高分子材料应用题库

1.(1)合成纤维有那几种主要纺丝方法？简述每种纺丝方法的特点。

A.熔体纺丝：将聚合直接得到的聚合物熔体或聚合物切片通过螺杆挤出机熔融成熔体以后，通过过滤、挤出到

空气中凝固成型的方法，其特点是加工方法简单，流程短，纺丝速度高，产量大，成型过程中只有传热而没有传质，是一元纺丝体系。

B.溶液纺丝：

（1）湿法纺丝：将聚合物溶解在溶剂中，通过脱泡、过滤并挤出到凝固浴中成型的方法，是溶液纺丝的一种，通常适用于分解温度低于熔融温度的聚合物，其特点是流程长、纺速低，丝条必须在凝固浴中成型，成型过程既有传热又有传质，宜纺制短纤维，是三元纺丝体系。

（2）干法纺丝：属于溶液纺丝，采用的溶剂挥发性强，挤出时将纺丝溶液挤出到热空气，通过溶剂的挥发而凝固成型，特点是纺丝速度高，流程较湿法纺丝短，产量小，适于纺长丝，属于二元体系。

(2)为什么不可以采用熔体纺丝的方法加工聚丙烯腈纤维？如果你想采用熔体纺丝方法加工聚丙烯腈纤维，你

需要从原料上作那些改进？请说明原因。

A.聚丙烯腈其热分解温度200～250℃，熔点达320℃，故不能采用熔体纺丝。粘流温度太高，且是极性聚合物，

熔融粘度也很大，不利于加工。

B.想熔体纺丝需加入第二单体第三单体(在聚丙烯腈大分子上引入能形成柔性链的共聚单体，通过控制共聚物的

序列结构和分子质量来降低聚丙烯腈的熔点，以制造可熔融的聚丙烯腈树脂，通过非增塑熔融纺丝制得纤维)，降低其分子间较强的相互作用力，从而降低其粘流温度和粘度。另外，如聚乙烯醇，分解温度低于粘流温度也不可熔融纺丝。

2.（1）对比聚乙烯和聚丙烯的结构，分别阐述他们的性能和应用。

答：⑴写出聚乙烯与聚丙烯的结构式，对比两者结构上的差异。

②聚丙烯分子链上有一侧基，侧基的存在增加了空间位阻，使分子链的柔性降低，刚性增大，所以聚丙烯的强

度、硬度、耐热性和化学稳定性比聚乙烯好，抗冲击性能和耐低温性能比聚乙烯差，所以聚丙烯比聚乙烯更适合作结构件和重型包装制品，如手柄、方向盘、风扇叶片、洗衣机外壳、电视机外壳、电话机外壳、电冰箱内衬、重包装薄膜、编织袋等。

⑶由于聚丙烯侧基的存在，使分子链上交替出现叔碳原子，叔碳原子上的氢极易受氧的进攻，导致其耐氧化性

和耐辐射性差，即耐老化性能差，所以聚丙烯难于用于户外制品，如遮阳棚等。

⑷由于聚丙烯侧基的存在，使分子链的距离增大，密度降低，所以聚丙烯单丝可以生产绳索和鱼网等

（2）对比聚乙烯与聚丙烯的结构、性能和用途的差异（20分）。

答：（1）书写出PE和PP的分子结构（4分）；

（2）分子结构的差异，侧甲基的位阻效应，使得PP具有更高的T g和耐热性，因此PP可作为工程塑料使用，而PE则不能（8分）；

（3）PP侧甲基的存在，使得PP耐低温性能差，冲击性能不佳；PE则具有较佳的低温性能。因此PE可用于低温环境（-40C），PP则不能（4分）；

（4）PP侧甲基的存在，使其耐氧化性较PE差；具体应用时，一般PP需要加入抗氧剂。（4分）

3.聚乳酸(PLA)与聚乙醇酸的降解性能的差异，阐述他们的降解机理。写出聚乳酸和聚乙醇酸的结构式，并从分

子结构上解释为什么聚乳酸的水解速度小于聚乙醇酸？（提示：乳酸HO-CH(CH3)-COOH; 乙醇酸HO-CH2-COOH）降解机理为酯键的水解。乳酸较乙醇酸亲水性差，因而聚丙交酯的亲水性较聚乙交酯的亲水性要差，结晶度高吸水少而降解速度慢。

4.玻璃纤维增强环氧树脂和玻璃增强不饱和树脂的主要性能和应用领域。

A.玻璃纤维增强环氧树脂：比强度高、绝热、耐烧蚀、电绝缘、抗腐蚀和成型制造方便，广泛应用于汽车、造

船、建筑、化工、航空以及各种工业电气设备、文化用品等领域，也是电气绝缘及印刷线路基板的良好材料。

B.玻璃纤维增强不饱和树脂：加工性能好，树脂中引入引发剂和促进剂后，可以在室温下固化成型，由于其中

的交联剂其稀释作用，故树脂粘度降低，可采用各种成型方法。透光性好、固化时收缩率大，耐酸、碱性稍差。

可制作大型构件，采光瓦，不宜制作耐酸碱的设备及管件。

5.水性涂料和溶剂性涂料的优缺点

总：与油性漆相比，水性漆的环保性能是其最大优势。水性漆中不含有苯、二甲苯等公认的有毒有害物质，同时在漆膜的柔韧度、耐候性、耐黄变性能、施工性能等方面都要优于油性漆漆，在漆膜硬度和饱满度方面与油性漆相当。水性漆最大的不足在于其不属于溶剂挥发性产品，干燥速度与温度和湿度有极大的关系，因此干燥时间要略长于油性漆，这样才能大到最好的效果.

溶剂性涂料

1）涂膜的质量：高光泽涂料多使用溶剂型涂料来实现。

2）对各种施工环境的适应性,采用溶剂型涂料，可随地点、气候的变化进行溶剂比例的控制，以获得优质涂膜。

3）溶剂型涂料对树脂的选择范围较广

4）清洗问题。溶剂型涂料的施工工具必须用溶剂来清洗，对人体及环境均有害。

6.（1）MF、UF、NF、RO膜的名称、膜孔径的大致范围，驱动力和主要应用领域。

（2）在血液透析中使用的透析膜与海水淡化中使用的反渗透膜有明显区别，试将其与微滤膜和纳滤膜进行对比，比较其在膜孔径、操作条件、适用范围等方面的区别。

答：一般说来，从孔径大小来看，透析膜属于超滤膜，透析的驱动力主要是膜两侧各种物质在溶液中的浓度梯度，而普通的膜分离（包括微滤、超滤、纳滤和反渗透）过程驱动力均为膜两侧的压力差。再描述一下上表。

7.运动装大多选用细旦丙纶作为里层，棉或涤纶为外层的双层织物，为什么？请给出适当的解释？

“芯吸效应”是细旦纶纤维织物所特有的性能，丙纶单丝纤维芯吸效应愈细，这种芯吸透湿效应愈明显，且手感越柔软。因其不吸收水分，所以运动时汗水与汗气迅速透过丙纶里层转移到外层蒸发掉，使其干爽透气，提高了织物的舒适性和卫生性。

8.（1）防弹背心的选料及原因

答：需要具备超高强度，超高模量及耐热性，因此选择芳香族聚酰胺(kevlar).

原因：1，其中的-NH键形成氢键，使其强度增大，耐冲击性增大

2，主链的苯环结构有很大的刚性，大幅度提高力学性能。

3，主链结构对称性好，易结晶，提高强度，耐热性。

4，kevlar质轻，密度小，便于穿着。

（2）可用于制作防弹背心的合成纤维：PP纤维、PET纤维、聚丙烯腈纤维、芳香聚酰胺纤维。

选芳香聚酰胺纤维，防弹背心要求纤维具有高力学强度，Kevlar纤维的拉伸强度大于3Gpa，可满足；再简述芳香聚酰胺纤维性能高的原因。上述其他纤维的力学强度还不能满足防弹背心性能要求。