长安大学非金属材料学 复习.docx

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长安大学非金属材料学复习

1、请阐述一下非晶态高聚物的力学特点？

答：

线性定型高聚物是典型的非晶态结构，线形非晶态高聚物有三种力学状态，温度不同，高聚物处于不同的力学状态，性能也不同：

1）玻璃态，在Tg温度以下，变形量小，而弹性模量较高，高聚物较刚硬，处于玻璃态，此时的变形是可逆的，形变属于普弹性变。

2）高弹态：

Tg之后，变形量很大但弹性模量显著降低。

外力去除之后形变可以恢复，即弹性是可逆的。

高弹态是橡胶使用状态，Tf称为粘流温度。

3）粘流态。

温度高于Tf之后，形变迅速发展，弹性模量再次很快下降，高聚物开始产生粘性流动，处于粘流态，此时变形已为不可逆，高聚物成型加工时，都是在粘流态下进行。

2、什么是Tg,影响因素？

请举例说明其应用？

答：

玻璃化温度Tg是温度升降时，高聚物由玻璃态向高弹态或者由高弹态向玻璃态转化的温度，其本质是高聚物的分子链段运动被解冻或被冻结的温度。

凡影响高聚物的柔顺性和分子间作用力的因素都会影响玻璃化温度。

主要有：

分子量；分子链的柔顺性；添加剂。

高聚物的分子量增加，Tg也随之升高，当分子量升高到临界分子量时，Tg趋向一恒定值，高聚物的分子链的柔顺性越好，Tg也就越低。

高聚物中的添加剂通过影响分子链运动而对Tg产生强烈的影响。

应用举例：

如研究了玻璃化温度对可再分散性胶粉质量的影响和作用，指出低可再分性胶粉的玻璃化温度可以提高可再分性散性胶粉的变形性和韧性。

3、高分子材料的典型特征是什么？

请举例？

答：

1）密度小，与镁铝相当，比钢铁轻得多；2）有足够的强度和模量能够代替部分金属材料制造各种机械零件；3）优良电绝缘性能；4）优良减摩，耐磨和自润滑性能；5）优良耐腐蚀性能；6）易于合金化；7）高弹性；8）优良透光性；9）优良的隔热、隔音性；10）富于粘结力；11）耐热性差，高分子材料使用温度一般低于200℃；12）可燃性；13）易老化。

4、橡胶为什么有弹性？

答：

橡胶之所以具有高弹性，与橡胶的结构有关，由于橡胶大分子链上C—C键，C—O键，Si—O键等都易于内旋，部分孤立的C=C双键虽然不能内旋，但却能促进邻近的C—C键更好旋转，使其分子链表现出很好的柔顺性。

而且橡胶分子量很大，分子链长度可达4000——8000A，而直径仅约为3——7.5A，处于卷曲状态，虽然硫化交联使长链分子出现交联键，但未改变其卷曲状态，相反使大分子链所受拉伸与回缩应为更大，从而大大增强其回弹性。

5、高分子化合物的单体，链节，聚合度，多分散性，平均分子量，分子质量分布的概念是什么？

答：

单体：

可以聚合成高分子化合物的低分子化合物；链节;组成高分子化合物相同的结构单元；聚合度：

大分子链中链节的重复次数；多分散性：

高分子化合物中各个链的分子量不相等的现象；平均分子量：

由于高分子化合物的多分散性，任何一种高分子化合物没有确切分子质量，常用平均分子量来表示，常有重均分子量和数均分子量；分子质量分布：

用以表示具体每一种分子质量在高分子化合物中所占比例的大小和范围的量。

6、加成聚合与缩合聚合的不同？

答：

（1）反应的单体不同：

加成聚合的单体必须具有不饱和的键，并能形成两个和两个以上的新键，缩合聚合的单体应该具有两个或两个以上的反应基团的低分子化合物。

（2）反应产物不同：

加成聚合没有副产物，反应产物与单体成分相同，缩聚反应有低分子物质的析出，缩聚产物与单体成分不同7、影响大分子链柔顺性的主要因素？

答：

A，主链结构：

主链全由单链组成时，柔顺性最好，主链含有芳杂环时，柔顺性很低，主链含有孤立双链时，柔顺性增大B，取代基特性：

随取代基极性的减小，大分子的柔顺性增加，取代基的体积越大，柔顺性越差，取代基的分布越对称，柔顺性越大。

此外，取代基沿分子链的分布距离，分子间化学键交联的密度等机构因素，都对大分子的柔顺性有影响8、高分子自取代物的取向，结晶以及分子量大小对其物理性能各有什么影响？

答：

高聚物取向和结晶都能增加分子间作用力，有利于抗拉强度的提高，同样结晶度太高时，会降低高聚物的冲击韧性。

同时，晶相的形态大小对高聚物也有影响。

同样的结晶度，晶相为球晶所组成，表现为低强度，高脆性。

晶相为微晶所组成，表现为高强度，高韧性。

随分子量的增大，分子间力增大，强度升高，当分子量增大到一定值后，由于分子间力远大于分子键力时，外力作用先使分子键断裂，而不是导致大分子间相对滑动，所以高聚物强度不在随分子量增大而增大。

9、作为高分子材料，塑料和橡胶分别在何种状态下使用？

答：

塑料在玻璃态下使用，橡胶在高弹态下使用。

11，何为高聚物的老化、预防、机理、改性？

答：

高聚物在加工，储存和使用过程中，随时间推移，由于受内外因素综合作用，其物理性能和化学性能逐渐变坏的现象叫老化。

预防措施有：

a.改性b.防老化设计c.改进生产工艺d.表面处理e.控制环境条件f.加入稳定剂。

机理：

热氧老化、光氧老化、化学介质老化、生物老化。

共混、填充、复合增强、化学介质、表面改性12，塑料的组成是什么，请分别阐述？

答：

塑料由合成树脂及各种添加剂组成。

合成树脂：

常温下呈固态，半固态或流动态的高分子化合物。

填充剂：

为满足各种应用领域性能要求，采用无机物和有机物等加入到塑料中的填充材料。

增塑剂：

能够增加树脂的塑性，改善加工性，赋予制品柔韧性的添加剂。

稳定剂：

为防止和抑制树脂在加工和使用过程中因热光和氧化作用发生老化变质而添加到塑料中的物质。

润滑剂：

为改善塑料熔体加工成型流动性，防止成型加工时发生粘附损害塑料外观而添加的物质。

固化剂：

热固性树脂组成的塑料，成型时添加能使线型结构变为体型结构的化合物。

着色剂：

在塑料成型时添加赋予制品色彩或特殊光学性能的物质。

13.热塑性和热固性塑料在性能及结构上有何区别？

答：

结构上：

热塑性材料具有线型或支链型分子结构，受热可软化或熔融；热固性材料在成型加工中线型或支链型结构的树脂受热产生化学交联反应，固化成体型结构，成为不熔不溶材料。

性能上：

热塑性材料易加工成型，力学性能较好，但耐热性和刚性较差；热固性塑料的耐热性能高，在负荷的作用下不易变形，抗蠕变性强，但性硬且脆，力学性能不高。

14、塑料的成型方法？

答：

A、注射成型B、挤出成型C、压制成型D、吹塑成型E、压延成型。

15、塑料的选用原则？

答：

A、使用性能：

是保证零件完成规定功能的必要条件，是选材首要考虑问题。

B、工艺性能：

是表示材料加工的难易程度，一些使用性能很好，但工艺性能很差的材料尽量不取。

C、经济性：

在满足上述两个条件的前提下，选材应注意经济性。

15、橡胶的组成？

答：

橡胶制品通常由生胶、配合剂和增强材料三大部分组成。

凡未加配合剂的橡胶统称为生胶。

它是橡胶的主要组成部分，对其它配合剂与增强材料而言起着粘结剂的作用。

为了提高橡胶及其制品的使用性能或改善成型加工的工艺性能而加入的各种添加剂称之为配合剂。

增强材料又称为骨架材料，主要用来增加胶制品的强度并限制其变形。

16、胶制品的成型工艺？

答：

A、槊炼B、混炼C、压型D、硫化17、橡胶老化是什么？

影响因素？

如何防止？

答：

生胶和橡胶制品，在贮存和使用过程中，会出现变色、发粘、发脓及龟裂等现象，使橡胶失去原有的性能，以致失去使用价值，这种现象叫做橡胶的老化。

影响因素有：

氧化作用、臭氧的作用、热、光金属及机械疲劳的作用。

防治措施：

（1）选用耐老化性好的橡胶，在分子结构中无双键的橡胶，耐老化性能都比较好

（2）在橡胶原料中加入适量的蜡类物质或在制品表面涂以涂料（3）在橡胶中加入防老化剂（4）正确掌握硫化工艺（5）橡胶制品尽量不要受压或暴晒18、分别比较常用橡胶和特种橡胶的性能？

答：

常用橡胶：

丁苯橡胶弹性和强度差、黏着性不好，硫化速度慢，耐寒性比天然橡胶差，顺丁橡胶的突出特征是弹性高，耐磨性好，耐低温性能优异，但其抗湿滑性能和抗撕裂性能差，加工性能和黏着性不好。

特种橡胶：

丁晴橡胶耐磨性、耐热性比天然橡胶和氯丁橡胶好，硅橡胶的独特性能是既耐热又南韩，氟氯橡胶的突出性能是耐磨性。

19、胶黏剂的组成是什么？

请分别阐述？

.答：

胶黏剂的组成：

A基料，是胶黏剂的基本成分，又称基体，为胶黏剂的骨架。

B固化剂是使线型分子链结构变成网状或者体型结构，从而使胶黏剂固化。

C增塑剂与增韧剂，增塑剂是一种高沸点液体或低熔点固体有机物，它与基料有良好的相容性；增韧剂的作用是提高固化产物的韧性。

D稀释剂：

作用是降低粘度，以便于涂料，同时可延长胶黏剂的使用寿命.E填料，主要作用是改善胶黏剂的性能和客服在固化过程中造成的缺陷，或赋予胶黏剂某些特殊的性能。

F其他：

如固化促进剂，防老剂，偶联剂等。

20、试述胶黏剂胶接的基本原理？

答：

关于胶结的基本原理有如下理论：

A吸附理论：

认为粘合作用是有胶黏剂呗粘物分子在界面上接触并产生次价键所引起。

B化学键理论：

某些胶黏剂与被粘物表面鞥够形成化学键。

C扩散理论：

认为物质的分子始终处于运动中，由于胶黏剂中的高分子链具有柔顺性，在胶结过程中胶黏剂分子与被粘物分子相互产生扩散作用。

E电子胶合理论，由于胶黏剂和被粘物具有不同的电子亲合力，当他们接触时就会在界面上产生接触电势，形成双电层，类似一个电容器。

F机械结合理论：

胶接职务是一个机械过程，是胶黏剂对相邻两个胶合面机械附着作用的结果。

21、无机非金属材料的特点？

答：

比金属的浸提结构复杂；没有自由电子；具有比金属件和纯共价键稳定的离子键和混合键；结晶化合物的熔点比许多金属和有机分子高；硬度高，抗化学腐蚀能力强；绝大多数是绝缘体，高温导电能力比金属低；化学性能优良，制成薄膜时大多是透明的；一般比金属的导热性低；在大多数情况下观察不到变形。

总的来说，无机非金属材料有许多优良的性能，22、试述无机非金属材料的结构特点？

答：

无机非金属材料的结构从存在形式来说，是晶体结构，非晶体结构，孔结构以及它们不同形式且错综复杂的组合或复合；从尺寸上讲，可分为为微观结构，亚微观结构，显微结构和宏观结构四个层次。

23、陶瓷的性质及分类？

答：

性质：

硬度高，化学稳定性好，耐高温，耐腐蚀，耐磨，但苏醒差，担忧脆硬性。

分类：

按组成分为硅酸盐陶瓷，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷；按性能分为普通陶瓷和特种陶瓷；按用途分为日用陶瓷艺术瓷化工瓷等；按性能特点和应用分为压电陶瓷，高温陶瓷，磁性陶瓷，电容陶瓷，贴点陶瓷等。

24、陶瓷的主要成型方法？

答：

注浆成型，可塑成型和压制成型。

24、试述特种陶瓷的性能与用途？

答：

性能；高强度，高硬度，耐腐蚀，绝缘，磁性，透光，半导体以及压电，铁电，光电，电光，声光，磁光，超导，生物相容性等。

用途，可应用在高温，机械，电子，宇航，医学等方面，成为近代尖端科技必不可少的材料。

25、复合材料的定义，如何分类？

答：

定义，指由两种或两种以上的独立的物理向包括粘结材料和粒料，纤维或片状材料组成的一种固体产物；分类：

可按性能高低，用途来份，但结构材料基本由增强体组成，通常按不同的集体来分26、复合材料有何特性？

答：

比强度，比模量高，抗疲劳性能好减震能力强，高温性能好，工作的断裂安全性高。

27、比较常用增强材料的性能？

答：

增强材料主要有3类，纤维，晶须和粉体，其中玻璃纤维，碳纤维，高强有机纤维应用最广；玻璃纤维，拉伸强度高，柔软，完全不燃烧，耐热性高，化学稳定性好。

密度比一般纤维，有机纤维都高，但比金属低。

碳纤维，耐高温，抗拉强度高，弹性模量大，质轻，但其热膨胀系数，导热率均有各向异性28、编织袋，啤酒转运箱，旅行包，太空杯分别选用什么材料？

为什么？

并说明该材料性能。

答：

①编织袋主要用聚丙烯制成，因为聚丙烯能满足编织袋所要求的基本性能，如刚度和强度较高，耐热性良好，密度低，质量轻。

除此之外，pp还具有的性能：

除强氧化剂外与大多数药品不发生作用，即不溶于水又不吸水，电绝缘性好，其缺点是耐寒性差，易脆，耐老化性差。

②啤酒转运箱用HDPE+PP。

聚乙烯的性能：

如强度和硬度高，密度低，质轻，耐寒性好；但耐老化性耐热性较差且易燃烧。

③旅行包主要由尼龙制成，因为尼龙耐磨性良好，且具有较高的抗拉强度，质轻等优点，能满足其要求。

尼龙还具有其他性能：

具有良好的冲击强度和耐油性，且有高的熔点，对化学试剂稳定，具有低的摩擦因数和高的抗腐蚀能力，其缺点是吸湿性差，热膨胀系数大，耐热性不高④太空杯主要由聚碳酸酯（PC）制成，因为PC具有较高的强度，耐热性和耐寒性，无毒无味无臭，透明可着色等优点，易加工，价格低廉等。

还具有的性能：

自熄性，较好的耐化学腐蚀性，很小的模塑收缩率和尺寸稳定性，其缺点是疲劳强度较低，容易产生应力腐蚀开裂。

29、那些塑料可制备齿轮，举3—5个例子，分别指出各种材料的优缺点。

答：

如尼龙，PSF，聚甲醛等①尼龙优点：

耐磨性良好，质轻，具有良好的重启强度，具有低的摩擦系数和高的抗腐蚀能力，缺点：

热膨胀系数大，耐热性不好，吸湿性差。

②PSF：

优点：

具有较好的耐热性，耐蠕变性和电性能及化学性。

③聚甲醛：

优点：

高强度，刚性大，不易蠕变和吸水，耐摩擦磨损性优异，自润性还，具有优良的电绝缘性。

缺点：

阻燃性差，耐候性不理想。