高分子材料基础大纲

第1章材料科学概述

1 简要说明材料与物质的区别。

2 举例说明材料的主要类别。

3 举例说明功能材料与结构材料。

4 举例说明材料的特征性能与功能物性。

5 简要说明相变及其类型。

6 举例简要说明材料的性能—结构—加工工艺之间的相互关系。

7 简要说明金属材料的塑性形变与位错及滑移运动间的关系。

8 写出锗、碳和氧原子的电子结构。

9 假设晶体的格点是等体积硬球,试证明体心结构和面心立方结构的堆砌因子分别为0.68及0.74。

10 证明滑移形变时的分剪切应力τ1遵从Schmid定律：τ1=σcosφcosλ,且在λ=45o的方向上τ1最大,式中为滑移方向与作用力之间的夹角, 为滑移面法线和作用力之间的夹角。

第2章高分子材料的制备反应

1 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯和尼龙-6,6的分子式。

2 写出以下单体的聚合方式,并写出单体和聚合物的名称

(1) CH2=CHCl

(2) CH2=C(CH3)2

(3) HO(CH2)5COOH

(4) NH2(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH

3 下列烯类单体适于何种聚合：自由基聚合、阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。

(1) CH2=CHCl

(2) CH2=CCl2

(3) CH2=CHCN

(4) CH2=C(CN)2

(5) CH2=CHCH3

(6) CH2=C(CH3)2

(7) CH2=CHC6H5

(8) CF2=CF2

(9) CH2=C(CH3)—CH=CH2

4 以偶氮二异丁腈为引发剂,写出氯乙烯聚合历程中各基元反应式。

5 对于双基终止的自由基聚合,设每一大分子含有1.30个引发剂残基,假定无链转移反应,

试计算歧化终止和偶合终止的相对量。

6 用过氧化二苯甲酰为引发剂,苯乙烯聚合时各基元反应活化能分别为Ed=125.6 kJ•mol-1、Ep=32.6 kJ•mol-1、Et=10 kJ•mol-1,试比较反应温度从50oC增至60oC以及从80oC增至90oC,总反应速率常数和聚合度变化的情况；光引发时的情况又如何？

7 何谓链转移反应？有几种形式？对聚合速率和产物分子量有何影响？什么是链转移常数？

8 聚氯乙烯的分子量为什么与引发剂浓度基本上无关,而仅取决于温度？氯乙烯单体链转移常数CM与温度的关系如下：

CM=12.5exp(30.5/RT),

试求40oC、50oC、55oC及60oC下,聚氯乙烯的平均聚合度。

9 试述单体进行自由基聚合时诱导期产生的原因。

10 推导二元共聚物组成的微分方程式。

11 当竞聚率r1=r2=1；r1=r2=0；r1>0,r2=0；r1r2=1等特殊情况下,二元共聚物组成变化的情况如何？

12 试分析温度、溶剂对自由基共聚竞聚率的影响。

13 在离子型聚合反应中,活性中心离子和反离子之间的结合有几种形式？其存在形式受哪些因素影响？不同的存在形式对单体的聚合能力有何影响。

14 试述离子型反应中,控制聚合速率和产物分子量的主要方法。

15 简述乳液聚合中,单体、乳化剂和引发剂存在的场所,引发、增长和终止反应的场所和特征,胶束、乳胶粒、单体液滴和聚合速率的变化规律。

16 计算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。设聚合温度为60oC,此时,kp=176 l•mol-1•

s-1,[M]=5.0mol•l-1,N=3.2×1014 ml-1,ρ=1.1×1012个分子•ml-1•s-1。

17 定量比较苯乙烯在60oC下本体聚合及乳液聚合的速率和聚合度。设：

乳胶粒子数=1.0×1015 ml-1,[M]=5.0 mol•l-1,ρ=5.0×1012个分子•ml-1•s-1,两个体系的速率常数相同：kp=176 l•mol-1•s-1,kt=3.6×107 l•mol-1•s-1。

18 以如下配方在60oC下制备聚丙烯酸酯乳液：

丙烯酸乙酯 + 共聚单体 100

水 133

过硫酸钾 1

十二烷基硫酸钠 3

焦磷酸钠（pH缓冲剂） 0.7

聚合时间8小时,转化率100%。试问下列各组分变动时,第二阶段的聚合速率有何变化？(1) 用6份十二烷基硫酸钠；

(2) 用2份过硫酸钾；

(3) 用6份十二烷基硫酸钠和2份过硫酸钾；

(4) 添加0.1份十二烷基硫醇（链转移剂）。

19 聚合物的立体规整性的含义是什么？

20 下列单体进行配位聚合后,写出可能的立体规整聚合物的结构式：

(1) CH2=CH-CH3

(2) CH2=CH-CH=CH2

(3) CH2=CH-CH=CH-CH3

21 试讨论丙烯进行自由基、离子及配位阴离子聚合时,能否形成高分子聚合物？分析其原因。

22 写出下列单体的缩聚反应和所形成的聚酯结构。

(1) HO-R-COOH

(2) HOOC-R-COOH + HO-R’-OH

(3) HOOC-R-COOH + R’(OH)3

(4) HOOC-R-COOH + HO-R’-OH + R’’(OH)3

23 等摩尔己二胺与己二酸进行缩聚反应,试求反应程度p为0.50、0.90、0.99及0.995时聚合物的平均聚合度。

24 等摩尔丁二醇与己二酸进行缩聚反应,制得的聚酯产物 ,求缩聚终止时的反应程度；若在缩聚过程中有0.5mol%丁二醇因脱水而损失掉,求达到同一反应程度的；如何补偿丁二醇的脱水损失才能获得同一的聚酯？

25 由己二胺和己二酸合成聚酰胺,反应程度p=0.995,分子量为15,000,试计算初始单体配料比。

26 试写出聚氨酯的制备反应。

27 解释如下术语：

(1) 微悬浮聚合

(2) 微乳液聚合

(3) 分散聚合

(4) 种子乳液聚合

(5) 无皂乳液聚合

28 简要说明如下几种新型聚合反应：

(1) 基团转移聚合

(2) 开环易位聚合

(3) 原子转移自由基聚合

(4) 变换聚合反应