高分子材料应用技术复习重点.docx

1、高分子材料应用技术复习重点1、高分子材料科学：研究高分子化合物的合成、结构、性能、加工与应用的一门学科。包括高分子化学、高分子物理、 高分子工程 三个基础性分支学科以及功能高分子和高分子新材料两个综合性研究领域。2、聚合度，用DP表示。一个高分子化合物的相对分子质量M可用下式表示：M = DPM0 。M0为单体的相对分子质量 3、相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合物；而相对分子质量大于10000的，称为高分子或高聚物；处于中间范围的可能为高分子（低聚物），也可能为小分子。4、由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物称为共聚物。根据各种单体单元在分子链中的排列状况，可将共聚物分为无规共聚物

2、、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。5、分子主链上全部由碳和氢组成，因此称为碳链聚合物。分子主链上除了碳原子外，还有O、N、S、P等杂原子，因此称为杂链聚合物。 Xn = 2 DP = 2 n 6、重要的碳链聚合物：重要的杂链聚合物：7、根据高分子受热后的形态变化分类：根据受热后发生的形态变化，可将高分子化合物分为热塑性高分子和热固性高分子两大类。热塑性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。8、热固性高分子在受热后先转变为流动状态，进一步加热则转变为固体状态。这种转变是不可逆的。换言之，热固性高分子是不可再生的。典型的热固性高分子如：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯

3、、硫化橡胶等9、根据高分子的实际用途，可将其分为塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂和功能高分子六大类。10、聚甲基丙烯酸甲酯，人们称其为“有机玻璃”； 由玻璃纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂，因其坚硬如钢，俗称“玻璃钢”。 11、连锁聚合的特点：（1）聚合需要活性中心，如自由基、阳离子、阴离子等，因此有自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合之分。（2）聚合过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成。（3）聚合过程中相对分子质量变化不大，体系始终由单体、高分子量聚合物和引发剂组成。没有分子量递增的产物。（4）单体转化率随时间增加。12、逐步聚合的特点：（1）低分子单体通过官能团间的缩合逐步形成大分子。

4、体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成。（2）每一步反应的速率和活化能基本相同。（3）反应初期大部分单体很快形成低聚物，短期内转化率很高。随后低聚物相互反应，分子量缓慢上升。（4）大部分是平衡反应。13、相对分子质量提高，有利于材料的机械性能发展。但过高的相对分子质量，导致材料熔融时的粘度较大，不利于材料的加工。在满足材料的机械性能的前提下，高分子的相对分子质量应尽可能小一些，以有利于材料的加工。14、根据统计方法不同，平均相对分子质量可分为数均分子量、质均分子量、Z均分子量、粘均分子量。其中尤以数均分子量最为常用。15、质均分子量 数均分子量Z均分子量粘均分子量16、分子量分布指数D聚合

5、物的性能不仅与相对分子质量有关，而且与相对分子质量的分布有关！低分子部分影响高聚物强度；过高分子部分影响高聚物的成型加工性能（塑化困难）根据不同的用途选择适当的相对分质量和相对分子质量分布17、高分子有三种基本的形状：线形、支链形和交联形18、高聚物热变形的三种形态：1. 玻璃态 2. 高弹态 3. 粘流态1、19、自由基聚合基元反应 20、自由基聚合反应的特征21、自由基聚合反应由链的引发、增长、终止、转移等基元反应组成，其中引发速率最小，是控制总聚合速率的关键。自由基聚合反应可概括为慢引发、快增长、速终止22、只有链增长反应才使聚合度增加，自由基聚合时间短，反应混合物中仅由单体和聚合物组成

6、；在聚合过程中，聚合度变化小。23、在聚合过程中，单体浓度逐步降低，聚合物浓度相应提高（见图2）。延长聚合时间主要是提高转化率，对分子量影响较小。24、少量（0.01%0.1%）阻聚剂足以使自由基聚合反应终止。25、 共聚物的类型：无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物26、竞聚率的意义：r1 1，表示活性端基有利于加上同种单体；r1 1，表示活性端基更有利于加上异种单体；r1 = ，表示活性端基只能加上同种单体，不能共聚。27、离子聚合：是又一类连锁聚合。它的活性中心为离子。根据活性中心的电荷性质，可分为阳离子聚合和阴离子聚合。28、阳离子聚合通式可表示如下：29、异丁烯：唯一一个具

7、有实际工业价值的能进行阳离子聚合的- 烯烃单体；其中Lewis酸是最重要的阳离子聚合引发剂阳离子聚合的特点：快引发，快增长，易转移，难终止30、常见的阴离子聚合单体，例如丙烯腈，甲基丙烯酸酯，丙烯酸酯，硝基乙烯等，分子中既有吸电子基团，又具有-共轭结构 ，因此容易进行阴离子聚合。丁基锂是目前应用最广的阴离子聚合引发剂阴离子聚合的特点：快引发，慢增长，无终止31、阴离子聚合产物的聚合度的定量计算公式：32、立体异构 由于分子中的原子或基团的空间构型和构象不同而产生的异构33、配位聚合的定义： 配位聚合是指烯类单体的碳碳双键首先在过渡金属引发剂活性中心上进行配位、活化，随后单体分子相继插入过渡金属

8、碳键中进行链增长的过程。配位聚合的特点：单体首先在过渡金属上配位形成络合物反应是阴离子性质34、ZieglerNatta引发剂：TiCl4/Al(C2H5)3称为Ziegler引发剂， TiCl3/Al(C2H5)3称为Natta引发剂，合称为ZieglerNatta引发剂。35、本体聚合 配方: 单体 + 引发剂，选择性加入少量色料、增塑剂、润滑剂、分子量调节剂等。 优点: 聚合物纯净，后处理简单。 缺点: 聚合热不易扩散, 反应温度较难控制, 容易局部受热, 反应不均匀, 分子量分布宽, 有气泡, 可能爆聚。自由基溶液聚合的特点 优点: 体系粘度低, 混合和传热容易, 温度易控制, 较少凝

9、胶效应。 缺点: 聚合速率低，设备利用率低，链转移使分子量低，需溶剂回收。体系主要组成：单体、引发剂、水、分散剂优点: 传热容易, 分子量高。缺点: 附有少量分散剂残留物。优点（1）以水为分散介质，粘度低，传热快；（2）聚合速率快，分子量高，可在低温聚合；（3）在直接使用乳液的场合较方便，如乳胶漆，胶粘剂，织物处理剂等。缺点（1）需要固体产物时，后处理复杂（破乳、洗涤、脱水、干燥等）；（2）有残留乳化剂，对性能有影响。36、PE由乙烯单体通过自由基型聚合、配位聚合制得分子式：-CH2CH2n- 英文名:Polyethylene专业缩写：PE热塑性塑料树脂37、LDPE是非结晶支链型高聚物，高度

10、支化的PE结晶度为6070%，支化度更高的结晶度为40%，熔点为105115。相对分子质量一般在25万。乙烯聚合有釜式法和管式法两大类。38、影响LDPE生产因素主要有乙烯纯度、温度、压力等。这些因素直接影响产品的相对分子质量及分子结构：C2=纯度 纯度低LDPE分子量低，杂质主要乙炔和CO，因为它们能参与反应产生交联形成双键而降低产物的抗氧能力；CO进入高分子链会降低介电性能。聚合温度的影响 乙烯聚合的温度随引发剂不同而改变的。用氧引发时聚合温度可大于230；若用过氧化物引发，聚合温度可降至150。温度升高链转移加大，聚合物相对分子质量下降。链转移速率加快会造成聚乙烯大分子支链数增多，使产品

11、的结晶度下降，密度减小。压力的影响 增加压力有利于链增长反应。39、PP由丙烯单体制得分子式：英文名:Polypropylene专业缩写：PP热塑性塑料树脂构型：等规、无规、间规三种PP聚合物的类型 ： 聚合物类型分为四大类，用英文字母表示 H表示均聚物；C表示嵌段共聚物；R表示无规共聚物。M表示混合物40、熔体指数熔融指数是聚丙烯树脂加工工艺要求中的重要指标之一，它取决于聚合物的分子量和分子量分布，其中尤以分子量起着主要作用。聚合物熔融指数的测定是由仪器测定，即测定在熔融状态下聚合物的流动性能。聚丙烯的熔融指数值是指在230和2160g负荷下，聚丙烯熔体在10min内，流过标准出料孔的重量。

12、单位：g/10min。41、PP主要性能：密度仅0.900.91g/ml，相对分子质量在20万70万，是线性的高结晶聚合物；1物理机械性能：张度，刚性HDPE,抗弯曲疲劳寿命其它塑料，。它的拉伸性能非常好。2电性能：PP属于非极性髙聚物，具有良好的电气绝缘性3热性能：良好的耐热性、耐低温性，分解温度300C以上。PP低温使用温度可达-15-20C，其脆化温度为-35C。4化学性能：PP具有良好的化学稳定性，在100以下大多数无机酸、碱、盐的溶化对PP无破坏作用。但对于强氧化性的酸，如发烟硫酸、浓硝酸和次氯酸在室温下也不稳定。缺点：耐低温冲击性差，较易老化；但聚丙烯在受光、热、机械力等外界条件的

13、影响和作用下，也会逐渐老化。 42、PP引发剂：丙烯聚合引发剂主要用Z-N引发体系，H2作为分子量调聚剂43、PP聚合过程的影响因素：（1）氢气加入量的影响及作用（2）钛浓度和Al(C2H5)3加入量的影响（3）反应温度、压力对聚合反应的影响（4）杂质对聚合反应的影响44、PMMA：丙烯酸酯类树脂是指以丙烯酸或丙烯酸衍生物为单体聚合或以它们为主与其他不饱和化合物共聚所制得的聚合物. 为无定形聚合物, 具有高度透明性,俗称“有机玻璃”。 PMMA的Tg为105,维卡软化点为100120。45、PMMA在加工前进行干燥处理使其含水量在0.02%以下，干燥条件，先在100110干燥4小时，在7080

14、干燥2小时；PMMA对加工温度比较敏感，成型温度180230，加工温度范围比较窄，超过260以上分介。因此在加工时严格控制温度，防止过热。46、PMMA可用自由基型本体、溶液、悬浮、乳液聚合进行生产，其中本体聚合采用最多47、苯乙烯；聚合反应：自由基型或离子型聚合热塑性塑料；色相：无色透明。通式：CH2CHC6H5 n。发明年代：1937年美国开始商业性生产。产量名列第四：居聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯之后品种：3040种，牌号近100种， 400余种品级。 48、聚苯乙烯品种普通聚苯乙烯（GPPS）；可发性聚苯乙烯（EPS)；高抗冲聚苯乙烯（HIPS）；间规聚苯乙烯（SPS）相关产品ABS树脂；

15、聚苯乙烯型离子交换树脂等49、无毒.无臭.无色的透明颗粒，PS的吸水率为0.05%，稍大于PE；非晶态密度1.041.06克/厘米3，晶体密度1.111.12克/厘米3；熔融温度240。似玻璃状脆性材料.其制品具有极高的透明度，透光率可达90以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等，普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。50、ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物，由于它具有优良的耐冲击韧性和综合性能，是重要的工程塑料之一。51、PVC单体：氯乙烯分子式：热塑性塑料自20世纪30年代首先在德国开始生产，产量在塑料中仅

16、次于聚乙烯居第二位，中国从1958年开始工业化生产，世界上PVC 生产的聚合工艺主要有五种，即本体、乳液、微悬浮、溶液、悬浮聚合工艺。悬浮法生产聚氯乙烯树脂为白色或淡黄色的粉末，相对密度为1.351.45g/cm3；结晶度为5%-10%，；属无规非结晶性高聚物。PVC为无定形聚合物，熔点为175；PVC树脂的平均相对分子质量范围在5万10万之间。52、溶液粘度相对黏度 比黏度 比浓黏度 特性粘度53、热作用下发生降解反应。引起聚氯乙烯制品颜色的变化：变化的顺序为：白色粉红色淡黄色褐色红综色约黑色黑色。聚氯乙烯在加工前需要干燥处理 条件是110，11.5h。54、缩聚反应的定义：指含有两个或两个

17、以上官能团的单体分子逐步缩合形成高聚物，同时析出低分子产物（如水、醇、氨、卤化氢等）的化学反应。55、缩聚反应分类按生成聚合物的结构分类：线形缩聚：单体均带有两个官能团大分子向两个方向增长线型结构 naRba(R)nb+(n-1)ab naRb+nbRaa(R-R)nb+(2n-1)ab体型缩聚：至少一种单体有两个官能团大分子向三个方向增长体型结构56、平衡缩聚反应 指平衡常数小于 103 的缩聚反应不平衡缩聚反应 平衡常数大于 10357、缩聚反应的特点：线型缩聚的逐步特性、线型缩聚的可逆特性、缩聚过程中的副反应缩聚反应单体的类型：缩聚反应是通过官能团相互作用而形成聚合物的过程，单体常带有各

18、种官能团：COOH、OH、COOR、COCl、NH2等58、官能度的概念：是指一个单体分子中能够参加反应的官能团的数目，用f表示平均官能度：每种单体分子平均带有官能团数目。即：体系中可能反应官能团总被体系分子数所除而得结果。59、反应程度：是参加反应的官能团数占起始官能团数的分数，用P表示反应程度聚合度是指高分子中含有的结构单元的数目反应程度与平均聚合度的关系：聚酯化反应是平衡反应。如果低分子副产物不能及时排除，则分子量的提高将受到限制。平衡常数K = k1/k-1对于封闭体系且两种官能团数量相等的缩聚反应采用高真空排除小分子时60、影响线型缩聚物聚合度的因素：反应温度的影响反应器的压力催化剂

19、： 提高反应速度，对平衡没有影响单体的浓度： 尽可能高，以保证较高的聚合度搅拌：搅拌均匀有利于传热、小分子的排除、反应单体及中间体的扩散，但过渡搅拌可导致聚合物的机械降解惰性气氛：61、线形缩聚物聚合度的控制方法：端基封锁在两官能团等当量的基础上：使某官能团稍过量或加入少量单官能团物质A、原料单体等当量比时B、单体aAa和bBb反应，其中bBb稍过量C、aAa、bBb等当量比，另加少量单官能团物质Cb62、体型缩聚的含义 是指某一2官能度单体与另一官能度大于2的单体先进行支化而后形成交联结构的缩聚过程。体型缩聚的最终产物称为体型缩聚物63、体型缩聚的特征：1）分阶段进行。各单体反应活性不同，第

20、一阶段控制平均官能度等于或略大于2，反应后期补加某一单体；初期用温和的催化剂及较低的反应温度2）存在凝胶现象。反应进行到一定程度时会出现凝胶化现象：体系粘度突然急剧增加，难以流动，体系转变为具有弹性的凝胶状物质，这一现象称为凝胶化 凝胶点：开始出现凝胶化时的反应程度（临界反应程度）称为凝胶点，用Pc表示，是高度支化的缩聚物过渡到体型缩聚物的转折点。3）. 凝胶点以后的反应速度较凝胶点以前降低64、Carothers理论等当量时非等当量时凝胶点与平均官能度的关系 65、高分子的化学反应分为三大类 “ n不变”：聚合物侧基的化学反应，分子主链不发生变化 n变大：交联、扩链 、接枝、嵌段n减小：降解

21、（光降解、热降解）66、聚合度变小的化学反应降解：降解表示聚合物分子链被分裂成较小部分的化学反应。（一）物理降解（1） 热降解1.解聚（主链断裂） PMMA2.无规断裂 PE3.基团的脱除 PVC、聚丙稀腈4.不容易发生裂解 环氧、酚醛热固性材料5.无规降解：主链上随意位置发生断裂，分子量迅速下降，但不生成单体，如PE、PP6.介于上述二种反应之间，如PS7.解聚反应：加成的“逆反应”，单体迅速生成，而剩余物分子量变化不大，如PMMA(2) 机械降解： 固体物的粉碎、橡胶的塑炼、熔融聚合物的挤出、注塑等，在机械力作用下，聚合物分子会被拉伸而断裂，导致降解（二）化学降解（1）化学试剂降解 水解、

22、酸解、醇解、胺解（2）氧化降解 过氧化物、残存自由基引发剂67、抗氧剂主要类型：1)链终止剂型抗氧剂主抗氧剂：消灭已经产生的自由基如：酚类、芳胺类2）氢过氧化物分解剂 副抗氧剂，使氧化物还原、分解和失活。如有机还原剂类：硫醇类、三级膦、三级胺类。3）金属钝化剂助抗 氧剂 ：消除或减弱金属的分解作用。如：酰肼类、肟类、醛胺缩合物类等。68、光稳剂主要类型：1）光屏蔽剂：反射紫外光，防止透入聚合物内部。如：炭黑、二氧化钛和很多颜料；2）紫外光吸收剂：吸收290400nm的紫外光，从基态转变成激发态，从而转移本身能量，放出强度较弱的荧光或转变成热能。如：邻基二苯甲酮、水杨酸酯类等3）紫外光猝灭剂：与

23、吸收剂类似，使激发态的能量以光或热发散出去。如：三价镍的有机螯合剂或络合物。69、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）PET的中间体为对苯二甲酸和乙二醇分子结构化学性质：聚酯的水解、聚酯的热降解、聚酯的热氧化降解、聚酯的醇解、聚酯的氨解、聚酯与碱作用、聚酯与脂肪酶作用PET是结晶性聚酯聚酯的熔点：Tm255265聚酯的玻璃化转变温度：Tg76冷结晶双峰：125135和140160熔体结晶：180200机械性能：聚酯结晶度的升高，模量增大，断裂时延伸率下降吸湿性和透气性：阻水较差，阻氧较好电性能：聚酯的绝缘性能较好光学性能；无定形PET为透明材料，结晶PET为不透明材料70、直接酯化法（PTA）反应式

24、：缩聚反应式： 直接酯化法生产聚酯的工艺主要有吉玛工艺、钟纺工艺、杜邦工艺、伊文达工艺等71、聚酯的固相缩聚：固相缩聚也称固相增黏，是在固体状态下进行的缩聚反应。将具有一定相对分子质量的聚酯加热到熔点以下玻璃化温度以上，通过抽真空或惰性气体的保护并带走小分子，使缩聚反应得以继续。72、聚酰胺（PA）：聚酰胺俗称尼龙，在中国用作纤维时称为锦纶。品种可以简明的用其聚合单体的碳原子数来标记，其中二元胺的碳原子数标记在前面。聚酰胺的酰胺基团是极性基团，可以形成氢键，分子间的作用力大，分子链排列规整，所以机械性能优良，抗冲击性能好，坚硬而有韧性，其结晶度高，熔点高；摩擦系数小。耐磨耗，有自润滑性，吸震和

25、消音性。低温性能很好，有一定的耐热性(可在100下使用)化学稳定性好，耐海水、耐一般有机溶剂、耐油，但不耐酸。电绝缘性好，但易受温度的影响。它吸水性大，因此，环境的湿度对其尺寸十稳定性和电性能影响较大PA6的熔点（Tm)215225PA66 Tm:260265;吸水性：是聚酰胺树脂的最主要的特征性质之一！水分对聚酰非晶部分的影响很大，而使吸湿后的聚酰胺玻璃化转变温度降低结晶性：典型的聚酰胺树脂是具有较高结晶度的高分子，其结晶度、结晶度分布、球晶大小及其分布对聚酰胺树脂制品的物性、相对密度和尺寸稳定性等都具有很大影响73、聚氨酯是聚氨酯甲酸酯的简称。品种：聚氨酯泡沫塑料，聚氨酯弹性体；因合成单体

26、的种类及组成不同，可分为线型的热塑性PU和体型热固型PU其主链结构上含有聚氨酯（PU）所用的原料主要有：有机异氰酸酯、多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、交联剂、添加剂等。PU合成反应（1）多异氰酸酯与羟基（多元醇）反应生成聚氨基甲酸酯。（2） 放气反应 异氰酸酯和水反应，首先生成不稳定氨基甲酸、然后分解成胺和CO2：胺基进一步和异氰酸酯基团反应生成含有脲基的高聚物：(3) 脲基甲酸酯反应 氨基甲酸酯基团中氮原子上的氢与异氰酸酯反应形成脲基甲酸酯(4) 缩二脲反应 脲基中氮原子上的氢与异氰酸酯反应形成缩二脲。74、聚氨酯弹性体（PUR）性能是介于塑料和橡胶中间的一种高聚物，通常以低聚物多元醇、

27、多异氰酸酯、扩链剂、交联剂及少量助剂为原料制得。其分子结构主链是由Tg室温的刚性链段（硬段占1050%，即二异氰酸酯和小分子链剂如二胺和二醇）构成的嵌段共聚物。1二元醇与二异氰酸酯反应生成软段2二异氰酸酯与低分子二元醇（扩链剂）生成硬段3软段和硬段进一步反应，当原料单体大于1时，生成半热塑聚氨酯弹性体,4交联反应 交联剂三元醇如甘油在加热下进行交联反应。1.(5分)等摩尔的二元酸和二元醇经外加酸催化缩聚，试证明P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P0.98所需的时间相近。解：由于缩聚反应后期，正、副反应速率不随时间变化而变化，因此kt1=kt2 由P(N0-N)/N0可得: 当p=0.9

28、8时 0.98=(N0-Nt1)/N0 可得: Nt1=0.02 N0 当p=0.99时 0.99=(N0-Nt2)/N0 可得: Nt2=0.01 N0 (6分)计算苯乙烯乳液聚合的聚合速率和聚苯乙烯的平均聚合度。聚合温度为60，kp176 L/mols, c(M)5.0mol/L, N3.21014个/mL水, 1.11012个分子/ mLs。3. 计算下列混合物的凝胶点，各物质的比例为摩尔比A、邻苯二甲酸酐：肝油3.0：2.0B、邻苯二甲酸酐：肝油1.5：0.98C、邻苯二甲酸酐：肝油4.0：1.0D、邻苯二甲酸酐：肝油：乙二醇1.5：0.99：0.024.无阻聚物存在的甲基丙烯酸甲酯中

29、，加入0.001 mol/l过氧化二苯甲酰，并在60下聚合。RP为610-5 l / mols，用渗透压法测得其分子量为（已知60下BPO的半衰期为48小时，引发效率为0.81, Cl为0.02 , CM为0.110-4，甲基丙烯酸甲醋的密度为0 .930g/ml ）。12分试求（1）引发剂分解速率常数（2）甲基丙烯酸甲酯在60 下的kp2kt值;（3）有链转移时数均聚合度（4）在该温度下歧化终止和偶合终止所占的比例。5. 生产，若配料比为已二胺已二酸为116146。当为0.998时。6分求：（1）当计算平均聚合度； （2）计算分子量； （3）若加入0.6醋酸，此时的聚合度为多少；6、生产尼龙66，想获得Mn = 13500的产品，采用己二酸过量的办法, 若使反应程度P = 0. 994，试求己二胺和己二酸的配料比。