高分子材料课件复习题.doc

名词解释：1、熔体流动速率热到熔融温度的聚合物熔体在一定压力下从一定孔径模孔中每10min挤出的质量（g），单位是g/10min。2、交联聚乙烯 是通过化学或者辐射的方法在聚乙烯分子链间相互交联，形成网状结构的热固性塑料。3、氯化聚乙烯简写为CPE，是高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯中仲碳原子上的氢被氯部分取代的一种无规聚合物。4、氯磺化聚乙烯在SO2存在的条件下，对聚乙烯进行氯化得到的产物，称为氯磺化聚乙烯，一般含氯量27%45%，含硫量1%5%。5、茂金属聚丙烯是指采用茂金属为催化剂制备的聚丙烯，产品具有独特的间规立够规整性，其性能也与一般的聚丙烯有所不同。（主要用于包装薄膜、汽车保险杠、片材、瓶及复合纤维等。）6、等规指数等规聚丙烯中，等规聚合物所占比例称为等规指数，也叫等规度。7、软质聚氯乙烯增塑剂含量大于40%的聚氯乙烯称为软质聚氯乙烯。8、半硬质PVC增塑剂含量在10%40%的聚氯乙烯称为软质聚氯乙烯。9、高抗冲聚苯乙烯记为HIPS，是聚苯乙烯和橡胶通过接枝共聚法或者机械共混法制备的改性聚苯乙烯，具有优异的抗冲击性能。10、酚醛树脂凡酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应制得的树脂统称为酚醛树脂，最常使用的是苯酚和甲醛缩聚物，用PF表示。11、环氧树脂分子链中含有两个或两个以上的环氧基团的线型有机高分子化合物。其分子量不高，可以多种类型固化剂交联，生成不溶不熔的三维网状聚合物。12、环氧值指每100g环氧树脂中所含环氧基的克当量数。13、聚甲醛 聚合物分子主链上含有CH2O的重复单元，称为聚甲醛，是一种无侧链、高密度、高结晶度的线性聚合物，产量仅次于聚酰胺和聚碳酸酯。14、共聚型热塑性弹性体是采用嵌段共聚的方式将柔性链（软段）和刚性链（硬段）交替连接成大分子，常温下具有橡胶的许多特性，熔融状态下材料可用热塑性方式加工。15、热塑性弹性体是一类分子结构中同时含有某些化学组分不同的树脂段（硬段）和橡胶段（软段）的高分子化合物，常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。16、动态全硫化技术动态全硫化技术是指在热塑性树脂基体中混入橡胶，在与交联剂混炼的同时，能使橡胶原位完全产生化学交联，并在高速混合和高剪切力作用下，交联的橡胶被粉碎成大量的微米级颗粒，分散在连续的树脂基体中，形成热塑性硫化橡胶TPV。简答题：1、指出下列代号所指代的聚合物全称。 EPS LMWPE EPDM PPR PPS TPU PVDCPOE PPB EPS EMA CPVC TPEE TPV2为什么聚乙烯柔顺性好，且结晶度高？ 答：PE柔顺性好、结晶度高是由PE结构特点决定的。 （1）PE分子链呈锯齿状，键角109.5，齿距2.534*10-10m，属高分子长链脂肪烃； （2）PE分子链结构对称，且没有极性基团存在； （3）聚乙烯分子键作用力小，且分子链可以反复折叠并整齐堆砌，具有较好的柔顺性和规整性。所以聚乙烯柔顺性好、结晶度低。3. 列举聚丙烯的改性品种。答：丙烯共聚物； 增强聚丙烯； 聚丙烯合金（增韧聚丙烯）填充聚丙烯； 茂金属聚丙烯4试以PVC的结构特点分析说明PVC的力学性能优于PE，且具有阻燃性能。答：PVC为无定形结构的热塑性树脂，结晶度小于10%。因为PVC分子中电负性较强的氯原子，增大了分子间的相互作用力；同时由于氯原子的体积大，其空间位阻效应使得PVC分子链刚性增大，所以PVC刚性、硬度、力学性能较PE都会提高。又因为氯原子的存在，具有一定的阻燃性，所以PVC的阻燃性能较好。5PVC热稳定性差的主要原因是什么？ 答： PVC树脂中含有聚合反应中残留的少量双键、支链及引发剂残余基团，加上相邻碳原子之间会有氯原子和氢原子，容易脱出氯化氢，使PVC稳定性差，在光热作用下易发生降解. 6与PE相比，为什么说的玻璃化转变温度高，透明性大，且脆性大？ （1）因为PS分子链上交替连接着侧苯基，侧苯基体积较大，有一定的空间位阻效应，这使PS分子链变得刚硬，所以PS的玻璃化转变温度高于PE和PP。（2） 因为PS结晶度很小或者不结晶，属于无定形聚合物，所以透明性好。（3） 因为PS制品易产生内应力，所以脆性大。7 为什么PS的玻璃化转变温度比PE和PP高，且长期在户外使用会变黄变脆？ 答：（1）因为PS分子链上交替连接着侧苯基，侧苯基体积较大，有一定的空间位阻效应，这使PS分子链变得刚硬，所以PS的玻璃化转变温度高于PE和PP，且脆性大。 （2）又因为PS侧苯基的化学活性大，使PS可以进行氯化、磺化、硝化等反应，而且侧苯基可以使主链上氢原子活化，在空气中氧化成过氧化物，并引起降解，所以PS制品长期在户外使用会变黄变脆。8、什么是高抗冲型聚苯乙烯，其高抗冲原理是什么？ 答：采用机械共混法或接枝共聚法使聚苯乙烯与橡胶共混或共聚得到的产物叫高抗冲聚苯乙烯（HIPS），其中橡胶的含量一般为5%-20%。 HIPS高抗冲原理是制品受冲击时，裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉，从而提高韧性。9、ABS是有哪三种单体共聚而成的，每种单体分别赋予ABS什么性能？ 答：（1）丙烯腈：20-40% 使ABS硬度、耐热性和力学强度好。 （2）丁二烯：10-30% 使ABS抗冲击性能和低温回弹性提高。 （3）苯乙烯： 30-60% 使ABS具有良好的热塑性、加工性和刚性。10列举环氧树脂的性能评价指标。（1）环氧值 / 环氧基含量 / 环氧当量 （2）粘度 （3）软化点（4）氯含量 （5）挥发份 （6）热变形温度11聚酰胺力学性能受哪两个因素影响？各是怎样受影响性能指标的？答：PA的力学性能受温度和湿度两个因素影响。 （1）PA的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度随温度和湿度的升高而降低； （2）PA的冲击强度随温度和湿度的升高而升高；（3）PA的硬度随湿度（含水率）的升高而直线下降。12、为什么聚酰胺高熔点、高强度、高韧性？作为工程塑料使用最大不足是什么？ 答：聚酰胺长链上的酰胺基是极性基团，该基团上的氢可以喝另一个分子的酰胺基团上的氧缔合成强大的氢键，使得聚酰胺分子间作用力大，且易结晶化，所以聚酰胺高熔点、高强度。又因为聚酰胺分子链上有亚甲基的存在，使得分子链柔顺化，所以聚酰胺高韧性。 聚酰胺缺点是亲水性强，吸水后尺寸稳定性较差。 13. 从结构特点解释说明双酚A型聚碳酸酯是高透明性的“刚而韧”材料。答：（1）链结构：双酚A型的聚碳酸酯分子链含有刚性基团苯环、柔性链醚氧键以及极性基团羰基的存在，提高了聚碳酸酯分子间作用力，所以双酚A型的聚碳酸酯是“刚而韧”的材料。 （2）聚集态结构：聚碳酸酯的分子链比较刚硬，分子间作用力强，以及苯环的共轭效应，导致双酚A型聚碳酸酯很难结晶，属于无定形材料，所以透明性好。 14简述PPO的结构和性能特点。答： （1）PPO 分子链上含有大量的酚基芳香环，使其分子链段内旋转困难，所以PPO熔点高，熔体流动性差，加工困难。 （2）PPO分子链中两个甲基封闭了酚基两个活性点，使PPO刚性增大，稳定性增强，耐热性和耐腐蚀性提高。 （3）PPO分子链无可水解基团，且端基是酚氧基，所以PPO耐水性好，尺寸稳定性好，但耐热氧化性差，常加入抗氧剂或封端剂提高热氧化的稳定性。15什么是热塑性弹性体？按制备方法不同可以分为哪两种类型？答：是一类分子结构中同时含有某些化学组分不同的树脂段（硬段）和橡胶段（软段）的高分子化合物，常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。热塑性弹性体按制备方法不同可分为共聚型热塑性弹性体和共混型热塑性弹性体。16、什么是共混性热塑性弹性体？该技术制备的热塑性弹性体的发展有几个阶段？答：共混性热塑性弹性体是采用机械共混方式使橡胶和塑料在熔融共混时形成两相结构。采用共混技术制备的共混性热塑性弹性体的发展有以下三个阶段：（1）简单的橡塑共混（2）部分动态硫化阶段（3）动态全硫化阶段问答题：1、试比较说明HDPE 、LDPE和 LLDPE的结构特点与性能差异。 答：（1）结构特点HDPE：分子链上含有支链，且支链短而少。LDPE：多LDPE 比HDPE含有更多的支链，且支链长短不一，规整性差，其中的长支链长度可以与主链长度一样长，此外分子链上还可能含有羰基和醚键。LLDPE:是乙烯和少量-烯烃共聚物，分子链上具有短支链的有序结构，支链长短由-烯烃的碳原子数决定，分子规整性介于LDPE和HDPE之间。（2）性能差异 HDPE：分子量较高，且分布较窄，密度较大，0.94-0.97g/cm3,结晶度高，85-95%之间，所以HDPE的拉伸强度、拉伸与弯曲模量、硬度、刚度等性能都比LDPE和LLDPE优异，但耐冲击性能较差，韧性、透气性、透明性都比LDPE低。 LDPE：分子量较小且分布较宽，密度低，0.91-0.94g/cm3,结晶度较低，45-65%之间，熔点、强度、硬度、刚度都较低，耐热性和耐溶剂性也比HDPE和LLDPE差，但透明性、透气性、柔性、韧性、电绝缘性、耐环境开裂性以及加工流动性能比HDPE好。 LLDPE： 密度0.915-0.935g/cm3,结晶度为55-65%，性能介于HDPE和LDPE二者之间，但熔体粘度较大，加工性能很差。2、衡量PE和PP的分子量大小的指标是什么？该指标变化，二者的分子量和力学性能指标各是怎样变化的？并试从分子结构解释这一变化的原因。答：衡量PE和PP的分子量大小的指标是熔体流动速率（MFR），熔体流动速率越小，聚合物分子量越大，聚合物的力学性能也会随之变化，具体指标变化如下。（1） 对PE而言，分子量增大，力学性能增强，其拉伸强度、表面硬度、耐磨性、耐蠕变性、耐老化性、耐溶剂性以及冲击性能都会被提高，但断裂伸长率一般会降低。这是因为PE分子量增大，PE分子间缠绕点和吸引点越多，分子间作用力越大，从而使其力学性能变好。（2） 对PP而言，分子量也同样增大，但其力学性能指标变化规律不同于其他聚合物材料。当PP分子量增大，熔体粘度增大，韧性提高。但熔融温度、表面硬度、刚度、屈服强度等指标均被降低。这一反常规律与PP结晶困难有关，因为PP分子量增大，结晶度下降，所以除了韧性和熔体粘度增大之外，其余力学性能指标均被降低。3、比较说明四大通用型热塑性树脂的结构特点和性能，并指出工业上常用的聚合方法。答： （1） 聚乙烯分子链呈锯齿形，无极性基团存在，分子结构对称，作用力小，具有良好的柔顺性和规整性，易结晶，属于非极性结晶聚合物。工业上制备PE可采用自由基聚合与配位聚合两种方法。 （2） 聚丙烯按侧甲基排列方式的不同可分为等规、无规、间规三种。无极性基团，分子结构对称性、规整性和结晶性都不及PE，但也属于非极性结晶聚合物。叔碳原子上的氢已被氧化，所以制品易老化发脆。 工业上制备PP采用配位阴离子聚合方法。 （3） 聚氯乙烯属于无定形材料，结构中因含有电负性很强的氯原子，使得分子间作用力增大，同时氯的空间位阻效应使其刚性、硬度、力学性能比PE好，但韧性不及PE，易老化降解。工业上制备PVC采用自由基聚合，主要以悬浮聚合为主。 （4） 聚苯乙烯属于无定形材料，由于苯基的存在，使得苯基上位的氢活性高，耐候性、耐光性、氧化性差，但苯环的共轭效应使其耐辐射性好，所以聚苯乙烯的制品长期户外使用易变黄变脆。工业上制备PS多采用自由基聚合。4、按照工艺条件的不同，可将酚醛树脂分为哪两种类型？各自的合成工艺条件及固化情况如何？ 答：按照合成工艺条件不同，可将酚醛树脂分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂。（1） 热塑性酚醛树脂 合成工艺：酸性条件下（PH7），甲醛和苯酚的物质的量之比小于1（一般为0.8）,硫酸或盐酸做催化剂时合成的一种线性树脂，该树脂可溶解、可熔融，分子内不含羟甲基。固化：热塑性酚醛树脂加热不固化，其固化必须加有聚甲醛或六次甲基四胺等固化剂。（2） 热固性酚醛树脂合成工艺：碱性条件下（PH=8-11），甲醛和苯酚的物质的量之比大于1（一般为1.1-1.5）,氢氧化钠或氨水等碱做催化剂时合成的一种树脂，该树脂合成分为三个阶段。甲阶PF：线性聚合物，可溶丙酮、乙醇有机溶剂等；乙阶PF：支链聚合物，部分溶解于丙酮、乙醇等；丙阶PF：体型聚合物，不溶解、不熔融的硬化固体固化：热固性酚醛树脂可以加热自固化；可以加酸在室温下即可固化；也可以添加六次甲基四胺等固化剂，加快固化速度。5、 对比说明PA和PET的结构特点，并简述二者的相似之处。答：结构特点：聚酰胺PA分子主链上含有酰胺基团，该基团上的氢能与另一个酰胺基团上的氧形成牢固的氢键，使得PA分子间作用力增大，结构发生结晶化，因此具有高熔点、高强度等良好的性能。同时PA分子链上还存在亚甲基的脂肪烃链，且亚甲基与酰胺基交替有序的排列，使得PA分子链柔顺性好，结晶度高，所以PA具有高韧性，高结晶度。但因极性酰胺基团的存在，聚酰胺易吸水，吸水后尺寸稳定性变差，力学性能降低。聚对苯二甲酸乙二醇酯PET分子链上由刚性的苯基、极性的酯基和柔性的脂肪烃基组成，使得PET既具有刚性、硬性、又具有柔顺性；同时因为PET支化程度低，分子结构较规整，所以PET可以结晶，结晶度可达40%。但其结晶温度高，结晶速度慢，所以也可制成透明度很高的无定形PET。但因极性酯基的存在，PET高温易水解。相似之处：（1）PA和PET都可作为工程塑料使用，都具有自润滑性和阻燃性能，都是由缩聚反应制得的聚合物；。（2）二者结构相对规整，所以都可以结晶，但二者的结晶速度都很慢；（3）二者都可用玻璃纤维增强改性，也都可以和其他聚合物共混，制备聚合物合金； （4）二者都属于极性聚合物，易吸水或高温水解，所以电性能和力学性能等都会受温度和湿度的影响。6、PET塑料的结构特点和改性方法有哪些？其中玻璃纤维增强改性的PET，力学性能指标如何变化？答：结构特点 （1）PET分子链由刚性的苯基、极性的酯基和柔性的脂肪烃基组成，既具有刚性、硬性、又具有柔顺性； （2）PET支化程度低，分子结构较规整，结晶度可达40%；（3）PET结晶速度慢，结晶温度高，所以可制成透明度很高的无定形材料。改性方法：（1）增强改性PET（主要改善PET在高负荷下的耐热性、高温下的力学性能及尺寸稳定性）；（2）共混改性PET（主要改善PET的冲击性能、尺寸稳定性、耐热性能等）；（3）结晶改性PET（目的是提高PET的结晶速度，降低结晶温度）。用玻璃纤维增强改性的PET，其力学性能指标受温度影响较小，拉伸强度、弯曲强度和冲击强度高，耐摩擦、耐蠕变性能好，刚性大，尺寸稳定性变好。当用30%的玻璃纤维增强PET后，拉伸强度由原来的80增加到150MPa，弯曲强度由原来的117增长到235MPa，缺口冲击强度由原来的3.92增长到80KJ/m2。