精细高分子复习题
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精细高分子复习题
一、名词解释(5×2=10)
1. 精细高分子化学品:本身具有特定性能或功
能或者能增进或赋予其他产品以专有性能或功能的生产批量小、附加值高的高分子量化学品。
2. 分子链的柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。
3. 弹性模量:材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。
4. 取向:线型高分子充分伸展时,长度与宽度
相差极大(几百、几千、几万倍),这种悬殊的几何不对称性,使它们在外力场作用下很容易沿某个特定方向作占优势的平行排列,这种现象就称为取向。
5. 高分子材料的老化:高分子材料在加工、贮
存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用,其性能逐渐变坏,以致最后丧失使用价值,这种现象就是老化。
6. 活性聚合:不存在链转移和链终止反应,即
活性中心不会自己消失的聚合反应称为活性聚合。
7. 聚合物的化学反应:研究聚合物分子链上或
以及双烯类单体1,4加成产生的顺反异构(几何异构)。近程结构是聚合物的最基本结构,是在单体聚合过程或大分子化学反应过程中形成的,通过物理方法不能改变聚合物的近程结构。远程结构包括分子量大小及其分布,分子链构象和柔顺性。
3. 非晶态聚合物,其力学三态和两个转变温度。力学三态:玻璃态、高弹态、粘流态
两个转变温度:玻璃态转化温度、粘流态转化温度。
4. 聚合物之所以有抵抗外力破坏的能力,主要
靠分子内的化学键和分子间的范德华力和氢键,可将聚合物断裂的微观过程归纳为化学键破坏、分子间滑脱、范德华力或氢键破坏三种。
5. 聚合物的T g、T m和T f决定了某种高聚物材
料的使用温度。塑料应在低于T g的温度下使用,而橡胶应在高于T g的温度下使用。热塑性材料的最高使用温度是由T g或T m所限定的,而热固性材料的使用温度上限不取决于流动温度T f,而取决于材料化学结构的高温
稳定性。
6. 在低温下使用的聚合物必须在低于链段运动
温度T g的温度下能发生次级转变,高聚物的次级转变是侧基、支链、主链或支链上的各种基团、个别链节和链的某一局部等小尺寸单元的运动引起的。
7. 高分子材料发生介电击穿的三种形式有本征
击穿、热击穿、放电引起的击穿。
8. 聚合物材料表面静电的消除途径有通过空气
(雾气)消除、沿材料的表面消除和通过绝缘体内消除。
9. 离子交换树脂由三部分组成:三维空间结构
的网络骨架;骨架上连接的可离子化的功能基团;功能基团上吸附的可交换的离子。10. 膜分离过程的推动力主要有浓度差、压力差
和电位差等。
11. 材料的导电性是由于物质内部存在的载流
子的移动引起的。载流子可以是正、负离子,也可以是电子或空穴。
12. 具有本征导电性的共轭体系必须具备两条
件:分子轨道能强烈离域;分子轨道能互相重叠。
三、排序并简要解释原因(5×3=15)
1. 玻璃化转变温度
(1)主链
由饱和单键构成的聚合物:-C-C,-C-N-,
-C-O-,-Si-O-等,若没有极性或位阻大的取
代基团存在,这些高聚物都是柔顺的,Tg 较
低。
柔性:-Si-O- > -C-N- > -C-O- > -C-C-
主链上含有孤立双键,链也较柔顺,Tg 较低。
天然橡胶(-73℃)、合成橡胶、顺丁胶等属于此类结构。
柔性:孤立双键> 单键> 共轭双键
(2)取代基
极性取代基:极性越大,内旋转受阻程度及分子间相互作用越大,Tg也随之升高。非极性取代基:对Tg 的影响主要表现为空间位阻效应,取代基体积越大,位阻越明显,Tg 升高。
季碳原子上作不对称取代,空间位阻将增大,Tg
升高。
季碳原子上作对称双取代,由于对称性使极性部分相互抵消,并使主链间距离增大,分子间相互作用减小,柔性增加,Tg 下降。
(3)空间构型
2.耐热性、耐氧化性
耐热性:
(1)主链结构:—C=C—、—CH2 —等下降、苯
环等刚性基团上升
N、O、S、B、P、Al、Si、Ti热稳定性提高(2)侧基:供电基团—Ph—、—CH3—耐热性差
吸电基团—Cl—耐热性好(3)—C—C—>—C—C—>—C—C—>—C—C —
| | | |
F H C Cl (4)对称取代—CF2—CF2—>—CF2—CFCl—>—CH2—CH2—
(5)几何结构:提高(梯形、螺旋形、网形)(6)交联、结晶
Tm
耐氧化性:
聚合物的结构与其耐氧化性之间有关联,一般地:(i)饱和聚合物的耐氧化性>不饱和聚合物;(ii)线形聚合物> 支化聚合物;
(iii)结晶聚合物在其熔点以下比非结晶性聚合物
耐热性好;
(iv)取代基、交联都会改变聚合物的耐氧化性能。
3.离子交换树脂的交换能力
离子交换树脂的吸附功能随树脂比表面积的增大而增大。因此,大孔型树脂的吸附能力远远大于凝胶型树脂。大孔型树脂不仅可以从极性溶剂中吸附弱极性或非极性的物质,而且可以从非极性溶剂中吸附弱极性的物质,也可对气体进行选择吸附。离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状,其大小约为0.1~1mm,其离子交换能力依其交换能力特征可分:
1.强酸型阳离子交换树脂:主要含有强酸性的反应基如磺酸基(-SO3H),此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。
2.弱酸型阳离子交换树脂:具有较弱的反应基如羧基(-COOH基),此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+,对于强碱中的离子如Ca2+、K+等无法进行交换。
3.强碱型阴离子交换树脂:主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以