長(zhǎng)安大學(xué)非金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)課稿

1、1、請(qǐng)闡述一下非晶態(tài)高聚物的力學(xué)特點(diǎn)？答：線性定型高聚物是典型的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，線形非晶態(tài)高聚物有三種力學(xué)狀態(tài)，溫度不同，高聚物處于不同的力學(xué)狀態(tài)，性能也不同：1）玻璃態(tài)，在 Tg 溫度以下，變形量小，而彈性模量較高，高聚物較剛硬，處于玻璃態(tài)，此時(shí)的變形是可逆的，形變屬于普彈性變。2）高彈態(tài)： Tg 之后，變形量很大但彈性模量顯著降低。外力去除之后形變可以恢復(fù)，即彈性是可逆的。高彈態(tài)是橡膠使用狀態(tài)，Tf 稱為粘流溫度。 3）粘流態(tài)。溫度高于Tf 之后，形變迅速發(fā)展，彈性模量再次很快下降，高聚物開始產(chǎn)生粘性流動(dòng)，處于粘流態(tài)，此時(shí)變形已為不可逆，高聚物成型加工時(shí)，都是在粘流態(tài)下進(jìn)行。2、什么是 Tg,

2、 影響因素？請(qǐng)舉例說(shuō)明其應(yīng)用？答：玻璃化溫度Tg 是溫度升降時(shí)，高聚物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的溫度， 其本質(zhì)是高聚物的分子鏈段運(yùn)動(dòng)被解凍或被凍結(jié)的溫度。凡影響高聚物的柔順性和分子間作用力的因素都會(huì)影響玻璃化溫度。主要有：分子量；分子鏈的柔順性；添加劑。高聚物的分子量增加， Tg 也隨之升高，當(dāng)分子量升高到臨界分子量時(shí)，Tg 趨向一恒定值，高聚物的分子鏈的柔順性越好，Tg 也就越低。高聚物中的添加劑通過(guò)影響分子鏈運(yùn)動(dòng)而對(duì)Tg 產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。應(yīng)用舉例：如研究了玻璃化溫度對(duì)可再分散性膠粉質(zhì)量的影響和作用，指出低可再分性膠粉的玻璃化溫度可以提高可再分性散性膠粉的變形性和韌性。13、

3、高分子材料的典型特征是什么？請(qǐng)舉例？答：1）密度小，與鎂鋁相當(dāng)，比鋼鐵輕得多；2）有足夠的強(qiáng)度和模量能夠代替部分金屬材料制造各種機(jī)械零件；3）優(yōu)良電絕緣性能； 4）優(yōu)良減摩，耐磨和自潤(rùn)滑性能； 5）優(yōu)良耐腐蝕性能； 6）易于合金化；7）高彈性； 8）優(yōu)良透光性； 9）優(yōu)良的隔熱、隔音性；10）富于粘結(jié)力； 11）耐熱性差，高分子材料使用溫度一般低于200； 12）可燃性； 13）易老化。4、橡膠為什么有彈性？答：橡膠之所以具有高彈性，與橡膠的結(jié)構(gòu)有關(guān)，由于橡膠大分子鏈上 CC鍵， CO鍵， Si O 鍵等都易于內(nèi)旋，部分孤立的 C=C雙鍵雖然不能內(nèi)旋，但卻能促進(jìn)鄰近的 CC 鍵更好旋轉(zhuǎn)，使其分

4、子鏈表現(xiàn)出很好的柔順性。而且橡膠分子量很大，分子鏈長(zhǎng)度可達(dá)40008000A，而直徑僅約為 3 7.5A，處于卷曲狀態(tài)，雖然硫化交聯(lián)使長(zhǎng)鏈分子出現(xiàn)交聯(lián)鍵， 但未改變其卷曲狀態(tài)， 相反使大分子鏈所受拉伸與回縮應(yīng)為更大，從而大大增強(qiáng)其回彈性。5、高分子化合物的單體，鏈節(jié)，聚合度，多分散性，平均分子量，分子質(zhì)量分布的概念是什么？答： 單體：可以聚合成高分子化合物的低分子化合物；鏈節(jié) ; 組成高分子化合物相同的結(jié)構(gòu)單元；聚合度：大分子鏈中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)； 多分散性：高分子化合物中各個(gè)鏈的分子量不相等的現(xiàn)象；平均分子量：由于高分子化合物的多分散性，任何一種高分子化合物沒(méi)有確切分子質(zhì)量，常用平均分子量來(lái)表

5、示， 常有重均分子量和數(shù)均分子量；分子質(zhì)量分布： 用以表示具體每一種分2子質(zhì)量在高分子化合物中所占比例的大小和范圍的量。6、加成聚合與縮合聚合的不同？答： （1）反應(yīng)的單體不同：加成聚合的單體必須具有不飽和的鍵，并能形成兩個(gè)和兩個(gè)以上的新鍵，縮合聚合的單體應(yīng)該具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的反應(yīng)基團(tuán)的低分子化合物。（ 2）反應(yīng)產(chǎn)物不同：加成聚合沒(méi)有副產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物與單體成分相同，縮聚反應(yīng)有低分子物質(zhì)的析出，縮聚產(chǎn)物與單體成分不同7、影響大分子鏈柔順性的主要因素？答：A，主鏈結(jié)構(gòu)：主鏈全由單鏈組成時(shí)，柔順性最好，主鏈含有芳雜環(huán)時(shí)，柔順性很低，主鏈含有孤立雙鏈時(shí)，柔順性增大B，取代基特性：隨取代基極性的減小，

6、大分子的柔順性增加，取代基的體積越大，柔順性越差，取代基的分布越對(duì)稱，柔順性越大。此外，取代基沿分子鏈的分布距離，分子間化學(xué)鍵交聯(lián)的密度等機(jī)構(gòu)因素，都對(duì)大分子的柔順性有影響8、高分子自取代物的取向，結(jié)晶以及分子量大小對(duì)其物理性能各有什么影響？答：高聚物取向和結(jié)晶都能增加分子間作用力，有利于抗拉強(qiáng)度的提高，同樣結(jié)晶度太高時(shí)，會(huì)降低高聚物的沖擊韌性。同時(shí)，晶相的形態(tài)大小對(duì)高聚物也有影響。同樣的結(jié)晶度，晶相為球晶所組成，表現(xiàn)為低強(qiáng)度，高脆性。晶相為微晶所組成，表現(xiàn)為高強(qiáng)度，高韌性。隨分子量的增大，分子間力增大，強(qiáng)度升高，當(dāng)分子量增大到一定值后，由于分子間力遠(yuǎn)大于分子鍵力時(shí)，外力作用先使分子鍵斷裂，

7、而不是導(dǎo)致大分子間相對(duì)滑動(dòng)，所以高聚物強(qiáng)度不在隨分子量增大而增大。9、作為高分子材料，塑料和橡膠分別在何種狀態(tài)下使用？3答：塑料在玻璃態(tài)下使用，橡膠在高彈態(tài)下使用。11，何為高聚物的老化、預(yù)防、機(jī)理、改性？答：高聚物在加工，儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，隨時(shí)間推移，由于受內(nèi)外因素綜合作用，其物理性能和化學(xué)性能逐漸變壞的現(xiàn)象叫老化。預(yù)防措施有： a. 改性 b. 防老化設(shè)計(jì) c. 改進(jìn)生產(chǎn)工藝d. 表面處理e. 控制環(huán)境條件 f.加入穩(wěn)定劑。機(jī)理：熱氧老化、光氧老化、化學(xué)介質(zhì)老化、生物老化。共混、填充、復(fù)合增強(qiáng)、化學(xué)介質(zhì)、表面改性12，塑料的組成是什么，請(qǐng)分別闡述？答：塑料由合成樹脂及各種添加劑組成。合成樹

8、脂：常溫下呈固態(tài)，半固態(tài)或流動(dòng)態(tài)的高分子化合物。填充劑：為滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域性能要求， 采用無(wú)機(jī)物和有機(jī)物等加入到塑料中的填充材料。增塑劑：能夠增加樹脂的塑性，改善加工性，賦予制品柔韌性的添加劑。穩(wěn)定劑：為防止和抑制樹脂在加工和使用過(guò)程中因熱光和氧化作用發(fā)生老化變質(zhì)而添加到塑料中的物質(zhì)。潤(rùn)滑劑：為改善塑料熔體加工成型流動(dòng)性， 防止成型加工時(shí)發(fā)生粘附損害塑料外觀而添加的物質(zhì)。固化劑：熱固性樹脂組成的塑料， 成型時(shí)添加能使線型結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的化合物。著色劑：在塑料成型時(shí)添加賦予制品色彩或特殊光學(xué)性能的物質(zhì)。413. 熱塑性和熱固性塑料在性能及結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？答：結(jié)構(gòu)上：熱塑性材料具有線型或支鏈型分

9、子結(jié)構(gòu)，受熱可軟化或熔融；熱固性材料在成型加工中線型或支鏈型結(jié)構(gòu)的樹脂受熱產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，固化成體型結(jié)構(gòu)，成為不熔不溶材料。性能上：熱塑性材料易加工成型，力學(xué)性能較好，但耐熱性和剛性較差；熱固性塑料的耐熱性能高，在負(fù)荷的作用下不易變形，抗蠕變性強(qiáng)，但性硬且脆，力學(xué)性能不高。14、塑料的成型方法？答：A、注射成型 B、擠出成型 C、壓制成型 D、吹塑成型 E、壓延成型。15、塑料的選用原則？答： A、使用性能：是保證零件完成規(guī)定功能的必要條件，是選材首要考慮問(wèn)題。 B、工藝性能：是表示材料加工的難易程度，一些使用性能很好，但工藝性能很差的材料盡量不取。C、經(jīng)濟(jì)性：在滿足上述兩個(gè)條件的前提下，選

10、材應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。15、橡膠的組成？答：橡膠制品通常由生膠、配合劑和增強(qiáng)材料三大部分組成。凡未加配合劑的橡膠統(tǒng)稱為生膠。它是橡膠的主要組成部分，對(duì)其它配合劑與增強(qiáng)材料而言起著粘結(jié)劑的作用。為了提高橡膠及其制品的使用性能或改善成型加工的工藝性能而加入的各種添加劑稱之為配合劑。 增強(qiáng)材料又稱為骨架材料， 主要用來(lái)增加膠制品的強(qiáng)度并限制其變形。16、膠制品的成型工藝？答：A、槊煉 B、混煉 C、壓型 D、硫化517、橡膠老化是什么？影響因素？如何防止？答：生膠和橡膠制品，在貯存和使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)變色、發(fā)粘、發(fā)膿及龜裂等現(xiàn)象，使橡膠失去原有的性能，以致失去使用價(jià)值，這種現(xiàn)象叫做橡膠的老化。影響因素有：

11、氧化作用、臭氧的作用、熱、光金屬及機(jī)械疲勞的作用。防治措施：（1）選用耐老化性好的橡膠， 在分子結(jié)構(gòu)中無(wú)雙鍵的橡膠，耐老化性能都比較好（ 2）在橡膠原料中加入適量的蠟類物質(zhì)或在制品表面涂以涂料（ 3）在橡膠中加入防老化劑（ 4）正確掌握硫化工藝（5）橡膠制品盡量不要受壓或暴曬18、分別比較常用橡膠和特種橡膠的性能？答：常用橡膠：丁苯橡膠彈性和強(qiáng)度差、黏著性不好，硫化速度慢，耐寒性比天然橡膠差，順丁橡膠的突出特征是彈性高，耐磨性好，耐低溫性能優(yōu)異， 但其抗?jié)窕阅芎涂顾毫研阅懿?，加工性能和黏著性不好。特種橡膠：丁晴橡膠耐磨性、耐熱性比天然橡膠和氯丁橡膠好，硅橡膠的獨(dú)特性能是既耐熱又南韓，氟氯橡膠

12、的突出性能是耐磨性。19、膠黏劑的組成是什么？請(qǐng)分別闡述？.答：膠黏劑的組成： A 基料，是膠黏劑的基本成分，又稱基體，為膠黏劑的骨架。 B 固化劑是使線型分子鏈結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀或者體型結(jié)構(gòu)，從而使膠黏劑固化。 C 增塑劑與增韌劑， 增塑劑是一種高沸點(diǎn)液體或低熔點(diǎn)固體有機(jī)物， 它與基料有良好的相容性； 增韌劑的作用是提高固化產(chǎn)物的韌性。 D 稀釋劑：作用是降低粘度，以便于涂料，同時(shí)可6延長(zhǎng)膠黏劑的使用壽命.E 填料，主要作用是改善膠黏劑的性能和客服在固化過(guò)程中造成的缺陷， 或賦予膠黏劑某些特殊的性能。 F 其他：如固化促進(jìn)劑，防老劑，偶聯(lián)劑等。20、試述膠黏劑膠接的基本原理？答：關(guān)于膠結(jié)的基本原理

13、有如下理論：A 吸附理論：認(rèn)為粘合作用是有膠黏劑唄粘物分子在界面上接觸并產(chǎn)生次價(jià)鍵所引起。 B 化學(xué)鍵理論： 某些膠黏劑與被粘物表面鞥夠形成化學(xué)鍵。 C 擴(kuò)散理論：認(rèn)為物質(zhì)的分子始終處于運(yùn)動(dòng)中，由于膠黏劑中的高分子鏈具有柔順性， 在膠結(jié)過(guò)程中膠黏劑分子與被粘物分子相互產(chǎn)生擴(kuò)散作用。 E 電子膠合理論， 由于膠黏劑和被粘物具有不同的電子親合力，當(dāng)他們接觸時(shí)就會(huì)在界面上產(chǎn)生接觸電勢(shì)， 形成雙電層，類似一個(gè)電容器。 F 機(jī)械結(jié)合理論：膠接職務(wù)是一個(gè)機(jī)械過(guò)程，是膠黏劑對(duì)相鄰兩個(gè)膠合面機(jī)械附著作用的結(jié)果。21、無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)？答：比金屬的浸提結(jié)構(gòu)復(fù)雜；沒(méi)有自由電子；具有比金屬件和純共價(jià)鍵穩(wěn)定的離子

14、鍵和混合鍵； 結(jié)晶化合物的熔點(diǎn)比許多金屬和有機(jī)分子高；硬度高，抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)；絕大多數(shù)是絕緣體，高溫導(dǎo)電能力比金屬低；化學(xué)性能優(yōu)良， 制成薄膜時(shí)大多是透明的；一般比金屬的導(dǎo)熱性低；在大多數(shù)情況下觀察不到變形?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)非金屬材料有許多優(yōu)良的性能，22、試述無(wú)機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？答：無(wú)機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)從存在形式來(lái)說(shuō)，是晶體結(jié)構(gòu)，非晶體結(jié)7構(gòu)，孔結(jié)構(gòu)以及它們不同形式且錯(cuò)綜復(fù)雜的組合或復(fù)合；從尺寸上講，可分為為微觀結(jié)構(gòu)，亞微觀結(jié)構(gòu)，顯微結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)四個(gè)層次。23、陶瓷的性質(zhì)及分類？答：性質(zhì)：硬度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫，耐腐蝕，耐磨，但蘇醒差，擔(dān)憂脆硬性。分類：按組成分為硅酸鹽陶瓷，氧

15、化物陶瓷，非氧化物陶瓷；按性能分為普通陶瓷和特種陶瓷；按用途分為日用陶瓷藝術(shù)瓷化工瓷等；按性能特點(diǎn)和應(yīng)用分為壓電陶瓷，高溫陶瓷，磁性陶瓷，電容陶瓷，貼點(diǎn)陶瓷等。24、陶瓷的主要成型方法？答：注漿成型，可塑成型和壓制成型。24、試述特種陶瓷的性能與用途？答：性能；高強(qiáng)度，高硬度，耐腐蝕，絕緣，磁性，透光，半導(dǎo)體以及壓電，鐵電，光電，電光，聲光，磁光，超導(dǎo)，生物相容性等。用途，可應(yīng)用在高溫，機(jī)械，電子，宇航，醫(yī)學(xué)等方面，成為近代尖端科技必不可少的材料。25、復(fù)合材料的定義，如何分類？答：定義，指由兩種或兩種以上的獨(dú)立的物理向包括粘結(jié)材料和粒料，纖維或片狀材料組成的一種固體產(chǎn)物；分類：可按性能高低，

16、用途來(lái)份，但結(jié)構(gòu)材料基本由增強(qiáng)體組成，通常按不同的集體來(lái)分26、復(fù)合材料有何特性？答：比強(qiáng)度，比模量高，抗疲勞性能好減震能力強(qiáng)，高溫性能好，8工作的斷裂安全性高。27、比較常用增強(qiáng)材料的性能？答：增強(qiáng)材料主要有3 類，纖維，晶須和粉體，其中玻璃纖維，碳纖維，高強(qiáng)有機(jī)纖維應(yīng)用最廣；玻璃纖維，拉伸強(qiáng)度高，柔軟，完全不燃燒，耐熱性高，化學(xué)穩(wěn)定性好。密度比一般纖維，有機(jī)纖維都高，但比金屬低。碳纖維，耐高溫，抗拉強(qiáng)度高，彈性模量大， 質(zhì)輕，但其熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱率均有各向異性28、編織袋，啤酒轉(zhuǎn)運(yùn)箱，旅行包，太空杯分別選用什么材料？為什么？并說(shuō)明該材料性能。答：編織袋主要用聚丙烯制成， 因?yàn)榫郾┠軡M足編

17、織袋所要求的基本性能，如剛度和強(qiáng)度較高，耐熱性良好，密度低，質(zhì)量輕。除此之外， pp 還具有的性能：除強(qiáng)氧化劑外與大多數(shù)藥品不發(fā)生作用，即不溶于水又不吸水，電絕緣性好，其缺點(diǎn)是耐寒性差，易脆，耐老化性差。啤酒轉(zhuǎn)運(yùn)箱用 HDPE+PP。聚乙烯的性能： 如強(qiáng)度和硬度高， 密度低，質(zhì)輕，耐寒性好；但耐老化性耐熱性較差且易燃燒。旅行包主要由尼龍制成， 因?yàn)槟猃埬湍バ粤己茫?且具有較高的抗拉強(qiáng)度，質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)，能滿足其要求。尼龍還具有其他性能：具有良好的沖擊強(qiáng)度和耐油性，且有高的熔點(diǎn)，對(duì)化學(xué)試劑穩(wěn)定，具有低的摩擦因數(shù)和高的抗腐蝕能力，其缺點(diǎn)是吸濕性差，熱膨脹系數(shù)大，耐熱性不高9太空杯主要由聚碳酸酯（PC）制成，因?yàn)镻C具有較高的強(qiáng)度，耐熱性和耐寒性，無(wú)毒無(wú)味無(wú)臭，透明可著色等優(yōu)點(diǎn)，易加工，價(jià)