击性能和耐低温性能比聚乙烯差，所以聚丙烯比聚乙烯更适合作结构件和重型包装制品，如手柄、方向盘、风扇叶片、洗衣机外壳、电视机外壳、电话机外壳、电冰箱内衬、重包装薄膜、编织袋等(3分)。3由于聚丙烯侧基的存在，使分子链上交替出现叔碳原子，叔碳原子上的氢极易受氧的进攻，导致其耐氧化性和耐辐射性差，即耐老化性能差，所以聚丙烯难于用于户外制品，如遮阳棚等（3分）。4由于聚丙烯侧基的存在，使分子链的距离增大，密度降低，所以聚丙烯单丝可以生产绳索和鱼网等（2分）。4.玻璃纤维增强环氧树脂和玻璃增强不饱和树脂的主要性能和应用领域。玻璃纤维增强环氧树脂：1.剪切强度最高2.尺寸稳定性好3.电绝缘性能好4.微波透过性好5.良好的耐腐蚀性能应用：1.做高压电弧环境下工作的结构材料2.用作覆铜箔板玻璃增强不饱和树脂：1.加工性能好2.透光性好3.固化时收缩率太大应用：可用作蜂窝材料5.MF、UF、NF、RO膜的名称、膜孔径的大致范围，驱动力和主要应用领域。微滤膜MF超滤UF纳滤NF反渗透RO孔径：0.05～3mm跨膜压：5~50psi(0.3~3.3bar)应用：淀粉、细菌、蛋白质等大分子分离孔径：0.005～0.1mm跨膜压：高于微滤膜切割分子量：1,000～500,000应用：用于中小分子分离，如血液中的尿素、肌酐等孔径：约1nm跨膜压：高于超滤膜切割分子量：200～300应用：水的软化、反渗透膜用水的预处理等。孔径：4to8Å跨膜压：35~100atm，高于超滤膜切割分子量：25～150应用：脱盐、制备用于细胞培养和微电子行业的超纯水6.水性涂料和溶剂性涂料的优缺点水性涂料的优点：2011级PSE东四-335-Fullroom荣誉出品Nopains,nogains21.水性涂料以水作溶剂，节省大量资源；降低了对大气污染；水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。2.水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；水性涂料对材质表面适应性好，涂层附着力强。缺点：以水作分散剂，黏度小，存储过程中颜料等易沉淀，施工时涂膜不丰满，易流挂。溶剂型涂料的优点：可以制得高光泽的色漆。缺点：含大量的可挥发溶剂，在环保方面受到很大压力。7.运动装大多选用细旦丙纶作为里层，棉或涤纶为外层的双层织物，为什么？请给出适当的解释？细旦纶纤维织物由于其芯吸效应，导汗透气，穿着时可保持皮肤干爽，出汗后没有棉织物的凉感，也没有其它合成纤维的闷热和汗臭感，从而提高了织物的舒适性和卫生性。所以适合做里层，而涤纶和棉的初始模量高，抗变形和耐磨性都好，耐日光性好，对一般的氧化剂稳定，不易发霉，但是缺乏亲水基团，所以透气性差，适合做外层。8.按应用对塑料进行分类，每一类型的塑料给出一个代表性的例子。按应用可分为通用塑料和工程塑料两大类，通用塑料有聚氯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯等，工程塑料有聚酰胺，聚碳酸酯，聚甲醛等。9.请问主要有哪几种膜材料？膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。10.从分子结构出发论述聚丙烯、聚氯乙烯耐热性的特点，并讨论改进它们耐热性的方法。丙烯（PP）由丙烯单体聚合而成，其分子式为-[-CH2--CH(CH3)-]-n。从分子结构看，由于分子侧脸上存在甲基，使它与聚乙烯相比，具有刚性高，力学强度好，耐热性好的特点。耐热剂通过特殊的化学反应作用，在少量使用的条件下，能够有效增加PP的热变形温度聚氯乙烯（PVC）由氯乙烯聚合制得，其分子式是[―CH2―-CHCl―]n。其耐热性和热稳定性差。在75~80℃变软，在空气中超过150℃就会缓慢释放出HCL,而HCL会对聚氯乙烯的降解起自催化作用。若超过180℃则快速分解，急剧放出HCL。由于聚氯乙烯的降解过程是一个自催化过程，因此其稳定化主要是通过添加酸吸收剂，降低HCL对其的降解催化常用的稳定剂包括各种碱式铅盐，如三盐基硫酸铅，二盐基亚磷酸铅等。11.常见的特种橡胶有哪些？指出它们各自的优点和不足之处及主要用途。特种橡胶种类优点缺点主要用途2011级PSE东四-335-Fullroom荣誉出品Nopains,nogains3丁腈橡胶NBR(丁二烯和丙烯腈合成)耐非极性脂肪烃和芳香族化合物。耐磨性、耐热性比天然橡胶和氯丁橡胶好耐寒性差。物理机械性能低，耐低温性差，弹性较低，电绝缘性不好。加工困难，耐臭氧性低生产耐油胶管和阻燃输送带，如油箱、耐油胶管、密封圈、化工衬里、耐油运输带及各种耐油、减震制品。也用作耐磨胶板和耐磨零件。硅橡胶（主链由硅氧原子交替构成）分子间作用力强，分子链柔顺。耐老化性和电绝缘性好，透气率为普通橡胶的几十倍甚至几百倍。加工性能好，无毒、无味、可多次长时间承受高压蒸汽消毒和煮沸消毒。既耐热又耐寒。抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶。耐热密封垫片、O形圈、油封、各种高温电线电缆的绝缘层及透气橡胶薄膜。食品、疗工业等。氟橡胶（主链或侧链上含有氟原子）高化学稳定性，是弹性体中耐介质性能最好的一种。耐腐蚀性突出，耐油性接近丁腈橡胶，耐热性与硅橡胶相似。极好的耐候耐老化性，耐臭氧。优良的物理机械性能。透气性较小。容易产生早期破坏。用于油压系统、燃料系统和耐化学药品的密封装置以及高真空、超真空用O形密封等。12.写出聚乳酸和聚乙醇酸的结构式，并从分子结构上解释为什么聚乳酸的水解速度小于聚乙醇酸？（提示：乳酸HO-CH(CH3)-COOH;乙醇酸HO-CH2-COOH）聚乳酸结构式为：聚乙醇酸结构式：上述—CH3换为H即可13.何谓熔体纺丝？何谓溶液纺丝？列出两种主要的溶液纺丝方法。为什么有的聚合物不可2011级PSE东四-335-Fullroom荣誉出品Nopains,nogains4以采用熔体纺丝方法加工成纤维？熔体纺丝是将聚合直接得到的聚合物熔体或聚合物切片通过螺杆挤出机熔融成熔体以后，通过过滤、挤出到空气中凝固成型的方法。溶液纺丝是将高聚物的溶液进行纺丝加工的方法。主要的溶液纺丝法有：湿法纺丝和干法纺丝。理论上来讲，所有能进行熔融而在粘流态下不显著分解的成纤高聚物都能采用熔体纺丝进行生产，但作为一种具有实用价值纤维，应该具有良好的耐热性，一般要求在150℃下形状稳定不变；而如果成纤高聚物的熔点（流动温度）过高，则会使纺丝成型技术困难。此两种条件限制了熔体纺丝高聚物的种类。14.塑料的分类方法有哪几种？塑料的主要成型方法有哪几种？根据组分数目分类可分为：单一组分和多组分塑料；根据受热后形态性能表现不同分为热塑性和热固性塑料；根据材料的使用范围分为通用和工程塑料。塑料的成型方法主要有：挤出成型、注射成型、压延成型、模压成型、吹塑成型、滚塑成型、流延成型、浇铸成型、固相成型等。16.为什么水性涂料近年来得到较快的发展？具有减少环境污染，改善操作和施工环境，节省大量有机溶剂的优点，而成为涂料工业的发展方向之一。17.简述成纤聚合物的基本性质。抗拉强度高、柔软但延伸率低、耐磨、高熔点。（纤维的性能要求）对称的无支链的聚合物（高结晶度的提高线性分子取向–这是关键，高结合能），强的分子间推动力。（纤维的结构要求）18.什么叫热塑性弹性体？热塑性弹性体有哪些优点和不足之处？热塑性弹性体：也成热塑性橡胶，是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料。在正常使用温度下，热塑性弹性体具有不同的两相：一相为流体，另一相为固体，并且两相之间存在相互作用。也就是说，它们是由在主链上通过形成硬链段的树脂相和软链段的橡胶相，相互牢固组合在一起而成的。即在常温下显示橡胶特性，高温下又能塑化成型的高分子材料；既具有类似于橡胶的力学性能及使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和回收，它在塑料和橡胶之间架起一座桥梁。优点：1.物理性能优越。力学性能可比硫化橡胶，但无须硫化交联；硬度范围宽阔；耐拉伸性能优异。2.化学性能优越。无毒；具有良好的抗紫外线辐射及抗氧化性能，可使用于户外环境；可在溶剂中加工，可短期浸泡于溶剂或油中。3.生产加工具有优势缺点：与传统橡胶相比，热塑性弹性体的耐热性稍差，且随着温度上升而物性下降幅度较大，因而适用范围受到限制。同时，压缩变形、弹回性、耐久性等与传统橡胶相比均较差，价格上也往往高于同类的橡胶。19.试述聚苯乙烯的性能和用途，针对聚苯乙烯性能上的主要缺点，工业上用哪些方法进行改性，并简述改性聚苯乙烯的用途。写出聚苯乙烯的结构式。2011级PSE东四-335-Fullroom荣誉出品Nopains,nogains5聚苯乙烯大分子链为-C-C-饱和烃，无极性基团，具有良好的电绝缘性，适合作电视机、录音机和各种电器的配件、壳体以及高频绝缘材料（如高频电容器）等；聚苯乙烯吸湿性小，可用于潮湿环境中。聚苯乙烯侧基为体积庞大的苯环，分子结构不对称，大分子链运动困难，使聚苯乙烯呈现刚性、脆性以及耐低温性差，制品易产生内应力，所以常对聚苯乙烯进行改性，如高抗冲聚苯乙烯、ABS等，改性后的聚苯乙烯可用于各种壳类材料、机械配件和汽车配件等聚苯乙烯侧基在空间的排列为无规结构，所以聚苯乙烯是无定型聚合物，具有很高的透明性，可作为光学材料用于光学仪器，如灯罩、仪器罩壳以及透明包装容器等；光泽性好，用于日常用品，如儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子、牙刷把、笔杆及其它文具等。侧基的存在，主链上α氢原子活泼，易被氧化产生黄变，但另一方面，苯基的存在又赋予了它较高的耐辐射性能，所以其耐候性能不理想，不宜长时间用于户外。聚苯乙烯耐热性能不高，热变形温度70-90℃。发泡聚苯乙烯可作防震包装材料和保温隔热材料。20.涂料的主要成分有哪些？为什么水性乳胶涂料需要加增稠剂？主要成分：基料、颜料、溶剂、助剂水性涂料以水作分散剂，粘度小，存储过程中颜料等易沉淀，施工时涂膜不丰满，易流挂。因此必须对水性乳胶涂料的粘度进行调控，以满足涂料存储、施工对黏度的要求。常用的方法为加入增稠剂来调节涂料黏度，同时有助于减缓颜料粒子的沉降，增加颜料粒子的分散性。21.什么叫智能凝胶？pH敏感的智能凝胶分子结构上有什么特点？22.比较热固性塑料与热塑性塑料在性能方面的主要区别。并且说明产生这种差别的主要原因。根据受热后形态性能表现的不同，可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料受热后软化，冷却后又变硬，这种软化和变硬可重复、循环，因此可以反复成型；热固性塑料是由单体直接形成网状聚合物或通过交联线型预聚体而形成，一旦形成交联聚合物，受热后不能再回复到可塑状态。因此，对热固性塑料而言，聚合过程(最后的固化阶段)和成型过程是同时进行的，所得制品是不溶不熔的。23.在血液透析中使用的透析膜与海水淡化中使用的反渗透膜有明显区别，试将其与微滤膜和纳滤膜进行对比，比较其在膜孔径、操作条件、适用范围等方面的区别。透析膜是膜孔径在1μm以下的有机高聚物的均质膜，目前主要用于人工肾的纤维素渗析膜。操作条件是存在浓度差。其它的见最后一次课堂考试第二题。24.纺丝方法与聚合物的性能有关，给定一种聚合物，如何判断用什么方法纺丝。具有较好的耐热性而熔点又不是很高的聚合物适于熔体