高分子材料基础复习题答案

高分子复习一、名词解释1、单体单元：与单体分子的原子种类和各种原子的个数完全相同、仅电子结构有所改变的结构单元。2、重复单元：重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。也称重复单元、链节。3、构型：指分子中由化学键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。4、构象：是指分子中的原子或原子团由于C－C单键内旋转而形成的空间排布(位置、形态)，是物理结构。5、柔顺性：高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。6、熔体纺丝：是将聚合物加热熔融，通过喷丝孔挤出，在空气中冷却固化形成纤维的化学纤维纺丝方法。7、胶粘剂：它是一种能够把两种同类或不同类材料紧密地结合在一起的物质。8、生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶，一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶于有机溶剂。9、硫化胶：混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。一般不溶于溶剂。10、应变：材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称应变或形变，通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化来表征。11、弹性模量：是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小。是材料刚性的一种表征。12、塑料：塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件（温度、压力等）下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料。13、功能高分子材料：具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物。14、复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料。15、缩聚反应：通过单体分子中的某些官能团之间的缩合聚合成高分子的反应。16、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。17、单体:二、判断正误，正确的√，错误的×。（每题2分）（1）高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大（√）。（2）单体单元就是单体（╳）。（3）分子间作用力增大，柔顺性也变大（╳）。（4）对同一聚合物而言，分子量对结晶速度有显著影响。在相同条件下，一般分子量低结晶速度快（√）。（5）玻璃化温度是非晶态热塑性塑料使用的上限温度，是橡胶使用的下限温度（√）。（6）重复单元和结构单元总是相同（╳）。（7）涂料可以在物体表面形成一层保护膜，对制品具有保护作用（√）。（8）橡胶硫化的实质是使线型橡胶分子交联形成立体网状结构（√）。（9）玻璃态、高弹态和粘流态称为非晶态聚合物的三种力学状态（√）。（10）聚合物分子的运动是一个松弛过程（√）。（11）聚合物的分子运动与温度无关（╳）。（12）聚合物的力学性能指的是其受力后的响应（√）。（13）成膜物质是涂料中的主要物质（√）。（14）聚丙烯是所有合成树脂中密度最小的一种（√）。（15）交联技术是提高PE性能的一种重要技术（√）。（16）热固性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动状态（╳）。（17）顺丁橡胶的低温性能好，可在寒带地区使用（√）。（18）乙丙橡胶具有突出的耐臭氧性能（√）。三、根据聚合物的简称写出其名称LDPE低密度聚乙烯HDPE高密度聚乙烯UHMWPE超高分子量聚乙烯（Ultra-highmolecularweightPE）PP聚丙烯PS聚苯乙烯PVC聚氯乙烯PMMA聚甲基丙烯酸甲酯PA66聚己二酰己二胺（尼龙66）PC聚碳酸酯POM聚甲醛PU聚氨酯PET聚对苯二甲酸乙二酯EPR乙丙橡胶CR氯丁橡胶四、问答题1、按主链结构分，高分子材料分为哪几类？答：1）碳链高分子，其主链完全由碳原子组成。如，聚乙烯，聚丙烯，其特点是不溶于水，可塑性好（可加工性），但耐热性差。2）杂链高分子，主链除碳原子外，还含氧、氮、硫等杂原子。如，聚乙二醇，其特点是具有极性，易水解、醇解，耐热性比较好，强度高。可用作工程塑料。3)元素有机高分子，主链上没有碳原子，主链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组成。如硅橡胶，能在-123℃使用，耐低温性好。其特点是具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。2、按照连接方式，共聚物的序列结构分为哪几类？答：由两种以上的单体键合而成的聚合物叫共聚物。以A、B两种单体单元所构成的共聚物为例，可分为：1）交替共聚物：即两种结构单元交替排列。ABABABABABABABA2）无规共聚物：即两种高分子无规则地平行联结。AABABBAA3）嵌段共聚物：即两种结构单元嵌段排列。AAAAAABBBBBAAAAAA4）接枝共聚物：即将一种高分子作为主链，将另一种高分子作为支链。AAAAAAAAAAAAABB无规、交替——改变了结构单元的相互作用状况，因此其性能与相应的均聚物有很大差别。嵌段、接枝——保留了部分原均聚物的结构特点，因而其性能与相应的均聚物有一定联系。3、简述聚合物力学三态的分子运动特点。答：1）玻璃态：温度低，链段的运动处于冻结，只有侧基、链节、链长、键角等局部运动，形变小；2)高弹态：链段运动充分发展，形变大，可恢复；∆热运动的能量还不足以使整个分子链产生位移。∆此状态下高聚物表现出类似于橡胶的性质，受较小的力就可以发生很大的形变（100%~1000%），外力除去后形变可完全恢复。∆高弹态是高分子特有的力学状态，在小分子化合物中不能观察到。3)粘流态：链段运动剧烈，导致分子链发生相对位移，形变不可逆。4、简述聚合物的分子运动的特点。答：1）聚合物的分子运动具有多重性；具体包括到有：1.整链的运动，即以高分子链为一个整体作质量中心的移动，即分子链间的相对位移。2.链段的运动，即由于主链σ键的内旋转，使分子中一部分链段相对于另一部分链段而运动，但可以保持分子质量中心不变（宏观上不发生塑性形变）。3.链节的运动，即指高分子主链上几个化学键（相当于链节）的协同运动，或杂链高分子的杂链节运动。4.侧基、支链的运动，即侧基、支链相对于主链的摆动、转动、自身的内旋转。2）聚合物的分子运动具有明显的松弛特性；即高分子在外界条件作用下通过分子运动从一种状态变到另一种状态需要一个过程，具有明显时间依赖性。3）分子运动的温度依赖性。1.活化运动单元，即温度升高，增加了分子热运动的能量，当达到某一运动单元运动所需的能量时，就激发这一运动单元的运动。2.增加分子间的自由空间，即温度升高，高聚物发生体积膨胀，自由空间加大。当自由空间增加到某种运动单元所需的大小时，这一运动单元便可自由运动。5、聚合物高弹性的特点都有哪些？答:高弹性的特点：1）弹性模量小，形变量很大。一般材料的形变量最大为1%左右，而橡胶的高弹形变很大，可以拉伸5~10倍，弹性模量只有一般固体材料的1/10000.2）弹性模量与绝对温度成正比。一般材料的模量随温度的提高而下降。3）形变时有热效应，伸长时放热，回缩时吸热。4）在一定条件下，高弹形变表现明显的松弛现象6、塑料主要分为哪几大类？并简述之。答:a.按组分数目分，可分为单一组分的塑料和多组分的塑料；b.按受热后形态性能分，可分为热塑性塑料和热固性塑料；c.按使用范围和用途分，可分为通用塑料和工程塑料。7、简述挤出成型的工艺过程。答：挤出成型工艺：原料的预处理和混合（热塑料一般为粒料或粉料可能含有水分，对原料进行预热和干燥）→→挤出成型（将挤出机加热到预定的温度，然后开动螺杆，同时加料）→→挤出物的定型和冷却（塑料机头口模后处于熔融状态，具有很大的塑性变形能力，必须立即进行定型和冷却，一般采用空气或水冷）→→制品的牵引、卷曲（或切割）（要连续而均匀地将挤出物牵引开）→→后处理（主要包括热处理和调湿处理）8、简述干法纺丝和湿法纺丝的区别。答：1)相同点：都是采用成纤高聚物的浓溶液来形成纤维。2)不同点：与湿纺不同的是，干纺时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。通过甬道中热空气流的作用,使原液细流中的溶剂快速挥发,挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而形成初生纤维。9、橡胶硫化的目的是什么？答：经硫化后，橡胶大分子由线型结构变为网状结构，橡胶则经过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，从而获得更完善的力学性能和化学性能，提高和拓宽了橡胶材料的使用价值和应用范围。10、橡胶加工中最基础、最重要的加工过程包括哪几个阶段？答：1、塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高可加工性。2、混炼：使配方中各个组分混合均匀，制成混炼胶。3、压延：混炼胶或与纺织物、钢丝等骨架材料通过压片、压型、贴合、擦胶、贴胶等操作制成一定规格的半成品的过程。4、压出：混炼胶通过口型压出各种断面的半成品的过程，如内胎、胎面、胎侧、胶管等。5、硫化：通过一定的温度、压力和时间后，使橡胶大分子发生化学反应产生交联的过程。11、成纤聚合物的基本性质是什么？答:1)成纤聚合物大分子必须是线性的、能伸直，大分子上支链尽可能少，且没有庞大侧基及大分子间没有化学键；2)聚合物分子之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性的化学结构和空间结构；3)聚合物应具有适当高的相对分子质量和较窄的相对分子质量分布；4)聚合物应具有一定的热稳定性，且具有可溶性或可熔性，其熔点或软化点应比允许使用温度高得多。12、特种胶粘剂主要有哪几种类型？答：1）耐高温胶粘剂2）超低温胶粘剂3）导电胶粘剂4）导磁胶粘剂5）导热胶粘剂6）密封胶粘剂7）光敏胶粘剂13、从组成上看，涂料一般包含哪几大部分？答：1）成膜物质，即是涂料中的主要物质，为高分子化合物，亦称涂料树脂，可分为天然高分子和合成高分子两大类。2）分散介质，即在涂料中起到溶解或分散成膜物质及颜（填）料的作用，以满足各种油漆施工工艺的要求，其用量在50%(V/V)左右。3）颜（填）料，即是涂料中的次要成膜物质，但它不能离开主要成膜物质（涂料树脂）而单独构成涂膜。颜料是一种不溶于成膜物质的有色矿物质或有机物质。4）各类涂料助剂。即助剂：在涂料中的用量很少，约10-3(w/w),但作用很大，以对涂料的生产过程、储存过程、施工过程以及对涂膜性能产生作用,不可或缺。14、现代涂料助剂主要有几大类？简述之。答：1）对涂料生产过程发生作用的助剂，如消泡剂、润湿剂、分散剂、乳化剂等；2）对涂料储存过程发生作用的助剂，如防沉剂、稳定剂，防结皮剂等；3）对涂料施工过程起作用的助剂，如流平剂、消泡剂、催干剂、防流挂剂等；4）对涂膜性能产生作用的助剂，如增塑剂、消光剂、阻燃剂、防霉剂等。15、功能高分子材料主要有哪几类？举例。答：1）反应型功能高分子，如：高分子试剂、高分子催化剂、离子交换树脂、螯合树脂等；2）光敏高分子，如：光刻胶、光稳定剂、光导材料、光致变色材料、光电材料等；3）电磁功能高分子材料，如：导电及超导电高分子材料、压电和热电高分子材料、高分子驻极体、磁功能高分子材料等；4）吸附型高分子材料，如：高分子吸附性树脂、高分子絮凝剂和吸水性树脂等；5）膜型高分子材料，如：分离膜、缓释膜和其它半透膜高分子材料等。16、简述复合材料的特点。答：①比强度、比模量大②耐疲劳性能好，聚合物基复合材料中，纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展，破坏是逐渐发展的，破坏前有明显的预兆。③减震性好，复合材料中的基体界面具有吸震能力，因而振动阻尼高。④耐烧蚀性能好，因其比热大、熔融热和气化热大，高温下能吸收大量热能，是良好的耐烧蚀材料。⑤工艺性好，制造制品的工艺简单，并且过载时安全性好。17、构象与构型的区别是什么？答：①定义构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。是化学结构。构象：是指分子中的原子或原子团由于C－C单键内旋转而形成的空间排布(位置、形态)，是物理结构。②特点：构型是稳定的，要改变构型必须通过化学键的断裂或重组。构象是通过单键的内旋转实现的(热运动)，是不稳定的，具有统计性。由统计规律知道，大分子链蜷曲的几率最大，呈伸直链构象的几率最小。总结：在高分子链中，近邻原子上连有各个基团，因单键的内旋转而造成的空间排列－构象，与构型不同，它是随时间改变的；大多数的长链结构决定了它含有数目很大的构象