高分子材料基础大纲.docx

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简要说明材料与物质的区分。
举例说明材料的主要类别。
举例说明功能材料与构造材料。
举例说明材料的特征性能与功能物性。
简要说明相变及其类型。
举例简要说明材料的性能—构造—加工工艺之间的相互关系。
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。
写出锗、碳和氧原子的电子构造。
假设晶体的格点是等体积硬球, 及 。
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响 1 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯和尼龙-6,6 的分子式。
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
HO(CH2)5COOH
NH2(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH
以下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。
CH2=CHCl
CH2=CCl2
CH2=CHCN
CH2=C(CN)2
CH2=CHCH3
(6) CH2=C(CH3)2
CH2=CHC6H5
CF2=CF2
CH2=C(CH3)—CH=CH2
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响式。
对于双基终止的自由基聚合,设每一大分子含有 个引发剂残基,假定无链转移反响,
试计算歧化终止和偶合终止的相对量。
用过氧化二苯甲酰为引发剂,苯乙烯聚合时各基元反响活化能分别为Ed= kJ•mol-1、Ep= kJ•mol-1、Et=10 kJ•mol-1,试比较反响温度从 50oC 增至 60oC 以及从 80oC 增至90oC,总反响速率常数和聚合度变化的状况；光引发时的状况又如何？
何谓链转移反响？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？
聚氯乙烯的分子量为什么与引发剂浓度根本上无关,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=(),
试求 40oC、50oC、55oC 及 60oC 下,聚氯乙烯的平均聚合度。9 试述单体进展自由基聚合时诱导期产生的缘由。
推导二元共聚物组成的微分方程式。
当竞聚率r1=r2=1；r1=r2=0；r1>0,r2=0；r1r2=1 等特别状况下,二元共聚物组成变化的状况如何？
试分析温度、溶剂对自由基共聚竞聚率的影响。
在离子型聚合反响中,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力量有何影响。
试述离子型反响中,掌握聚合速率和产物分子量的主要方法。
简述乳液聚合中,单体、乳化剂和引发剂存在的场所,引发、增长和终止反响的场所和特征,胶束、乳胶粒、单体液滴和聚合速率的变化规律。
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]=•l-1,N=×1014 ml-1,ρ=×1012 个分子•ml-1•s-1。
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=×1015 ml-1,[M]= mol•l-1,ρ=×1012 个分子•ml-1•s-1,两个体系的速率常数一样：kp=176 l•mol-1•s-1,kt=×107 l•mol-1•s-1。
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〕
聚合时间 8 小时,转化率 100%。试问以下各组分变动时,其次阶段的聚合速率有何变化？
用 6 份十二烷基硫酸钠；
用 2 份过硫酸钾；
用 6 份十二烷基硫酸钠和 2 份过硫酸钾；
添加 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？
以下单体进展配位聚合后,写出可能的立体规整聚合物的构造式：
CH2=CH-CH3
CH2=CH-CH=CH2
CH2=CH-CH=CH-CH3
试争论丙烯进展自由基、离子及配位阴离子聚合时,能否形成高分子聚合物？分析其缘由。
写出以下单体的缩聚反响和所形成的聚酯构造。
(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
等摩尔己二胺与己二酸进展缩聚反响,试求反响程度 p 为 、、 及 时聚合物的平均聚合度 。
等摩尔丁二醇与己二酸进展缩聚反响,制得的聚酯产物 ,求缩聚终止时的反响程度；假设在缩聚过程中有 %丁二醇因脱水而损失掉,求到达同一反响程度的 ；如何补偿丁二醇的脱水损失才能获得同一 的聚酯？
由己二胺和己二酸合成聚酰胺,反响程度 p=,分子量为 15,000,试计算初始单体配料比。
试写出聚氨酯的制备反响。
解释如下术语：
微悬浮聚合
微乳液聚合
分散聚合
种子乳液聚合
无皂乳液聚合
简要说明如下几种型聚合反响：
基团转移聚合
开环易位聚合
原子转移自由基聚合
变换聚合反响
第 3 章 高分子材料的构造与性能
什么是高分子的构型与构象？能否用转变构象的方法提高聚合物的等规度？
假定聚乙烯的聚合度为2,000,C-C ,求伸直链的长度与自由旋转链均方末端距之比值。
某聚α-烯烃,聚合度为 1,000,C-C 长度为 ,C-C 键角为 ,试计算：(1) 完全伸直时大分子链的理论长度；(2) 全反式构象时大分子链的长度；(3) 看作高斯链时的均方末端距；(4) 看作自由内旋转链的均方末端距；(5) 此种聚合物的理论弹性限度。
解释如下术语：
立体规整聚合物
间规立构
全同立构
共聚物的序列构造
求以下同系聚合物混合物的数均聚合度、重均聚合度和多分散性指数。组分 1：质量分数=,分子量=1×104
组分 2：质量分数=,分子量=1×105 组分 3：质量分数=,分子量=1×106
聚乙烯分子链上无侧基,内旋转位能不大,柔顺性好,为什么聚乙烯在室温下是塑料而不是橡胶？
聚合物在不同条件下结晶时,可能得到哪几种主要的结晶形态？
自然橡胶的松弛活化能近似为 ,试估算由 27oC 升温至 127oC 时,其松弛时间缩短几倍？
简要阐述聚合物的玻璃化转变及玻璃化转变温度以下的次级转变。
用膨胀计法测定聚合物玻璃化转变温度时,为什么冷却速度越快,测得的 Tg 越高？
比较以下各组聚合物Tg 的凹凸并说明其缘由：
聚甲基硅氧烷,顺式-聚 1,4-丁二烯
聚丙烯,聚 4-甲基-1-戊烯
聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯
简要阐述对于松弛过程时温等效的根本思想。
从自由体积概念动身,推导出WLF 方程。
举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象。
什么是松弛时间？为什么外场作用时间与松弛时间相当时,松弛现象才能被明显地观看到？
以某种聚合物材料作为两根管子接口法兰德密封垫圈。假设该材料的力学行为可用
Maxwell 模型描述,此垫圈压缩形变为 ,初始模量为 3×106 N•m-2,材料的应力松弛时间为 300 天,管内流体压力为 ×106 N•m-2,试问多少天后接口处将发生泄漏？
试述聚合物具有高弹性的必要和充分条件。
利用橡胶弹性理论,计算交联点间平均分子量为5,000,密度为 g•cm-3 的弹性体在
23oC 时的拉伸模量和剪切模量(R= J•k-1•mol-1)。假设考虑自由末端校正,模量怎样转变？( =10 万)
什么是假塑性流体？
简要阐述聚合物粘性流淌的特点及与分子量及其分布的影响。
为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关？
分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律,并举例说明此规律在聚合物材料成型加工中的应用。
解释如下术语：
溶解度参数
高分子θ溶液
体积排斥效应
其次维利系数
甲苯的Tg(s)=113K,PS 的 Tg(p)=373K,以甲苯增塑PS,当甲苯用量为 20%体积时,PS 的玻璃化温度是多少？
某橡胶样品的密度为 ×103 Kg•m-3,起始平均分子量为 105,交联后网链分子量为 5×
103,试计算室温下(300K)的剪切模量。答案：G=×105 N•m-2。
苯乙烯-丁二烯共聚物(δ=)难溶于戊烷(δ=)和乙酸乙酯(δ=),假设选用上述两种溶剂的混合物,什么体积配比时对共聚物的溶解力量最好？
35oC 时,环己烷为聚苯乙烯的θ溶剂。现将300mg 聚苯乙烯(ρ=, =×105) 于 35oC 下溶于 150ml 环乙烷中,试计算：(1) 其次维利系数A2；(2) 溶液的渗透压。
依据聚苯乙烯试样的动态力学试验,当频率为 1Hz 时,125oC 消灭内耗峰。试计算频率为
1000Hz 时,消灭内耗峰的温度。(聚苯乙烯的Tg=100oC)
何谓聚合物的强度？为什么理论强度要比实际强度高很多倍？
简要阐述聚合物的摩擦与磨耗特性。
如何表征聚合物的疲乏强度？它与聚合物的分子量有何关系？
试述聚合物力学屈服现象、本质和特点。
简要分析聚合物热性能及电性能特点。
298K 时,PS 的剪切模量为 ×109N•m-2,泊松比为 ,求其拉伸模量(E)和本体模量(B)。
简要阐述聚合物介电损耗性能并与其力学损耗现象进展分析、比照。
试述聚合物材料的静电现象及其消退方法。
解释如下术语：
聚合物驻极体和热释电流
聚合物材料的老化
氧指数
聚合物阻燃剂
简要阐述聚合物材料的力化学特性并举例说明此种特性在聚合物成型加工及聚合物改性方面的应用。
为了减轻桥梁的震惊,常在桥梁的支点处垫上衬垫,当货车的轮距为 10 米,以每小时 60 公里的车速通过桥梁时,欲缓冲其震惊,今有三种高分子抗震材料可供选择：(1) η1=109 Pa
•s,E1=2×107 N•m-2；(2) η2=107 Pa•s,E2=2×107 N•m-2；(3) η3=105 Pa•s,E3=2×107
N•m-2。请问选择哪一种材料为宜？
聚甲基丙烯酸甲酯的Tg=105oC,问它在 155oC 时应力松弛速度比 125oC 时的快多少倍？ 第 3 章 高分子材料的构造与性能
什么是高分子的构型与构象？能否用转变构象的方法提高聚合物的等规度？
假定聚乙烯的聚合度为2,000,C-C ,求伸直链的长度与自由旋转链均方末端距之比值。
某聚α-烯烃,聚合度为 1,000,C-C 长度为 ,C-C 键角为 ,试计算：(1) 完全伸直时大分子链的理论长度；(2) 全反式构象时大分子链的长度；(3) 看作高斯链时的均方末端距；(4) 看作自由内旋转链的均方末端距；(5) 此种聚合物的理论弹性限度。
解释如下术语：
立体规整聚合物
间规立构
全同立构
共聚物的序列构造
求以下同系聚合物混合物的数均聚合度、重均聚合度和多分散性指数。组分 1：质量分数=,分子量=1×104
组分 2：质量分数=,分子量=1×105 组分 3：质量分数=,分子量=1×106
聚乙烯分子链上无侧基,内旋转位能不大,柔顺性好,为什么聚乙烯在室温下是塑料而不是橡胶？
聚合物在不同条件下结晶时,可能得到哪几种主要的结晶形态？
自然橡胶的松弛活化能近似为 ,试估算由 27oC 升温至 127oC 时,其松弛
时间缩短几倍？
简要阐述聚合物的玻璃化转变及玻璃化转变温度以下的次级转变。
用膨胀计法测定聚合物玻璃化转变温度时,为什么冷却速度越快,测得的 Tg 越高？
比较以下各组聚合物Tg 的凹凸并说明其缘由：
聚甲基硅氧烷,顺式-聚 1,4-丁二烯
聚丙烯,聚 4-甲基-1-戊烯
聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯
简要阐述对于松弛过程时温等效的根本思想。
从自由体积概念动身,推导出WLF 方程。
举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象。
什么是松弛时间？为什么外场作用时间与松弛时间相当时,松弛现象才能被明显地观看到？
以某种聚合物材料作为两根管子接口法兰德密封垫圈。假设该材料的力学行为可用Maxwell 模型描述,此垫圈压缩形变为 ,初始模量为 3×106 N•m-2,材料的应力松弛时间为 300 天,管内流体压力为 ×106 N•m-2,试问多少天后接口处将发生泄漏？
试述聚合物具有高弹性的必要和充分条件。
利用橡胶弹性理论,计算交联点间平均分子量为5,000,密度为 g•cm-3 的弹性体在
23oC 时的拉伸模量和剪切模量(R= J•k-1•mol-1)。假设考虑自由末端校正,模量怎样转变？( =10 万)
什么是假塑性流体？
简要阐述聚合物粘性流淌的特点及与分子量及其分布的影响。
为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关？
分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律,并举例说明此规律在聚合物材料成型加工中的应用。
解释如下术语：
溶解度参数
高分子θ溶液
体积排斥效应
其次维利系数
甲苯的Tg(s)=113K,PS 的 Tg(p)=373K,以甲苯增塑PS,当甲苯用量为 20%体积时,PS 的玻璃化温度是多少？
某橡胶样品的密度为 ×103 Kg•m-3,起始平均分子量为 105,交联后网链分子量为 5×
103,试计算室温下(300K)的剪切模量。答案：G=×105 N•m-2。
苯乙烯-丁二烯共聚物(δ=)难溶于戊烷(δ=)和乙酸乙酯(δ=),假设选用上述两种溶剂的混合物,什么体积配比时对共聚物的溶解力量最好？
35oC 时,环己烷为聚苯乙烯的θ溶剂。现将300mg 聚苯乙烯(ρ=, =×105) 于 35oC 下溶于 150ml 环乙烷中,试计算：(1) 其次维利系数A2；(2) 溶液的渗透压。
依据聚苯乙烯试样的动态力学试验,当频率为 1Hz 时,125oC 消灭内耗峰。试计算频率为
1000Hz 时,消灭内耗峰的温度。(聚苯乙烯的Tg=100oC)
何谓聚合物的强度？为什么理论强度要比实际强度高很多倍？
简要阐述聚合物的摩擦与磨耗特性。
如何表征聚合物的疲乏强度？它与聚合物的分子量有何关系？
试述聚合物力学屈服现象、本质和特点。
简要分析聚合物热性能及电性能特点。
298K 时,PS 的剪切模量为 ×109N•m-2,泊松比为 ,求其拉伸模量(E)和本体模量(B)。
简要阐述聚合物介电损耗性能并与其力学损耗现象进展分析、比照。
试述聚合物材料的静电现象及其消退方法。
解释如下术语：
聚合物驻极体和热释电流
聚合物材料的老化
氧指数
聚合物阻燃剂
简要阐述聚合物材料的力化学特性并举例说明此种特性在聚合物成型加工及聚合物改性方面的应用。
为了减轻桥梁的震惊,常在桥梁的支点处垫上衬垫,当货车的轮距为 10 米,以每小时 60 公里的车速通过桥梁时,欲缓冲其震惊,今有三种高分子抗震材料可供选择：(1) η1=109 Pa
•s,E1=2×107 N•m-2；(2) η2=107 Pa•s,E2=2×107 N•m-2；(3) η3=105 Pa•s,E3=2×107
N•m-2。请问选择哪一种材料为宜？
聚甲基丙烯酸甲酯的Tg=105oC,问它在 155oC 时应力松弛速度比 125oC 时的快多少倍？ 第 4 章 通用高分子材料
简要说明塑料的特性及其类型。
解释如下术语：
填料
增加剂
增塑剂
稳定剂
润滑剂
抗静电剂
阻燃剂
偶联剂
固化剂
简述塑料成型加工的主要方法。
试述橡胶的构造特征。
写出自然橡胶和合成橡胶的主要品种。
简述橡胶制品的主要原料。
举例说明热塑性弹性体构造特征和性能特点。
解释如下术语：
热塑性聚氨酯弹性体
微孔高分子材料
举例说明纤维的构造特点及其主要品种。
简要表达胶粘剂及涂料的主要类型。
第 5 章 功能高分子材料
聚合物液晶的分子构造有何特点？依据液晶分子排列的有序性,液晶可分为哪几种类型？ 如何表征？
解释如下术语：
热致性液晶
溶致性液晶
液晶高分子原位复合材料
液晶离聚物
功能液晶高分子
液晶高分子溶液的粘度变化有何特性,此种特性有何应用？
简述液晶高分子的进展趋势。
解释如下术语：
离子交换树脂
离子交换纤维
蛇笼树脂
吸附树脂
活性碳纤维
简要表达螯合树脂及配位高分子的根本概念及其主要用途。
试述感光高分子的功能性质及其主要用途。
举例说明如下术语：
高分子催化剂
医用高分子
高吸水树脂
导电高分子
LB 膜
试述高分子功能膜材料的主要类型及其应用。
简要介绍智能高分子材料的根本概念。
第 6 章 聚合物共混物
试述聚合物共混物的主要类型及其制备方法。
请举三个已工业化的聚合物共混物改性品种。
简要阐述聚合物间的相容性对聚合物共混改性的影响。
承受 “共聚”和“共混”方法进展聚合物改性有何异同点？
简述提高聚合物之间相容性的主要手段。
解释如下术语：
互穿网络聚合物(IPNs)
胶乳-IPNs
增容剂
NG 相分别机理
SD 相分别机理
相逆转
什么是聚合物共混物的相分别程度？
试述Tg 法估量聚合物之间互溶性的原理和方法。
简述聚合物共混物形态构造的主要类型及其测定方法。
简述聚合物共混物界面层的特性及其影响因素。
简述聚合物共混的工艺条件对共混物形态构造及性能的影响。
试述聚合物共混物性能与组成一般关系的规律。
一个由环氧树脂和丙烯酸酯组成的共混物,配料比为 60/40(w/w),共混物存在高环氧树脂和高丙烯酸酯的两个相,并且得到如下试验数据：
组成
纯丙烯酸酯 富丙烯酸酯相
Tg,oC
-40
-10
Tg,K
233
263