2025年大学高分子材料与工程（高分子材料性能）试题及答案.doc

2025年大学高分子材料与工程（高分子材料性能）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
（总共10题，每题3分，每题只有一个选项符合题意，请将正确答案填在括号内）

1. 高分子材料的黏流温度与以下哪种因素关系最为密切（ ）
A. 分子链的柔顺性
B. 分子间作用力
C. 分子量
D. 结晶度

2. 下列哪种性能不属于高分子材料的力学性能（ ）
A. 拉伸强度
B. 玻璃化转变温度
C. 断裂伸长率
D. 硬度

3. 高分子材料的结晶过程中，以下哪种说法是错误的（ ）
A. 结晶速度随温度升高先增大后减小
B. 高分子链的规整性越好越容易结晶
C. 加入成核剂会降低结晶速度
D. 结晶度会影响材料的密度和透明度

4. 对于高分子材料的溶解性，下列表述正确的是（ ）
A. 所有高分子材料都能溶解在适当的溶剂中
B. 线型高分子比体型高分子更容易溶解
C. 高分子材料的溶解过程是一个快速的过程
D. 交联高分子也能在一定程度上溶解

5. 高分子材料的热稳定性主要取决于（ ）
A. 分子链的化学结构
B. 分子量大小
C. 结晶度
D. 加工工艺

6. 下列哪种高分子材料具有良好的电绝缘性能（ ）
A. 聚氯乙烯
B. 聚苯胺
C. 聚乙炔
D. 聚对苯二甲酸乙二酯

7. 高分子材料的老化是指（ ）
A. 材料在使用过程中逐渐变硬变脆
B. 材料在加工过程中性能下降
C. 材料在环境作用下性能随时间下降的现象
D. 材料在储存过程中质量增加

8. 影响高分子材料黏弹性的主要因素不包括（ ）
A. 温度
B. 时间
C. 压力
D. 分子量分布

9. 下列高分子材料中，属于热固性塑料的是（ ）
A. 聚乙烯塑料
B. 聚丙烯塑料
C. 酚醛塑料
D. 聚碳酸酯塑料

10. 高分子材料的拉伸强度与以下哪种因素关系不大（ ）
A. 分子链的取向
B. 结晶度
C. 添加的填料种类
D. 材料的颜色

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（总共5题，每题4分，共20分）
1. 高分子材料的三种力学状态分别是______、______和______。
2. 高分子材料的结晶形态主要有______、______和______等。
3. 高分子材料的溶解过程分为______和______两个阶段。
4. 影响高分子材料玻璃化转变温度的因素有______、______、______等。
5. 高分子材料的黏弹性表现为______和______。

三、简答题（总共3题，每题10分，共30分）
1. 简述高分子材料的分子结构对其性能的影响。
2. 说明高分子材料结晶度对其性能的影响规律。
3. 分析高分子材料老化的原因及防止老化的措施。

四、材料分析题（1题，20分）
材料：某高分子材料在不同温度下的力学性能测试结果如下：在较低温度下，材料表现出较高的硬度和脆性，拉伸强度较高但断裂伸长率很低；随着温度升高，材料逐渐变软，拉伸强度下降，断裂伸长率增加；当温度达到某一范围时，材料变得具有良好的柔韧性和弹性，此时的力学性能较为理想。

问题：
1. 请分析该高分子材料在不同温度下所处的力学状态及对应的性能特点。（10分）
2. 从分子运动的角度解释材料力学性能随温度变化的原因。（10分）

五、论述题（1题，20分）
论述高分子材料性能的多样性及其在现代社会中的重要应用，并举例说明。

答案：
一、选择题
1. C 2. B 3. C 4. B 5. A 6. D 7. C 8. D 9. C 10. D
二、填空题
1. 玻璃态、高弹态、黏流态
2. 球晶、片晶、树枝状晶
3. 溶胀阶段、溶解阶段
4. 化学结构、分子量、交联度（答案不唯一）
5. 蠕变、应力松弛
三、简答题
1. 高分子材料分子结构对性能影响巨大。线型分子链柔顺性好使其具有较好的韧性和弹性；体型分子链交联度高，硬度大、脆性大、难溶解。分子链间作用力大，材料强度高、熔点高；分子量增加，强度和黏度增加，但分子量过大加工困难。支化影响分子链堆砌密度，进而影响密度、强度等性能。
2. 结晶度增加，材料密度增大，硬度、拉伸强度、模量提高，热稳定性增强，但冲击强度、断裂伸长率下降，透明度降低。结晶度适中时，材料综合性能较好。
3. 老化原因包括化学因素如氧化、水解等，物理因素如热、光辐射等，生物因素如微生物侵蚀等。防止老化措施有添加抗氧剂、光稳定剂等助剂，采用表面处理如涂覆防护层，优化加工工艺减少残留应力，合理选材并注意储存条件。
四、材料分析题
1. 较低温度下处于玻璃态，分子链段被冻结，运动困难，所以硬度高、脆性大，拉伸强度高但断裂伸长率低。温度升高进入高弹态，分子链段能自由运动，材料变软，拉伸强度下降，断裂伸长率增加。达到一定温度范围处于黏流态，分子链能整体移动，材料具有良好柔韧性和弹性。
2. 低温时分子链段运动受限，材料呈现玻璃态性能。温度升高，分子链段热运动加剧，开始能进行小范围运动，进入高弹态，力学性能变化。继续升温，分子链整体可移动，进入黏流态，材料性能进一步改变。
五、论述题
高分子材料性能多样，如力学性能有高强度、高韧性等；热性能有不同的熔点、热稳定性；电性能有绝缘性、导电性等；化学性能有耐腐蚀性、化学反应活性等。在现代社会应用广泛，如航空航天领域用高性能纤维增强复合材料制造飞机部件；建筑领域用塑料管材替代金属管材；电子领域用高分子绝缘材料保障电路安全；医疗领域用生物可降解高分子材料制作植入物等。