高分子材料復(fù)習(xí)資料

簡答題聚合物材料的常規(guī)力學(xué)性能有哪些？常采用哪些儀器？答：（1）屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、沖擊性能、回彈性、延伸性、斷面收縮、耐應(yīng)力開裂、撓曲性。（2）拉伸試驗(yàn)機(jī)、沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、邵氏硬度計(jì)等。導(dǎo)致聚乙烯老化的主要因素是什么？答：（1）內(nèi)因：聚乙烯的支鏈數(shù)較多，是的叔碳二氫鍵也較多，使聚乙烯易老化，另外聚乙烯中含有少量的不飽和碳碳雙鍵，且聚乙烯的結(jié)晶度較大，使得聚乙烯易老化。（2）外因：聚乙烯在空氣熱的作用下發(fā)生熱氧老化，在大氣中同時(shí)發(fā)生熱氧老化和光氧老化，在戶外大氣環(huán)境下光是引起老化降解的主要因素。根據(jù)PE密度不同科將其分為哪幾類？它們的結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn)？答：（1）低密度聚乙烯LDPE:支鏈較多，規(guī)整性差（2）中密度聚乙烯MDPE:支鏈數(shù)較LDPE少（3）HDPE:直鏈型，規(guī)整性好。簡述PE支化度對其性能的影響。答：支化度減小一鏈規(guī)整性提高一結(jié)晶度提高一密度提高結(jié)晶結(jié)構(gòu)規(guī)整一熔點(diǎn)提高根據(jù)不同的應(yīng)用要求，對PE的改性方法有哪些？（1） 接枝改性（2） 共混改性（3） 填充改性（4） 共聚改性聚丙烯有哪些優(yōu)點(diǎn)，為什么？答：?優(yōu)良的力學(xué)性能（抗彎曲疲勞性好）：聚丙烯結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整。當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時(shí)，沖擊破壞呈韌性斷裂，低于玻璃化溫度時(shí)呈脆性斷裂，且沖擊強(qiáng)度值大幅度下降，提高加載速率，可使韌性斷裂轉(zhuǎn)變的溫度上升，因此常溫下抗彎曲疲勞性好。宣耐熱性好：結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整寫耐化學(xué)腐蝕性好：對各種化學(xué)試劑（除濃硫酸、濃硝酸）都比較穩(wěn)定，其穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高雋電絕緣性好:它幾乎不吸水，絕緣性不受濕度影響，有較高的介電系數(shù)和擊穿電壓。根據(jù)聚丙烯的特點(diǎn)，主要有哪些應(yīng)用？答：?力學(xué)性能：其優(yōu)良的抗彎曲疲勞性，可做杯扣等需常彎折的部件?！祀娊^緣性：電信電纜的絕緣和電氣外殼?！炷蜔嵝裕褐苽溽t(yī)用高壓消毒制品及絕熱保溫材料。§制作存放藥劑的儲(chǔ)瓶等。聚丙烯有哪些確定，為什么，如何改性？答：§易燃；氧指數(shù)僅為17.4；加入大量阻燃劑，可采用磷系阻燃劑和含氮化合物并用，氫氧化鋁或氫氧化鎂?！鞆?qiáng)度低；拉伸強(qiáng)度僅達(dá)30MPa或稍高；采用加入玻璃纖維、粉體添加劑或彈性體的方法改性。§耐候性差；對紫外線很敏感；加入氧化鋅、炭黑或類似的乳白填料可改善?！煅鯕馔高^率大；密度低；表面涂覆阻隔層或多層共擠改善§透明性差；結(jié)晶度高；加入成核劑提高§表面極性低；因?yàn)楸砻鏄O性低；采用表面處理，接枝共混法改善。PVC熱穩(wěn)定性差的原因是什么？為什么ABS有良好的綜合物理力學(xué)性能？答頃PVC分子量分布較寬，低分子量的PVC易分解0原料單體中偏二氯乙烯等雜質(zhì)參與反應(yīng)，形成分子鏈缺陷0PVC熱穩(wěn)定性差的主要原因是因?yàn)榫勐纫蚁渲芯酆戏磻?yīng)中殘留的少量雙鍵、支鏈以及引發(fā)劑殘留基團(tuán)加上相鄰碳原子之間會(huì)有氯原子和氫原子，易脫氯化氫在熱作用下易發(fā)生降解反應(yīng)。鉛鹽類、金屬皂類熱穩(wěn)定劑提高PVC熱穩(wěn)定性的原理是什么？答：鉛鹽類、金屬皂類熱穩(wěn)定劑能和放出的HCl反應(yīng)，生成氯化鉛，從而達(dá)到穩(wěn)定劑作用。金屬皂類熱穩(wěn)定劑與鈣鹽配合使用，會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，可以較好防止加熱變色的問題。聚苯乙烯有哪些優(yōu)異的性能和明顯缺點(diǎn)？分析PS結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。答：（1）優(yōu)異的性能：0力學(xué)性能，具有很高的拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能。0熱導(dǎo)率低，基本不隨溫度的變化而變化，是良好的絕熱保溫材料0具有良好的介電性能和絕緣性。0化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐各種堿、一般的酸、鹽、礦物油及各種有機(jī)酸，且有較優(yōu)的耐輻射性。（2） 明顯缺點(diǎn)：0沖擊強(qiáng)度低，無延伸性，拉伸是無曲阜現(xiàn)象0耐熱性差0易產(chǎn)生靜電，使用時(shí)需加入抗靜電劑0不耐氧化酸和烴類、酮類及高級脂肪酸，可溶于苯、甲苯等，以及酯類中。其耐候性、耐光性、氧化性都較差。（3）三種結(jié)構(gòu)單元對材料性能各有什么影響？答：（1）因?yàn)锳BS是丙烯月青、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，它兼有三組分的共同性能，所以有良好的綜合物理力學(xué)性能。（2）影響：0丙烯青能使聚合物耐化學(xué)腐蝕，具有一定的表面強(qiáng)度0丁二烯使聚合物呈橡膠狀韌性0苯乙烯使聚合物顯現(xiàn)熱塑性的加工特性，即較好的流動(dòng)性。簡述PVC聚集態(tài)特點(diǎn)。答:PVC是由單體通過頭尾相接鍵接而成的線性高巨物，其分子鏈中含有電負(fù)性較強(qiáng)的Cl原子，由于Cl原子的電負(fù)性增大了分子鏈吸引力，但因其位阻效應(yīng)，使PVC鏈剛性增大，整體呈現(xiàn)無定形結(jié)構(gòu)。因此，PVC樹脂是含有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)的無定形聚合物。緊密型和疏松型PVC在外觀上有何特點(diǎn)，性能方面有何差異？答：（1）在外觀上：緊密型呈乒乓球狀，表面光滑，一般呈單細(xì)胞，幾乎無孔隙；疏松型呈棉花團(tuán)狀，表面粗糙不規(guī)則，一般呈多細(xì)胞，有較大的孔隙。（2）在性能上：疏松型具有吸收增塑劑快、塑化溫度低、熔體均勻性好、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。緊密型PVC性能與疏松型相反。PVC-U由于韌性較差常采用外加增韌劑的方法改性，舉例并簡述增韌機(jī)理。答:PVC-U的增韌改性劑大多分為彈性體增韌和非彈性體增韌。（1）彈性體增韌機(jī)理：0剪切屈服：彈性體粒子以顆粒狀均勻分散于集體連續(xù)相中，形成宏觀均相、圍觀均相

結(jié)構(gòu)。彈性體量子充當(dāng)應(yīng)力集中體，誘發(fā)集體產(chǎn)生大量的剪切帶和銀紋，而剪切帶和銀紋的產(chǎn)生消耗大量能量，從而使材料的沖擊強(qiáng)度提高?！炀W(wǎng)絡(luò)增韌機(jī)理：彈性體形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包覆PVC初級粒子。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可吸收大部分沖擊能，且PVC初級粒子破裂，同樣吸收部分能量，使材料韌性得以提高。（2）有機(jī)剛性粒子增韌機(jī)理：§冷拉機(jī)理：圓形或橢圓形剛性粒子均勻分散于PVC連續(xù)相中，其于分散相之間產(chǎn)生靜壓力，分散相粒子被拉長，剛性粒子發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變，從而吸收大量沖擊能。§空穴機(jī)理：相容性較差的體系其剛性粒子與基體之間有明顯的界面，甚至在粒子周圍存在空穴?？昭ǖ漠a(chǎn)生吸收能量，也可以引發(fā)銀紋吸收能量，從而提高材料的沖擊強(qiáng)度。酚醛樹脂制備時(shí)，酚醛比例與催化劑等工藝條件不同對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性能有何影響？通常使用的電木粉是采用什么工藝條件制備的？答：（1）酚醛樹脂制備時(shí)，因原料苯酚和甲醛的摩爾比與催化劑等工藝條件不同可以合成出兩種不同的樹脂：含有羥甲基結(jié)構(gòu)，可以自固化的熱固性酚醛樹脂；酚基與亞甲基連接、不帶羥甲基反應(yīng)官能團(tuán)的熱塑性酚醛樹脂。（2）通常使用的電木粉是熱固性酚醛樹脂，采用的工藝條件是用苯酚和過量的甲醛（摩爾比為1.1?1.5）在堿性催化劑如氫氧化鈉存在下縮聚反應(yīng)而成的。聚氨酯泡沫可分為硬泡和軟泡，根據(jù)什么指標(biāo)區(qū)分的？聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)方法可分為一步法和兩步法，比較這兩種方法。答：（1）一步法：將所有配料一次放進(jìn)混合器，進(jìn)行發(fā)泡。（2）兩步法:先合成大有-NCO基團(tuán)的預(yù)聚體，在加入催化劑、發(fā)泡劑等成分，然后進(jìn)一步反應(yīng)與發(fā)泡。（3）比較：一步法大量使用于軟泡生產(chǎn)工序少，省能量，生產(chǎn)效率高，物料粘度低，易輸送，設(shè)備簡單，投資少。但需要高效的泡沫穩(wěn)定劑、催化劑及精密的計(jì)量設(shè)備，工藝難度大，不易控制。兩步法主要用于半硬泡及硬泡的生產(chǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是生成預(yù)聚體時(shí)已放出一部分反應(yīng)熱，故后階段反應(yīng)時(shí)發(fā)熱少，溫升低，易控制，發(fā)泡無粘度大，泡沫穩(wěn)定，成品率高。但其工藝繁多，生產(chǎn)工程復(fù)雜。簡述脂肪族PA的聚集態(tài)特征答：聚酰胺分子鏈段中重復(fù)出現(xiàn)的酰氯基是一個(gè)帶極性的基團(tuán)，基團(tuán)上的氫能夠與另一個(gè)分子的酰胺基團(tuán)鏈段上的羰基上的氧結(jié)合形成相當(dāng)強(qiáng)大的氫鍵，氫鍵的形成使得聚酰胺的結(jié)構(gòu)易發(fā)生結(jié)晶化。而且由于分子間的作用力較大，因而使得聚酰胺具有較高的分子力學(xué)強(qiáng)度和高的熔點(diǎn)。而-CH2-的存在使得分子鍵比較柔順，因而具有較高的韌性。影響尼龍吸水率的因素是什么？吸水后力學(xué)性能會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？答：（1）影響尼龍吸水率的主要因素是分子鏈上酰胺鍵的比例，其比例越高，吸水率越大。團(tuán)，其上的H原子能與另一個(gè)分子上的酰胺答：（2）尼龍吸水后，彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度變小，而缺口強(qiáng)度變大。（3）原因：PA分子鏈上有重復(fù)出現(xiàn)的酰胺基團(tuán)，是一個(gè)極性基基團(tuán)上的羰基與酰胺上的H原子脫離而與水形成H鍵，加之分子量下降使團(tuán)，其上的H原子能與另一個(gè)分子上的酰胺答：簡述脂肪族PA的缺點(diǎn)如何改進(jìn)？耐熱性不高，親水性強(qiáng)：用玻璃纖維增強(qiáng)可提高耐熱性。聚酰胺成型加工上有何特點(diǎn)？答：原料吸水性大，高溫時(shí)易氧化變色，因此顆粒在加工前必須干燥，最好采用真空干燥以防氧化；熔化物粘性低流動(dòng)性大，因此必須采用木鎖式噴嘴，以免漏料，模具應(yīng)精確加工以防溢漏；收縮性大，制造精密尺寸零件時(shí)必須經(jīng)過幾次是試加工；熱穩(wěn)定性差，易熱分解而降低制品性能，避免采用過高熔體溫度，且不易過長；使用零件前進(jìn)行調(diào)溫處理。簡述雙酚A型聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系答：聚碳酸酯分子主鏈上的苯環(huán)是聚碳酸酯具有很好的力學(xué)性能，剛性耐熱性能，而醚鍵又使碳酸酯為一種既剛又韌的材料。由于聚碳酸酯分子主鏈的剛性及苯環(huán)的體積效應(yīng)，使它的結(jié)晶力差，基本屬于無定形聚合物，具有優(yōu)良的透明性。聚碳酸酯加工時(shí)要注意什么？為什么答：注意溫度的控制，由于聚碳酸酯的熔融粘度較高，溫度敏感；壓力防止自然開裂現(xiàn)象；水分，由于高溫下對微量的水分十分敏感所以加工前必須嚴(yán)格干燥。聚碳酸酯有何缺點(diǎn)，如何改進(jìn)答：易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，耐疲勞性差，敏口敏感度高，不耐磨損。改性：纖維增強(qiáng)可以改善耐熱性，應(yīng)力開裂性，提高拉伸強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度；共混改性，以改善PC的耐應(yīng)力開裂性耐溶性，流動(dòng)性等。評價(jià)聚合物的阻燃性的指標(biāo)是什么？采用什么儀器測試，測試原理是什么答：氧指數(shù)，在規(guī)定條件下，試樣在O,N混合氣體流中，維持平穩(wěn)燃燒所需的最低氧氣指數(shù)，氧氣所占體積百分?jǐn)?shù)表示。聚四氟乙烯有哪些性能特點(diǎn)根據(jù)這些特點(diǎn)相應(yīng)有哪些應(yīng)用答：具有良好的耐腐蝕性，用于化工設(shè)備，機(jī)械上的防腐零部件，防腐蝕耐熱的密封件及醫(yī)療用的高溫制品，人造血管等，具有伏異的電絕緣性，用于電子電器的絕緣材料，具有不黏附性用于塑料加工，食品家用的防黏層，而低摩擦系數(shù)可用于活塞軸承等。比較NR、SBR和BR的彈性、耐老化性與硫化難易度等有何差異？并從化學(xué)結(jié)構(gòu)上加以解釋。答：?彈性：BR>NR>SBRBR分子中97%的為順式結(jié)構(gòu)，有孤立雙鍵，柔順性好，分子側(cè)基少且體積小，對。鍵的影響小，是非極性物質(zhì)，大分子間作用力小，故BR的彈性最好。NR分子鍵中含有孤立雙鍵，但側(cè)連不含雙鍵，所以NR的彈性小于BR。SBR的側(cè)基中含有苯環(huán)，空間位阻答，難旋轉(zhuǎn)，彈性低于NR。Q耐老化性：SVR>BR>NRSBR分子側(cè)鏈上的苯環(huán)為弱吸電子基團(tuán)，使雙鍵電子云密度降低，同時(shí)空間位阻大，使其活潑性降低，化學(xué)穩(wěn)定性提高，耐老化性能增強(qiáng)。BR分子側(cè)鏈上含有雙鍵濃度更大，且分子鏈的側(cè)基為甲基，供電子基使電子云密度增加，其活潑性有所增加，耐老化性能降低。而NR分子中雙鍵濃度更大，所以更易老化?！炝蚧菀椎诫y：NR>BR>SBR因?yàn)镹R具有講稿的雙鍵濃度且側(cè)鏈上的甲基為供電子基，故NR雙鍵的電子云密度增大，活潑性高，易硫化。BR分子側(cè)鏈含有雙鍵供電性不如甲基，活潑性小于NR，故硫化比NR難。而SBR側(cè)鏈含苯環(huán)為弱吸電子基，且空間位阻大，活潑性低，硫化更難。根據(jù)用途選擇一種適當(dāng)?shù)南鹉z。（1）制造內(nèi)胎（2）制造耐230°C在石油介質(zhì)中連續(xù)工作的密封件（3）具有一定阻燃性、機(jī)械強(qiáng)度高，耐酸堿的運(yùn)輸帶覆蓋膠。答：（1）用丁基橡膠IIR，因?yàn)镮IR氣密性是所有橡膠中最好的，耐熱性和耐候性好。（2）用FPM即氟橡膠，因?yàn)镕PM含有極性基團(tuán)有很好的耐油性、耐熱性和氣密性。250C下可以長期工作（3）用氯丁橡膠CR,因?yàn)镃R耐燃燒，能離火自熄且耐腐蝕，極性高，為結(jié)晶橡膠，其物理機(jī)械性能好。分離橡膠：一塊EPDM一塊FPM被混成一塊宏觀上均勻的共混膠，試選用合適的方法將其分離開。答：EPDM是非極性橡膠，而FPM是極性橡膠，故可采用非極性的溶劑將其分離開。方法：將橡膠切成小塊，充分熱煉，加入汽油，加熱攪拌，待橡膠不再熔解時(shí)，將未解部分過濾出來，即為FPM，剩下的是EPDM的溶液，出去溶劑可得EPDM。SBR在哪些性能上優(yōu)于NR？試從結(jié)構(gòu)上解釋。答：耐熱、耐老化、耐磨性、耐溶劑性、抗?jié)窕詢?yōu)于NR。原因：SBR的雙鍵濃度較NR低，且側(cè)鏈上有苯環(huán)，為弱吸電子基，使雙鍵的電子云密度降低，活潑性降低，NR的側(cè)鏈上有甲基為供電基，使其活潑性變大，故SBR的耐熱耐老化性能更好。又苯環(huán)體積大，分子內(nèi)摩擦大，故SBR的耐磨性較NR好，由于位阻效應(yīng)，使得SBR更耐溶劑。增塑劑作用：Q提高聚合物的可塑性，實(shí)質(zhì)是降低TfQ改善加工性能，實(shí)質(zhì)上是降低粘度n聚丙烯pp內(nèi)部存在很大的球晶，造成聚丙烯的抗沖擊輕度很低，制品收縮現(xiàn)象嚴(yán)重。加入成核劑，生成微晶結(jié)構(gòu)的pp,促進(jìn)分子的結(jié)晶和加快結(jié)晶速度。無規(guī)共聚聚丙烯PP-R:其中乙烯單體的含量為1%?7%，乙烯單體無規(guī)地嵌入阻礙了聚合物的結(jié)晶，使其性能發(fā)生了變化。與均聚聚丙烯相比，其具有較好的透明性、柔順性、較低的熔融溫度，從而降低了熱封合溫度。此外，它還具有很高的抗沖擊性，溫度低于0C時(shí)仍然具有良好的沖擊強(qiáng)度，但硬度、剛度、耐蠕變性等要比均聚聚丙烯低10%?15%，而耐化學(xué)藥品性、水蒸氣阻隔性等都與均聚聚丙烯相似。用途：主要用于高透明薄膜、上下水管、供暖管及注塑制品，由于其熱封合溫度低，還可以在共擠膜中作熱封合層。結(jié)晶使塑料不透明，因?yàn)榫ヅc非晶區(qū)的界面會(huì)發(fā)生光散射，減小球晶尺寸到一定程度，不僅提高了塑料的強(qiáng)度（減小了晶面缺陷）而且提高了透明度（當(dāng)球晶尺寸小于光波長時(shí)不會(huì)產(chǎn)生散射）。ABS的缺點(diǎn)與改性（1）透明性差，因?yàn)椋篈BS樹脂的構(gòu)成是AS樹脂的連續(xù)相中分布橡膠粒子，這種二相不均勻的樹脂與橡膠的折射率不一樣在界面上折射、散射結(jié)果使其不透明。改善方法：Q橡膠粒子必須小到不引起可見光的散射程度Q用混煉的方法使聚合物透明，混煉可使樹脂和橡膠的折射率在一定范圍內(nèi)相近。（2）耐候性差，原因：丁二烯中存在著雙鍵，成為ABS樹脂耐候性不好的根源，內(nèi)雙鍵鄰接的-CH2上的H，由于光和氧發(fā)生氧化反應(yīng)，使主鏈與主鏈教練。改善方法：Q將丁二烯橡膠用不含雙鍵的其他彈性體代替（？加入抗老化和抗氧化的光穩(wěn)定劑等，雖然不能從根本上解決問題，但是是通常采用的方法。NR具有良好回彈性的原因：QNR大分子本身具有較高的柔性，-。鍵易旋轉(zhuǎn)QNR分子鏈側(cè)基少且體積小，對-。鍵的影響小QNR為非極性物質(zhì)，大分子鍵作用力小名詞解釋熱固性樹脂：最初的單體是液體，如加熱時(shí)發(fā)生聚合反應(yīng)，成形具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的固體。剛性好，耐蠕變性好，耐熱性好不易變形。熱塑性樹脂:分子鏈結(jié)構(gòu)是線性或帶支鏈型，受熱后可塑性和流動(dòng)性好，可以反復(fù)加工成型，韌性大，脆性低，加工性能，并可