青岛科技高分子近代测试技术复习题汇编Word下载.docx

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2、DTA在分析物质时所得到的信息总结起来有两点：

（1）物质的一些热物理量的变化

（2）物质发生的热效应

二、DSC：

使试样与参考试样绝热分离开，分别输入能量，测量使两者的温差等于零时所需的能量差“得塔”E与温度T的关系。

1、DTA和DSC的应用：

（1）玻璃化温度的测定

（2）结晶熔点及结晶度的测定（3）聚合物的氧化和热裂解的研究（4）比热容的测定（5）纯度的测定（6）加工工艺温度的预测。

它们的最大特点是：

能测定一切有热效应的过程

红外光谱1、原子光谱是由原子中电子能级的跃迁而产生的。

发射光谱是指构成物质的原子、分子或离子受到热能、电能或化学能的激发而产生的光谱。

吸收光谱则是物质吸收光源辐射所产生的光谱。

由于振动能级间的跃迁所产生的光谱叫做振动光谱，振动能级间的能量差相当于红外光的能量，振动光谱也称红外光谱。

由于转动能级的跃迁而产生的光谱叫做转动光谱或远红外光谱。

近红外区频率：

4000-12820cm负一次方，主要涉及O-H,N-H,C-H；

中红外区：

200-4000cm涉及分子的基频吸收，是最有用的区域；

远红外区：

10-200cm，是分子的纯转动能级的跃迁以及晶格振动。

2、分子的基本振动称为简正振动，简正振动的特点：

分子质心保持不变，整体不转动，所有原子都是同向运动，每一简正振动代表一种振动方式，有自己的特征频率。

3、伸缩振动：

原子沿着键轴方向伸缩使键长发生变化的振动。

有对称或不对称伸缩振动。

弯曲振动又称变形振动：

指键角发生变化的振动；

分为面内或面外弯曲振动；

面内弯曲振动分为剪式振动和平面摇摆振动；

两个原子在同一平

4、红外光谱研究内容：

未知聚合物的测定、添加剂的分析、聚合物的结构（链结构和聚集态结构）、结构变化的分析、结晶度的测定、取向度的测定、表面分析、聚合反应和聚合物老化的研究等。

5、差谱就是一个光谱减去另一个光谱以分析两个光谱的差异。

6、红外光声光谱光声探测器和红外光谱技术结合即为红外光声光谱。

7、傅里叶变换红外光声光谱法在高聚物研究中的应用：

交联材料的研究、耐高温材料的

第2章

第3章

热分析部分：

1、请选择适当的热分析方法，将下列各组中的两种聚合物鉴别出来，请做出简要说明。

（1）高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）；

（2）聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）；

（3）顺式聚丁二烯和反式聚丁二烯

（4）丁二烯-苯乙烯无规共聚物（丁苯橡胶SBR）和丁二烯-苯乙烯-丁二烯三嵌段共聚物（热塑性弹性体SBS）。

2、简要说明热差分析法（DTA）和示差扫描量热法（DSC）的基本原理。

如何应用DTA或DSC研究丁腈橡胶（NBR）与聚氯乙烯（PVC）共混物的相容性，并画出示意图

3、高密度聚乙烯（HDPE）和聚酰胺6（PA6）是广泛使用的塑料材料,HDPE价格低廉、质轻、成型性好、吸水率低；

PA6具有优异的力学性能、耐热性及良好的耐油性和耐溶剂性。

但是聚烯烃和尼龙共混体系属于极不相容共混体系，必须进行增容才有实用价值。

下图是以聚乙烯接枝马来酸酐（PE－g－MAH）为增容剂,采用示差扫描量热分析法（DSC）对HDPE/PA6共混合金的增容作用进行的研究结果。

图1和图2分别是有无PE－g－MAH体系和不同PE－g－MAH用量HDPE/PA6共混体系的DSC谱图,表1是相应DSC数据表。

请根据图1－2及表1，分析PE－g－MAH对HDPE/PA6共混合金的增容作用

4、橡胶胎面胶配方组成中常包含聚合物、加工助剂、炭黑及其它无机填料。

请选用适当的热分析方法，对其配方组成进行定量分析，并做出简要说明。

5、有研究发现，炭黑有从饱和聚合物向高不饱和聚合物转移的特点。

请选用适当的热分析方法，设计合理的实验方案，阐述炭黑在氯化丁基橡胶CIIR和顺丁橡胶BR并用胶中的分散状态，请简要说明。

6、下图为某一复合材料的热失重曲线，请从图中指出该复合材料的主要配方组成

6、

7、聚合物中常添加一些增塑剂改善材料的加工性能和耐寒性，使材料质地变软。

如PVC中常加入邻苯二甲酸二丁酯（DOP）作为增塑剂。

请运用热分析方法简要说明如何判断增塑剂的作用及如何定量分析出DOP在PVC中的含量。

8、纯PVC分别在200℃和420℃附近开始各有一个失重过程，对应的失重量分别为60%和40%。

现有一个碳酸钙含量为20wt%聚氯乙烯/碳酸钙复合材料样品，请划出其热重（TG）曲线和微商热重（DTG）曲线示意图（假设碳酸钙在测试温度范围内不发生分解），并作出简要说明。

9、天然橡胶（NR）是使用量最大的橡胶品种，具有很好的弹性和强度，但因含有大量不饱和键而易于热氧老化。

因此NR配方中常加入防老剂D来抑制或延缓氧化反应，提高其热稳定性。

请说明如何应用TG来比较加与不加防老剂D的天然橡胶制品的热稳定性，并画出示意图（已知：

纯天然橡胶的起始分解温度约为200℃，外推终止温度约为313℃，超过350℃后失重率为100%）。

10.红外光谱部分：

1、基团振动的频率与化学键两端的原子质量、化学键力常数的关系如何？

请排列出下列各组基团伸缩振动频率大小顺序：

（1）C-H,C-D,C-Cl，C-Br，C-I

（2）C-O,C=O,C≡N（3）下列分子中的C=O

其中X为叔丁基

11..选择合适的红外光谱分析方法，分析PE在机械应力作用下的表面结构变化情况，并简要说明测试原理及实验方案。

12.选择合适的红外光谱分析方法，分析顺丁橡胶在热氧老化作用下的表面结构变化情况，并简要说明测试原理及实验方案。

13.低温聚合的PVC具有较高的结晶度。

当加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP），在DOP用量不大时，DOP主要在PVC中的结晶区发生作用，对晶区部分一些不大。

请用红外光谱方法证明这一现象，并简要说明研究方案。

（已知1435cm－1和1427cm－1分别为PVC的非晶谱带和结晶谱带）

14.选择合适的红外光谱分析方法，对环氧树脂固化反应的转化率进行分析计算请简要说明测试原理和计算方法。

（已知915cm－1为环氧树脂中环氧基团的特征吸收峰）

15.电镜部分：

1、下图为PP/PA6和PP/PP-g-MAH/PA6的扫描电镜照片（PP-g-MAH为PP接枝马来酸酐），请根据电镜照片指出其制样方法，并对比分析两个体系的界面情况对性能的影响

16、弹性体增韧体系的增韧效果与弹性体在基体中分散状态有密切的关系。

下图是利用透射电子显微镜（TEM）对苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体（SEBS）增韧聚苯醚（PPO）体系的电镜照片（图1－a为PPO/SEBS含量为0/100，图1－b为PPO/SEBS含量为80/20，）。

请根据电镜照片分析其制样方法，说明图中黑、白颜色各代表什么组份？

并说明分散状态对PPO增韧的影响。

17.PPO/SEBS共混物的透射电子显微镜照片

18.下面为PP结晶的透射电镜和扫描照片，请指出哪种是TEM照片，哪张是SEM照片，并说明理由及制样方法。

19.聚丙烯（PP）具有高强度、良好的加工性能和价格较低等优点,但是聚丙烯形态稳定性差,耐冲击强度低。

玻璃微珠（GB）具有填充能力高,可提高塑料加工性,使制品内应力分布均匀等优点。

图2是未处理的GB和表面处理后的GB与PP复合材料的扫描电镜照片（SEM）。

请简述制样方法，并分析处理前后对材料性能的影响。

20.透射电子显微镜（TEM）观察高分子试样时，如何提高试样的衬度？

如果用透射电镜来研究SBS热塑性弹性体的加氢改性产物，应该如何制样？

如何判断加氢的效果？

21.简要说明扫描电子显微镜（SEM）中的二次电子像的成像原理。

二次电子像主要反映样品的什么特征？

用SEM观察高分子材料时，在样品制备上应注意哪些问题？

7.有人拟通过透射电子显微镜（TEM）来研究顺丁橡胶（顺式1,4-聚丁二烯）增韧的聚苯乙烯（即通常所说的高抗冲聚苯乙烯HIPS）的形态结构，试问该如何制样？

请说明理由。

8．有人在用扫描电子显微镜（SEM）观察某一高分子材料样品时，发现存在一些具有特殊形状的颗粒，如何对这些颗粒的成分进行分析？

9.核磁共振：

1、简要说明产生核磁共振的条件。

已知一有机添加剂C5H10O的NMR1H谱（见图3），请写出其结构式，并说明理由

9、请简述如何利用NMR测定苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯共聚物中苯乙烯的摩尔分数，需给出适当的计算过程。

已知：

d＝7时的峰面积为A，所有峰的总面积为A总。

X＝（A/5）/（A总/8）

10、请简述如何利用NMR测定丁苯共聚物中苯乙烯的摩尔分数，需给出适当的计算过程。

d＝7时的峰面积为A，所有峰的总面积为A总4、简述1HNMR化学位移产生的原因及影响因素。

下图为聚丙烯、聚异丁烯和聚异戊烯的1H的NMR谱图，请指出（a），（b），（c）分别对应的是哪个，并说明理由

10、简述1HNMR化学位移产生的原因及影响因素。

请指出下图哪个是聚丙酸乙烯酯，哪个是聚丙烯酸乙酯，说明理由

11、

12、6.如果不考虑由自旋偶合作用产生共振吸收峰的自旋裂分现象，试画出聚乙烯醇[—CH2-CH（OH）—]的核磁共振氢谱（1H-NMR）示意图，比较各吸收峰的相对强度及其对应的化学位移的相对大小，并说明原因。

13、高分子近代测试复习一.填空：

1.高聚物红外谱图的三要素指：

谱带的位置、谱带的形状、谱带的相对强度；

2.红外光谱定量分析的依据是：

物质组分的吸收峰强度的大小来进行的。

3.核磁共振的共振条件：

①原子核的自旋量子数I不能为零；

②有自旋的原子核必须置于一外加磁场H。

中，使核磁能级发生分裂；

③必须有一外加的频率为v的电磁辐射，其能量正好是作旋进运动的原子核的两能级差，才能被原子核吸收，使其从低能态跃迁到高能态，从而发生核磁共振。

4.有机化合物四种类型的跃迁：

n-π*、π-π*、n-6*、6-6*；

四种吸收带：

R吸收带（n-π*）、K吸收带（π-π*）、B吸收带（π-π*）、E吸收带（π-π*）。

5.在紫外吸收光谱中，随着溶剂极性的增大，（π-π*）跃迁的吸收峰红移；

（n-π*）跃迁的吸收峰蓝移。

6.做扫描电镜时，要求样品（必须为固体），高分子样品在观察前要预先在分析表面上蒸镀一层厚度为（10nm）的金属膜，这是因为：

以消除荷电现象。

7.由X射线管发出的X射线包含两部分：

（连续谱）和（特征谱）。

SAXS的散射角小于（2°

）。

8.透射电镜的成像原理为：

利用成像电磁透镜成像，并一次成像；

扫描电镜的成像原理：

则不需要成像透镜，其图像是按一定时间空间顺序逐点形成的，并在镜体外显像管上显示。

9.分子吸收红外辐射必须满足两个条件：

（1）振动过程发生偶极距发生变化

（2）辐射能量与振动能级差相当。

10.傅立叶变换红外光谱仪的优点：

具有很高的分辨率、波数精度高、扫描速度快、光谱范围宽、能量输出大、光谱重复性好。

11.各官能团的基团频率：

C=O——1540~1870；

（羧酸的羰基在1700附近，而羟基在2500~3500，峰值在3000附近，很具有特征性。

）

12.O-H基在3100~3700区域。

N-H也在这个区域3200~3500。

醚类C-O-C在1100~1300区域。

过氧化物C-O-O在1176~1198区域。

含硫磷化合物：

在1100~1250区域。

12.H。

磁旋比=2.67；

13C=0.6721

13.核磁共振普中不同质子产生不同化学位移的根本原因：

是不同质子处于静磁场中所受的屏蔽效应不同，使得每个原子核所处的化学环境不同而引起Larmor进动频率不同，化学位移自然不同

14、二、简答：

1.影响基团红外吸收谱带位移的因素？

答：

影响基团红外吸收谱带位移的因素：

（1）诱导效应。

在具有一定极性的共价键中，随着取代基的电负性不同而产生不同程度的静电诱导效应，引起分子中电荷分布的变化，从而改变键的力常数，使振动频率发生变化的现象。

（2）共轭效应。

使电子云密度平均化，双建略有伸长，单键略有缩短。

（3）键应力和空间效应的影响。

（4）氢键效应。

（5）偶合效应。

（6）费米共振。

（7）物态变化及溶剂的影响。

2.基团振动的频率与化学键两端的原子量、化学键力常数的关系如何？

化学键的振动频率决定于组成这一化学键的原子质量和键的力常数。

v=1/2π根号（k/m）；

O-H>

C-H>

C-C>

C-OC=C>

C=O>

C-O

3.分子吸收红外辐射必须满足两个条件？

起吸收强度主要由哪些因素决定？

红外吸收谱带的强度决定于偶极矩变化的大小。

振动时偶极矩变化越大，吸收强度越大。

4.用红外光谱法研究高分子材料时，常用哪些制样方法？

它们各有何优缺点？

（1）溶液铸膜法。

优点：

制得的样品厚度均匀。

缺点：

制样花费时间较多，而且在聚合物里残留溶剂的消除比较麻烦。

（2）热压成膜法。

一定压力下可以得到厚度适当的薄膜，是一种最简单的方法。

压力和温度控制需要做到正确操作。

（3）显微切片。

需要样品有一定的硬度，太软不行，太硬也不行。

（4）卤化物压片法。

（5）热裂解方法。

很多交联树脂或橡胶类步溶不熔的聚合物用此法。

5.傅里叶变换红外光谱法与色散型的红外光谱法比较有哪些优点？

（1）具有很高的分辨率。

（2）波数精度高。

（3）扫描速度快。

（4）光谱范围宽。

（5）能量输出大。

6.某一单位从一进口产品进行红外光谱分析得到的红外谱，请问是否含有苯环？

从1500cm-1和1590吸收带的看出有苯环骨架振动谱带，820是对位取代苯环上相邻两个氢的面外弯曲振动，而1700~2000的一组不强的吸收带又是苯环的C-H面外弯曲振动的倍频和合频，证明有苯环的存在。

1760是C=O的伸缩振动谱带，为什么频率比一般的羰基高，有可能由相连接的基团或原子的诱导效应的影响造成的。

7.1220、1190、1160等谱带是C-O的伸缩振动的吸收带，1080和1050是C-O-与苯环相连的醚键的伸缩振动，1380和1360这双峰吸收特征性很强，是两个甲基连接在一个碳原子上。

2950和2850是CH3上的饱和C-H伸缩振动吸收带。

最后证明是聚碳酸酯。

【-C（=O）-O-苯-C（两个甲基）-苯-O-]7.某一未知聚合物？

从图可以排除O-H,N-H和C=-N基团。

谱图上1600、1580是苯环的骨架振动谱带，760和690是单取代苯的谱带，1668~2000一系列低强度谱带是苯环上C-H面外弯曲振动的倍频和合频，这就证明了该聚合物含有苯环。

2800~3000的谱带是饱和碳氢化合物的C-H伸缩振动谱带。

1400~1500的谱带是-CH2-和C-H的变形振动有关的谱带是反式不饱和基团的C-H面外弯曲的特征谱带，990和910是与末端的乙烯基有关的谱带。

所以该聚合物含有单取代苯环，又有反式双键和末端双键的化合物，不含其他的元素，只有碳氢组成。

而且也不会由单烯类单体聚合而成。

所以查证是丁二烯和苯乙烯的共聚物。

8.8.在聚合物研究中，有时需要分析聚合物中少量的配合剂（增塑剂、抗氧剂等）以及这些配合剂与聚合物本体相连的作用情况，差谱法可以胜任。

又如聚合物完全结晶和非完全结晶也可以用此法。

光谱C是从结晶度高的光谱A减去结晶度低的光谱B得到的差示光谱，已得到纯的晶区光谱。

9.二核磁共振：

1.核磁共振谱中氢谱和碳谱的有什么区别？

特点？

与氢谱相比碳谱有以下特点：

、信号强度和灵敏度低、化学位移范围宽、耦合常数大（13C-1H耦合）、驰豫时间长、共振方法多、谱图简单。

10.

11.5、就业机会和问题分析2.影响NMR中化学位移大小的主要因素有哪些？

诱导效应|（核外电子云的抗磁性屏蔽是影响质子化学位移的主要因素）、相连碳原子的杂化态影响、各向异性效应（反向起屏蔽作用，在高场；

同向起去屏蔽作用，在低场）、范德华效应、氢键的影响（氢键形成降低核外电子云密度）、溶剂效应、交换反应、温度，PH值、同位素等。

12.3.说明核磁共振波普中的化学位移和偶合常数是如何产生的？

它们在聚合物研究中各有什么用途？

化学位移：

由于核周围分子环境不同而使其共振频率发生位移。

可以利用化学位移坚定化合物中的含有氢原子的基团。

偶合常数：

由自旋偶合产生的谱线间距叫做偶合常数。

作用：

利用它与化学位移之间的经验关系以及经验数据鉴定化合物的结构。

13.

14.

（二）创业弱势分析4.设计一个方案，测定丁苯橡胶样品中丁二烯和苯乙烯的组成比？

由于NMR谱峰的强度与物质相应的元素有很好的对应关系，尤其是对于1H-NMR，共振峰的积分面积正比于相应的质子数，所以可以通过直接测定质子数之比而得到各基团的定量结果。

设化学位移δ=7.0处峰面积为A，而其他吸收峰面积之和定义At,其中每个H相应峰面积为Aa,则共聚物中芳香氢有A/Aa个，烷烃氢有At/Aa个。

苯乙烯单元数为A/5Aa,由于在苯乙烯单元中还有3个烷基氢，因此丁二烯的氢为：

At/Aa-3A/5Aa=（At-3/5A）/Aa丁二烯单元数为：

（At-3/5A）/6Aa=（5At-3A）/30Aa由此得到苯乙烯和丁二烯的组成比：

6A/（5At-3A）5.聚丙酸乙烯脂和聚丙烯酸乙酯的鉴别在谱图上首先确认Ha和Hb（-CH3）的峰，由于Ha相邻的-CH3而被分裂成四重峰，而Hb相邻-CH2分裂成三重峰，因此容易确认。

两者差别在于聚丙酸乙烯酯中的Ha与羰基相邻，而聚丙烯酸乙酯的Ha直接与氧相邻，使得前者化学位移比后者小。

在谱图中1.1出的三重峰可推断为甲基中的氢核，由于与-CH2-相连被分裂为三重峰；

2.25处的四重峰可推断为-CH2-中的氢核，因邻接有-CH3,被分裂为四重峰。

因此其1.11,2.25，为聚丙酸乙烯酯。

1.21,4.12，为聚丙烯酸乙酯。

15.三、透射电镜：

1.透射电镜对样品的要求：

（1）样品必须能够在电子束辐照、热河真空条件下保持稳定。

（2）电子束穿透能力比较弱，因此样品不能太厚，必须尽可能薄一般50nm左右，保持适当的厚度。

（3）放进电镜中观察时，所用的支持膜必须很薄和均匀（一般支持膜厚度应小于20nm），以便透过更多的入射电子。

常用制样方法：

（1）液相滴附法

（2）超薄切片法（3）复型法。

4投影法、5蚀刻法、6离子轰击减薄法。

16.

17.4、宏观营销环境分析2.如何研究嵌段共聚物SBS的组成？

可以利用：

超薄切片和OsO4染色技术研究。

将SBS从甲苯溶液中浇注成膜，分别在垂直和平行于膜面切片，经OsO4染色后，得到的TEM照片。

可以得到苯乙烯和丁二烯的质量比为80/20的照片在垂直和平行膜面的切片上，聚丁二烯相都以球形粒子分散在连续相聚苯乙烯中。

当丁二烯含量提高道60/40后，垂直和平行膜面的切片上，聚丁二烯相都主要为类似圆柱的结构，聚苯乙烯仍为连续相。

当丁二烯再次提高，到40/60后，垂直和平行膜面的切片都形成了丁二烯和苯乙烯嵌段层叠状结构。

18.

19.加拿大ｂｅａｄｗｏｒｋｓ公司就是根据年轻女性要充分展现自己个性的需求，将世界各地的珠类饰品汇集于“碧芝自制饰品店”内，由消费者自选、自组、自制，这样就能在每个消费者亲手制作、充分发挥她们的艺术想像力的基础上，创作出作品，达到展现个性的效果。

四、扫描电镜：

1.扫描电镜的特点：

仪器分辨率高、放大倍数变化范围大、观察试样的景深大，图像富有立体感、样品制备简单、可以通过电子学方法方便有效地控制和改善图像的质量、可进行综合分析2.扫描电镜制备样品的要求：

（1）观察的样品必须为固体，同时在真空条件下能够保持长时间稳定。

含有水封或者有机溶剂的样品，应事先干燥，或在预抽气室适当“预抽”。

（2）扫描电镜观察的样品应有良好的导电性，或至少样品表面要有良好的导电性。

（3）小心保护样品的原始状态。

20.

21.我们认为：

创业是一个整合的过程，它需要合作、互助。

大学生创业“独木难支”。

在知识经济时代，事业的成功来自于合作，团队精神。

创业更能培养了我们的团队精神。

我们一个集体的智慧、力量一定能够展示我们当代大学生的耐心.勇气和坚强的毅力。

能够努力克服自身的弱点，取得创业的成功。

名词解析：

第一章热分析方法1、热分析是测量物质的物理或化学参数对温度的依赖关系的一种分析技术。

2、所谓程序控制温度，就是把温度看着是时间的函数。

3、热分析的定义是：

在程序控温下测量物质的物性与温度关系的一类技术统称为“热分析”4、热重法TG：

5、微商热重法DTG：

6、热差分析法DTA：

22.

23.（3）年龄优势7、差示扫描量热法DSC：

24.

25.调研提纲：

第一节TG及DTG2.扫描电镜制备样品的要求：

（2）扫描电镜观察的样品应有良好的导电性，或至