高分子材料.docx

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高分子材料

选择填空题

1.PE的交联方法有辐射交联、化学交联（过氧化物交联、硅烷交联）

2.涂料由成膜物、颜料、溶剂等组成。

3.成膜物要求能溶解于适当的溶剂、不能有明显的结晶作用、与物体表面和颜料具有良好的结合力

4.离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、两性离子交换树脂

5.离子交换树脂工作原理中性盐分解反应、中和反应、复分解反应

6.智能高分子材料有形状记忆树脂、智能凝胶、智能包装膜

7.胶黏剂的分类有机胶黏剂（天然胶黏剂、合成胶黏剂）、无机胶黏剂

结构型胶合剂、非结构型胶合剂

水蒸发型、溶剂挥发型、化学反应型、热熔型和压敏型

8.胶黏剂组成聚合物（基料）、固化剂、硫化剂、促进剂、增韧剂及增塑剂、填料、溶剂

9.成纤高聚物的特征线性高分子、具有适宜的相对分子质量、分子链间必须有足够的次价键力、具有可溶性或熔融性

10.纺丝方法溶液纺丝、熔体纺丝

11.导电高分子分类结构型、填充型

12.吹塑方法：

中空吹塑、吹塑薄膜、吹塑薄片。

13.模压方法：

模塑粉模压法、吸附预成型坯膜压法、团状模塑料及散状模塑料模压法、片状模塑料模压成型法、高强度短纤维料模压成型、定向铺设模压成型

14.纤维增强复合材料种类：

玻璃纤维、短碳纤维、碳纤维、碳化硅及其复合材料

复合材料的特定性能优于每个单组分性能

15.超高分子量聚乙烯纤维的表面处理低温等离子体，铬酸化学刻蚀，电晕，光化学表面接枝

16.芳纶的表面处理氨气氛的低温等离子体处理

名词解释题

1.热塑性弹性：

在常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。

2.熔体流动指数：

在规定的温度压力下，式样熔体每10min通过标准出料抹空的总重量。

单位g/min。

3.PP等规度：

等规聚丙烯中，等规聚合物所占比例

4.离子交换树脂：

在一定条件下树脂上的离子可以交换成另一种离子，在另一条件下又可以发生逆向交换，使树脂恢复到原来的样子。

5.通用合成橡胶：

用以代替天然橡胶来制造轮胎及其他常用橡胶制品的合成橡胶。

6.特种合成橡胶：

具有特殊性能，专门用于各种耐寒、耐热、耐油、耐臭氧等特种橡胶制品的橡胶。

7.塑料：

以合成树脂为基础，再加入塑料辅助剂制得的。

8.橡胶：

在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。

9.纤维：

长度比直径大很多倍并且有一定柔韧性的纤细物质。

10.涂料：

涂布在物体表面而形成的具有保护和装饰作用的膜成材料。

11.粘合剂：

一种把各种材料精密地结合在一起的物质。

12.复合材料：

由两种或两种以上物理和化学性质不同的材料组成的，并具有复合效应的多组分固体材料。

13.挤出成型：

在挤出成型机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口膜成型的方法。

14.作为医用高分子材料有生物相容性，化学惰性，力学相容性，长期稳定性，抗凝血性

15.压延成型：

利用压延机辊筒之间的挤压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材料或薄膜状材料。

简答分析题

1.PE耐环境开裂性能差的原因

（1）环境中的活性物质，如：

酯类、金属皂类、有机硅液体等在与PE接触并向内部扩散时会降低PE的内聚能。

（2）结晶结构对耐环境应力开裂性能不利。

2.PVC热稳定性差的原因，稳定方法

PVC树脂含有聚合反应中残留的少量双键、支链及引发剂残余基团，加上相邻碳原子间有氢原子和氯原子，易脱氯化氢。

PVC的Tg约为80℃，160℃才完全熔融，但140℃就开始分解。

可加入热稳定剂。

3.PS脆性大、力学性能对温度敏感的影响

（1）ps分子链交替连接着侧苯基，由于侧苯基体积较大，有较大的位阻效应而使ps分子链变得刚硬。

（2）侧苯基的排列为无规结构，因此ps为无定形聚合物，没有明显熔点，容易热变形。

4.ABS是什么，它的三个部分各有什么优点。

丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物

丙烯腈能使聚合物耐化学腐蚀，且有一定的表面强度

丁二烯使聚合物呈现橡胶的韧性

苯乙烯使聚合物呈现热塑性塑料的加工特性，即良好的流动性。

5.影响PA吸水的主要因素，芳香族聚酰胺具有高强度的原因

PA吸水性的大小主要取决于酰胺基团之间亚甲基链节的长短，即CH2/CONH

芳香族聚酰胺分子链上有苯环结构且重复出现的酰胺基团是一个极性基团，这个基团上的氢能与另一个酰胺基团上的羰基结合成牢固的氢键，使聚合物结构发生结晶化。

6.PC具有透明性、高抗冲、高耐热性的原因

PC主链上的苯环使聚碳酸酯具有很好的力学性能、刚性、耐热性，而醚键又使PC分子链具有一定的柔性，所以PC是一种既刚又韧的材料。

由于PC分子链的刚性及苯环的体积效应，使它的结晶能力较差，基本属于无定形聚合物。

7.PTFE为什么具有耐高温，耐腐蚀和不黏附性

氟原子对骨架碳原子有屏蔽作用，且氟—碳键具有较高的键能，是很稳定的化学键，因此分子链难以被破坏。

PTFE分子是对称排列，分子没有极性，大分子间与其他物质分子间相互吸引力都很小，其表面自由能很低。

8.氨纶具有高弹性的原因

氨纶高分子链是由低熔点、无定形的软链段为母体和嵌在其中的高熔点、结晶的硬链段所组成。

柔性分子链以一定的交联形成网状结构，由于分子链间相互作用力小，可以自由伸缩，造成大的伸长性能。

刚性链段分子结合力大，分子链不会无限制地伸长，造成高的回弹性。

9.橡胶的配合，硫化目的

改善胶料加工工艺性能，提高制品的使用性能，延长制品的使用寿命，合理的使用原材料，降低成本

获得更完善的力学性能和化学性能，提高和拓宽橡胶的使用价值和应用范围

10.等规度和分子量对PP的性能影响

等规度越大，结晶度越高，弹性模量，硬度，拉伸，弯曲，压缩等强度皆有提高，韧性下降

相对分子量增大使结晶度下降，硬度，刚度，屈服强度等降低，冲击韧性增大，黏度增大

11.影响球晶结构因素

（1）熔融温度和时间：

温度上升，晶核少，尺寸大；时间长，晶核少，尺寸大

（2）冷却速率：

速度慢，生成大球晶；骤冷，严重皮心结构

（3）加工剪切应力上升，晶核多，球晶尺寸减小

（4）成核剂多，晶核多，球晶尺寸小

12.等规PP的优缺点，改性方法

（1）性能缺陷：

低温脆性大，热变形温度低，收缩率大。

厚壁制品易产生缺陷。

（2）聚丙烯共聚物（丙烯与乙烯）聚丙烯合金聚丙烯接枝改性聚丙烯表面改性填充聚丙烯增强聚丙烯茂金属聚丙烯防静电处理

13.PE结构特征，LDPE、HDPE和LLDPE结构性能区别

PE分子链是线性长链，在空间排列呈平面锯齿形，分子对称且无极性基团存在

（1）分子结构：

HDPE：

只有少量的短支链

LDPE：

存在大量的长支链和短支链

LLDPE：

短支链数目与LDPE相当，但没有长支链。

（2）聚集态结构：

HDPE：

分子链非常柔顺，结构单元对称规整，非常容易结晶，结晶度很高，80~95%，支化程度小，规整型高，结晶度高

LDPE：

分子链柔性小，结晶困难，55~65%（提高分子量对结晶度提高）

LLDPE：

结晶度70%

（3）性能：

a聚乙烯的基本性质：

无臭无味无毒，乳白色蜡状固体名半透明或不透明，透水率小但透气性大，易燃，是最易燃的燃料之一

b聚乙烯力学性能一般，拉伸强度比较低，强度不高，抗蠕性变差，抗冲击性能较好

c结晶度，密度、拉伸强度、硬度、抗蠕变性：

LDPE

抗冲击性

HDPE

耐环境应力开裂性

HDPE

d热性能：

PE耐热性能低

PE的耐热性在塑料里比较高

膨胀系数大：

HDPE

导热性：

HDPE>LLDPE>LDPE

耐寒性：

分子量大，耐寒性好。

e耐化学药性优异

f电性能：

优异的电绝缘性（>1016Ωm）

可做高频高压绝缘材料

g加工性能：

吸水率低，加工前不必干燥

分子量和支化度度熔体速率有很大的影响，分子量提高，MFI下降，分子量相同，支化程度上升，MFI上升

熔体流动LDPE>HDPE

挤出成型：

LDPE要求慢速冷却：

HDPE要求快速冷却

14.比较PE、PP、PVC和PS四种通用树脂的分子结构特征及聚集态特征的异同。

根据它们微观结构特征的异同分析比较、它们性能特点上的异同。

（1）PE：

线性分子分子链非常柔顺，结构单元对称，规整，PE非常容易结晶，且结晶度很高（>55%），在使用温度下，PE中大量结晶相和少量无定形结构并存。

PP：

线性分子链，由于侧甲基效应，三个单体为单元形成螺旋形结构，等规PP在使用温度范围内是大量结晶和无定形结构共存。

PVC：

是VCM单体多数以头尾结构相连的线形聚合物。

存在异构缺陷和支链在PVC分子链上存在短的间规立构规整结构。

聚集态PVC含有少量结晶结构的无定形聚合物。

PS：

是几乎无规的高分子，PS是线性高分子，存在着少量的短支链，侧苯基有很大的空间位阻，造成PS分子链很僵硬，Tg~100℃，聚集态无规PS是完全无定形的聚合物。

（2）性能比较：

拉伸强度：

PE分子链柔顺，分子之间的作用力弱，拉伸强度比较低；PP强度刚度和刚性明显高于PE；PVC的强度略高，超过60MPa；PS属于硬而脆的塑料，拉伸强度和弯曲模量都很高。

抗冲击强度：

PE的的分子柔顺，分子间的作用力弱，抗冲击的性能好；PP抗冲击性能，特别是低温抗冲性能差。

PVC抗冲击性能差，缺口敏感，低温脆性大，PS属于硬而脆的塑料，抗冲性和耐低温性能差。

耐热性：

PE耐热性低，等规PP具有良好的耐热性，轻载和无载条件下最好可在120℃下长期使用，短期刻在150摄氏度使用，耐沸水，耐蒸汽性良好，等规PP是良好的绝热保温材料，PVC热敏性塑料，超过140℃分解。

但热绝缘性较好，PS耐热性差，导热率低。

热变形温度70~90℃，长期使用温度60~80℃。

热稳定性：

PE、PS热稳定性好，PVC是一种热敏性塑料，当温度超140℃时就会分解，聚合温度较低制成的PVC热稳定性要高一些。

透明性：

PE乳白色蜡状固体，半透明或不透明。

PP白色蜡状柜体，但比PE透明。

PVC为白色或淡黄色的粉末，PS为无色无味的透明刚性固体。

透光率高达88%~90%。

绝缘性：

PE有优异的电绝缘性。

（1016Ωcm）可做高频高压绝缘材料。

等规PP具有优异的电绝缘性；PVC的电绝缘性较好，但不如PP、PE，PVC的电性能受电场频率影响大。

主要与存在的Cl极性基团有关，适合于中低压和低频绝缘材料；PS具有具有良好的电绝缘性。

耐溶剂和化学药品性：

PE耐化学药品性能优异，的良好的化学稳定性。

较好的耐溶剂性，低表面能，粘附性低；PP耐化学腐蚀性优异，耐溶剂性能优良，只有在高温下才能被溶解。

PVC具有较好的耐溶剂性和耐腐蚀性。

多数的无机酸碱盐和很多非极性有机溶剂。

但是不如PP、PE；PS化学性能稳定性较好。

阻燃性：

PE易燃，是最易燃的塑料之一，PP容易燃烧；PVC分子中氯原子是PVC具有较好的阻燃性，但是燃烧时放出有毒物质。

PS易燃。

15.天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶，氯丁橡胶性能上各有哪些优缺点？

（1）性能上的优缺点：

A天然橡胶：

-（-CH2-C（CH3）=CH-CH2-）-

优点：

a双键相邻的CC键容易内旋转，分子脸上的侧甲基数量少。

NR非极性分子间作用力低，所以Tg约为-72摄氏度。

导致天然橡胶分子链在常温下呈无定形状态，分子链柔性好，具有很好的弹性。

b具有优良的力学性能。

天然橡胶的分子量很大，可在外力作用下拉伸结晶。

是一种结晶性橡胶。

具有自补强性。

NR纯胶硫化后，强度高达25MPa；用炭黑增强高达35MPa且撕裂强度很高，高达98KN/m。

c由于极性小，侧基无大基团。

分子链高柔顺性所以滞后，损失小。

生热低，具有良好的疲劳性能。

耐磨性优异。

由于侧链堆积紧密，具有很好的气密性和耐水性

d非极性橡胶所以具有很好的电绝缘性，

e分子量分布为双峰分布，所以具有良好的加工性能。

缺点：

a由于分子主链上含有大量双键，所以耐臭氧老化耐热老化性能差。

b天然橡胶为非极性橡胶。

耐油性差，与烃类油相容性高等。

B丁苯橡胶：

丁二烯和苯乙烯的共聚物。

优点：

a主链上双键含量及反应活性比天然橡胶低。

所以耐热氧老化性、耐臭氧性能、耐磨性（高温长时间）优于NR，SBR的使用上限温度比NR高10~20℃。

但硫化速度较天然橡胶慢。

因为SBR的双键浓度低和苯环的体积位阻效应。

不易发生烧焦和过硫。

b分子结构中苯环和侧乙烯基的存在使大分子柔顺性较差。

使其耐热性、刚度提高。

c随着苯乙烯含量的增加，硫化胶的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和耐磨性都有所增加。

而抗压缩永久变形的能力和抗屈挠龟裂性降低。

d为非极性二烯类橡胶有很好的电绝缘性。

缺点：

a存在大量的分子侧基（苯乙烯、乙烯基），分子链较僵硬。

弹性和耐寒性较差。

内耗大，动态生热和滚动阻力高于天然胶。

b非结晶性橡胶，不具备自增强性。

纯硫化橡胶的强度只有2~3MPa，必须使用增强填料补强。

耐撕裂性能和耐曲挠强度也比天然橡胶差。

c非极性，耐油性差。

d加工性能比NR差，尤其是SSBR包辊性差，自粘互粘性差。

C顺丁橡胶：

顺1.4结构高达96~98%的丁二烯橡胶。

-（-CH2-CH=CH-CH2-）-n

优点：

分子链结构规整。

分子链高度柔顺。

所以具有高弹性，耐寒性好，耐动态疲劳，动态内耗生热低。

耐磨性能优异，摩擦系数低等优点。

缺点：

a分子链作用低。

虽可拉伸结晶，但是结晶度很低（不能自增强）拉伸强度和撕裂强度均比NR和SBR低

b抗湿滑性能差

c主链上存在大量的不饱和双键，所以耐臭氧老化和耐热老化性差。

d耐烃类油性能差：

非极性橡胶。

与NR和SBR相似。

e加工性能不好。

使用开炼机时包辊性差。

自粘和互粘性差。

生胶在常常温下因自重而发生流动。

冷流现象。

储存时要注意。

16.热塑性弹性体，具有哪些性能优点和缺陷

由于TPE既具有传统橡胶的性质，又不需要硫化，可重复利用。

但是与传统硫化胶相比，存在弹性较差，压缩永久性变较大，热稳定性较差以及密度较高，价格昂贵等缺点。

17.热固性酚醛树脂的固化历程

18.POM、PPO、PET、PPS的分子结构式，分析性能特点

（1）CH3-COO-（CH2O）NCOCH3

（2）（（CH2O）X（CH2OCH2OCH2）Y）n

（2）性能特点：

聚甲醛具有很好的力学性能，最突出的是高弹性模量硬度和刚度。

冲击强度高，耐磨性，具有自润滑性。

POM具有良好的耐疲劳性能。

规整性很高的线性聚合物，结晶度很高>75%。

应用于各种结构零部件，建筑器材，电子电气工业方面。

PPO

性能特点：

具有很高的拉伸性能，模量和抗冲击性能，很好的耐热性，优异的绝缘性，优良的耐化学药品性，但由于加工流动性差，易于开裂，价格昂贵，工业上一般使用改性PPO，用于输送管道，电子电气零部件等。

PET

具有较高的拉伸强度、刚度和硬度，良好的耐磨性、抗蠕变性，优异的热性能，优良的电绝缘性，主要应用在纤维、薄膜、聚酯瓶及工程塑料。

PPS

力学性能不高，优异的热性能，电性能非常优异，耐化学俯视性能特别好，具有良好耐候性，主要应用于耐高温粘合剂，耐高温绝缘材料、耐高温玻璃钢、防腐涂层及模塑制品。

19.锦纶、涤纶、腈纶、丙纶的制备原料、结构式、纺丝工艺及用途

PA用于轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网和工业滤布

PET时装行业

腈纶（溶液纺丝）应用在户外使用的织物，如帐篷，窗帘，毛毯

丙纶制作扁丝和无纺布

20.涂料成膜机理

物理成膜包括溶剂的挥发成膜和聚合物粒子凝聚成膜

化学成膜则是先将可溶或可熔的低相对分子质量的聚合物涂覆在基材表面以后，在加温或其他条件下，分子间发生反应而使相对分子质量进一步增加或发生交联而成坚韧薄膜的过程。

涂装工艺：

手工涂装，浸涂和淋涂，空气喷涂，无空气喷涂，静电喷涂，电泳涂装

21.醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯涂料的制备

1是由多元醇，多元酸和脂肪酸通过缩聚反应得到的

2是由丙烯酸及丙烯酸酯单体通过加聚反应得到的

3用异氰酸酯或其反应产物为原料的涂料

22.聚氨酯胶粘剂、丙烯酸酯胶粘剂的主要成分和应用

聚氨酯黏合剂由多异氰酸酯、多元醇，扩链剂、催化剂、溶剂和其他助剂。

广泛应用于制鞋、食品包装复合膜，纺织，木材和土木建筑

丙烯酸酯胶黏剂是以丙烯酸酯为单体

广泛应用于粘结金属，宝石，玻璃，有机玻璃，橡皮和硬质塑料

23.功能高分子材料主要有哪几类？

举例。

物理功能高分子（液晶聚合物）、化学功能高分子（离子交换树脂）、

生物功能高分子（高分子药物）、功能转换型高分子材料（形状记忆金属）、生态环境高分子材料（光降解高分子材料）

24.高聚物的共混、增溶剂

共混是为了改善单一高分子材料的性能

增容剂的作用相当于表面活化剂，可降低界面张力和增加界面层厚度

25.聚酰胺加工原料必须干燥的原因

因为聚酰胺吸水性大，吸水后会使PA的硬度下降，影响产品质量，且由于PA高温易氧化变色，最好使用真空干燥

26.干法、湿法，干湿法的纺丝工艺特征是什么

干法纺丝，原液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道。

由于通入甬道的热空气流作用，使原液细流中的溶剂挥发，原液细流凝固并伸长变细形成初生纤维

湿法纺丝，原液细流溶剂向凝固浴扩散，浴中的沉淀剂向细流扩散，聚合物在凝固浴中析出形成初生纤维

干湿法：

纺丝液从喷丝头压出后经过一段空间，然后再进入凝固浴。