聚合物基復(fù)合材料試題

1、第一章聚合物合金的概念、合金化技術(shù)的特點？聚合物合金：有兩種以上不同的高分子鏈存在的多組分聚合物體系合金化技術(shù)的特點:1、開發(fā)費用低，周期短，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。2、易于制得綜合性能優(yōu)良的聚合物材料。3、有利于產(chǎn)品的多品種化和系列化。熱力學(xué)相容性和工藝相容性的概念？熱力學(xué)相容性：達到分子程度混合的均相共混物，滿足熱力學(xué)相容條件的體系。工藝相容性：使用過程中不會發(fā)生剝離現(xiàn)象具有一定程度相容的共混體系。如何從熱力學(xué)角度判斷聚合物合金的相容性？1、共混體系的混合自由能（GM）滿足GM=HM-TSM<02、聚合物間的相互作用參數(shù)12為負值或者小的正值。3、聚合物分子量越小，且兩種聚合物分子量相近

2、。4、兩種聚合物的熱膨脹系數(shù)相近。5、兩種聚合物的溶度參數(shù)相近。*思考如何從改變聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)入手，改變聚合物間的相容性？1、通過共聚使分子鏈引入極性基團。2、對聚合物分子鏈化學(xué)改性。3、通過共聚使分子鏈引入特殊相互作用基團。4、形成IPN或交聯(lián)結(jié)構(gòu)。5、改變分子量。第二章*列舉影響聚合物合金相態(tài)結(jié)構(gòu)連續(xù)性的因素，并說明分別是如何影響的？組分比：含量高的組分易形成連續(xù)相；黏度比：黏度低的組分流動性較好，容易形成連續(xù)相；內(nèi)聚能密度：內(nèi)聚能密度大的聚合物，在共混物中不易分散，容易形成分散相；溶劑類型：連續(xù)相組分會隨溶劑的品種而改變；聚合工藝：首先合成的聚合物傾向于形成連續(xù)性程度大的相。說明聚合物

3、合金的相容性對形態(tài)結(jié)構(gòu)有何影響？共混體系中聚合物間的工藝相容性越好，它們的分子鏈越容易相互擴散而達到均勻的混合，兩相間的過渡區(qū)越寬，相界面越模糊，分散相微區(qū)尺寸越小。完全相容的體系，相界面消失，微區(qū)也隨之消失而成為均相體系。兩種聚合物間完全不相容的體系，聚合物之間相互擴散的傾向很小，相界面和明顯，界面黏接力很差，甚至發(fā)生宏觀的分層剝離現(xiàn)象。什么是嵌段共聚物的微相分離？如何控制嵌段共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)？微相分離：由化學(xué)鍵相連接的不同鏈段間的相分離控制溶劑、場誘導(dǎo)、特殊基底控制、嵌段分子量來控制*簡述聚合物合金界面層的特性及其在合金中所起的作用。特性：1、兩種分子鏈的分布是不均勻的，從相區(qū)到界面形

4、成一濃度梯度；2、分子鏈比各自相區(qū)內(nèi)排列松散，因而密度稍低于兩相聚合的平均密度；3、界面層內(nèi)易聚集更多的表面活性劑、其他添加劑、分子量較低的聚合物分子。作用：力的傳遞效應(yīng)；光學(xué)效應(yīng)；誘導(dǎo)效應(yīng)。第三章簡述橡膠增韌塑料的形變機理及形變特點。形變機理：銀紋化和剪切帶形變特點：1、橡膠的存在有利于發(fā)生屈服形變；2、力學(xué)性能受形變機理影響簡述橡膠增韌塑料形變機理的研究方法及影響形變機理的因素。定量研究：高精度的蠕變儀同時測定試樣在張應(yīng)力作用下的縱向和橫向形變影響因素：樹脂基體；應(yīng)力和應(yīng)變速率；溫度；橡膠含量；拉伸取向簡述橡膠增韌塑料的增韌機理，并列舉實例加以說明。多重銀紋化增韌理論：在橡膠增韌的塑料中，

5、由于橡膠粒子的存在，應(yīng)力場不再是均勻的，橡膠粒子起著應(yīng)力集中的作用。（脆性玻璃態(tài)高聚物受外力作用發(fā)生銀紋形變時材料韌性很差）銀紋-剪切帶增韌機理：銀紋和剪切到之間存在著相互作用和協(xié)同作用。（ABS拉伸過程中既有發(fā)白現(xiàn)象，又有細頸形成）試比較橡膠增韌塑料和剛性粒子工程塑料的異同點。1、增韌劑種類不同；2、增韌的對象不同；3、增韌劑含量對增韌效果的影響不同；4、改善聚合物合金性能的效果不同；5、增韌機理不同；6、對兩相界面黏結(jié)強度的要求是相同第四章簡述熱力學(xué)相容性體系、工藝相容體系、完全不相容體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有何特點？兩種聚合物完全相容，共混物體系具有單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；完全不相容，則具有兩個

6、玻璃化轉(zhuǎn)變；工藝相容，聚合共混物仍具有兩個Tg，但峰的位置更靠近。請用自由體積模型解釋傳統(tǒng)工藝相容橡膠增韌塑料體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的特征。對于工藝相容或力學(xué)相容的體系，自由體積的部分是公用化，共混物中只有局部區(qū)域（界面層）自由體積是公用的，兩組分仍有不同的自由體積分數(shù)。如橡膠增韌塑料體系，由于兩組分具有一定程度的相容，橡膠相中滲透有部分塑料相的分子或鏈段，塑料中也必然混有一些橡膠相的分子或鏈段。因此，橡膠相的Tg提高，塑料相的Tg降低，并且，隨著兩種聚合物組分相容程度的增加，兩個Tg愈加靠攏，完全相容就成為一個Tg。第六章簡述接枝共聚HIPS蜂窩結(jié)構(gòu)形成機理。（見書83）分散相不斷生成PS，由

7、于體系的黏度愈來愈高，并且聚合過程中形成接枝共聚物，集中于橡膠相粒子的表面，給分散相的PS向連續(xù)遷移造成困難。隨著PS含量的增大，當包容的PS超過均相的濃度極限時，分散相的PS便而發(fā)生相分離，最終形成PS蜂窩結(jié)構(gòu)。為什么接枝共聚HIPS的力學(xué)性能優(yōu)于機械共混HIPS。1、橡膠顆粒包含有相當多的PS，橡膠相體積分數(shù)大，減小橡膠顆粒間的距離，使少量的橡膠發(fā)揮著較大的橡膠相體積分數(shù)的作用，強化增韌效果；2、兩相界面分散著PB-g-PS共聚物改善了界面親和性，提高界面黏接力，有利于力學(xué)強度、沖擊韌性的提高。3、分散相中包容有PS，其分散相模量高，使得不會因為橡膠相的存在，使模量、強度降低過多。4、蜂窩

8、狀結(jié)構(gòu)HIPS，大量銀紋的形成和發(fā)展，從而吸收更多的沖擊能，使沖擊強度提高。簡述ABS的相態(tài)結(jié)構(gòu)及影響相態(tài)結(jié)構(gòu)的因素。相態(tài)結(jié)構(gòu)：由苯乙烯/丙烯晴的無規(guī)共聚物（SAN）為連續(xù)相，聚丁二烯或丁苯橡膠為分散相，以及“就地”接枝聚合形成的共聚物組分的兩相體系。因素：橡膠相的組成、交聯(lián)度；橡膠的粒徑；共聚物的接枝度，接枝層厚度簡述環(huán)氧樹脂增韌的幾個途徑。 1、用彈性體、熱塑性塑料增韌；2、通過改變環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)結(jié)構(gòu)，以提高網(wǎng)絡(luò)鏈分子的活動能力。3、使彈性體和環(huán)氧樹脂形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；4、通過控制分子交聯(lián)狀態(tài)的不均勻性，形成有利于塑性變形的非均勻結(jié)構(gòu)。用具有活性端基的液體橡膠增韌環(huán)氧樹脂效果顯著

9、，但液體橡膠必須具備什么樣的條件？1、至少帶有兩個可與環(huán)氧樹脂反應(yīng)的活性端基；2、在固化反應(yīng)前，液體橡膠能溶于環(huán)氧樹脂中，以利于兩組分進行反應(yīng)；3、固化反應(yīng)進行到一定程度能發(fā)生相分離，形成兩相結(jié)構(gòu)。簡述CTBN中丙烯腈（AN）含量、CTBN的分子量、固化劑類型、固化溫度等對環(huán)氧樹脂增韌的影響。（見書112）熱塑性彈性體的概念?高分子合金的重要組成部分，一種兼?zhèn)湎鹉z和熱塑性塑料特性的材料，在室溫下顯示橡膠的特性，在高溫下又能塑化成型。簡述TPV相態(tài)結(jié)構(gòu)形成機理。（見書131）橡膠組分具有足夠的交聯(lián)程度及共混過程存在足夠大的剪切力作用第八章簡述制造碳/碳復(fù)合材料時碳纖維和基體的選擇條件及依據(jù)1、在

10、制造碳/碳復(fù)合材料時，對碳纖維的基本要求是堿金屬等雜質(zhì)含量盡量低，具有高強度、高模量和較大的斷裂伸長率。2、用于耐燒蝕材料使用的碳/碳復(fù)合材料要求鈉等堿金屬含量愈低愈好，因為堿金屬是碳的氧化催化劑。3、采用高模中強或高強中模碳纖維制造碳/碳復(fù)合材料時，不僅強度和模量的利用率高，而且具有優(yōu)異的熱性能。作為生物體材料必須滿足的基本生物學(xué)要求和力學(xué)要求條件分別是什么？目前已經(jīng)研發(fā)出的生物體復(fù)合材料有哪些1、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會因與生物組織接觸而發(fā)生變化；2、生物適應(yīng)性好，包括組織適應(yīng)性和血液適應(yīng)性，不產(chǎn)生排斥反應(yīng)和凝血現(xiàn)象；3、不顯毒性和過敏反應(yīng)，無致癌和抗原性；4、不產(chǎn)生新陳代謝；5、生物體內(nèi)不產(chǎn)生

11、劣化和分解；7、強度高，彈性好，硬度適中，耐疲勞和抗磨損。聚合物基復(fù)合材料的特點，列舉某一種材料的應(yīng)用情況？以有機聚合物為基體，纖維類增強材料為增強劑的復(fù)合材料。纖維的高強度、高模量的特性使它成為理想的承載體。基體材料由于其黏接性能好，把纖維牢固地黏結(jié)起來。同時，基體又能使載荷均勻分布，并傳遞給纖維，允許纖維承受壓縮和剪切載荷。（例子自己找，這可是李老師點名的重點）第九章填充劑的基本特性有哪些？對填充劑改性體系的性能有什么影響？填料的細度：保持基體原有的力學(xué)性能；填料的形狀：顯著改善材料的剛性；填料的表面特性：改善其表面特性；填料的密度與硬度：密度增大，不利于材料的輕量化；其他特性：填料的含水

12、性和色澤比較單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機的優(yōu)缺點。單螺桿擠出機，設(shè)計簡單，制造容易，但混煉效果差，不易粉料加工，生產(chǎn)效率低，有較大的局限性。雙螺桿擠出機，進料穩(wěn)定，混合分散效果好，改性混合效果好，物料在機桶里停留時間短，產(chǎn)量高，機桶有自潔作用。第十章聚合物基復(fù)合材料的成型工藝與其他材料加工工藝相比有哪些特點？材料的形成和制品的成型是同時完成的；基體的形狀改變較大；而增強材料變化不大；工藝水平直接影響材料或制品的性能；樹脂基復(fù)合材料的成型比較方便。*簡述各種成型工藝的特點。手糊成型工藝，噴射成型工藝，帶壓成型工藝，模壓成型工藝，拉擠成型工藝（重點掌握1，4，5）第十一章請簡述界面層的形成過程。目前

13、界面層的作用機理主要有哪些?復(fù)合材料的界面形成包括兩個階段：第一階段是增強材料要與基體材料之間的浸漬；第二階段是增強材料要與基體材料間通過相互作用使界面固定下來，形成固定的界面層。作用機理：化學(xué)鍵理論；弱邊界層理論；物理吸附理論；機械黏結(jié)理論碳纖維的表面處理方法有哪些？各自有什么特點？氧化法:使用的設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)連續(xù)化處理；氣相沉積法：工藝較復(fù)雜，不易連續(xù)化、工業(yè)化，均勻性也差；電沉積與電聚合法：可使聚合材料的層間剪切強度、沖擊強度以及韌性得到提高；等離子處理法：反應(yīng)溫度低，操作簡單，經(jīng)濟實用；分子自組裝法：實現(xiàn)了纖維表面官能團的可控性以及復(fù)合材料微界相區(qū)的可控定向性復(fù)合材料常用的界面分析

14、技術(shù)有哪些？它們主要用于研究復(fù)合材料的哪些性質(zhì)？紅外光譜法：紅外輻射的能量低，不會對高聚物產(chǎn)生破壞；電子顯微鏡法：對聚合物表面材料及復(fù)合材料的斷面進行研究；X射線光電子能譜：測定試樣表面的元素組成、試樣表面基團和含量反氣相色譜法：表征材料的表面活性；原子力顯微鏡：測量聚合物薄膜的相分離以及界面能。第十二章聚合物基復(fù)合材料有哪些力學(xué)性能特點？比強度高，各向異性，彈性模量和層間剪切強度低，性能分散性大，疲勞性能隨著靜態(tài)強度的提高而增大。聚合物基復(fù)合材料設(shè)計過程中原材料的選擇應(yīng)滿足哪些原則？1. 比強度、比剛度高的原則2. 材料與結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境相適應(yīng)的原則3. 滿足結(jié)構(gòu)特殊性能要求的原則4. 滿足工

15、藝性要求的原則5. 成本低、效益高的原則聚合物基復(fù)合材料單層設(shè)計板設(shè)計時，應(yīng)考慮哪些性能參數(shù)？如何確定？單層樹脂含量、剛度和強度*舉例說明復(fù)合物基復(fù)合材料在汽車、船舶、飛機、建筑、機械設(shè)備和體育用品方面的應(yīng)用。（重點）第十三章納米與納米科技的定義。納米：分子尺寸介于1-100nm納米科技：在納米尺寸范圍內(nèi)認識和改造自然。納米復(fù)合材料的定義及分類。(分類見書270)由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料納米顆粒的制備方法有哪些？1. 溶膠凝膠法（直接將可溶性聚合物嵌入無機網(wǎng)絡(luò)嵌入的聚合物與無機網(wǎng)絡(luò)有共價鍵作用有機無機互穿網(wǎng)絡(luò)）2. 層間插入法（熔融插層聚合溶液插層聚合

16、高聚物熔融插層高聚物溶液插層）3. 共混法（溶液共混熔融共混乳液共混機械共混）4. 原位聚合法 *聚合物基納米復(fù)合材料的制備方法有哪些，并簡要說明復(fù)合材料的特性。溶膠-凝膠法；層間插入法；共混法；原位聚合法；分子的自組裝及組裝；輻射合成法第十四章聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法主要有幾種？插層聚合法：將聚合物單體分散、插層進入層狀硅酸鹽片層中，然后原位聚合，利用聚合時發(fā)出的大量的熱，克服硅酸鹽片層間的庫倫力，使用剝離，從而使硅酸鹽片層與聚合物基體以納米尺度相復(fù)合。聚合物插層法：將聚合物熔體或溶液與層狀硅酸鹽混合，利用動力學(xué)或熱力學(xué)作用使層狀硅酸鹽剝離成納米尺度的片層并均勻分散在聚合物單體中簡述聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和分類。普通型：材料中黏土片層緊密堆積，分散相狀態(tài)為大尺寸顆粒狀，黏土片層之間并無聚合物插入插層型：聚合物基體的分子鏈插層進入層狀硅酸鹽的層間，使層狀硅酸鹽的層間距擴大到熱力學(xué)允許的平衡距離；剝離型：以單個片層的形式均勻分散在聚合物基體中，黏土分散水平接近于分子水平與常規(guī)聚合物基復(fù)合材料相比，聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的主要特點是什么？*可用哪些材料研究方法對聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料進行研究透射電鏡觀