高分子材料复习题答案.docx
《高分子材料复习题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高分子材料复习题答案.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高分子材料复习题答案
高分子材料复习题（仅供参考）
热塑性塑料和热固性塑料在结构与性能上区别。
以热塑性树脂为基础，其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链的线性结构，多数为碳—碳为主链的聚合物。
分子链之间主要以次价力或氢键相吸引而显示一定强度，同时表现出弹性和塑性。
在适当的溶剂中能溶解；在加热状态下能熔化，其间只经历物理过程，不发生化学变化。
即所谓的“可溶、可熔”的特性。
起初，一般是分子量不高的预聚物或齐聚物，在适当的溶剂中可以溶解或溶胀；受热也可以熔化。
但是，热固性树脂具有一定的反应活性，在熔化和继续受热过程中，具有反应活性的官能团（基团）会发生化学反应，形成新的化学键，即所谓的“固化反应”。
经过“固化反应”的塑料，由原来的线性结构演变为三维体型（网状）结构。
这时的塑料不能溶于溶剂，受热也不会熔化。
即“不溶、不熔”。
塑料用加工助剂（添加剂）的种类及作用。
塑料用加工助剂为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质。
主要包括：
填料及增强剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、着色剂、防雾剂。
作用
增塑剂：
提高聚合物的可塑性，实质是降低Tf；改善加工性能，实质是降低粘度η；赋予制品柔顺性。
填料及增强剂：
降低成本、增强、改善成型加工性，赋予塑料制品特殊的性能。
稳定剂：
增加塑料光热稳定性、防止老化。
老化：
聚合物在热、力、氧、光、辐射等作用下，往往会产生活性中心，使大分子进一步发生一系列变化，造成大分子性能下降的现象。
润滑剂：
抗静电剂：
防止产生静电。
着色剂：
（1）提高塑料制品的商品价值；
（2）改善耐候性、光学性能及各种特殊用途（标志、标识、标牌；废旧塑料回收料（垃圾袋——黑色）；塑料墨镜等）。
防雾剂：
热塑性塑料和热固性塑料的成型加工工艺。
热塑性塑料：
挤出、注射、压延、吹塑及模压
热固性塑料：
模压、铸塑及传递模塑
简述橡胶的结构与其性能之间的关系。
橡胶主要特性为回弹性能，其分子结构特征为：
大分子链具有足够的柔性，玻璃化温度比室温要低，柔性越好，弹性越好；
在使用条件下不结晶或结晶度很小，适当结晶度可以提高橡胶的强度，但结晶度过高，使橡胶的弹性变差。
在使用条件下无分子间相对滑动，分子适当交联，形成网络结构；交联度越高，强度越高，但弹性变差。
橡胶的加工工艺有哪些？
橡胶加工是指由生胶及其配合剂经过一系列化学与物理加工制成橡胶制品的过程。
干胶加工工艺主要包括塑炼、混炼、成型、硫化等工序。
塑炼：
塑炼可使生胶降低弹性，增加塑性。
塑炼设备：
辊筒炼胶机。
混炼：
混炼的目的是通过机械的作用，使各种配合剂均匀地分散在胶料中。
压延和压出：
混炼胶通过压延和压出等工艺，可以制成一定形状的半成品。
成形
成形工艺是把构成制品的各部件，通过粘贴、压合等方法组合成具有一定形状的整体的过程。
硫化：
未经硫化的橡胶其大分子是线型或支链型结构，因其制品强度很低、弹性小、遇冷变硬、遇热变软、遇溶剂溶解等，使得制品无使用价值。
所以橡胶制品必须经过硫化变成网状或体型结构才有实用价值。
硫化是成形品在一定温度、压力下形成网络结构的过程，其结果是使半成品失去塑性，同时获得高弹性和足够强度。
成纤聚合物的结构特征。
成纤高聚物均为线型高分子 用这类高分子纺制的纤维能沿纤维纵轴方向拉
伸而有序排列。
当纤维受到拉力时，大分子能同时承受作用力，使纤维具有较高
的拉伸强度和适宜的延伸度及其他物理-力学性能。
成纤维高聚物具有适宜的分子量和分布 线型高聚物分子链的长度对纤维的
物理-力学性能影响很大，尤其是对纤维的机械强度、耐热性和溶解性的影响更
大。
相对分子质量的高低均不好，高者不易加工，低者性能不好。
常见的主要成
纤高聚物的相对分子质量如下表所示。
纤维的加工工艺以及后处理的目的和后加工过程。
将成纤聚合物的熔体或浓溶液，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量而均匀地从喷丝头（或喷丝板）的毛细孔挤出，而成为液态细流，再在空气、水或特定的凝固浴中固化成为初生纤维的过程称作“纤维成型”，或称“纺丝”。
工业上常用的纺丝方法主要有两大类：
熔体纺丝法和溶液纺丝法。
在溶液纺丝法中，根据凝固方式的不同，又分为湿法纺丝和干法纺丝。
化学纤维生产中绝大部分采用上述三种纺丝方法。
此外，还有一些特殊的纺丝方法，如乳液纺丝、悬浮纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、相分离纺丝和反应纺丝法等，用这些方法生产的纤维量很少。
后处理：
1、目的：
由上述各种方法得到的纤维，分子链排列不规整，物理力学性能差，不能直接用于织物加工。
为此，必须进行一系列后加工，以改进纤维结构，提高其性能。
2、后加工过程⑴短纤维的后处理：
集束，牵伸，水洗，上油，干燥，热定性，卷曲，切断，打包等
⑵长丝后处理：
拉伸，加捻，复捻，热定性，络丝，分级，包装等。
⑶弹力丝的加工-假捻法⑷膨体纱的加工
粘合剂的组成有哪些？
要达到良好的胶接，须具备的条件。
固化剂：
又称硬化剂。
其作用是使液态的高分子化合物（主体）变成固体，从而使粘接具有一定的机械强度和稳定性。
例如用环氧树脂做主体时，必须使用乙二胺做固化剂，才能使环氧树脂固化，起粘接作用。
增韧剂：
它能提高胶粘剂的柔韧性，改善胶结层抗冲击的能力。
稀释剂：
用于降低胶粘剂的粘度，便于施工和操作，很多都是如乙醇、丙酮、丁醇、甲苯、二甲苯等常用的溶剂。
填料：
可提高胶粘剂的粘接强度、耐热性和尺寸稳定性，并可降低成本。
例如加入玻璃纤维和石棉纤维可提高胶粘剂的耐冲击强度；加入石英粉和瓷粉可提高硬度和抗压性；加入石墨粉可提高抗磨性；加入氧化铝和钛白粉，可提高粘接力。
粘合剂的要达到良好的胶接，须具备两个条件：
胶粘剂要能很好的润湿被粘物的表面；表面扩散→表面微孔→表面空气→点接触→面接触
粘合剂与被粘物之间需要较强的相互作用力。
胶接工艺。
涂料的组成及作用。
组成：
成膜物质、颜料、溶剂、增塑剂、催干剂、增稠剂、稀释剂等。
作用：
涂料主要有三大基本功能：
一是保护功能，起着避免外力碰伤、摩擦，防止腐蚀的作用；二是装饰功能，起着使制品表面光亮美观的作用；三是特殊功能，可作为标志使用，如管道、气瓶和交通标志牌等。
功能高分子材料的定义和分类。
功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应的高分子材料。
1.力学功能材料
1）强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；
2）弹性功能材料，如热塑性弹性体等。
2.化学功能材料
1）分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；
2）反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；
3）生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
3.物理化学功能材料
1）耐高温高分子，高分子液晶等；
2）电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等；
3）光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，光敏性高分子等；
4）能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高分子等。
4.生物化学功能材料
1）人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；
2）高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；
3）生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具体可划分为8种类型。
1.反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2.光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。
3.电性能高分子材料，包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。
4.高分子分离材料，包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
5.高分子吸附材料，包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
6.高分子智能材料，包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
7.医药用高分子材料，包括医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。
8.高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。
离子交换树脂与吸附树脂的类型及结构特点。
离子交换树脂的结构：
离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状高分子材料，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶剂。
常见的离子交换树脂的粒径为0.3～1.2nm。
一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大于或小于这一范围。
吸附树脂的结构：
吸附树脂的外观一般为直径为0.3～1.0mm的小圆球，表面光滑，根据品种和性能的不同可为乳白色、浅黄色或深褐色。
吸附树脂的颗粒的大小对性能影响很大。
粒径越小、越均匀，树脂的吸附性能越好。
但是粒径太小，使用时对流体的阻力太大，过滤困难，并且容易流失。
粒径均一的吸附树脂在生产中尚难以做到，故目前吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。
离子交换树脂的分类：
（1）按交换基团的性质分类可将离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
（2）按树脂的物理结构分类，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。
吸附树脂的分类：
（1）非极性吸附树脂：
指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极性基团的树脂。
代表性产品为由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。
（2）中极性吸附树脂：
这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，树脂具有一定的极性。
（3）极性吸附树脂：
分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基团，这些基团的极性大于酯基。
（4）强极性吸附树脂：
强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、氨基等。
功能高分子材料与复合材料的概念、性能及应用。
功能高分子材料：
概念：
功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应的高分子材料。
性能及应用：
1.反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2.光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。
3.电性能高分子材料，包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。
4.高分子分离材料，包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
5.高分子吸附材料，包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
6.高分子智能材料，包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
7.医药用高分子材料，包括医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。
8.高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。
复合材料：
概念：
由两种或两种以上性质不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料，称为复合材料。
性能：
比强度和比模量高、抗疲劳性能好、减振性能好、高温性能好。
此外，复合材料还有较好的减摩性、耐蚀性、断裂安全性和工艺性好等。
应用：
1．纤维增强复合材料
（1）玻璃纤维增强复合材料（俗称玻璃钢）
按粘结剂不同，分为热塑性玻璃钢和热固性玻璃钢。
①热塑性玻璃钢：
以玻璃纤维为增强剂，热塑性树脂为粘结剂。
与热塑性塑料相比，当基体材料相同时，强度和疲劳强度提高2-3倍，冲击韧度提高2-4倍，抗蠕变能力提高2—5倍，强度超过某些金属。
这种玻璃钢用于制作轴承、齿轮、仪表盘、收音机壳体等。
②热固性玻璃钢：
以玻璃纤维为增强剂，热固性树脂为粘结剂。
其密度小，耐蚀性、绝缘性、成形性好，比强度高于铜合金和铝合金，甚至高于某些合金钢。
但刚度差，为钢的1／10～1／5。
耐热性不高（低于200℃），易老化和蠕变。
主要制作要求自重轻的受力件，例如汽车车身，直升机旋翼，氧气瓶，轻型船体，耐海水腐蚀件，石油化工管道和阀门等。
（2）碳纤维增强复合材料
这种复合材料与玻璃钢相比，其抗拉强度高，弹性模量是玻璃钢的4～6倍。
玻璃钢在300℃以上，强度会逐渐下降，而碳纤维的高温强度好。
玻璃钢在潮湿环境中强度会损失15％，碳纤维的强度不受潮湿影响。
此外，碳纤维复合材料还具有优良的减摩性、耐蚀性、导热性和较高的疲劳强度。
（3）金属包层复合材料
（4）纤维增强陶瓷
对医用高分子材料有何要求。
医用高分子材料是一类特殊用途的材料。
它们在使用过程中，常需与生物肌体、血液、体液等接触，有些还须长期植入体内。
由于医用高分子与人们的健康密切相关，因此对进入临床使用阶段的医用高分子材料具有严格的要求，要求有十分优良的特性。
归纳起来，一个具备了以下七个方面性能的材料，可以考虑用作医用材料。
（1）化学隋性，不会因与体液接触而发生反应
（2）对人体组织不会引起炎症或异物反应
（3）不会致癌
（4）具有良好的血液相容性
（5）长期植入体内不会减小机械强度
（6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性
（7）易于加工成需要的复杂形状
高吸水性树脂的结构有何特点，试举例说明。
结构特点：
高吸水性树脂聚合物是一类分子中含有极性基团并具有一定交联度的功能高分子，是由化学交联和聚合物分子链间的相互缠绕物理交联构成的三维网络结构。
极性基团则大多是羧基、酰胺基、氨基，磺酸基、磷酸基，亚磺酸基等亲水性基团或者是这些基团的共聚体。
例如：
纤维素接枝丙烯酸
淀粉系接枝丙烯酸
简单阐述感光性高分子的结构特点。
感光性高分子的结构特点：
感光基团直接连接在高分于主链上，在光作用下激发成活性基团，能进一步形成交联结构。
聚合物共混物的基本概念及聚合物组分间不同组合方式。
基本概念：
聚合物共混物是指两种或两种以上聚合物通过化学或物理的方法共同混合而形成的宏观上均匀、连续的固体高分子材料。
是获得综合性能优异的高分子材料的卓有成效的途径。
组合方式：
机械共混物、接枝共混物、嵌段共混物、半-IPN、IPN、交联型。
聚合物基复合材料的概念及性能。
概念：
采用适当的工艺方法，把两种或两种以上物化性能不同的材料复合起来，形成一种多相固体材料，称为聚合物复合基材料。
其性能比组成它的各组分材料的性能更好。
复合材料的重要特点：
就是其性能要比其组分材料的性能好。
这种性能变得更好的效应称为复合效应。
1．比强度和比模量高
例如碳纤维和环氧树脂组成的复合材料，其比强度是钢的8倍，比模量（弹性模量与密度之比）比钢大3倍。
2．抗疲劳性能好
例如碳纤维-聚酯树脂复合材料的疲劳强度是其抗拉强度的70％-80％，而大多数金属的疲劳强度是其抗拉强度的30％～50％。
3．减振性能好
纤维与基体界面有吸振能力，可减小振动。
例如，尺寸形状相同的梁，金属梁9s停止振动，碳纤维复合材料制成的梁2.5s就可停止振动。
4．高温性能好
一般铝合金在400～500℃时弹性模量急剧下降，强度也下降。
碳或硼纤维增强的铝复合材料，在上述温度时，其弹性模量和强度基本不变。
此外，复合材料还有较好的减摩性、耐蚀性、断裂安全性和工艺性好等。
合成复习
LDPE（低密度聚乙烯）
HDPE（高密度聚乙烯）
线性低密度聚乙烯（LLDPE）
聚丙烯（PP）
聚氯乙烯（PVC）
聚苯乙烯（PS）
丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物（ABS）
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
聚四氟乙烯（PTFE）
聚碳酸酯PC
SBS
酚醛树脂
脲醛树脂
环氧树脂
聚氨酯
丁苯胶
乙丙胶
氯丁胶：
氯丁橡胶（CR）是由2-氯-1,3-丁二烯（简称氯丁二烯）聚合而成的一种高分子弹性体
涤纶：
聚酰胺
醇酸树脂
氨基树脂
聚乳酸
升级会员 