高分子、流变学整理资料.pdf

《高分子材料基础》思考题第一章材料科学概述2、原子结构的组成：原子是由原子核及围绕原子核的电子组成原子的质量主要集中在原子核，电子的质量可忽略原子结构一般是指原子的电子结构在原子内，电子具有不连续的能级，每个电子的能级和状态由四个量子数决定，即：主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数3、写出各原子的电子结构：按泡利不相容原理和能量最低原理排列如 Ca：226262122334sspsps4、原子之间或分子之间的结合键一般有哪些形式？试论述各种结合键的特点结合键分为化学键（包括离子键、金属键、共价键）、物理结合键（包括偶极力、诱导力、弥散力）和氢键离子键的特点：由离子键构成的材料具有结构稳定、熔点高、硬度大、膨胀系数小等特点共价键的特点：具有方向性和饱和性两个特点其延展性比较差，但强度高，硬度大，脆性大，熔点高金属键的特点：无向性和饱和性，但有良好延展性、导电性、导热性、金属不透明和金属光泽物理键的特点：一般具有加和性，在很大程度上改变材料的性质氢键的特点：具有饱和性和方向性，使尼龙这样的聚合物具有较大的分子间力5、何为晶态结构？何为非晶态结构？非晶态结构材料有何共同特点？非晶态结构：原子排列近程有序而长程无序的结构。

晶态结构：原子在三维空间呈周期性的无限有序排列结构非晶态结构材料的共同特点：结构是长程无序的，物理性质一般是各向同性的；没有固定的熔点，而是一个依冷却速度而改变的转变温度范围；塑性变形一般较大，导热率和热膨胀性都比较小第二章 高分子材料的制备反应1、工业上对聚合物的分类方法有哪些？按聚合物大分子链主链结构可将聚合物分为哪几种类型？试各举一例工业上对聚合物的分类方法有按大分子链结构分类、按性能和用途分类、按聚合物来源分类、按聚合物反应类型分类、按聚合物工艺性分类、按高分子几何结构分类、按高聚物的热行为分类等等按聚合物大分子链主链结构可将聚合物分为如下类型：1、碳链聚合物如聚氯乙烯 2、杂链聚合物如聚醚3、元素有机聚合物如有机硅橡胶何为缩聚反应？缩聚反应：在聚合反应过程中，除形成聚合物外，同时还有低分子副产物形成，则此种反应称为缩聚反应，其产物称为缩聚物第三章高分子材料的结构与性能1、聚合物的结构常指哪些方面？大分子链的组成和构造包括哪些方面？试加以论述聚合物结构包括大分子本身的结构和大分之之间的排列这两方面大分子链的组成和构造包括大分子链结构单元的化学组成、连接方式、空间构型、序列结构以及大分子链的几何形状。

大分子链的化学组成按主链的化学组成可分为：碳链大分子、杂链大分子、元素有机大分子结构单元的连接方式：大分子链是由许多结构单元通过共价键连接起来的链状分子缩聚反应结构单元连接方式较固定，加聚反应的连接方式较多结构单元的空间排列方式：几何异构（顺式和反式），结构单元的旋光异构2．试论述聚合物各种不同的大分子链骨架的几何形状使材料具有那些不同性能大分子链骨架的几何形状：线型：整个分子如同一条长链，无支链线形分子易于结晶，密度、熔点、结晶度、硬度较高，可溶可熔支链型：指分子链上带有一些长短不同的支链支链的存在使得大分子不易整齐排列，结晶度、密度下降网型：大分子之间通过化学键相互连接起来就形成三维结构的网状结构熔点高、密度大、不溶不熔梯形：形状类似“梯子”的大分子，具有优异的耐高温性能双螺旋型：形状类似“双股螺旋”的大分子3．共聚物大分子链的序列结构有哪些基本类型？共聚物大分子链的序列结构由两种或两种以上结构单元构成的共聚物大分子都有一定的序列结构序列结构就是指各个不同结构单元在大分子中的排列顺序共聚物大分子的序列结构可分为四种基本类型：无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物4．聚合物分子量有何特点？试分析数均分子量和重均分子量对材料性能的影响。

聚合物分子量的两个基本特点: 分子量大、分子量的多散性数均分子量——聚合物溶液冰点、沸点的升高、渗透压等，只决定于溶液中大分子的数目，这就是聚合物溶液的依数性重均分子量——聚合物溶液对光的散射性质、扩散性质等，不但与溶液中大分子的数目有关，而且与大分子的尺寸直接有关一般而言，聚合物的力学性能随分子量的增大而提高一：如玻璃化温度、抗张强度、密度、比热容等，随分子量的增大而提高，最后达到一极限值；二：如粘度、弯曲强度等，随分子量的增大而不断提高，不存在极限值5．何为大分子链的构象？大分子链的形态有哪些基本类型？在分子内旋转的作用下，大分子链具有很大的柔曲性，可采取各种可能的形态，每种形态下所对应原子及键的空间排列称为构象构象是由分子内部热运动而产生的，是一种物理结构大分子链形态的基本类型伸直链：在这种形态中，每个链节都采取能量最低的反式连接，整个大分子呈锯齿状如拉伸结晶的聚乙烯大分子折叠型：如聚乙烯单晶中某些大分子链、聚甲醛中大分子链螺旋形链：全同立构的聚丙烯大分子链、蛋白质、核酸等大分子链都是这种螺旋形形成螺旋状的原因是，采取这种形态时，相邻非键合原子基团间距离大，相斥能较小，或者有利于形成分子内的氢键。

无规线团：大多数合成的线型聚合物在熔融态或溶液中，大分子链都呈无规线团状，这是较为典型的大分子链形态6．聚合物凝聚态结构有何不同于低分子物凝聚态的特点？（1）聚合物晶态总是包含一定量的非晶相，100% 结晶的情况是很罕见的；（2）聚合物凝聚态结构不但与大分子链本身的结构有关，而且强烈地依赖于外界条件7．聚合物晶态结构与低分子物比较有何特点？目前解释聚合物晶态结构有何基本模型？与一般低分子晶体相比，聚合物晶体具有不完整性、无完全确定的熔点，并且结晶速度较慢的特点目前解释聚合物晶态结构的基本模型有：缨状胶束模型：它是由非晶态结构的无规线团模型衍生出来的折叠链模型：它是由局部有序的非晶态结构衍生出来的8．试论述聚合物的结晶过程，并分析结晶速率对成型产品性能的影响结晶过程：分为主结晶过程和次结晶过程次结晶过程：是主结晶完成后，某些残留非结晶部分及结晶不完整部分继续进行的结晶和重排作用结晶速率是晶核生成速率和晶粒成长速率的总体效应成核速率快，成长速率小、形成晶粒小，反之晶粒大10．试从聚合物的结构特点分析聚合物分子运动的特点1）聚合物的分子运动具有多重性：①具有多重运动单元：侧基、支链、链节、链段、整个大分子等；②与不同运动相对应的运动方式：键长、键角的震动或扭曲；侧基、支链或链节的摇摆、旋转；分子内旋转；整个大分子重心位移③对于结晶聚合物存在：晶型转变、晶区缺陷部分的运动。

2）聚合物的分子运动具有明显的松弛特性：11．聚合物的相态有何特点？其非晶态有哪些力学状态？试分析这些力学状态的转换条件特点：相态决定于自由焓、温度、压力、体积等热力学参数，相之间的转变必定有热力学参数的突跃变化非晶态有三种力学状态：1、玻璃化； 2、高弹化； 3、粘流化转化条件p110 Ⅰ 玻璃态：在力学上表现为模量高和形变小，具有虎克行为，质硬而脆玻璃化转化区：大分子链构象开始改变、进行伸缩、表现有明显的力学松弛行为，具有坚韧的力学性能Ⅱ 高弹态：聚合物的弹性模量下降，在较小应力下，即可迅速发生很大的形变，除去外力后形变可迅速恢复，因此称为高弹性或橡胶弹性粘弹转变区： 是大分子链开始能进行重心位移的区域，在此区域聚合物同时表现粘性流动和弹性形变两个方面这是松弛现象十分突出的区域交联聚合物不发生粘性流动对于线型聚合物高弹态的温度范围随分子量的增大而增大，分子量过小的无高弹态Ⅲ粘流态：在外力作用下，整个大分子链重心可发生相对位移，产生不可逆的形变即粘性流动此时，聚合物为粘性流体分子量越大，Tf 越高，粘度越大交联聚合物无粘流态存在，因为它不可能产生分子间的相对位移12、冲击强度的测试方法有哪些？冲击强度的测试方法有很多，如摆锤法、落重法、高速拉伸法等13、试分析聚合物在拉伸应力作用下的屈服过程及拉伸温度条件与脆化温度的关系。

14、何为聚合物的力降解？力降解是聚合物在塑炼、破碎、挤出、磨碎、抛光、一次或多次变形以及聚合物溶液的强力搅拌中，由于受到机械力的作用，大分子链断裂、分子量下降的力化学现象称为力降解第四章 通用高分子材料1．何为热塑性塑料？何为热固性塑料？答：热塑性塑料是在加工过程，一般只起物理变化，即加热时变软，冷却时变硬，再加热又变软，可反复加工热固性塑料是在加工过程起化学变化，受热时被软化并具有一定的可塑性，随着进一步的加热，树脂就硬化定型，若再加热也不会变软，温度过高则发生焦化分解所以热固性塑料不能回收再加工只能粉碎当填料2．塑料有何特点？答： （1）质轻，密度小（2）耐化学腐蚀性好（3）具有优良的电绝缘性能（4）优良的消声和隔热作用（5）优良耐磨性和良好的自润滑性（6）透光性和着色性3．塑料常用添加剂有哪些？它们的作用是什么？答： 1、填充剂——为满足各种应用领域的性能需要，加入各种粉状、纤维状物质，以提高塑料性能或降低成本2、增塑剂——为使塑料树脂增加柔韧性，改善加工性，减低熔融粘度，降低玻璃化温度，加入的物质叫增塑剂3、稳定剂——为防止树脂在加工和使用过程中，由于受热和光作用而使性能变坏，需要加入稳定剂。

4、润滑剂包括：外润滑剂——为防止发生粘附现象而损坏制品外观，有利于熔体流动和制品脱模；内润滑剂——降低聚合物分子间的内聚力，改善树脂在加工过程中的流动性和降低内摩擦所导致的温升；自润滑剂——减少塑料制品与金属等物体间的摩擦系数5、 其它配合剂——如：着色剂使制品具有各种颜色的颜料、染料固化剂、 抗氧化剂、 发泡剂、阻燃剂、偶联剂等4．塑料的主要成型加工方法有哪些？其中有哪些适用于热塑性塑料的加工？答： 1、挤出成型2、注射成型3、压延成型4、模压成型（压制成型）5、吹塑成型6、滚塑成型（塘塑成型）7、 流延成型8、浇注成型9、固相成型挤出成型、注射成型、压延成型、吹塑成型是热塑性塑料的主要成型加工方法5．聚烯烃塑料的主要品种有哪些？试分析聚乙烯与聚丙烯在性能、成型加工方法、应用等方面各有什么相同与不同之处？答：聚烯烃塑料的主要品种有：聚乙烯PE 、聚丙烯PP 、聚苯乙烯PS及聚丁烯，其中以聚乙烯的产量最大聚烯烃的主要原料为石油1) 聚乙烯（ PE）①性能：化学性能：室温下耐稀硫酸、稀硝酸，耐各种浓度的盐酸和碱；在90～100?C时，硫酸和硝酸能迅速破坏聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下，容易发生光降解；聚乙烯受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反应，但主要倾向是交联反应。

力学性能：随分子量的提高，结晶部分具有较高的强度，非结晶部分具有良好的柔性和韧性；②加工：吹塑薄膜、注射成型、吹塑中空制品、其他方法成型（真空吸塑成型）③应用：高压PE一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包覆层等，中低压PE以注射成型制品及中空制品为主PE塑料的使用领域主要有电线绝缘、管材、薄膜、容器、板材等2）聚丙烯（ PP）①性能：物理机械性能：聚丙烯的强度和刚性都比低压聚乙烯好，在室温和低温下的抗冲击性能较差具有优异的成纤性，拉伸性能好，硬度不及PS和 ABS ，但比 PE高且具有优良的表面光泽热性能：有良好的热性能，熔点为高，它的制品能耐100?C以上的温度煮沸消毒（蒸笼）电性能：聚丙烯是优良的电绝缘体，不吸水、不受潮，击穿电压高②用途：汽车配件、医疗器械、打包带、编织袋、食品包装等③加工：注射加工、挤出成型、吹塑成型、薄膜加工等6．试分析聚苯乙烯的性能特点及聚苯乙烯能主要进行那些方面的改性？答：性能：聚苯乙烯是非结晶聚合物，无臭、无味、无毒，具有良好的透明度（可达88-92%）和表面光泽，密度 1.04-1.09 g/cm3，尺寸稳定性好，吸湿性低，着色性好，热变形温度为70-98 ? C ，连续使用温度60-80 ? C，具有良好的电绝缘性能。

改性：化学改性和物理改性7．试分析下列塑料的特性、加工方法及用途1）聚氯乙烯聚氯乙烯树脂是最常见的塑料之一，它是历史最长、。