
【最新】高分子材料剖析习题.doc
8页1 影响高分子材料密度的因素有哪些?分子结构 元素种类与含量有如下规律 只含 C、H 的多半比水小(含芳环的除外)含 O 及其他杂原子的一般>1 含 Cl、F、S、等较重原子的一般>1.34,其中含 F 原子的多半 >2 含填料的一般>1.34 1.0~1.34 之间为多种含 C、H、O 或 N 的高材泡沫制品或试样中有汽泡,15%时,破坏E的结晶有序性而不易结晶,材料从不透明变为完全透明8. 常作为塑料薄膜使用的材料有哪些?是说明其对应的用途 PE、PP、PVC、CA(醋酸纤维素,也叫玻璃纸) 、PET、PVA、PS、PA等 PP-HDPE-LDPE复合薄膜提高强度,阻隔性,耐热性双轴拉伸薄膜:BOPP用于香烟包装;PET用于磁带、胶卷等单轴拉伸薄膜:PE、PP,用于包扎带尼龙,PTFE,PI(聚酰亚胺)用于电容器,密封等9 常见泡沫塑料的成分是什么?(1)聚苯乙烯泡沫 这是应用最广的硬质闭孔型泡沫塑料由于它是经低沸点液体浸渍后的可发性小珠粒,预发泡再热压成型的,因而一般的聚苯乙烯泡沫体由许多白色泡沫圆粒组成,用手可轻易掰开2)聚氨酯泡沫 聚氨酯泡沫分为软质,半硬质,硬质三种软质聚氨酯泡沫塑料外观像海绵,刚出厂时为白色,但很容易氧化变黄。
有时聚氨酯泡沫表面有一层耐冲击的硬质皮层,实际上与内层具有同一组成,只不过在加工中,通过控制一定条件而形成了这种稠密表面和泡沫内部的双重结构,这种聚氨酯软泡沫称为结皮聚氨酯泡沫硬质和半硬质品种主要用于工业上还有 PVC PE EVA PP 等等10. 什么是氧指数?表征的是高材的什么性能?着火后刚能维持试样燃烧的氧在氧/氮混合气体中的最小分数 表征可燃性 PS:由于空气中的氧的浓度为 21%,所以 OI 值低于0.21 的高材很容易在空气中点着和燃烧;OI 值大于 0.27 被认为是难燃的,OI 值在 0.22-0.27 属于自熄性材料11. 试分别答出不同元素组成与结构的高分子材料进行燃烧试验时, (1)可燃性规律?(2)发烟性规律?(3)结焦性规律? 1 可燃性规律:与所含元素有关,C、H、S 可燃元素;卤素、P、N、Si、B 难燃元素,含量越多,阻燃性好,根据元素组成将高分子材料分为三类:(1)不燃的含 F、Si 的高分子热固性树脂:酚醛树脂、脲醛树脂等(2)难燃自熄的含 Cl,如 PVC 及其相关共聚物含 N,如 PA,酪朊树脂含阻燃剂,溴化物,磷化物等易燃的:含 C、H、S 的高分子材料 2 发烟性规律:(1)Cl、P 含量越高,发烟量越大(2)交联密度越小,发烟量越大(脂肪族高分子一般不发烟) (3)芳香族发烟受基团影响:主链含芳香基团(PC、PPO、PSF)属于中等发烟量,随主链芳香基团的增加,发烟量下降。
含芳香侧基的高分子(PS 等)易发烟,大量黑色烟炱3.结焦性规律:(1)脂肪烃由于 C 上有 H,裂解时易汽化,不易结焦;(2)带芳香环的特别是取代苯环的易结焦12. 干馏试验的原理是什么?如何判断?热裂解的三种反应(1)主链不断裂,侧基消除,如:HCl 脱除率可达 95%,进一步交联反应使材料变硬、变脆;PVAc HAc;甲基丙烯酸叔丁酯异丁烯(2)主链断裂生成单体--解聚反应 PMMA MMA,单体生成率>90%聚甲基苯乙烯>90%聚异丁烯 20%~50%通常,含有季 C 原子的,单体产率较高(3)主链无规断裂 PE、PP、PAN、PMA 单体生成率<1%,其他为分子的较大碎片固态残留物在较高温度下会进一步逐渐炭化13 萃取法的目的是什么?怎样选择溶剂?从固体高分子中抽提出添加剂成分,通常为增塑剂等有机化合物 溶剂应该不与试样中的组分进行反应例如:丙酮可与 NR 中的促进剂反应,可选用异丙醇,避免部分溶解高分子或被高分子强烈吸附;14. 溶解-沉淀的和萃取法有何异同点?溶解-沉淀法的原理是什么?目的相同:分离有机添加剂;不同点:前者分离有机添加剂成分可回收,后者只能溶解,溶剂中不能分离。
原理:选择适当溶剂将高分子完全溶解→过滤或离心除去不溶的无机填料、颜料等→加入过量(5~10 倍)的沉淀剂→过滤或离心分离→(↑高分子沉淀溶有有机添加成分的溶剂)→蒸去溶剂→有机添加剂16. 可以采用何种方法确定环氧乙烷-环氧丙烷共聚物共聚组成,原理是什么?试样+铬硫酸 H2CrSO7→(氧化)-CH2CH2O-/-CH2CHOCH3→(氧化)2molCO2/1molCO2+1mol HAC→测定、计算如何快速鉴别甲基纤维素和羧甲基纤维素?利用溶解性鉴别:甲基纤维素——只溶于冷水,不溶于热水,加热时溶液会产生凝胶;羧甲基纤维素钠——既溶于冷水,又溶于热水利用特殊反应鉴别:甲基纤维素——与 I2 的 KI 溶液反应产生紫棕色溶液,加入浓 NaOH 溶液时颜色消失;羧甲基纤维素钠加入过量浓 HCl 会沉淀出游离酸,加入多价金属盐(如 CuCl2) ,沉淀出羧甲基纤维素金属盐17. 常用于鉴别 PC 的化学方法有哪些?(1)碳酸酯的鉴别 皂化,产生碳酸钾结晶,过滤 酸化 释放出 CO2(2)对二甲胺基苯甲醛显色试验(3)吉布斯靛酚显色试验(鉴别含酚聚合物) (4)PC 中双酚 A 的鉴别18.高分子中常用的添加剂有哪些种类?加工添加剂 加工稳定剂:PVC 稳定剂,抗氧剂,金属钝化剂加工助剂:润滑剂,脱模剂,触变剂(防淌剂)功能添加剂 稳定化添加剂:抗氧剂 ,光稳定剂,阻燃剂,防腐剂等改性剂:增塑剂、增韧剂、增强剂,填料,颜料,荧光增白剂,交联剂,促进剂,发泡剂,成核剂,抗静电剂等18.在填料定量分析中灰化条件有何影响?怎样选择?灰化法—适用于无机填料;灰化条件重要 高分子材料试样在裂解管内,惰性气氛下,高温焙烧,高分子被烧掉,留下无机填料。
灰化温度:填料在高温下有质量损失 灰化气氛:测定 C 黑必须在 N2 气氛下进行一般填料应在空气中灼烧,以完全除掉高分子材料高材加热分解,首先产生碎片,有的不能挥发则成为残渣,炭化成碳黑,空气灼烧下完全氧化成 CO2 而除掉22、增塑剂的功能有哪些?改善高分子柔性、延展性、加工性能;降低材料弹性模量、熔体粘度、Tg,不影响其他性能23.对于某一未知高分子试样中的填料作元素分析,发现此填料组成很复杂,含有 C、Si、AL、Fe、Ca、Mg、B、Na、O 等多种元素,试推断可能是哪一种无机填料?玻璃纤维24.红外光谱分析的制样过程中应注意哪些问题?对样品有何要求?样品厚度——影响最大 a.太薄峰弱,有些峰会被基线噪音掩盖b.太厚峰形变宽,甚至产生截顶}c.理想厚度:10~30um 左右,2~3 个强峰 100%吸收 d.不同样品,厚度应不同:含 O 基团吸收强,不应超过 30um;饱和聚烯烃可以稍厚,控制在 300um 以下,才有理想谱图使样品表面变粗糙可用楔形薄膜或在样品表面涂上一层折射率相近的红外“透明”物质如石蜡油、全氟煤油25.样品的表面反射对谱图的解析有何影响?如何消除这些影响?样品表面反射a. 导致谱带变形:反射导致能量损失,一般为百分之几,强谱带附近可达 15%以上,尤其是低频一侧由于样品折射率很大,使折射、反射大大增加。
改进方法:在参比光路中放一个组分相同但很薄的样品,有效补偿由于反射引起的谱带变形b. 产生干涉条纹:由于样品直接投射的光和经样品内外表面两次反射后再投射的光存在光程差,导致光谱中出现等波数间隔的干涉条纹,在低频区(长波)尤为突出消除方法:使样品表面变粗糙可用楔形薄膜或在样品表面涂上一层折射率相近的红外“透明”物质如石蜡油、全氟煤油26.红外光谱解析的依据是什么?(提供什么信息)谱带位置——特征吸收频率;谱带强度——峰强;谱带的形状27.对一未知高分子试样的红外光谱进行定性分析的方法有哪些?对一种未知高分子的红外光谱进行定性鉴别的方法归为四种:(1)分子指纹图法——将所测图谱当作“分子指纹”与标准图谱对照理论上,峰的位置和强度都必须吻合实际主要看峰的位置强度与样品厚度和仪器种类有关,难一致2)按高分子元素组成的分组分析——按化学分析已经初步知道未知高分子所含的元素,可分为五组(3) 按最强谱带的分组分析——可分为六区(4)按流程图对高分子材料的定性鉴别——肯定或否定法28.参照红外光谱与化学结构的关系,下列区间可能属于哪一类基团?(1)3000~2900 有强吸收;饱和碳氢集团(2)1800~1650 有强吸收;羰基 C=O(3)1000~1250 有强吸收;C-O Si-O29、试比较激光拉曼光谱与红外光谱有何异同?相同点:(1)同属分子振动光谱;(2)红外定性解析三要素(频率、强度、峰形)也适用于拉曼光谱解析;拉曼位移相当于红外谱带的吸收频率,每条谱带都相应于分子中某官能团的振动,对大多数官能团如 O-H、C≡C、C-H、C=C 等,拉曼伸缩带和红外吸收带是一致的,有时数字很接近,如:νC=O 在红外光谱中为 1710cm-1 ;在拉曼中无论入射光频率如何, Δν 的位置总在为 1710 ± 3 cm-1 不同点:(1) 产生机制有本质区别:拉曼光谱是散射现象,由于诱导偶极矩变化而产生,与分子极化率的变化有关,对分子中非极性基团敏感;红外是吸收光谱,由于分子振动时引起偶极矩变化而产生,只与固有的永久偶极矩有关,对分子中极性基团敏感。
(2)提供的信息有差异:一些对称性较高的基团,极性很小,红外吸收很弱,但在拉曼光谱中却有较强谱带,如 C-C、C=C、S-C红外光谱和拉曼光谱皆反映了分子振动的变化红外光谱适用于分子中基团的测定,拉曼光谱更适用于分子骨架的测定红外活性是对应着分子振动时偶极矩的变化,拉曼活性对应着分子振动时极化度的变化高度对称的振动是拉曼活性的,一些非极性基团和碳骨架的对称振动有强的拉曼谱带高度非对称的振动是红外活性的,一些强极性基团的不对称振动有强的红外谱带红外光谱和拉曼光谱可以互相补充30.紫外光谱的制样有何要求?不同的溶剂对紫外吸收有什么影响?用于紫外吸收光谱的产品,一般要制成溶液虽然薄膜也可以直接用于测定,但只能用于定性,因为其不均匀性会给定量带来困难溶剂对紫外吸收光谱影响:一般来说,溶剂从非极性变成极性时,光谱变得光滑,精细结构消失溶剂极性对光谱的另一影响是改变光谱极大值的位置,可归纳为两条一般规则:(1)由 π-π*跃迁所产生的吸收峰随着溶剂的极性增加,向长波方向移动(红移) 这是因为激发态比基态机型大,因而激发态较容易被极性溶剂稳定化,结果跃迁能量减少而产生红移(2)由n-π*跃迁产生的吸收峰,随着溶剂生成氢键能力的增加,向短波方向移动(蓝移或紫移) 。
这是因为基态比激发态极性大,因此与极性溶剂间产生较强的氢键而被稳定化,从而跃迁能增加,即产生蓝移溶剂的酸碱性也有很大影响如苯胺在中性溶液中最大波长为 280nm,在酸性溶液中移至 254nm苯酚在中性溶液中最大波长是 270nm,在碱性溶液中移至 287nm这是由于 PH 值得变化使—NH2 或—OH 与苯环的共轭体系发生变化,增加共轭发生红移,反之发生蓝移31.UV 与 IR 比较,有何特点?与 IR 比较,UV 高分子紫外吸收峰通常只有 2~3 个,且峰形平缓,所以选择性远不如 IR;UV 主要决定于分子中发色和助色团的特性,而不是整个分子的特性,所以用于定性分析不如 IR 重要和准确;UV 只有具有重键和芳香共轭体系的高分子才有近紫外活性,所以能测定的高分子种类受到很大局限但利用这一点,可将具有特征官能团和不具有特征官能团的高分子区别开来,如聚二甲基硅氧烷与含苯基的硅树脂紫外吸收强度比 IR 大得多,所以灵敏度高,测量准确度高于红外光谱法,在定量分析上有优势32、高分子中电子跃迁有哪几种类型?各有什么特点?在分析上较有实际应用的有哪几种类型? 有四种电子跃迁σ—σ*跃迁所需能量最高(约 7.7*10^5J/mol) ,λmax<200nm 属远紫外区;n—σ*跃迁的 λmax=150。
