近代测试习题

复合材料的扫描电镜照片（SEM） 。请简述制样方法，并分析处理前后对材料 性能的影响。
（a）未处理 GB
（b）表面处理的 GB 图 2 未处理 GB 与表面处理后 GB 与 PP 复合材料的断面 SEM 照片
5. 透射电子显微镜（TEM）观察高分子试样时，如何提高试样的衬度？如果 用透射电镜来研究 SBS 热塑性弹性体的加氢改性产物，应该如何制样？ 如何判断加氢的效果？
图1
PPO/SEBS 共混物的透射电子显微镜照片
3、
下面为 PP 结晶的透射电镜和扫描照片，请指出哪种是 TEM 照片，哪张是
SEM 照片，并说明理由及制样方法。
（a） （b）
（b）
4、聚丙烯(PP)具有高强度、 良好的加工性能和价格较低等优点,但是聚丙烯形态 稳定性差,耐冲击强度低。 玻璃微珠(GB)具有填充能力高,可提高塑料加工性, 使制品内应力分布均匀等优点。图 2 是未处理的 GB 和表面处理后的 GB 与 PP
‖ Cl— C—Cl
‖ Cl— C—F
CH3
‖ F— C—F
（4）下列分子中的 C=O
c
o
c
CH3
CH3
c
o
CH3
CH3
o
CH3
（5）下列分子中的酚羟基
OH
OH CH3 OH X X OH CH3
X
X
X
CH3
CH3
CH3
其中 X 为叔丁基
2、选择合适的红外光谱分析方法， 分析 PE 在机械应力作用下的表面结构变化情 况，并简要说明测试原理及实验方案。 3、选择合适的红外光谱分析方法，分析顺丁橡胶在热氧老化作用下的表面结构 变化情况，并简要说明测试原理及实验方案。
4、简述 1HNMR 化学位移产生的原因及影响因素。下图为聚丙烯、聚异丁烯和聚 异戊烯的 1H 的 NMR 谱图 ，请指出（a） ， （b） ， （c）分别对应的是哪个，并说 明理由。
5、简述 1HNMR 化学位移产生的原因及影响因素。请指出下图哪个是聚丙酸乙烯 酯，哪个是聚丙烯酸乙酯，说明理由。
6．简要说明扫描电子显微镜（SEM）中的二次电子像的成像原理。二次电子像 主要反映样品的什么特征？用 SEM 观察高分子材料时，在样品制备上应注意哪 些问题？
7. 有人拟通过透射电子显微镜（TEM）来研究顺丁橡胶（顺式 1,4-聚丁二烯） 增韧的聚苯乙烯（即通常所说的高抗冲聚苯乙烯 HIPS）的形态结构，试问该 如何制样？请说明理由。 8．有人在用扫描电子显微镜（SEM）观察某一高分子材料样品时，发现存在一 些具有特殊形状的颗粒，如何对这些颗粒的成分进行分析？
4、低温聚合的 PVC 具有较高的结晶度。当加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP） ， 在 DOP 用量不大时，DOP 主要在 PVC 中的结晶区发生作用，对晶区部分一些 不大。 请用红外光谱方法证明这一现象， 并简要说明研究方案。 （已知 1435cm
－1
和 1427cm－1 分别为 PVC 的非晶谱带和结晶谱带）
（a）
（b） 6.如果不考虑由自旋偶合作用产生共振吸收峰的自旋裂分现象， 试画出聚乙烯醇 [—CH2-CH（OH）—]的核磁共振氢谱（1H-NMR）示意图，比较各吸收峰的相对强 度及其对应的化学位移的相对大小，并说明原因。
核磁共振： 1、简要说明产生核磁共振的条件。已知一有机添加剂 C5H10O 的 NMR 1H 谱（见图 3） ，请写出其结构式，并说明理由。
图 3 C5H10O 的 NMR 1H 谱
2、请简述如何利用 NMR 测定苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯共聚物中苯乙烯的摩尔分 数，需给出适当的计算过程。已知：＝7 时的峰面积为 A，所有峰的总面积 为 A 总。 X＝（A/5）/（A 总/8） 3、请简述如何利用 NMR 测定丁苯共聚物中苯乙烯的摩尔分数，需给出适当的计 算过程。已知：＝7 时的峰面积为 A，所有峰的总面积为 A 总。
2、简要说明热差分析法（DTA）和示差扫描量热法（DSC）的基本原理。如何应 用 DTA 或 DSC 研究丁腈橡胶（NBR）与聚氯乙烯（PVC）共混物的相容性，并 画出示意图。
3、高密度聚乙烯( HDPE) 和聚酰胺 6(PA6) 是广泛使用的塑料材料, HDPE 价格 低廉、质轻、成型性好、吸水率低；PA6 具有优异的力学性能、耐热性及良 好的耐油性和耐溶剂性。 但是聚烯烃和尼龙共混体系属于极不相容共混体系， 必须进行增容才有实用价值。下图是以聚乙烯接枝马来酸酐( PE－g－MAH) 为增容剂,采用示差扫描量热分析法(DSC)对 HDPE/ PA6 共混合金的增容作用 进行的研究结果。图 1 和图 2 分别是有无 PE－g－MAH 体系和不同 PE－g－ MAH 用量 HDPE/ PA6 共混体系的 DSC 谱图,表 1 是相应 DSC 数据表。请根据 图 1－2 及表 1，分析 PE－g－MAH 对 HDPE/ PA6 共混合金的增容作用。
热分析部分： 1、请选择适当的热分析方法，将下列各组中的两种聚合物鉴别出来，请做出简 要说明。 （1） 高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE） ； （2） 聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP） ； （3） 顺式聚丁二烯和反式聚丁二烯 （4） 丁二烯-苯乙烯无规共聚物（丁苯橡胶 SBR）和丁二烯-苯乙烯-丁二烯 三嵌段共聚物（热塑性弹性体 SBS） 。
5、有研究发现，炭黑有从饱和聚合物向高不饱和聚合物转移的特点。请选用适 当的热分析方法，设计合理的实验方案，阐述炭黑在氯化丁基橡胶 CIIR 和顺 丁橡胶 BR 并用胶中的分散状态，请简要说明。
6、下图为某一复合材料的热失重曲线，请从图中指出该复合材料的主要配方组 成。
7、 聚合物中常添加一些增塑剂改善材料的加工性能和耐寒性，使材料质地变软。 如 PVC 中常加入邻苯二甲酸二丁酯（DOP）作为增塑剂。请运用热分析方法简要 说明如何判断增塑剂的作用及如何定量分析出 DOP 在 PVC 中的含量。 8、 纯 PVC 分别在 200℃和 420℃附近开始各有一个失重过程，对应的失重量分别 为 60%和 40%。现有一个碳酸钙含量为 20wt%聚氯乙烯/碳酸钙复合材料样品，请 划出其热重（TG）曲线和微商热重（DTG）曲线示意图（假设碳酸钙在测试温度 范围内不发生分解） ，并作出简要说明。 9、天然橡胶（NR）是使用量最大的橡胶品种，具有很好的弹性和强度，但因含 有大量不饱和键而易于热氧老化。因此 NR 配方中常加入防老剂 D 来抑制或延缓 氧化反应，提高其热稳定性。请说明如何应用 TG 来比较加与不加防老剂 D 的天 然橡胶制品的热稳定性，并画出示意图（已知：纯天然橡胶的起始分解温度约为 200℃，外推终止温度约为 313℃，超过 350℃后失重率为 100%） 。
红外光谱部分： 1、基团振动的频率与化学键两端的原子质量、化学键力常数的关系如何？请排 列出下列各组基团伸缩振动频率大小顺序： （1）C-H, C-D, C-Cl，C-Br，C-I （2）C-O, C=O, C≡N （3）下列分子中的 C=O
O
O CH3—‖ C—Cl
O
O
O
‖ CH3— C—CH3
2、弹性体增韧体系的增韧效果与弹性体在基体中分散状态有密切的关系。下图 是利用透射电子显微镜（TEM）对苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性 体(SEBS)增韧聚苯醚 (PPO)体系的电镜照片（图 1－a 为 PPO/SEBS 含量为 0/100，图 1－b 为 PPO/SEBS 含量为 80/20， ） 。请根据电镜照片分析其制样方 法，说明图中黑、白颜色各代表什么组份？并说明分散状态对 PPO 增韧的影 响。
图1 HDPE/ PA 共混体系ຫໍສະໝຸດ BaiduSC 谱图 表1
图2 不同增容剂用量的共混体系的DSC 谱图
HDPE和PA6 在HDPE/ PA6/ PE－g－MAH共混物中DSC数据表
4、橡胶胎面胶配方组成中常包含聚合物、加工助剂、炭黑及其它无机填料。请 选用适当的热分析方法，对其配方组成进行定量分析，并做出简要说明。
5、选择合适的红外光谱分析方法， 对环氧树脂固化反应的转化率进行分析计算， 请简要说明测试原理和计算方法。 （已知 915cm－1 为环氧树脂中环氧基团的特 征吸收峰）
电镜部分： 1、下图为 PP/PA6 和 PP/PP-g-MAH/PA6 的扫描电镜照片（PP-g-MAH 为 PP 接枝马 来酸酐） ， 请根据电镜照片指出其制样方法，并对比分析两个体系的界面情况 对性能的影响。