高分子材料性能與應(yīng)用試題及答案

高分子材料功能與應(yīng)用試題及答案姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.高分子材料的基本功能包括哪些？

A.密度

B.比重

C.彈性模量

D.柔韌性

E.耐磨性

答案：A,C,D,E

解題思路：高分子材料的基本功能通常包括密度、彈性模量、柔韌性和耐磨性，這些功能直接關(guān)系到材料的應(yīng)用范圍和使用效果。

2.高分子材料的力學(xué)功能主要包括哪些？

A.抗拉強度

B.伸長率

C.彈性模量

D.斷裂伸長率

E.剪切強度

答案：A,B,C,D,E

解題思路：力學(xué)功能是高分子材料功能中的重要部分，包括抗拉強度、伸長率、彈性模量、斷裂伸長率和剪切強度等，這些功能影響材料的承載能力和形變行為。

3.高分子材料的耐熱功能與哪些因素有關(guān)？

A.鏈段結(jié)構(gòu)

B.分子量

C.氣候條件

D.熱穩(wěn)定劑

E.混合比

答案：A,B,D,E

解題思路：耐熱功能是高分子材料抵抗高溫的能力，它與材料的鏈段結(jié)構(gòu)、分子量、熱穩(wěn)定劑和混合比等因素有關(guān)。

4.高分子材料的耐化學(xué)功能與哪些因素有關(guān)？

A.材料的化學(xué)組成

B.分子間的鍵合方式

C.使用環(huán)境

D.化學(xué)添加劑

E.表面處理

答案：A,B,C,D,E

解題思路：耐化學(xué)功能指材料抵抗化學(xué)侵蝕的能力，它受到材料化學(xué)組成、分子間的鍵合方式、使用環(huán)境、化學(xué)添加劑和表面處理等因素的影響。

5.高分子材料的電絕緣功能與哪些因素有關(guān)？

A.材料的導(dǎo)電性

B.分子結(jié)構(gòu)

C.材料厚度

D.環(huán)境溫度

E.表面狀態(tài)

答案：B,C,D,E

解題思路：電絕緣功能是高分子材料抵抗電流的能力，它與材料的分子結(jié)構(gòu)、厚度、環(huán)境溫度和表面狀態(tài)等因素有關(guān)。

6.高分子材料的耐磨功能與哪些因素有關(guān)？

A.材料的硬度

B.動態(tài)模量

C.熱穩(wěn)定性

D.化學(xué)穩(wěn)定性

E.粘附性

答案：A,B,C,D,E

解題思路：耐磨功能是指材料抵抗摩擦和磨損的能力，它與材料的硬度、動態(tài)模量、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和粘附性等因素相關(guān)。

7.高分子材料的耐候功能與哪些因素有關(guān)？

A.材料的紫外線吸收能力

B.分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

C.氣候條件

D.光老化抑制劑

E.氧化穩(wěn)定性

答案：A,B,C,D,E

解題思路：耐候功能是指材料抵抗自然環(huán)境中各種因素（如紫外線、氣候條件）影響的能力，它與材料的紫外線吸收能力、分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、氣候條件、光老化抑制劑和氧化穩(wěn)定性等因素有關(guān)。

8.高分子材料的生物相容功能與哪些因素有關(guān)？

A.材料的生物降解性

B.體內(nèi)的生物相容性反應(yīng)

C.材料的生物降解速度

D.材料的化學(xué)穩(wěn)定性

E.材料的表面處理

答案：A,B,C,D,E

解題思路：生物相容功能是指材料在生物體內(nèi)不被排斥的能力，它與材料的生物降解性、體內(nèi)的生物相容性反應(yīng)、生物降解速度、化學(xué)穩(wěn)定性和表面處理等因素相關(guān)。二、填空題1.高分子材料的力學(xué)功能主要包括彈性、強度、韌性等。

2.高分子材料的耐熱功能主要取決于熱分解溫度和熱穩(wěn)定性。

3.高分子材料的耐化學(xué)功能主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗腐蝕性。

4.高分子材料的電絕緣功能主要取決于分子鏈結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率。

5.高分子材料的耐磨功能主要取決于分子鏈結(jié)構(gòu)和表面硬度。

6.高分子材料的耐候功能主要取決于光穩(wěn)定性和抗氧化性。

7.高分子材料的生物相容功能主要取決于生物降解性和生物體內(nèi)相容性。

答案及解題思路：

1.答案：彈性、強度、韌性

解題思路：力學(xué)功能是高分子材料的重要功能之一，包括材料在外力作用下的變形和斷裂行為，其中彈性是指材料在受力后能恢復(fù)原狀的能力，強度是指材料抵抗破壞的能力，韌性是指材料在斷裂前能吸收的能量。

2.答案：熱分解溫度、熱穩(wěn)定性

解題思路：耐熱功能是指材料在高溫下保持其物理和化學(xué)性質(zhì)的能力，熱分解溫度和熱穩(wěn)定性是衡量耐熱功能的關(guān)鍵指標。

3.答案：化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗腐蝕性

解題思路：耐化學(xué)功能是指材料抵抗化學(xué)腐蝕的能力，取決于材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗腐蝕性。

4.答案：分子鏈結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)率

解題思路：電絕緣功能是指材料阻止電流通過的能力，主要與分子鏈結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率有關(guān)。

5.答案：分子鏈結(jié)構(gòu)、表面硬度

解題思路：耐磨功能是指材料抵抗磨損的能力，與分子鏈結(jié)構(gòu)和表面硬度密切相關(guān)。

6.答案：光穩(wěn)定性、抗氧化性

解題思路：耐候功能是指材料在自然環(huán)境（如陽光、氧氣、水分等）下的穩(wěn)定性，光穩(wěn)定性和抗氧化性是關(guān)鍵因素。

7.答案：生物降解性、生物體內(nèi)相容性

解題思路：生物相容功能是指材料在生物體內(nèi)的兼容性和安全性，生物降解性和生物體內(nèi)相容性是評價生物相容性的重要指標。三、判斷題1.高分子材料的力學(xué)功能越好，其耐熱功能也越好。（×）

解題思路：力學(xué)功能和耐熱功能是高分子材料的不同功能指標。力學(xué)功能主要指材料抵抗變形和斷裂的能力，而耐熱功能是指材料在高溫下保持功能的能力。兩者沒有直接的必然聯(lián)系，一個功能好并不一定意味著另一個功能也好。

2.高分子材料的耐化學(xué)功能越好，其電絕緣功能也越好。（×）

解題思路：耐化學(xué)功能是指材料抵抗化學(xué)腐蝕的能力，而電絕緣功能是指材料阻止電流通過的能力。雖然兩者都與材料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，但耐化學(xué)功能好并不一定意味著電絕緣功能也好，因為電絕緣功能還受到材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分子間作用力等因素的影響。

3.高分子材料的耐磨功能越好，其耐候功能也越好。（×）

解題思路：耐磨功能是指材料抵抗磨損的能力，而耐候功能是指材料抵抗光、熱、氧等環(huán)境因素影響的能力。這兩個功能指標沒有直接的關(guān)聯(lián)，耐磨功能好并不意味著耐候功能也好。

4.高分子材料的生物相容功能越好，其力學(xué)功能也越好。（×）

解題思路：生物相容功能是指材料在生物體內(nèi)不會引起排斥反應(yīng)，而力學(xué)功能是指材料的強度、硬度和彈性等。這兩個功能指標是獨立的，生物相容功能好并不必然導(dǎo)致力學(xué)功能好。

5.高分子材料的耐熱功能越好，其電絕緣功能也越好。（√）

解題思路：耐熱功能好的高分子材料通常具有較低的介電損耗和較高的擊穿電壓，這意味著它們在高溫下仍能保持良好的電絕緣功能。因此，耐熱功能與電絕緣功能之間存在正相關(guān)關(guān)系。四、簡答題1.簡述高分子材料的力學(xué)功能及其影響因素。

力學(xué)功能主要包括彈性、強度、韌性、硬度等。

影響因素包括：

分子結(jié)構(gòu)：如主鏈結(jié)構(gòu)、支鏈數(shù)量和分布、交聯(lián)度等。

制備工藝：如冷卻速率、加工溫度等。

環(huán)境條件：如溫度、濕度、載荷等。

2.簡述高分子材料的耐熱功能及其影響因素。

耐熱功能指的是材料在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定功能。

影響因素包括：

分子結(jié)構(gòu)：如主鏈結(jié)構(gòu)、交聯(lián)度等。

結(jié)晶度：結(jié)晶度高，耐熱性通常較好。

添加劑：如耐熱性增強劑等。

3.簡述高分子材料的耐化學(xué)功能及其影響因素。

耐化學(xué)功能是指材料對化學(xué)物質(zhì)的抵抗能力。

影響因素包括：

分子結(jié)構(gòu)：如主鏈的化學(xué)穩(wěn)定性。

表面處理：如涂層、鍍膜等。

添加劑：如耐化學(xué)腐蝕劑等。

4.簡述高分子材料的電絕緣功能及其影響因素。

電絕緣功能是指材料對電流的阻斷能力。

影響因素包括：

分子結(jié)構(gòu)：如分子極性、導(dǎo)電鏈的長度等。

物理狀態(tài)：如結(jié)晶度、孔結(jié)構(gòu)等。

添加劑：如導(dǎo)電劑、抗靜電劑等。

5.簡述高分子材料的耐磨功能及其影響因素。

耐磨功能是指材料抵抗磨損的能力。

影響因素包括：

分子結(jié)構(gòu)：如分子量、分子鏈結(jié)構(gòu)等。

表面處理：如涂覆、鍍層等。

填料：如碳纖維、金屬粉末等。

答案及解題思路：

1.答案：

高分子材料的力學(xué)功能受分子結(jié)構(gòu)、制備工藝和環(huán)境條件等因素影響。例如聚乙烯（PE）具有較好的彈性，而聚丙烯（PP）則具有較高的強度和韌性。

解題思路：

分析高分子材料的分子結(jié)構(gòu)，了解主鏈和支鏈的特點。

研究制備工藝對材料功能的影響，如冷卻速率對結(jié)晶度的影響。

考慮環(huán)境條件對材料功能的影響，如溫度對材料彈性模量的影響。

2.答案：

高分子材料的耐熱功能受分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和添加劑等因素影響。例如聚酰亞胺（PI）具有優(yōu)異的耐熱功能。

解題思路：

分析高分子材料的分子結(jié)構(gòu)，特別是主鏈結(jié)構(gòu)和交聯(lián)度。

研究結(jié)晶度對材料耐熱功能的影響。

考慮添加劑如耐熱性增強劑的作用。

3.答案：

高分子材料的耐化學(xué)功能受分子結(jié)構(gòu)、表面處理和添加劑等因素影響。例如聚四氟乙烯（PTFE）具有極高的耐化學(xué)腐蝕性。

解題思路：

分析高分子材料的分子結(jié)構(gòu)，了解其化學(xué)穩(wěn)定性。

考慮表面處理方法如涂層、鍍膜對耐化學(xué)功能的提升。

研究添加劑如耐化學(xué)腐蝕劑的作用。

4.答案：

高分子材料的電絕緣功能受分子結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)和添加劑等因素影響。例如聚乙烯（PE）具有良好的電絕緣功能。

解題思路：

分析高分子材料的分子極性和導(dǎo)電鏈的長度。

研究物理狀態(tài)如結(jié)晶度和孔結(jié)構(gòu)對電絕緣功能的影響。

考慮添加劑如導(dǎo)電劑和抗靜電劑的作用。

5.答案：

高分子材料的耐磨功能受分子結(jié)構(gòu)、表面處理和填料等因素影響。例如碳纖維增強聚丙烯（CF/PP）具有優(yōu)異的耐磨功能。

解題思路：

分析高分子材料的分子量和分子鏈結(jié)構(gòu)。

考慮表面處理方法如涂覆、鍍層對耐磨功能的提升。

研究填料如碳纖維、金屬粉末的作用。五、論述題1.論述高分子材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

(1)航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊?/p>

(2)高分子材料在航空航天領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例

航空材料

航天材料

(3)高分子材料在航空航天領(lǐng)域的優(yōu)勢

輕量化

高強度

耐高溫、耐低溫

耐腐蝕

2.論述高分子材料在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

(1)汽車工業(yè)對材料功能的要求

(2)高分子材料在汽車工業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例

內(nèi)飾材料

懸掛系統(tǒng)

輪胎

(3)高分子材料在汽車工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢

節(jié)能減排

安全功能

舒適功能

3.論述高分子材料在電子電氣領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

(1)電子電氣領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊?/p>

(2)高分子材料在電子電氣領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例

電路板

傳感器

電線電纜

(3)高分子材料在電子電氣領(lǐng)域的優(yōu)勢

高絕緣性

高導(dǎo)熱性

高可靠性

4.論述高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

(1)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊?/p>

(2)高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例

醫(yī)療器械

生物組織工程

藥物載體

(3)高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢

生物相容性

生物降解性

高力學(xué)功能

5.論述高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

(1)環(huán)保領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊?/p>

(2)高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例

污水處理

固廢處理

光伏發(fā)電

(3)高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的優(yōu)勢

高效分離功能

高吸附功能

耐用性

答案及解題思路：

1.航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊蟀ǜ邚姸?、高剛度、耐高溫、耐腐蝕等。高分子材料在航空航天領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例有航空材料（如碳纖維復(fù)合材料、聚酰亞胺等）和航天材料（如聚苯硫醚、聚醚醚酮等）。高分子材料在航空航天領(lǐng)域的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在輕量化、高強度、耐高溫、耐腐蝕等方面。

2.汽車工業(yè)對材料功能的要求包括節(jié)能減排、安全功能、舒適性等。高分子材料在汽車工業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例有內(nèi)飾材料（如聚氯乙烯、聚氨酯等）、懸掛系統(tǒng)（如聚丙烯酸酯等）和輪胎（如聚丁二烯、聚乙烯等）。高分子材料在汽車工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在節(jié)能減排、安全功能、舒適性等方面。

3.電子電氣領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊蟀ǜ呓^緣性、高導(dǎo)熱性、高可靠性等。高分子材料在電子電氣領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例有電路板（如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等）、傳感器（如聚乙烯醇等）和電線電纜（如聚氯乙烯、聚乙烯等）。高分子材料在電子電氣領(lǐng)域的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在高絕緣性、高導(dǎo)熱性、高可靠性等方面。

4.生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊蟀ㄉ锵嗳菪?、生物降解性、高力學(xué)功能等。高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例有醫(yī)療器械（如聚乳酸、聚己內(nèi)酯等）、生物組織工程（如羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合材料）和藥物載體（如聚乳酸納米粒子等）。高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在生物相容性、生物降解性、高力學(xué)功能等方面。

5.環(huán)保領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊蟀ǜ咝Х蛛x功能、高吸附功能、耐用性等。高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例有污水處理（如聚丙烯酰胺、聚硅酸等）、固廢處理（如聚乙烯醇纖維等）和光伏發(fā)電（如聚酰亞胺、聚乙烯醇等）。高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在高效分離功能、高吸附功能、耐用性等方面。

解題思路：首先分析各領(lǐng)域?qū)Σ牧瞎δ艿囊?，然后列舉高分子材料在該領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例，最后總結(jié)高分子材料在各領(lǐng)域的優(yōu)勢。在論述過程中，結(jié)合實際案例，突出高分子材料在各領(lǐng)域的獨特功能和應(yīng)用價值。六、名詞解釋1.熱塑性塑料

熱塑性塑料（Thermoplasticplastics）是指在一定溫度范圍內(nèi)，可以通過加熱軟化，冷卻硬化，并可多次反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。這類塑料的主要特點是具有可回收性，廣泛應(yīng)用于日用品、包裝材料、建筑材料等領(lǐng)域。

2.熱固性塑料

熱固性塑料（Thermosettingplastics）是指加熱后能固化并具有不溶不熔性質(zhì)的一類塑料。這類塑料在固化過程中，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的交聯(lián)反應(yīng)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有較高的耐熱性、絕緣性和機械強度，廣泛應(yīng)用于電子、電器、汽車、航空等領(lǐng)域。

3.纖維素

纖維素（Cellulose）是一種天然高分子化合物，是植物細胞壁的主要成分。它具有良好的生物降解性、可生物降解性和生物相容性，是一種重要的天然高分子材料。

4.聚合物鏈

聚合物鏈（Polymerchain）是指由大量重復(fù)單元（單體）通過化學(xué)鍵連接而成的高分子化合物。聚合物鏈的長度和結(jié)構(gòu)決定了聚合物的功能。

5.聚合物鏈結(jié)構(gòu)

聚合物鏈結(jié)構(gòu)（Polymerchainstructure）是指聚合物鏈中單體的排列方式、連接方式和分子間相互作用。聚合物鏈結(jié)構(gòu)對聚合物的功能有重要影響。

6.聚合物結(jié)晶

聚合物結(jié)晶（Polymercrystallization）是指聚合物分子在冷卻過程中，從無序的液態(tài)或熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻墓虘B(tài)晶體結(jié)構(gòu)的過程。聚合物結(jié)晶對聚合物的力學(xué)功能、熱功能和光學(xué)功能等有顯著影響。

7.聚合物粘彈性

聚合物粘彈性（Polymerviscoelasticity）是指聚合物在受到外力作用時，既能表現(xiàn)出彈性變形，又能表現(xiàn)出粘性流動的性質(zhì)。這種性質(zhì)使得聚合物在受力過程中既能恢復(fù)原狀，又能傳遞能量。

8.聚合物老化

聚合物老化（Polymeraging）是指聚合物在使用過程中，由于受光、熱、氧、機械應(yīng)力等因素的影響，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生降解，功能逐漸下降的現(xiàn)象。聚合物老化是影響聚合物使用壽命的關(guān)鍵因素。

答案及解題思路：

1.熱塑性塑料：答案：在一定溫度范圍內(nèi)，可以通過加熱軟化，冷卻硬化，并可多次反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。解題思路：根據(jù)題干描述，分析熱塑性塑料的定義。

2.熱固性塑料：答案：加熱后能固化并具有不溶不熔性質(zhì)的一類塑料。解題思路：根據(jù)題干描述，分析熱固性塑料的定義。

3.纖維素：答案：一種天然高分子化合物，是植物細胞壁的主要成分。解題思路：根據(jù)題干描述，分析纖維素的定義。

4.聚合物鏈：答案：由大量重復(fù)單元（單體）通過化學(xué)鍵連接而成的高分子化合物。解題思路：根據(jù)題干描述，分析聚合物鏈的定義。

5.聚合物鏈結(jié)構(gòu)：答案：聚合物鏈中單體的排列方式、連接方式和分子間相互作用。解題思路：根據(jù)題干描述，分析聚合物鏈結(jié)構(gòu)的定義。

6.聚合物結(jié)晶：答案：聚合物分子在冷卻過程中，從無序的液態(tài)或熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻墓虘B(tài)晶體結(jié)構(gòu)的過程。解題思路：根據(jù)題干描述，分析聚合物結(jié)晶的定義。

7.聚合物粘彈性：答案：聚合物在受到外力作用時，既能表現(xiàn)出彈性變形，又能表現(xiàn)出粘性流動的性質(zhì)。解題思路：根據(jù)題干描述，分析聚合物粘彈性的定義。

8.聚合物老化：答案：聚合物在使用過程中，由于受光、熱、氧、機械應(yīng)力等因素的影響，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生降解，功能逐漸下降的現(xiàn)象。解題思路：根據(jù)題干描述，分析聚合物老化的定義。七、計算題1.設(shè)某一高分子材料的密度為1.2g/cm3，比熱容為0.8J/g·K，求其比熱容為多少J/kg·K。

解答：

將密度從g/cm3轉(zhuǎn)換為kg/m3，因為1g/cm3=1000kg/m3。

密度ρ=1.2g/cm3=1.2×1000kg/m3=1200kg/m3。

將比熱容從J/g·K轉(zhuǎn)換為J/kg·K，因為1J/g·K=1000J/kg·K。

比熱容c=0.8J/g·K=0.8×1000J/kg·K=800J/kg·K。

2.設(shè)某一高分子材料的彈性模量為2GPa，泊松比為0.3，求其剪切模量為多少GPa。

解答：

剪切模量G的計算公式為G=E/(2(1μ))，其中E是彈性模量，μ是泊松比。

將給定的數(shù)值代入公式：

G=2GPa/(2(10.3))=2GPa/(2×1.3)=2GPa/2.6=0.769GPa。

3.設(shè)某一高分子材料的體積電阻率為1×10??Ω·m，求其表面電阻率為多少Ω。

解答：

表面電阻率Rs的計算公式為Rs=ρ×(2×π