聚合物结构与性能部分复习题

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聚合物结构与性能复习题及答案

聚合物结构与性能复习题及答案

《聚合物结构与性能II 》复习题 修改以下是每位老师给出的复习题,每位老师会从自己给的复习题中抽出1-2道作为最终考题考试时间:12月4日(第十四周 周五)晚 6:00武德珍老师1、简述聚酰亚胺的结构与性能基本结构:基本性能:1. 耐高温(Tg300℃以上,热分解温度500 ℃ 以上)和超低温(-269 ℃);2. 优异的力学性能:拉伸强度:100MPa 以上,杜邦公司Kapton(均苯型)、 PMDA(均苯四甲酸二酐)/ODA (二胺基二苯醚)-PI 为250MPa ,日本宇部Upilex (联苯型)为530MPa ;3.优异的化学稳定性;耐有机溶剂,耐稀酸,不耐水解,可用于回收。

4.其它性能:高阻燃性,为自熄性聚合物,低热膨胀系数,很好的介电性(低介电常数和介电损耗),耐辐照,无毒。

2、简述制备聚酰亚胺无机纳米复合材料的方法(两种以上)及其特点(1)原位一步法(in situ single-stage )a .表面镀银:将制备好的PI 母体溶液-聚酰胺酸溶液(PAA) 和银盐溶液混合成均相的溶液,浇铸成膜后,在薄膜进行热处理固化形成PI 过程中,银离子可以在没有外加还原剂的情况下,通过热诱导作用而自动还原,并且银粒子迁移到聚合物的表面,在聚合物的表面形成银层。

b .制备PI/Fe2O3纳米复合材料薄膜(2)离子交换法首先将已经固化完全的PI 薄膜在碱液的作用下进行表面化学刻蚀,使表层一定厚度的PI 开环形成聚酰胺酸盐,再将其与金属盐的水溶液进行离子交换,形成金属离子掺杂的聚酰胺酸层,然后在氧气存在的情况下进行热固化。

在热固化的过程中聚酰胺酸发生环化反应重新生成聚酰亚胺,同时金属离子在热和氧的作用下通过自动生成金属氧化物纳米粒子并聚集在PI 薄膜表面,从而得到PI/金属氧化物复合薄膜。

例如:a.直接离子交换自金属化制备表面镀银的pib.化学处理离子交换法在pi 表面制备金属或者金属氧化物薄膜。

第2章《聚合物的凝聚态结构》习题

第2章《聚合物的凝聚态结构》习题

19、下列模型中,用来描述聚合物非晶态结构模型 的是:( D ) A、 缨状微束模型, B、折叠链模型, C、插线板模型, D、无规线团模型
20、某结晶性聚合物在偏光显微镜下呈现黑十字消 光图案,则其结晶形态是( C )。 A、 单晶, B、串晶, C、球晶, D、片晶 21、总体上,下列三类聚合物内聚能密度大小顺序 为:( A )>( C )>( B ) A、合成纤维;B、 合成橡胶;C、合成塑料
第三章
一、 概念
高分子聚集态结构习题
1. 内聚能密度 单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。
CED E Vm
式中:Vm-摩尔体积,△E-内聚能。 2. 结晶度 实际晶态聚合物,是晶区和非晶区同时存在 的。结晶度即试样中结晶部分所占的质量分 数(质量结晶度xcm)或者体积分数(体积 结晶度xcv)。
8
16、在热塑性弹性体SBS的相态结构中,其相分离结 构为( B )。 A、 PS-连续相,PB-分散相; B、PB-连续相,PS-分散相; C、 PS和PB均为连续相;D、PS和PB均为分散相 17、下列说法,表述错误的是( B )。 A、HIPS树脂具有“海岛结构”。 B、SBS具有两相结构,PS相起化学交联作用。 C、HIPS基体是塑料,分散相是橡胶。 D、SBS具有两相结构,橡胶相为连续相。 18、下列聚合物内聚能密度最大的是( D )。 A、1,4-聚丁二烯, B、 聚苯乙烯, C、聚氯乙烯, D、聚丙烯腈 9
1
3. 液晶 是具有晶体的光学各向异性, 又具有液体的流 动性质的有序流体的总称。 4. 取向态结构 大分子链、链段或微晶在某些外场(如拉伸应 力或剪切应力)作用下,可以沿着外场方向有序 排列,这种有序的平行排列称为取向,所形成 的聚集态结构,称为取向态结构。 5. 高分子合金 指二种或多种聚合物组分通过物理或化学方法 形成的混合物,有时也称为多组分聚合物。

高分子物理知识点总结及习题

高分子物理知识点总结及习题

聚合物的结构(计算题:均方末端距与结晶度)1.简述聚合物的层次结构。

答:聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构,高分子的链结构包括近程结构(一级结构)和远程结构(二级结构)。

一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。

二级结构包括高分子链大小(相对分子质量、均方末端距、均方半径)和分子链形态(构象、柔顺性)。

三级结构属于凝聚态结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。

构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。

(要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。

)高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。

旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的,有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中,高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。

)。

全同(或等规)立构:取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构:取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规立构:取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接几何异构是由于主链中存在双键而形成的,有顺式和反式两种异构体。

构象:原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。

链段:把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元链节(又称为重复单元):聚合物中组成和结构相同的最小单位高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。

其中支化高分子的性质与线性高分子相似,可以溶解,加热可以熔化。

但由于支化破坏了高分子链的规整性,其结晶能力大大降低,因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等,都较相应的线性高分子的低。

交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构,交联高分子不能溶解,只能溶胀,加热也不能熔融。

高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。

单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因,内旋转越自由,卷曲的趋势就越大。

《高分子科学概论》习题及参考答案

《高分子科学概论》习题及参考答案

《高分子科学概论》习题及参考答案聚合物结构与性能的基本理论1、高分子链有哪三种不同的几何形态?分别各举一例线型(HDPE)、支链型(LDPE)和交联型(硫化橡胶、固化的环氧树脂)。

2、比较高分子与小分子在相对分子质量及其分布上的差异小分子的相对分子质量一般在1000以下,高分子的相对分子质量一般在104~106;小分子有确定的相对分子质量,高分子的相对分子质量具有多分散性,是由一系列相对分子质量不等的同系物组成的混合物,通常用平均相对分子质量和分散系数来表示。

3、什么是聚集态结构?按有序性不同,高分子的聚集态结构主要分为哪三种?典型的结晶性(或非结晶性)聚合物有哪些(至少6例)?什么是高分子合金?高分子链与链之间的排列或堆砌结构。

按有序性不同,高分子的聚集态结构主要分为晶态、非晶态和取向态。

典型的结晶性聚合物有:聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚甲醛、尼龙6、尼龙66、聚四氟乙烯等。

由两种或两种以上聚合物混合在一起得到的多组分聚合物体系,称共混聚合物,又称“高分子合金”。

4、聚合物的主要性能包括哪些方面的性能?(至少六种)表征聚合物力学性能和电学的指标主要有哪些?力学性能、电性能、热性能、耐化学介质性、耐老化性、加工性能、溶液性质、燃烧性质等。

表征力学性能的指标主要有:拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、硬度、冲击强度等。

表征电学性能的指标主要有:介电常数、介电损耗、介电强度、表面电阻、体积电阻率。

5、什么是玻璃化(转变)温度?什么是熔融指数?玻璃化温度:是非晶态聚合物的玻璃态与高弹态之间的热转变温度,是链段运动状态由冻结到解冻的转变温度。

室温下用作塑料的聚合物,其玻璃化温度高于室温;玻璃化温度是塑料使用的上限温度。

室温下用作橡胶的聚合物,其玻璃化温度低于室温,玻璃化温度是其使用的下限温度。

熔融指数:在一定温度下,熔融状态的聚合物在一定负荷下,十分钟内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量(克数),单位g/10min。

聚合物结构与性能-期末考试试题

聚合物结构与性能-期末考试试题

一、名词解释1、熔融指数:热塑性塑料在一定温度和压力下,熔体在十分钟内通过标准毛细管的重量值,以(g/10min)来表示。

是加工上的一个重要指标,在工业上常采用它来表示熔体粘度的相对值:流动性好,MI大;流动性差,MI小。

是一项反映熔体流动特性及分子量大小的指标。

热塑性树脂在浊度为190℃,时间为10分钟,负荷为2160克时,通过直径为0.2厘米(0.825英寸)的流变仪小口时以克计的熔体量。

工业上常用以区不分不同牌号的聚乙烯树脂,亦用来估价丙烯酸类、ABS、聚苯乙烯、聚酰胺等树脂。

MI值越低,树脂的分子量越高。

聚乙烯树脂的熔融指数通常在0.1-20左右。

2、特性粘度:高分子溶液粘度的最常用的表示方法。

定义为当高分子溶液浓度趋于零时的比浓粘度。

即表示单个分子对溶液粘度的贡献,是反映高分子特性的粘度,其值不随浓度而变。

常以[η]表示,常用的单位是分升/克。

由于特性粘度与高分子的相对分子质量存在着定量的关系,所以常用[η]的数值来求取相对分子质量,或作为分子量的量度。

其值常用毛细管粘度计测得。

3、假塑性流体:非牛顿流体的一种。

其特征是:表示切应力(T)和切变速度D关系的流变曲线(D-T曲线)通过原点,但二者不呈直线关系,D比T增加得更快,流体的表观黏度随切变速度的增加而减小,这称作剪切稀化(shear thinning)现象。

假塑性流体的流变性质常用经验公式T=KDn表示,式中0<n<1。

高分子熔体和浓溶液大都属于假塑性流体。

4、梯度淋洗法:二、简答题4、测定方法:2-1 膨胀计法(实验室法)(1)将试样先装入安培瓶中(2)然后抽真空(3)将水银或与试样不相溶的高沸点液体充入瓶中至满,液面达到细管内一定高度(4)用水浴(或油浴)以每分钟1~2℃的升温速度加热安培瓶,同时记录温度和毛细管内液面高度,聚合物样品受热体积要改变,使毛细管内液体高度发生改变,作液面高度-温度曲线图,曲线转折处的温度即为2-2 差热分析法(DTA法)将试样与参比物放在同样的条件下受热,如果试样在升温过程中没有焓的突变,则试样与参比物温度一致,温差为0,如果试样发生熔融,玻璃化转变、降解、氧化等则会有一定热效应产生,温差不为0,我们可得到差热曲线。

聚合物基体期末复习

聚合物基体期末复习

聚合物基体期末复习第⼀章概论1、基体材料在复合材料中所起的作⽤;答:(1)、粘结作⽤基体材料作为连续相,把单根纤维粘成⼀个整体,使纤维共同承载。

(2)、均衡载荷、传递载荷在复合材料受⼒时,⼒通过基体传给纤维。

(3)、保护纤维在复合材料的⽣产与应⽤中,基体可以防⽌纤维受到磨损、遭受浸蚀。

2、由基体起主导作⽤的复合材料性能有哪些?答:(1)成型⼯艺性能;(2)耐热性;(3)耐腐蚀性;(4)纵向压缩强度;(5)层间剪切强度。

3、提⾼树脂基体耐热性和耐腐蚀性的途径有哪些?答:(1)增加⾼分⼦链的刚性:如在主链中尽量减少单键,引进共轭双键、三键或环状结构(包括苯环和杂环)。

(2)进⾏结晶:在主链上引⼊醚键、酰胺键或在侧基上引⼊羟基、氨基或氰基,都能提⾼结晶⾼聚物的熔融温度。

(3)进⾏交联:随交联密度的增加。

树脂耐热性不断提⾼。

4、影响树脂电绝缘性能的因素是什么?答:(1)⼤分⼦链的极性:树脂⼤分⼦链中极性基团越多,极性越强,则电绝缘性越差;(2)已固化树脂中杂质的存在:已固化树脂中的杂质越少,则电性能越好。

5、热固性树脂与热塑性树脂的本质区别是什么?答:热固性树脂:固化过程分别是化学变化(不可逆);热塑性树脂:固化过程是物理变化(可逆)。

6、聚合物基复合材料的主要性能特点及其应⽤领域。

答:1、⽐强度、⽐模量⾼;2、抗疲劳性能好;3、阻尼减振性好;4、具有多种功能特性:(1)瞬时耐⾼温、耐烧蚀(2)优异的电绝缘性能和⾼频介电性能(3)优良的耐腐蚀性能;5、良好的加⼯性能;6、可设计性强。

复合材料的三⼤应⽤领域:航空航天领域:约占18%;体育休闲⽤品:约占37%;各类⼯业应⽤:约占45%。

第⼆章不饱和聚酯树脂1、UP与UPR的区别、UPR的特征官能团;答:不饱和聚酯树脂(UPR, Unsaturated Polyester Resins):不饱和聚酯在⼄烯基类交联单体(如苯⼄烯)中的溶液。

不饱和聚酯( UP,Unsaturated Polyester ):不饱和⼆元酸(酸酐)、饱和⼆元酸(酸酐)与⼆元醇缩聚⽽成的线性聚合物,常温下为结晶体。

北京化工大学聚合物结构与性能考试2012复习习题答案

北京化工大学聚合物结构与性能考试2012复习习题答案

快乐学习,天天向上,哦耶!1.通过人类五次产业革命的学习给予了我们哪些启发?人类五次产业革命分别是:(1)石器时代:300,000 BC — 3,500 BC,人类开始出现文明;(2)青铜器时代:3,000 BC —十六世纪,生产力大大提升;(3)蒸汽机时代:1600AD-20世纪,科学技术的发展,影响到社会的方方面面,人类文明得到飞速发展;(4)化学工业兴起时代:20世纪,化学工业的兴起,使得化学材料进入人们的生活,成为不可或缺的一部分;(5)电气和微电子产业时代:20世纪下,生产的自动化程度,提高了劳动生产率。

总之,五次产业革命给我们的启示总结如下:启示一:低级向高级发展从历次产业革命演进规律来看,技术由低级向高级发展,产业也同样由低级向高级演进,其实质是解决人类生命体生存与延续。

如果说前几次产业革命是满足人类生命体本身的维持需求,那么新一次产业革命,将主要满足延长生命体周期的需求。

未来的产业革命,也仍然是围绕着维持与延长生命体的物质与精神需求,不断向高级发展。

2启示二:科技与产业之间的关系科技与产业之间的关系:科学技术化,技术科学化。

从过去五次产业革命的过程来看,科学对产业革命起到了先驱的作用。

当大量的理论科学积累到一定的程度,带来生产技术的重大突破,一旦主导产业的生产技术得到革命性的突破,就会带来产业体系的变革。

3启示三:飞跃式发展人类社会文明的飞跃式进步。

每一次产业革命的爆发,都伴随着一些国家的上升,我们应该抓住新的产业革命的机会,以科技发展为先导,完成产业结构的合理化调整和变革,促进生产力的发展,实现跨越式发展。

2.通过对21世纪人类所面临的八大领域问题的了解,你对人类未来前景有什么看法?八大领域包含:生命科学与生物技术、信息科学与工程、材料科学与工程、新型能源科学、环境科学、海洋科学、宇航科学、安全科学。

生命科学与生物未来前景:技术人类对生命现象的认识更加清晰;实现基因修复,避免一些因为基因缺陷而造成的先天性疾病;征服各种疾病;生物芯片广泛应用,使得基因诊断,药物筛选等效率大大提高。

聚合物基复合材料力学性能考核试卷

聚合物基复合材料力学性能考核试卷
10.聚合物基复合材料的所有性能参数都不受环境因素的影响。()
五、主观题(本题共4小题,每题10分,共40分)
1.请简述聚合物基复合材料中纤维增强相和树脂基体相的作用,并说明它们对复合材料力学性能的影响。(10分)
2.描述湿热环境对聚合物基复合材料性能的影响,并提出几种改善湿热性能的方法。(10分)
()和()
10.聚合物基复合材料的__________是指在无外力作用下的形状保持能力。
()
四、判断题(本题共10小题,每题1分,共10分,正确的请在答题括号中画√,错误的画×)
1.聚合物基复合材料的弹性模量只与树脂基体有关。()
2.碳纤维的拉伸强度高于玻璃纤维。()
3.热塑性聚合物基复合材料在加热后会永久变形。()
A.纤维方向
B.树脂类型
C.层合板的堆叠顺序
D.测试速率
()
10.以下哪些特点属于热塑性聚合物基复合材料?
A.可重塑
B.高耐热性
C.线性热膨胀系数低
D.可以反复加热和冷却
()
11.以下哪些方法可以用来提高聚合物基复合材料的热稳定性?
A.选择具有高热稳定性的树脂
B.增加纤维的含量
C.使用热稳定剂
D.降低加工温度
1.以下哪些因素会影响聚合物基复合材料的弹性模量?
A.纤维的种类
B.纤维的体积分数
C.树脂的类型
D.制造工艺
()
2.聚合物基复合材料在哪些情况下可能会发生界面脱粘?
A.过高的固化温度
B.纤维表面处理不当
C.纤维与树脂热膨胀系数不匹配
D.应力集中
()
3.以下哪些方法可以用来改善聚合物基复合材料的力学性能?
()
20.以下哪些因素会影响聚合物基复合材料的三点弯曲测试结果?

聚合物基体期末复习

聚合物基体期末复习

第一章概论1、基体材料在复合材料中所起的作用;答:(1)、粘结作用基体材料作为连续相,把单根纤维粘成一个整体,使纤维共同承载。

(2)、均衡载荷、传递载荷在复合材料受力时,力通过基体传给纤维。

(3)、保护纤维在复合材料的生产与应用中,基体可以防止纤维受到磨损、遭受浸蚀。

2、由基体起主导作用的复合材料性能有哪些?答:(1)成型工艺性能;(2)耐热性;(3)耐腐蚀性;(4)纵向压缩强度;(5)层间剪切强度。

3、提高树脂基体耐热性和耐腐蚀性的途径有哪些?答:(1)增加高分子链的刚性:如在主链中尽量减少单键,引进共轭双键、三键或环状结构(包括苯环和杂环)。

(2)进行结晶:在主链上引入醚键、酰胺键或在侧基上引入羟基、氨基或氰基,都能提高结晶高聚物的熔融温度。

(3)进行交联:随交联密度的增加。

树脂耐热性不断提高。

4、影响树脂电绝缘性能的因素是什么?答:(1)大分子链的极性:树脂大分子链中极性基团越多,极性越强,则电绝缘性越差;(2)已固化树脂中杂质的存在:已固化树脂中的杂质越少,则电性能越好。

5、热固性树脂与热塑性树脂的本质区别是什么?答:热固性树脂:固化过程分别是化学变化(不可逆);热塑性树脂:固化过程是物理变化(可逆)。

6、聚合物基复合材料的主要性能特点及其应用领域。

答:1、比强度、比模量高;2、抗疲劳性能好;3、阻尼减振性好;4、具有多种功能特性:(1)瞬时耐高温、耐烧蚀(2)优异的电绝缘性能和高频介电性能(3)优良的耐腐蚀性能;5、良好的加工性能;6、可设计性强。

复合材料的三大应用领域:航空航天领域:约占18%;体育休闲用品:约占37%;各类工业应用:约占45%。

第二章不饱和聚酯树脂1、UP与UPR的区别、UPR的特征官能团;答:不饱和聚酯树脂(UPR, Unsaturated Polyester Resins):不饱和聚酯在乙烯基类交联单体(如苯乙烯)中的溶液。

不饱和聚酯( UP,Unsaturated Polyester ):不饱和二元酸(酸酐)、饱和二元酸(酸酐)与二元醇缩聚而成的线性聚合物,常温下为结晶体。

聚合物结构与性能部分复习题

聚合物结构与性能部分复习题

聚合物结构与性能复习题(仅部分)名称解释、概念区分名称解释大分子:是由大量原子组成的,具有相对高的分子质量或分子重量。

聚合物分子:也叫高聚物分子,通常简称为高分子。

就字面上它是一个由许多部分组成的分子,然而它的确包含多重重复之意。

它意味着:(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节); (2) 并且只有一种或少数几种链节;(3) 这些需要的链节多重重复重现。

共聚物:由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。

根据各种单体在共聚物分子链中排列方式,可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。

结晶度:结晶部分在总体中所占的含量,分为重量结晶度和体积结晶度。

等同周期:高分子结晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离,又称为晶胞结构重复单元。

玻璃化转变温度:在受热或者受冷过程中,链段开始“解冻”或“冻结”的温度称为玻璃化转变温度。

熔融温度:结晶高聚物没有一个准确的熔点,它的熔融在较宽的温度下进行,此范围下的温度称为熔融温度。

取向度:指高聚物中的取向单元(分子链、构造单元、链段、微晶、微纤等)沿参考方向(如纤维中的纤维轴向)平行排列的程度晶面指数:晶面指数是描述坐标轴的关系的一种符号。

概念区分初期结晶与二次结晶:初期结晶是指液态或气态初步形成晶体的过程;二次结晶是指结晶后期发生在初晶结构不完善的部位,或者发生在初始晶残留下的非晶区内的结晶形象。

质量(重量)结晶度和体积结晶度:质量(重量)结晶度是指结晶部分的质量(重量)在总体中所占的质量(重量)百分数;体积结晶度是只结晶部分的体积在总体中所占的体积百分数。

应力与应变:应力是指受力物体截面内力的集度,即单位面积上的内力,;应变是指材料受到外力的作用引起受力物体内任一点(单元体)因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。

应力=模量*应变微构象与宏构象:微构象即主链构象,是指高分子主链中一个键所设计的原子或者原子团构象;宏构象是沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象,它决定高分子的形状。

聚合物结构与性能考核试卷

聚合物结构与性能考核试卷
A.聚氯乙烯
B.聚苯乙烯
C.聚氨酯
D.聚乙烯
12.以下哪些因素会影响聚合物的耐溶剂性?()
A.聚合物的结构
B.溶剂的极性
C.聚合物的结晶度
D.聚合物的分子量
13.下列哪些方法可以用于聚合物的表面处理?()
A.激光刻蚀
B.火焰处理
C.化学腐蚀
D.涂层
14.以下哪些聚合物适用于制造食品包装材料?()
A.聚乙烯
D.电子显微镜
8.以下哪些条件会影响聚合物的电性能?()
A.温度
B.湿度
C.电场频率
D.聚合物的结晶度
9.下列哪些聚合物具有良好的抗紫外线性能?()
A.聚苯乙烯
B.聚氯乙烯
C.聚丙烯酸酯
D.聚酰亚胺
10.以下哪些方法可以用于改善聚合物的抗冲击性能?()
A.增韧
B.填充
C.增强
D.交联
11.下列哪些聚合物的加工过程中需要使用到增塑剂?()
A.疲劳寿命与应力振幅成正比
B.疲劳寿命与应力频率成正比
C.疲劳寿命与温度成反比
D.疲劳寿命与聚合物结构无关
11.下列哪种聚合物具有良好的生物相容性?()
A.聚苯乙烯
B.聚乙烯醇
C.聚对苯二甲酸乙二醇酯
D.聚丙烯腈
12.下列哪种方法常用于聚合物的表面改性?()
A.硫化
B.涂层
C.焊接
D.热处理
13.下列哪种聚合物具有良好的透明性?()
9. CD
10. ABC
11. A
12. ABC
13. ABC
14. ABC
15. ABC
16. ABC
17. AC
18. ABC

聚合物结构与性能考试

聚合物结构与性能考试

(2)取代基旁侧基团的极性,对分子链的内旋转和分子间的相互作用都会产生很大的影响。

侧基的极性越强,Tg 越高。

此外,增加分子链上极性基团的数量,也能提高高聚物的Tg。

但当极性基团的数量超过一定值后,由于它们之间的静电斥力超过吸引力,反而导致分子链间距离增大,Tg下降。

取代基的位阻增加,分子链内旋转受阻碍程度增加,Tg升高。

应当强调指出,侧基的存在并不总是使Tg增大的。

取代基在主链上的对称性对Tg也有很大影响,旋转位垒降低,柔性增加,其Tg比聚丙烯为低。

又如,当高聚物中存在柔性侧基时,随着侧基的增大,在一定范围内,由于柔性侧基使分子间距离加大,相互作用减弱,即产生“内增塑”作用,所以,Tg反而下降。

式分子链较硬,Tg较大。

(4)离子键的引入分子链间有离子键可以显著提高Tg。

例如,聚丙烯酸中加入金属离子,Tg会大大提高,其效果又随离子的价数而定。

用Na+使Tg从l06℃提高到280℃;用Cu2+取代Na+, Tg提高到500℃。

其他结构因素的影响(1)共聚无规共聚物的Tg介于两种共聚组分单体的Tg之间,并且随着共聚组分的变化,其Tg在两种均聚物的Tg之间线性或非线性变化。

非无规共聚物中,最简单的是交替共聚,他们可以看成是两种单体组成一个重复单元(2)交联随着交联点的增加,高聚物自由体积减少,分子链的运动受到约束的程度也增加,相邻交联点之间平均链长变小,所以Tg升高。

(3)分子量分子量的增加使Tg增加,特别是在分子量很小时,这种影响明显,当分子量超过一定的程度后,Tg 随分子量变化就不明显了。

(4)增塑剂和稀释剂增塑剂对Tg的影响也是相当显著的,玻璃化温度较高的聚合物在加入增塑剂后,可以使Tg 明显下降。

例如:纯的聚氯乙烯Tg=78℃,在室温下是硬塑料,加入45%的增塑剂后,Tg=-30℃,可以作为橡胶代用品。

淀粉的玻璃化温度在加水前后就有明显的变化。

原理:首先在高于聚合物熔点的一个温度进行等温处理一定时间消除样品的热历史,然后快速将至室温,再以一定的速度升温到聚合物熔点的一个温度进行一定时间的等温处理,然后快速降温到室温,重复相同的操作,调整每次等温处理的温度间隔,最后以10℃/min的升温速度得到热分级处理结果。

聚合物结构与性能考试

聚合物结构与性能考试

《聚合物结构与性能》考试复习提纲1、通过人类五次产业革命的学习给予了我们哪些启发?①科技发展越来越快,对人类社会的影响也越来越大②科学技术成为推动国家发展不可或缺的因素③近代科学技术更多地关注在纳米以及生物、宇宙等未知领域④随着科学的发展,人们更关注新型材料的研究,为人类更好的服务2、通过对21世纪人类所面临的八大领域问题的了解,你对人类未来前景有什么看法?①新技术的产生和发展往往是“连锁反应”,全面爆发,相互激发,形成技术的“群体革命”,可以看出所有革新都是为了生活的更好,只有适应大自然,合理改造自然。

才是出路之所以在!②出现一些问题是很正常的,应考虑走低碳的可持续发展道路,这样才能长治久安3、为什么说新型材料科学与工程是发展八大领域的先导?①新材料是人类文明的基石,为各领域提供材料基础,各领域的发展离不开材料,材料是八大领域发展的先导。

②新材料的产生深刻影响了人类的生产生活方式。

材料对国民经济和国防建设起着关键的支撑作用,而新材料是高技术领域的重要组成部分。

③材料科学每前进一小步,人类文明就前进一大步。

4、表述四大材料各自的特征及不同功能,请用材料中电子的行为来论述其内在机理。

①金属材料特点:导电性能优良,强度、硬度高,高温变形,耐磨,加工性能好等。

内在机理:原子核较重,核外电子云较密集,金属原子最外层电子处于自由运动状态,每个电子可和若干个电子随时作用形成金属键。

②无机非金属材料特点:耐高温、耐腐蚀、韧性低、可塑性差、加工困难、强度高、电学特性和光学特性。

内在机理:电子被束缚在个别原子上,不可自由移动,故呈现脆性。

③高分子材料特点:高分子材料按特性分为橡胶、塑料、纤维、涂料、粘合剂等,不同材料有各自的特性内在机理:分子量大,分子量分布具有多分散性,合成制备方法、成型加工工艺多样化。

④复合材料特点:在一个特定的基体中,填充有一种或多种填充体,既能保留原组分或材料的主要特色,并通过复合效应获得原组分所不具备的性能,可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联,从而获得新的优越性能。

聚合物结构与性能计算题例题与解析

聚合物结构与性能计算题例题与解析

构象统计计算(均方末端距、链段、分子无扰尺寸、伸直链长、蠕虫状连等)某PE 的聚合度为2000,键角为109.5︒,键长1.54 A ︒,①求伸直链长。

②当将其视为自由旋转时,均方末端距为多少?③若实测到其均方末端距为自由旋转链的8倍,求其链段长和分子无扰尺寸A 。

④通过伸直链长度与根均方末端距之比值分析解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大变形的原因。

答:①A)(5.503025.109sin 54.140002sinmax =⨯⨯==αnl L ②)(A 10897.15.70cos 15.70cos 154.14000cos 1cos 124222⨯=-+⨯⨯=-+=θθnl h r ③)A (17.305.503010518.185max 2max20=⨯=⨯==L h L h l r e ④9.1210518.15.5030520max=⨯==h L λ ⑤)A (65.128200010518.1520=⨯⨯==M h A假定聚丙烯主链上的键长为0.154nm ,键角为109.5︒,求其等效自由结合链的链段长。

答:查表得,A=0.0835nm ,σ=1.76。

则164.125.109sin 154.02420835.02sin 22sin 212sin 202022max 20=︒⨯⨯⨯=≈+===αααl M A nl n M A nl M A L h l e 或170.1)5.70cos 1(75.54sin 76.1)5.70cos 1(154.0)cos 1(2sin )cos 1(2sin cos 1cos 12222max 20=︒-⨯︒⨯︒+⨯=-⋅+=⋅-+==θασθασθθl nl nl L h l e蠕虫状链暂时没有相应的例题通过计算说明聚合物在晶态中的构象,以及能形成某种构象的聚合物的构型。

已知氢原子的范德华半径为1.2A ︒,氟原子的范德华半径为1.4 A ︒,碳碳键长1.54A ︒,键角109.5︒,根据以上数据,说明PE 、PTFE 在晶态中各呈什么构象形式?对于PTFE ,取代基为F 原子,两个F 原子间的范德华间距至少应为1.4×2=2.8A ︒>d ,因此不可取全反式构象。

高分子结构与性能复习题

高分子结构与性能复习题

高分子结构与性能复习题1.高分子近程结构研究的是:高分子结构单元的化学组成、结构单元的键接方式和序列、结构单元的立体构型和空间排列、支链的类型及长度、交联及交联度、端基和取代基的结构。

2.高分子的堆砌方式包括:晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构,这些又可称为三级结构。

3.按形成条件液晶可分为:溶致型液晶和热致型液晶,其形成条件分别是:把物质溶解于溶剂内,在一定的浓度范围内形成的液晶称为溶致型液晶;而将物质加热到熔点或玻璃化温度以上形成的液晶称为热致型液晶。

按照液晶高分子的链结构,特别是液晶基元在高分子链上的分布,高分子液晶可以分为:主链型高分子液晶与侧链型高分子液晶。

4.高分子主链除含有C—C键外,还可能有Si—O,C—O等单键,这三种单键内旋转容易程度从高到低依次是:Si—O ,C—O ,C—C ;这是由于C —O键的氧原子周围没有其他的原子和基团,其上的近邻非键合原子间的距离比C一C键上的大。

Si—O键除具有C—O键的特点外,其键长和键角较大,使得近邻非键合原子间的距离更大,内旋转更为容易。

5.高聚物的弹性是指:应力形成应变,外力除去,应变回复;黏性是指:应变随时间延续而增加,除去外力后,应变不再回复。

黏弹性是指:在外力作用下,其应变行为可同时兼有弹性材料和黏性材料的特征。

应变的大小既依赖于应力又依赖于应变速度。

应变既包含有不可回复的永久形变,又有可回复的弹性形变。

即兼具黏性和弹性的性质。

6.高分子链的结构指:单个分子的结构和形态,分为近程结构和远程结构。

高分子链的远程结构又称二级结构,包括:高分子的形态和相对分子质量及相对分子质量分布。

7.链的长短对高分子的柔性影响是:当高分子链很短时,可以内旋转的单键的数目少,分子的构象数少,分子的刚性较大,因此小分子物质没有柔性。

只有当相对分子质量足够大,分子可以有很大的构象数时,分子链的柔性才能体现出来。

8.高分子的凝聚态结构指的是:高分子在凝聚态中的堆砌方式以及织态结构。

《聚合物合成工艺学》复习知识点及思考题

《聚合物合成工艺学》复习知识点及思考题

《聚合物合成工艺学》各章重点第一章绪论1.高分子化合物的生产过程及通常组合形式原料准备与精致,催化剂配置,聚合反应过程,分离过程,聚合物后处理过程,回收过程2.聚合反应釜的排热方式有哪些夹套冷却,夹套附加内冷管冷却,内冷管冷却,反应物料釜外循环冷却,回流冷凝器冷却,反应物料部分闪蒸,反应介质部分预冷。

3. 聚合反应设备1、选用原则:聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特性、聚合反应器操作特性对聚合物结构和性能的影响、经济效应。

2、搅拌的功能要求及作用功能要求:混合、搅动、悬浮、分散作用:1)推动流体流动,混匀物料;2)产生剪切力,分散物料,并使之悬浮;3)增加流体的湍动,以提高传热效率;4)加速物料的分散和合并,增大物质的传递效率;5)高粘体系,可以更新表面,使低分子蒸出。

第二章聚合物单体的原料路线1.生产单体的原料路线有哪些?(教材P24-25)石油化工路线,煤炭路线,其他原料路线(主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料)2.石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料?并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品?(教材P24-25、P26、P31)得到单体和原料:乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯。

得到聚合物:聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶、聚氧化乙烯、涤纶树脂。

3. 合成聚合物及单体工艺路线第三章自由基聚合生产工艺§ 3-1自由基聚合工艺基础1.自由基聚合实施方法及选择本体聚合、乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合。

聚合方法的选择只要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品成本。

2.引发剂及选择方法,调节分子量方法种类:过氧化物类、偶氮化合物,氧化还原体系。

选择方法:(1)根据聚合操作方式和反应温度条件,选择适当分解速度的引发剂。

(2)根据引发剂分解速度随温度的不同而变化,故根据反应温度选择适引发剂。

(3)根据分解速率常数选择引发剂。

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聚合物结构与性能复习题(仅部分)
名称解释、概念区分
名称解释
大分子:是由大量原子组成的,具有相对高的分子质量或分子重量。

聚合物分子:也叫高聚物分子,通常简称为高分子。

就字面上它是一个由许多部分组成的分子,然而它的确包含多重重复之意。

它意味着:(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节);(2) 并且只有一种或少数几种链节;(3) 这些需要的链节多重重复重现。

共聚物:由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。

根据各种单体在共聚物分子链中排列方式,可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。

结晶度:结晶部分在总体中所占的含量,分为重量结晶度和体积结晶度。

等同周期:高分子结晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离,又称为晶胞结构重复单元。

玻璃化转变温度:在受热或者受冷过程中,链段开始“解冻”或“冻结”的温度称为玻璃化转变温度。

熔融温度:结晶高聚物没有一个准确的熔点,它的熔融在较宽的温度下进行,此范围下的温度称为熔融温度。

取向度:指高聚物中的取向单元(分子链、构造单元、链段、微晶、微纤等)沿参考方向(如纤维中的纤维轴向)平行排列的程度
晶面指数:晶面指数是描述坐标轴的关系的一种符号。

概念区分
初期结晶与二次结晶:初期结晶是指液态或气态初步形成晶体的过程;二次结晶是指结晶后期发生在初晶结构不完善的部位,或者发生在初始晶残留下的非晶区内的结晶形象。

质量(重量)结晶度和体积结晶度:质量(重量)结晶度是指结晶部分的质量(重量)在总体中所占的质量(重量)百分数;体积结晶度是只结晶部分的体积在总体中所占的体积百分数。

应力与应变:应力是指受力物体截面内力的集度,即单位面积上的内力,;应变是指材料受到外力的作用引起受力物体内任一点(单元体)因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。

应力=模量*应变
微构象与宏构象:微构象即主链构象,是指高分子主链中一个键所设计的原子或者原子团构象;宏构象是沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象,它决定高分子的形状。

端基和侧基:侧基是指高分子主链连接而分布在主链旁侧的化学基团;而端基是指聚合物分子的链端基团。

结晶过程与熔融过程:结晶过程是指物质从液态(溶液状态或者熔融状态)或气态形成形成新相,析出晶体的过程;熔融过程是高聚物在受热温度达到熔点Tm后,链段热运动程度剧烈,从固相变成熔融的相变过程。

无规共聚物与嵌段共聚物:无规共聚物是指单体M1,M2在大分子链上无规排列,两单体在主链上呈随机分布,没有一种单体能在分子链上形成单独的较长链段的聚合物;嵌段共聚物是指将两种或两种以上性质不的共聚物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。

大题部分(张老师题)
简单叙述由于高聚物分子链的高度不对称性造成的高聚物结晶结构的特点?
答:由于分子链的高度不对称性,使得高聚物晶体多数为对称性很低的晶系,例如:①正交
晶系(复晶胞a≠b≠c α=β=γ=90)。

②三斜晶系。

此外,分子链的高度不对称性和柔性将造成高聚物的聚集态结构要比小分子复杂得多。

2. 涤纶纤维的无定形区取向度(fa)无法直接测定,一般通过测定结晶度(Xc)、晶区取向度(fc)、双折射(Δn)等参数,然后用公式间接求出。

请给出获得这些参数的仪器或方法,并给出计算fa的公式。

答:双折射法与X-ray法结合是测定非晶取向度的较好方法,即用X-射线衍射法可求出晶区取向度,再结合双折射法可算出非晶区取向度。

公式如下:
式中,其中为结晶度;Δnc0和Δna0分别是晶区与非晶区的特征双折射;fc和fa分别是晶区与非晶区的取向函数。

所需要测试的参数的测试仪器和计算如下:先利用X-射线衍射仪测定晶区的取向度fc,再利用量热法测定结晶度,然后用偏光显微镜测定双折射Δnc0和Δna0,然后将相关数据代入上述三个公式即可求的涤纶纤维的无定形区取向度(fa)。

3、概述结晶高聚物从低温到高温升温时,可能发生的热转变,其相应温度的名称;并给出转变的分子运动解释。

答、随着受热温度的增加,结晶高聚物可能发生的热转变有:玻璃化转变,对应的温度名称为玻璃化温度Tg;熔融态转变,对应的温度名称为熔点Tm;最后到达向粘流态转变,对应的温度名称为粘流温度Tf。

分子运动角度对发生的热转变解释如下:结晶高聚物由于含有非结晶部分,因此其温度形变曲线也会出现玻璃化转变,但由于结晶部分的存在,链段运动受到限制,模量下降较少。

对于结晶度很高的材料也会不出现玻璃化转变,即在Tg-Tm之间并不出现高弹态,只有达到熔点Tm,结晶瓦解,链段热运动程度迅速增加,模量才迅速下降。

为什么PE能制成高强高模纤维就是这个道理。

若高聚物分子量较高Tm<Tf,则在Tm与Tf 之间可以出现高弹态;若高聚物分子量较低,则Tm>Tf,大分子晶体熔融后直接变成粘流态。

4、请简述影响高聚物玻璃化转变温度的各种因素,并给出一种测试玻璃化转变温度的方法和简单原理。

答:影响玻璃化温度的因素有如下:①结构因素,包括链结构的影响、分子量的影响、共聚与共混的影响、交联的影响、结晶和取向的影响。

②外界条件的影响,包括升温速率、外力、测量频率、结晶和取向的影响,压力影响。

可以通过DTA方法测量玻璃化温度,原理为高聚物在玻璃化转变时由于改变热容使DTA曲线基线平移,如图所示(材料研究方法课本p118图22),得到DTA曲线之后,以转折线的延线和基线延线的交点作为玻璃化温度Tg.
5、简单讨论高聚物的化学结构、超分子结构和测试条件对材料力学性能的的影响。

答:1)化学结构的影响:①链结构的影响,化学结构的规整性好,材料的强度好。

②分子量的影响,随着链原子数目(n) 的增大材料强度增大。

③交联的影响,交联对分子量高而坚硬的高聚物的强度几乎没有影响。

对于许多热固性树脂来说,交联后可以获得更好的强度。

④分子间作用力的影响,分子间作用力愈强(极性基团),高聚物的强度也愈高。

2)超分子结构影响:①单位立方体模型的影响,在串联模型中,两相的应力相等,应变为两相应变之和,在并联模型中,两相的应变相等,应力为两相应力之和,混合模型则可以看成并串联之间的组合。

②结晶度对力学性能的影响,无论是并联模型或者串联模型,结晶度增大,E增大。

③晶粒尺寸的影响,在结晶度一定时,晶粒的体积越小,纤维的强度越大。

同时,晶粒的长径比越大,纤维的强度越大。

④取向度的影响,可以简单理解为取向度越大强度越大。

⑤织态结构的影响,高聚物中加入增塑剂、填料,以及高聚物共混物等复合材料都会影响其强度。

3)测试条件影响:①湿度的影响,湿度对纤维力学性能影响最严重的是初始模量,湿度增加,初始模量减少。

②温度的影响,一般说来,随着温度的降低,材料的断裂强度有所提高。

③试样夹持长度的影响,夹持长度越长,纤维的强度越低,伸长率越大。

④拉伸速率的影响,拉伸速率越小,伸长率越高,强度越低,拉伸速率越大,伸长率越小,强度越高。

6、单轴取向聚合物纤维在拉伸性能测试中可获得断裂强度、断裂伸长率、初始模量等参数,简单给出断裂强度、断裂伸长率和初始模量的定义以及聚合物的化学结构、超分子结构和测试条件对这些参数的影响。

(12分)
答:定义:断裂强度是纤维发生断裂时的应力;断裂伸长率是纤维断裂时的伸长量与原始长的比值,以百分数形式表示。

初始模量是指当应变小1%时,它的应力应变关系基本符合Hook 定律条件下的模量通。

影响:同题5
功能纤维部分复习题(徐老师题)
有机液体的污染来自哪几方面?
答、有机液体的污染主要来自源有三个方面:有机工业废水的排放,有机生活废水的排放,有机液体的泄露事故。

有机液体的排放将造成资源浪费,污染水源、食物、环境,还将引发疾病等危害。

有机液体功能纤维的优点。

答:有机液体功能纤维有以下优点:①纤维具有纤细、柔软、比表面积大、吸油速率快、回收处理方便等特点,可根据需要通过纺织或非织造加工制成各种形态的制品。

②通过调整制备工艺,可纺制具有不同超分子结构(如纤维轴向大分子取向度、纤维大分子侧基的序态分布)和形态结构(如赋予纤维特殊的微孔结构)的纤维,在保障纤维具有较好力学性能基础上,可有效增大纤维的吸附面积。

聚甲基丙烯酸系列非织造布的制备方法
答:聚甲基丙烯酸系列非织造布制备方法有三种:
第一种方法:以(甲基)丙烯酸酯为主要单体,结合丙烯腈或苯乙烯单体经过悬浮聚合法,合成甲基丙烯酸酯系列聚合物,再经熔融纺丝获得共聚物纤维,之后通过针刺法值得非制造布,技术路线图如下图。

第二种方法:
以甲基丙烯酸短链烷基酯为主要单体,结合其它单体,采用悬浮聚合法,通过控制聚合工艺过程,合成含潜在物理交联结构的甲基丙烯酸酯系聚合物,聚合物再与聚烯烃复合造粒、切粒,然后经过熔融纺丝法得到初生纤维后经过后整理得到具有吸附功能的纤维,再通过针刺法值得非制造布,技术路线图如下图。

第三种方法:
以甲基丙烯酸短链烷基酯为主要单体,结合其它单体,采用悬浮聚合法,通过控制聚合工艺过程,合成含潜在物理交联结构的甲基丙烯酸酯系聚合物,聚合物再与高熔融指数聚合物复合造粒、切粒,然后采用熔喷法值得非制造布,技术路线图如下图。

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