高分子材料加工原理期末考试重点

1.高分子是由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物。

2.按加工方法及使用性能分类（五大通用高分子材料）：纤维：一种细长形状（长径比>10mm）、截面积较小(<0.05mm2)的物体莫达尔纤维湿模量较高、高强力纤维均匀主要特征：长径比较大，结晶性好；主要性能：弹性模量大，塑性形变小，强度高塑料：塑料是一种以高分子有机物质为主要成分的材料，在一定条件下可加工成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料。

主要特征：使用温度在玻璃化温度以下；主要性能：①大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。

塑料可区分为热固性与热塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可以再重复生产。

热固性指在受热或其他条件下能固化或不溶特性的塑料：酚醛树脂、环氧树脂。

热塑性：指具有加热软化、冷却硬化的塑料，如ABS、聚苯乙烯橡胶：以合成（或天然）的高分子化合物为基本成分的高弹性的高分子材料，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的高弹性的高分子化合物。

主要特征：使用时温度在其玻璃化温度以上；主要性能：高弹性、高绝缘性、拉伸强度高、耐磨性好、加工性好涂料：应用于物体表面并能结成坚韧保护膜或装饰作用的物质的总称主要特征：分子量较低，成膜性好，耐久性好；主要性能：耐污染性好，耐高温性、耐久性好，耐碱性好，低成膜温度。

胶黏剂：能把各种材料紧密黏合在一起的物质，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。

主要特征：极性高，粘结力强主要性能：粘结性能好，较好的耐热性，耐老化性好，容易改性，制造成本较低，电绝缘性好。

3.举例说明通用工程塑料有哪些材料？聚酰胺（PA）,聚碳酸酯（PC）,聚甲醛（POM）,聚苯醚（PPO）热塑性聚酯（PBT和PET）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）超高分子量聚乙烯（UHMWPE）4.举例说明特种工程塑料有哪些材料？聚砜（PSF）,芳香族聚酰胺（PARA）,聚酰亚胺（PI）,聚苯硫醚（PPS）,聚芳酯（PAR）,聚苯酯,聚醚酮（PEK）,氟塑料（F）5高性能纤维有哪些材料？其高性能表现在哪些方面？1）、玻璃纤维(1)拉伸强度高，伸长小(3%)；(2)弹性系数高，刚性佳；(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大；(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳；(5)吸水性小；(6)尺度安定性，耐热性均佳；(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品；(8)透明可透过光线；(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成；(10)价格便宜；(11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠。

2）、碳纤维碳纤维具有低密度、强度高、模量高、耐高温、耐化学腐蚀、低电阻、高热传导系数、低膨胀系数、耐辐射等一系列性能3）、芳纶纤维（1）力学性能：拉伸强度高、抗冲击性能好；弹性模量高、断裂伸长率大、密度小；（2）热稳定性：热稳定性好，耐高温；（3）化学性能：良好介质性能，耐中性药品性能强，耐酸碱性能，耐水性不好。

4）、玄武岩纤维（1）热稳定性好；（2）声绝缘性好；（3）节电型、电绝缘性和电磁波透过性好；（4）化学稳定性好，耐酸耐碱耐水性能均比较出色；（5）绿色环保性；（6）力学性能优良。

5）、超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。

它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性。

（1）高比强度，高比模量，比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳纤维。

（2）纤维密度低，密度是0.97g/cm3，可浮于水面。

（3）断裂伸长低、断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割性。

（4）抗紫外线辐射，防中子和γ射线，比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高。

（5）耐化学腐蚀、耐磨性，有较长的挠曲寿命。

（6）冲击吸收能比对位芳酰胺纤维高近一倍，耐磨性好，摩擦系数小，但应力下熔点只有145～160℃。

6.高分子材料成型方法有哪些？答：高分子材料的成型方法有：1、压延和涂覆。

这是一种稳定的连续过程，它包括传统的压延以及各种连续涂覆操作，例如刮涂和辊涂。

压延指加热过的混炼胶通过相对旋转，水平设置的两滚筒之间的辊隙，制成胶片等半成品的工艺。

2、口模成型。

指物料在熔融设备中通过加热、混合、加压，是物料以流动状态连续通过口模进行成型。

3、模涂。

蘸涂、粉料搪塑、粉料涂覆和旋转模塑等加工方法均属于模涂。

4、模塑和铸塑。

塑料原料在模具内腔成型，得到形状与模腔一样的模制品5、二次成型。

是指已预成型的高分子材料的进一步成型。

7.高分子材料在国民经济中的地位与作用，根据自己的理解，说说高分子材料的发展方向如何？（一）高分子材料比传统材料发展迅速塑料、化学纤维和合成橡胶三大高分子材料已成为通用材料，与国民经济密切相关。

高分子材料较传统材料具有更优良的性能和显着的经济效益。

性能光、电、热、磁、分离、生物、医学等效益生产投资低（原料丰富、加工容易、节省能源）应用成本低品种繁多、形态多样、用途广泛用量减少（二）合成高分子材料在很多应用领域能有效取代传统材料带来了明显的技术经济效果，推动了传统产业的现代化合成高分子材料代替金属材料合成高分子材料代替天然高分子材料（三）新型高分子材料发展空间大高分子材料为发展高新技术提供高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料，在一些高新技术领域已成为不可替代的重要材料答：高分子材料的发展方向：高分子材料的材质由均质向复合方向发展，性能由高性能、功能化向多功能和结构功能化发展，尺寸向越来越小的方向发展，层次由被动向主动方向发展，合成和加工技术向防生化方向发展，原料和生产向绿色化发展。

（1）、高性能化。

途径有1、创制新颖分子结构的高分子；2、通过变更聚合催化剂、聚合工艺条件、共聚、共混、交联、结晶化等进行高分子结构改性；3、通过新的加工方法，改变聚合物的聚集态和形态结构；4、通过微观复合方法，例如原位复合、分子复合。

（2）、高功能化。

发展方向有1、离子交换→电子交换→高分子分离膜和高分子吸附剂；2、电绝缘体→半导体、导体、超导体；3、电性能→光、磁、声、热、力等性能；4、化学、物理性能→生物性能。

（3）、复合化和杂化。

复合就是把两种以上组分材料组成一种新材料的方法。

（4）、精细化。

所用的原材料及采用的加工工艺技术，进一步向高纯化、超净化、精细化、低维化方向发展。

（5）、智能化。

由于高分子材料与具有传感、处理和执行功能的生物体有着极其相似的化学结构，因此较适合制造智能材料并组成系向生物体功能逼近。

（6）、绿色化。

原料和生产向绿色化发展，寻找高分子材料新的资源，以摆脱对石油的依赖，一个重要的方向是利用可再生的天然高分子。

8.高分子材料的熔点的物理内涵及热力学定义各是什么？聚合物熔化过程中系统自由能=0，T对应于材料的熔融的平衡熔融温度即熔点。

由于聚合物熔化过程中△F=0，即△H—T·△S=0，Tm=△H/△S。

熔融热△H表示水分子或分子链段排布有序转换到无序所需要吸收的能量，与分子间作用力的大小密切相关。

熔融熵△S代表了熔融前后分子的混乱程度，取决于分子链的柔顺程度。

9..聚合物熔融的影响因素①聚合物的分子结构聚合物主链上引入—CONH—、—CONCO—等，侧链上引入—OH、—NH2、—CN等极性基团的，会增大分子间的作用力，并可能形成氢键。

ΔS↓T m↑熔融速率↓②.聚合物的超分子结构无定形或结晶度低的聚合物ΔS↑T m↓熔融速率↑③.聚合物的性质聚合物的比热容越大，熔融速率越小。

聚合物的导热系数越大，熔融速率越大。

结晶聚合物的熔融潜热越大，熔融速率越小。

10.晶态聚合物的溶解过程及热力学解释。

由于晶态聚合物的分子排列规整，堆砌紧密，分子间作用力很大。

溶剂分子很难渗进入聚合物的内部，因此晶态聚合物的溶解要经过两个过程：一是结晶聚合物的熔融，需要吸热;二是熔融聚合物与溶剂进行混合，直至聚合物完全溶解。

11.影响溶解度的结构因素①.大分子链的结构的影响大分子链的化学结构使分子间作用力↑溶解度↓链结构的不规整性↑溶解度↑（例：含残余醋酸基PVA）大分子链的刚性↑溶解度↓（例：纤维素与PVA）分子量M↑溶解度↓②超分子结构的影响结晶度↑溶解度↓（例：PVA）但极性的结晶聚合物也可以在常温下溶解。

无定形部分与溶剂的相互作用会释放出大量热，致使结晶部分熔融。

③溶剂结构的影响（1）溶剂的化学结构、缔合程度（2）溶剂的极性溶剂的极性越接近聚合物的极性，溶解度越高（3）极性溶剂的基团性能溶剂的极性基团与聚合物极性基团相互吸引产生溶剂化作用,溶解度↑例：聚氯乙烯（亲电）要选择环己酮等溶剂（带亲核基团）。

（4）溶剂极性基团旁的原子团原子团↑越不易与极性聚合物发生溶剂化作用，溶解度↓（5）混合溶剂溶解性↑12.=(E/V)1/2—溶度参数E/V—内聚能密度表示单位体积的蒸发能(单位体积内因分子相互吸引而聚集所产生的能量)。

若两种材料溶度参数或内聚能密度相近)Hm约等于0溶解可自发进行。

13.混合的定义混合是一种趋向于混合物均匀性的操作，是一种在整个系统的全部体积内，各组分在其基本单元没有本质变化的情况下的细化和分布的过程。

14.高分子材料混合中分散度与均一性各表示什么含义？分散度：聚合物在溶液或分散相中的分布程度，指被分散物质的破碎程度如何。

破碎程度大，粒径小，分散度就高。

均一性：混合中相与相得混合程度。

指混得是否均匀，即分散相浓度分布是否均匀。

均一性越好，相与相混合越好，没有相分离表现。

15.卤系阻燃剂与有机硅阻燃剂并用，会降低阻燃效果红磷阻燃剂与有机硅阻燃剂并用，也存在对抗作用。

（选磷系）16.什么是本构方程？本构方程就是联系应力张量和应变张量或应变速率张量之间的关系方程，而联系的系数通常是材料常数，如黏度。

模量。

它表现了流变过程中材料本身的结构特征拉伸流动:流体质点的运动速度仅沿着与流动方向一致的方向发生变化。

剪切流动：流体质点的运动速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。

17.高分子流体剪切变稀的原因是什么？P71，P117答：1.大分子链间缠结点的解除，剪切速率增大，缠结点浓度下降→↓2.大分子链段取向效应，剪切速率增大，链段取向增大，粘度下降3.大分子链的脱溶剂化(浓溶液情况)聚合物浓溶液：σ↑，脱溶剂化↑大分子链有效尺寸↓a↓18.影响高分子流体拉伸粘度的因素有哪些？如何影响？答：（1）拉伸应变速率的影响。