高分子材料復(fù)習(xí)提綱答案.doc

高分子材料定義：以聚合物或以聚合物為主，輔以各種添加劑等物質(zhì)經(jīng)加工而成的材料。按作用分類： 結(jié)構(gòu)材料功能材料分類 按化學(xué)組成：金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料按聚合物來源分類：天然高分子材料改性的天然高分子材料合成高分子材料改性合成高分子材料復(fù)合材料按材料用途分類：塑料 (Plastics) 彈性體 (Elastomer) 纖維 (Fiber)聚合物 Polymer 高聚物High polymer大分子Macromolecule 涂料 (Coating)膠粘劑 (Adhesive)復(fù)合材料 (Composite) 按主鏈結(jié)構(gòu)分類：碳鏈、雜鏈、元素有機高分子第三章 塑料材料1、名詞解釋：極限氧指數(shù)、受阻酚、工程塑料、熱變形溫度2、請指出提高增塑劑的耐久性的方法。 4、請解釋磷系阻燃劑的凝聚相阻燃機理。5、請說明Al(OH)3的阻燃作用。6、給出下述聚合物的中文全稱和重復(fù)單元結(jié)構(gòu)： PF(酚醛樹脂), 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）, POM（聚甲醛樹脂）。8、 為什么UHMWPE的密度介于LDPE和HDPE之間，卻可以作為工程塑料使用？分子之間的纏結(jié)非常強烈。9、請分析HDT熱變形溫度的變化趨勢：HDPE、LLDPE、LDPE ，并說明原因。10、為什么PVC塑料拖鞋夏天穿著感覺柔軟、而冬天感覺堅硬呢？ 熱塑性塑料和熱固性塑料在結(jié)構(gòu)與性能上區(qū)別。l 熱塑性塑料：線型或支化聚合物。分子鏈之間主要以次價力或氫鍵相吸引而顯示一定強度，同時表現(xiàn)出彈性和塑性。 “可溶、可熔”。 可反復(fù)成型。l 熱固性塑料：起初是熱固性樹脂（一般是分子量不高的預(yù)聚物或齊聚物），經(jīng)過“固化反應(yīng)”而得，為三維體型（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)。 “不溶、不熔”。一次成型，不可再塑。耐熱性能、力學(xué)性能、耐化學(xué)品性能高于熱塑性塑料。 塑料用加工助劑（添加劑）的種類及作用。l 塑料用加工助劑為改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物質(zhì)。 l 主要包括：填料及增塑劑、穩(wěn)定劑（防霉劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑）、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑、著色劑、固化劑1. 增塑劑：改進高分子材料加工性，提高制品柔軟性的一類物質(zhì)。（消弱分子間作用力，破壞結(jié)晶區(qū)。）降低粘度，改善加工性能；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降，彈性模量下降，降低Tf，提高聚合物的可塑性。e.g. 鄰苯二甲酸酯類。高沸點、難揮發(fā)；與高分子基質(zhì)有一定的相容性，但不與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2. 抗氧氧劑：能夠有效抑制聚合物自氧化作用，從而延長其使用壽命的添加劑。e.g. 酚類。3. 阻 燃 劑 Flame retardant：LOI越小，燃燒所需O2濃度越低，材料越易燃。吸 熱 效 應(yīng)、覆蓋效應(yīng)、稀釋效應(yīng)、抑制效應(yīng)（捕捉自由基）。無機、有機阻燃劑（e.g.磷系中的雙酚A雙（二苯基磷酸酯）BDP）。 4. 抑煙劑：廣義上講，能夠減少聚合物燃燒時的發(fā)煙量的助劑均可稱為抑煙劑。 5. 填料及增強劑：降低成本、增強、改善成型加工性，賦予塑料制品特殊的性能。6. 抗靜電劑：防止產(chǎn)生靜電。7. 著色劑：（1）提高塑料制品的商品價值；（2）改善耐候性、光學(xué)性能及各種特殊用途（標志、標識、標牌；廢舊塑料回收料（垃圾袋黑色）；塑料墨鏡等）。 熱塑性塑料和熱固性塑料的成型加工工藝。1. 熱塑性塑料：擠出、注射、壓延、吹塑及模壓2. 熱固性塑料：模壓、鑄塑及傳遞模塑第四章 彈性體（橡膠）材料作業(yè)：名詞解釋 1、再生膠；2、硫化橡膠；3、熱塑性彈性體問答題：4、分析氯丁橡膠和天然橡膠在結(jié)構(gòu)和性能上的差異。 l 簡述橡膠的結(jié)構(gòu)與其性能之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)特征與性能： 1. 大分子鏈具有足夠的柔性；玻璃化溫度比室溫低。 柔性越好，彈性越好；2. 使用條件下不結(jié)晶或結(jié)晶度很小。 適當結(jié)晶度可以提高橡膠的強度，但結(jié)晶度過高，使橡膠的彈性變差。3. 使用條件下無分子間相對滑動，分子適當交聯(lián)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 于是，不溶不熔，僅溶脹。交聯(lián)度越高，強度越高，但太高則彈性變差。l 高溫橡膠的加工工藝有哪些？ 橡膠加工是指由生膠（即未交聯(lián)）及其配合劑經(jīng)過一系列化學(xué)與物理加工制成橡膠制品的過程。硫化是成形品在一定溫度、壓力下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過程，其結(jié)果是使半成品失去塑性，同時獲得高彈性和足夠強度。l 熱塑性彈性體：高溫下能反復(fù)塑化成型，常溫下能顯示橡膠彈性的材料硬段為不連續(xù)相分散在柔性鏈段中，存在微相分離結(jié)構(gòu)；具可逆性交聯(lián)結(jié)構(gòu)。e.g. 氨基甲酸酯鏈段間形成氫鍵 c 物理交聯(lián)第五章 纖維材料 成纖聚合物的結(jié)構(gòu)特征。（1）分子結(jié)構(gòu)1. 成纖高聚物均為線型高分子2. 成纖維高聚物具有適宜的分子量和分布，高者不易加工，低者性能不好。3. 成纖高聚物的分子鏈間必須有足夠的次價力4. 成纖高聚物應(yīng)具有可溶性和熔融性5. 成纖高聚物高分子鏈立體結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)整性（2）形態(tài)結(jié)構(gòu) 纖維多重原纖結(jié)構(gòu)和表面形態(tài) a.多重原纖結(jié)構(gòu) b.表面形態(tài) 纖維橫截面形狀和皮芯結(jié)構(gòu) 纖維中的孔洞 纖維的加工工藝以及后處理的目的和后加工過程。1. 將成纖聚合物的熔體或濃溶液，用紡絲泵(或稱計量泵)連續(xù)、定量而均勻地從噴絲頭(或噴絲板)的毛細孔擠出，而成為液態(tài)細流，再在空氣、水或特定的凝固浴中固化成為初生纖維的過程稱作“纖維成型”，或稱“紡絲”。 工業(yè)上常用的紡絲方法主要有兩大類：熔體紡絲法和溶液紡絲法。 在溶液紡絲法中，根據(jù)凝固方式的不同，又分為濕法紡絲和干法紡絲?；瘜W(xué)纖維生產(chǎn)中絕大部分采用上述三種紡絲方法。此外，還有一些特殊的紡絲方法，如乳液紡絲、懸浮紡絲、干濕法紡絲、凍膠紡絲、液晶紡絲、相分離紡絲和反應(yīng)紡絲法等，用這些方法生產(chǎn)的纖維量很少。2. 后處理的目的由上述各種方法得到的纖維，分子鏈排列不規(guī)整，物理力學(xué)性能差，不能直接用于織物加工。為此，必須進行一系列后加工，以改進纖維結(jié)構(gòu)，提高其性能。后加工過程： 短纖維的后處理：集束，牽伸，水洗，上油，干燥，熱定性，卷曲，切斷，打包等 長絲后處理： 拉伸，加捻，復(fù)捻，熱定性，絡(luò)絲，分級，包裝等。 彈力絲的加工-假捻法 膨體紗的加工第六章 涂料和膠粘劑 粘合劑的組成有哪些？固化劑（交聯(lián)）：又稱硬化劑。其作用是使液態(tài)的高分子化合物（主體）變成固體，從而使粘接具有一定的機械強度和穩(wěn)定性。例如用環(huán)氧樹脂做主體時，必須使用乙二胺做固化劑，才能使環(huán)氧樹脂固化，起粘接作用。增韌劑：它能提高膠粘劑的柔韌性，改善膠結(jié)層抗沖擊的能力。稀釋劑：用于降低膠粘劑的粘度，便于施工和操作，很多都是如乙醇、丙酮、丁醇、甲苯、二甲苯等常用的溶劑。填料：可提高膠粘劑的粘接強度、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，并可降低成本。例如加入玻璃纖維和石棉纖維可提高膠粘劑的耐沖擊強度；加入石英粉和瓷粉可提高硬度和抗壓性；加入石墨粉可提高抗磨性；加入氧化鋁和鈦白粉，可提高粘接力。 要達到良好的膠接，須具備的條件。 膠粘劑要能很好的潤濕被粘物的表面：表面擴散表面微孔表面空氣點接觸面接觸 粘合劑與被粘物之間需要較強的相互作用力。 粘合劑的膠接工藝。 涂料的組成及作用。組成：成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、增塑劑、催干劑、增稠劑、稀釋劑等。作用：涂料主要有三大基本功能：一是保護功能，起著避免外力碰傷、摩擦，防止腐蝕的作用；二是裝飾功能，起著使制品表面光亮美觀的作用；三是特殊功能，可作為標志使用，如管道、氣瓶和交通標志牌等。第七章 功能高分子材料 功能高分子材料的概念、分類、性能及應(yīng)用。功能高分子是指當有外部刺激時，能通過化學(xué)或物理的方法做出相應(yīng)的高分子材料。1. 力學(xué)功能材料1) 強化功能材料，如超高強材料、高結(jié)晶材料等；2) 彈性功能材料，如熱塑性彈性體等。2. 化學(xué)功能材料1) 分離功能材料，如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等；2) 反應(yīng)功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；3) 生物功能材料，如固定化酶、生物反應(yīng)器等。3. 物理化學(xué)功能材料1) 耐高溫高分子，高分子液晶等；2) 電學(xué)功能材料，如導(dǎo)電性高分子、超導(dǎo)高分子，感電子性高分子等；3) 光學(xué)功能材料，如感光高分子、導(dǎo)光性高分子，光敏性高分子等；4) 能量轉(zhuǎn)換功能材料，如壓電性高分子、熱電性高分子等。4. 生物化學(xué)功能材料1) 人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；2) 高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等；3) 生物分解材料，如可降解性高分子材料等。國內(nèi)一般采用按其性質(zhì)、功能或?qū)嶋H用途劃分特種和功能高分子材料的劃分普遍采用的方法，具體可劃分為8種類型。1. 反應(yīng)性高分子材料，包括高分子試劑、高分子催化劑和高分子染料，特別是高分子固相合成試劑和固定化酶試劑等。2. 光敏型高分子，包括各種光穩(wěn)定劑、光刻膠，感光材料、非線性光學(xué)材料、光導(dǎo)材料和光致變色材料等。3. 電性能高分子材料，包括導(dǎo)電聚合物、能量轉(zhuǎn)換型聚合物、電致發(fā)光和電致變色材料以及其他電敏感性材料等。4. 高分子分離材料，包括各種分離膜、緩釋膜和其他半透性膜材料、離子交換樹脂、高分子螯合劑、高分子絮凝劑等。5. 高分子吸附材料，包括高分子吸附性樹脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。6. 高分子智能材料，包括高分子記憶材料、信息存儲材料和光、磁、pH、壓力感應(yīng)材料等。7. 醫(yī)藥用高分子材料，包括醫(yī)用高分子材料、藥用高分子材料和醫(yī)藥用輔助材料等。8. 高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高溫高分子材料、高強高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纖維材料、生物降解高分子等。 簡單闡述感光性高分子的結(jié)構(gòu)特點。感光性高分子的結(jié)構(gòu)特點：感光基團直接連接在高分于主鏈上，在光作用下激發(fā)成活性基團，能進一步形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。體內(nèi)使用（除左邊3條外）： C 組織相容性 C 生物降解性 C 血液適應(yīng)性 對醫(yī)用高分子材料有何要求，種類、特點。體外使用： C 化學(xué)穩(wěn)定性 C 毒、副作用 C 生物相容性 離子交換樹脂的類型及結(jié)構(gòu)特點。離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)：離子交換樹脂是一類帶有可離子化基團的三維網(wǎng)狀高分子材料，其外形一般為顆粒狀，不溶于水和一般的酸、堿，也不溶于普通的有機溶劑，如乙醇、丙酮和烴類溶劑。常見的離子交換樹脂的粒徑為0.31.2nm。一些特殊用途的離子交換樹脂的粒徑可能大于或小于這一范圍。吸附樹脂的結(jié)構(gòu)：吸附樹脂的外觀一般為直徑為0.31.0 mm的小圓球，表面光滑，根據(jù)品種和性能的不同可為乳白色、淺黃色或深褐色。吸附樹脂的顆粒的大小對性能影響很大。粒徑越小、越均勻，樹脂的吸附性能越好。但是粒徑太小，使用時對流體的阻力太大，過濾困難，并且容易流失。粒徑均一的吸附樹脂在生產(chǎn)中尚難以做到，故目前吸附樹脂一般具有較寬的粒徑分布。離子交換樹脂的分類： （1） 按交換基團的性質(zhì)分類可將離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類。（2） 按樹脂的物理結(jié)構(gòu)分類，可將離子交換樹脂分為凝膠型、大孔型和載體型三類。吸附樹脂的分類：（1）非極性吸附樹脂：指樹脂中電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負電荷相對集中的極性基團的樹脂。代表性產(chǎn)品為由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附樹脂。（2）中極性吸附樹脂：這類樹脂的分子結(jié)構(gòu)中存在酯基等極性基團，樹脂具有一定的極性。（3）極性吸附樹脂：分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基、亞砜基、腈基等極性基團，這些基團的極性大于酯基。（4）強極性吸附樹脂：強極性吸附樹脂含有極性很強的基團，如吡啶、氨基等。第八章 聚合物共混物的基本概念及聚合物組分間不同組合方式。1. 共混聚合物-聚合物體系2. 復(fù)合聚合物-無機物 體系 3. 基本概念：聚合物共混物是指兩種或兩種以上聚合物通過化學(xué)或物理的方法共同混合而形成的宏觀上均勻、連續(xù)的固體高分子材料。是獲得綜合性能優(yōu)異的高分子材料的卓有成效的途徑。4. 組合方式：機械共混物、接枝共混物、嵌段共混物、半-IPN、 IPN（互穿網(wǎng)絡(luò)高聚物共混物）、交聯(lián)型。 橡膠增韌塑料的增韌機理，剪切屈服表現(xiàn)的主要形式。銀紋-剪切帶理論：橡膠顆粒在增韌體系中發(fā)揮兩個重要的作用：一是作為應(yīng)力集中中心，誘發(fā)大量銀紋和剪切帶；二是控制銀紋的發(fā)展并使銀紋及時終止，而不致發(fā)展成破壞性裂紋。銀紋尖端的應(yīng)力場可誘發(fā)剪切帶的產(chǎn)生，而剪切帶也可阻止銀紋的進一步發(fā)展。大量銀紋或剪切帶的產(chǎn)生和發(fā)展要消耗大量能量，因而顯著提高材料的沖擊強度。l 智能高分子材料的三要素及其組成：感知、信息處理、執(zhí)行功能是智能材料的三要素；基體材料、敏感材料、驅(qū)動材料、信息處理器。第九章 聚合物基復(fù)合材料的概念及性能。概念：由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)人工組合而成的多相固體材料，稱為復(fù)合材料。性能：比強度和比模量高、抗疲勞性能好、減振性能好、高溫性能好。此外，復(fù)合材料還有較好的減摩性、耐蝕性、斷裂安全性和工藝性好等。應(yīng)用：1纖維增強樹脂基復(fù)合材料 (1)玻璃纖維增強復(fù)合材料(俗稱玻璃鋼)按粘結(jié)劑不同。熱塑性玻璃鋼：以玻璃纖維（增強材料）為增強劑，熱塑性樹脂（基體材料）為粘結(jié)劑。與熱塑性塑料相比，當基體材料相同時，強度和疲勞強度提高2-3倍，沖擊韌度提高2-4倍，抗蠕變能力提高25倍，強度超過某些金屬。這種玻璃鋼用于制作軸承、齒輪、儀表盤、收音機殼體等。熱固性玻璃鋼：以玻璃纖維為增強劑，熱固性樹脂為粘結(jié)劑。其密度小，耐蝕性、絕緣性、成形性好，比強度高于銅合金和鋁合金，甚至高于某些合金鋼。但剛度差，為鋼的11015。耐熱性不高(低于200)，易老化和蠕變。主要制作要求自重輕的受力件，例如汽車車身，直升機旋翼，氧氣瓶，輕型船體，耐海水腐蝕件，石油化工管道和閥門等。(2)碳纖維增強復(fù)合材料 這種復(fù)合材料與玻璃鋼相比，其抗拉強度高，彈性模量是玻璃鋼的46倍。玻璃鋼在300以上，強度會逐漸下降，而碳纖維的高溫強度好。玻璃鋼在潮濕環(huán)境中強度會損失15，碳纖維的強度不受潮濕影響。此外，碳纖維復(fù)合材料還具有優(yōu)良的減摩性、耐蝕性、導(dǎo)熱性和較高的疲勞強度。2. 纖維增強金屬基復(fù)合材料3. 纖維增強陶瓷基復(fù)合材料 4. 粉體增強復(fù)合材料（礦物填料在塑料中）補充：(1) LDPE, HDPE, LLDPE，UHMWPE LDPE：存在大量長、短支鏈； HDPE：存在少量短支鏈；LLDPE：短支鏈數(shù)量與LDPE相當，但沒有長支鏈。UHMWPE：分子結(jié)構(gòu)為線性。LDPE（低密度聚乙烯）HDPE（高密度聚乙烯）線性低密度聚乙烯(LLDPE)(2) PP分為等規(guī)PP、間規(guī)PP及無規(guī)PP三種。(3) PVC, 廣泛用于各種塑料制品。(4) PS, 具有高度透明、電絕緣性好等優(yōu)點，也具有性脆、沖擊強度低、易出現(xiàn)應(yīng)力開裂、耐熱性差、不耐沸水等明顯的缺點。(5) ABS, “堅韌、質(zhì)硬、剛性”材料，苯乙烯丁二烯丙烯腈三元共聚物(ABS) 乳液共聚: 將丁二烯/丙烯腈乳液加入到苯乙烯/丙烯腈乳液中，然后聚合。接枝共聚: 將苯乙烯和丙烯腈加入到聚丁二烯乳液中。然后攪拌加熱，加入水溶性引發(fā)劑進行聚合。這樣得到的接枝共聚ABS相對比共聚得到的ABS沖擊強度大，但剛性和硬度低。(6) PMMA，高透光性，但不耐磨。(7) PTFE, 優(yōu)良的耐鹽霧性、高的化學(xué)穩(wěn)定性、超耐候性、優(yōu)異的耐熱性能?！八芰贤酢?8) PC, 綜合性能優(yōu)良的工程塑料。(9) SBS，熱塑性彈性體。(10) 酚醛樹脂：(11) 脲醛樹脂，(12) 環(huán)氧樹脂，e.g. 雙酚A型:(13) 聚氨酯，全稱為聚氨基甲酸酯，簡稱PU或PUR。是由多異氰酸酯與聚醚型或聚酯型多羥基化合物在一定比例下反應(yīng)的產(chǎn)物。(14) 丁苯膠，簡稱SBR，是一種綜合性能較好的產(chǎn)量和消耗量最大的通用橡膠。(15) 乙丙膠，乙丙橡膠（EPR）是以乙烯、丙烯為主要單體，適量加入第三單體，在齊格勒-納塔引發(fā)劑作用下共聚而得的高分子彈性體。由于加入的第三單體價格比較昂貴，因此乙丙橡膠的價格高于一般通用橡膠。居合成橡膠第四位。(16) 氯丁膠（CR）：由2-氯-1,3-丁二烯（氯丁二烯）聚合而成的一種高分子彈性體。，自由基乳液聚合。氯丁橡膠的耐油性僅次于丁腈橡膠,氯丁橡膠的耐水性比其它合成橡膠好，氣密性僅次于丁基橡膠（最突出的是氣密性和水密性。有極性基團的橡膠，分子間吸引力大空隙小；分子鏈含有大側(cè)基時，空間位移阻力較大；結(jié)晶的橡膠，分子鏈排列緊密有序。故以上三種分子結(jié)構(gòu)的橡膠都是不易透氣的。）。(17) 異戊橡膠（IR）是以異戊二烯為單體配位聚合而得到的順式聚1，4-異戊二烯彈性體的簡稱，又稱為“合成天然橡膠”。是世界上居于第三位的合成橡膠。由于異戊橡膠具有與天然橡膠相似的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)和物理機械性能，因此它是一種綜合性能好的通用合成橡膠。(18) 天然橡膠的結(jié)構(gòu)主要是大分子的鏈結(jié)構(gòu)，分子量及其分布和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，天然橡膠的大分子鏈結(jié)構(gòu)單元是異戊二烯，大分子鏈主要是由聚異烯構(gòu)成的，橡膠中含量占百分之九十七以上，其分子鏈上有醛基，每條大分子鏈上平均有一個，正是醛基在發(fā)生縮合或與蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)形成支化，交聯(lián)，使得橡膠貯存中粘度增加，天然橡膠大分子鏈上還有環(huán)氧基的，比較活躍。(19) 順丁橡膠（BR）是以1，3-丁二烯為單體，經(jīng)配位聚合而得到的高順式聚丁二烯高分子彈性體，是世界上僅次于丁苯橡膠的通用合成橡膠，是當前所有橡膠中彈性最高的一種橡膠。其分子結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，主鏈上無取代基，分子間作用力小，分子長而細，分子中有大量的可發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)的CC單鍵，使分子十分“柔軟”。(20) 丁基橡膠：是異丁烯和異戊二烯（少量）在Friedel-Craft催化劑作用下進行陽離子聚合反應(yīng)的產(chǎn)物。氣密性最好。