2015年工程塑料復習題

1、2015 年工程塑料復習題 （20 題）一、什么叫工程塑料，工程塑料主要有哪些特點？ 工程塑料（ engineering-plastics ）是指能夠作為結構材料的熱塑性塑料。 主要特點：良好的綜合性能，剛性大，如蠕變小，力學強度高；耐熱性能好；電絕緣性能 好；能在苛刻的化學物理環(huán)境中長期使用。工程塑料通常價格貴、產量小。二、請寫出下列工程塑料的英文縮寫：聚酰胺，聚甲醛，聚碳酸酯，聚苯醚，聚醚醚 酮，聚酰亞胺，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚苯硫醚，聚砜，液晶聚合物，聚四氟 乙烯，聚偏氟乙烯。聚酰胺（PA）Polymide（nylon）；聚甲醛（POM polyoxymethylene or Poly

2、formaldehyde ; 聚碳酸酯 （PC polycarbonate ;聚苯醚 （PPC 或 PPEPolyphenylene oxide or polyphenylene ether ；聚醚醚酮（ PEEK）polyetheretherketone；聚酰亞胺（ PI）polyimide ；聚對苯二甲酸乙二醇酯（ PET）Polyethylene terephthalate ；聚苯硫醚（ PPS）Polyphenylene sulfide ；聚砜（ PSU）polysulfone；液晶聚合物（ LCP）Liquid crystalline polymer；聚四氟乙烯（ PTFE）poly

3、tetrafluoroethylene；聚偏氟乙烯（ PVDF） Polyvinylidenefluoride 。三、通用工程塑料與特種工程塑料的區(qū)別是什么？通用工程塑料的使用溫度150C，特種工程塑料的使用溫度 3 150C。即具有優(yōu)異的耐熱 性，熱變形溫度在 200C以上，長期使用溫度在 150C以上，且具有一定機械強度的聚合 物。在分子結構上，特種工程塑料多為芳雜環(huán)高分子。四、什么叫 P 型聚酰胺？什么叫 mp 型聚酰胺？試各舉一例說明。通過氨基酸的縮聚或內酰胺的開環(huán)聚合而獲得的聚酰胺稱為p 型聚酰胺。其中 P 是氨基酸或內酰胺中碳原子的數量。如聚酰胺 6（PA6， Nylon 6）。通

4、過二元胺與二元酸縮聚而獲得的聚酰胺稱為mp 型聚酰胺。其中 m 為二元胺中的碳原子數；p 為二元酸中的碳原子數，如聚酰胺 66 （PA66 Nylon 66 ）五、mp 型、p 型 PA 分子鏈上氫鍵形成有什么規(guī)律？對 P 型 PA 凡單體中含有奇數個碳原子，分子鏈上的酰胺基可以 100 彩成氫鍵，偶數則 只有 50刑以形成氫鍵。對 mp 型 PA 兩種單體上都含有偶數碳原子，100%成氫鍵，反之(即只有一種或兩種含有奇數個碳原子)，分子鏈上的酰胺基就只能 50 咖成氫鍵。氫鍵的形成增大了分子鏈間的作用力， 使聚合物的結晶能力得到進一步的增強， 同時也使其 熔點升咼六、寫出芳香族聚碳酸酯的化學

5、結構通式，并對結構進行分析芳香族聚碳酸酯的化學結構通式為：(1)主鏈上的 RC基團的不同對材料的性質帶來較大影響：(a)RC基為烴基時， 隨中心碳原子兩旁側基(對稱)體積及剛性的加大， 4CHTC2H5TCH7TCH5,對大分子產生的作用：1剛性、位阻-,Tm Tg-,伸長率、沖擊韌性-2鏈間距加大，相互作用力減弱，Tm Tg。(b) RC基中心碳原子兩側基不對稱，如 RC基為HICIHC-C3H7I分子規(guī)整性被破壞，不結晶。(c) RC基為雜原子或雜原子基團時，如特殊品種，特殊性能。(2)主鏈上除 R基外的基團(a)苯基：大共軛芳香環(huán)狀體，難以彎曲。剛性-，聚合物的機械強度、耐熱性、耐化學

6、藥品性、耐候性和尺寸穩(wěn)定性-，在有機溶劑中的溶解性和吸水性 。(b)氧基：柔順性-,易于發(fā)生分子內旋轉，加大溶解性和吸水性羰基：分子鏈間的相互作用力-，靠得更緊密，使剛性增大酯基：該基團極性較大，分子鏈中較薄弱部分。易水解斷裂，易溶于極性有機溶劑，是造成電絕緣性能不如非極性甚至弱極性聚合物的重要原因。綜合(1)和(2)分析(不考慮 RC基團)對分子鏈剛性的影響，苯基和羰基的共同作用超過氧基的相反作用。產生結果：0OHS(a)剛性相當大的 PC 分子鏈及相互間較大吸引力使彼此纏結不易解除，分子鏈間相對滑 動困難；(b)聚合物在外力作用下不易變形，尺寸穩(wěn)定性提高；(c)大分子鏈取向困難，結晶不易，

7、處于無定形態(tài)；(d)外力強迫取向后，分子鏈不易松弛，PC 制品內的殘留內應力難以自行消除。(3) 苯基上的不同取代基PC 大分子鏈中苯基上取代基團不同，對分子鏈間的相互作用力和分子鏈的空間活動情 況造成影響。(a) 苯基上氫原子被非極性烴基取代 鏈間作用力減小，分子鏈的剛性增大。(b) 苯基上氫原子被極性鹵族原子取代鏈間作用力增加，并且苯基上鹵原子越多，鏈間作用力就越大，分子斂集更緊，分子鏈剛 性更大。鹵原子體積小，鹵素不燃，從而賦予PC 新的性能。端基的影響PC 大分子鏈兩末端上的端基對其熱性能影響顯著。(a) 未使用封端劑，酯交換法 PC 羥基和苯氧基；(b) 光氣化法 PC:羥基和酰氯基

8、(水解后為羧基)PC 屬酯類化合物，在高溫下羥基會引起醇解，羧基會促使它酸性水解，并進一步導致游 離基連鎖降解，對熱穩(wěn)定性不利。為此，需加入鏈終止劑封鎖鏈末端的活性基，并控制產物分子量。通過加入鏈終止劑而引入既穩(wěn)定又具有功能性的端基是兩全其美的好措施。(以上內容可以概括、簡答)七、芳香族聚碳酸酯的突出性能特點有哪些？請分別舉出至少一個相應的應用案例。 芳香族聚碳酸酯的沖擊性能優(yōu)異，是一種強韌性材料，透光性高，可用于做齒輪、頭盔和 光學器件等。缺點：缺口敏感、耐溶劑性、耐磨性差、耐疲勞強度低、熔體粘度大、流動 性差、易發(fā)生應力開裂。八、PET 分子結構與 PBT 相比有何區(qū)別？這些不同造成二者在

9、性能上有何差異？PBT 的分子結構式與 PET 的相似。不同之處在于，酯基重復單元的亞甲基 PBT 為 4 個，而 PET為 2 個,這意味著柔性鏈長度增加，岡性鏈所占比例下降，即 PBT 的分子柔順性增加， 因此，PBT 的剛性、硬度、Tg 和熔點都比 PET 低，韌性比 PET 高，結晶速率比 PET 快，成 型加工更容易。九、PET 除與極少數聚合物，如聚酯等，有一定相容性外，與其它聚合物的相容性都很差，因此，在 PET 共混改性中必須進行增容。常用的增容方法有哪些？增容方法的方法有 3:增加極性法，反應性增容法和加入離聚體法。(1) 增加極性法：常用接枝極性單體，如 MA MMAAA

10、等。(2) 反應性增容法 對 PET 共混體系非常有效，PET 分子鏈含有羧基、羥基、酯基，因此, 含有羧酸、酸酐、環(huán)氧、酯基的接枝或嵌段共聚物在熔融共混時可與 PET 發(fā)生反應，形成 反應性增容。含 MAH 接枝共聚物最為典型。(3)加入離聚體法 其中離聚體是指離子含量(v10%少的聚合物，如乙烯/丙烯酸共聚 物的金屬鹽、磺化聚苯乙烯的金屬鹽等。作成核劑，又起增韌作用。十、從結構和性能的關系推測寸穩(wěn)定性，電絕緣性好。PPO 為什么具有以下性能？加工性能差，咼耐熱性，尺聚苯醚分子主鏈的重復單元中含有門】鏈節(jié)的咼分子化合物。剛性酚基芳香環(huán)量大，分子鏈的剛性與分子鏈間作用力使分子鏈段內旋轉困難，導

11、致其熔點-，熔體粘度-，流動性J，加工困難。兩個甲基為疏水的非極性基團，降低 PPO 大分子的吸水性和極性，封閉酚基的兩個活性點， 使PPC 的分子結構中無可水解的基團，耐水性好，吸濕性低，尺寸穩(wěn)定性和電絕緣性好。 兩個甲基封閉了酚基兩個鄰位的活性點， 使剛性T,穩(wěn)定性T,耐熱性和耐化學穩(wěn)定性T。十一、 MPPOf PPO 相比有哪些改進？為什么？改性聚苯醚是聚苯醚與高抗沖聚苯乙烯(High Impact Polystyre ne; HIPS)共混制成，突出的特點是電絕緣性和耐水性優(yōu)異，尺寸穩(wěn)定性好。MPPOS 保持 PPO 原有的綜合性能基礎上，大大改善了成型加工性能，從而產品得以推廣應用，

12、也推動了PPO 勺工業(yè)發(fā)展。原因：MPPO 勺粘度比 PPO 明顯J。十二、分析均聚和共聚聚甲醛分子結構組成與其性能的差異。POh 大分子是帶有柔順性鏈的線形聚合物，且結構規(guī)則，從均聚與共聚甲醛結構看，均聚 甲醛由純一 C-C鍵連續(xù)構成，而共聚甲醛則在一 C O鍵上平均分布一些一 C-C鍵。 由于一C-O鍵的鍵長(1.46x10-10m)比一 C C鍵的鍵長(1.55x10-10m)短，鏈軸方向的 填充密度大；其次，POM子鏈中 C 和 O 原子不是平面曲折構型，而是螺旋構型，故分子 鏈間距離小，密度大。與 PE 相比，均聚甲醛的密度為1.4251.430g/cm3,而 PE 為0.960g/

13、cm3，分子主鏈中引入少量一 C C鍵后的共聚甲醛密度則稍有降低(1.410g/cm3), 但仍比 PE 高得多。所以，均聚甲醛的密度、結晶度、力學性能均較高，而熱穩(wěn)定性則比 共聚甲醛差。十三、 玻璃纖維增強的聚甲醛在性能上有什么改變？POM 經 GF 增強后，拉伸強度、耐熱性能和剛性明顯增加，而線膨脹系數、收縮率明顯下 降，同時耐磨性、沖擊強度下降，成本下降。十四、 聚四氟乙烯在結構和性能上具有什么特點？PTFE 的分子結構簡單、完全對稱、無支鏈、線性好，屬高結晶度材料。結晶度大小主要 由熔融狀態(tài)冷卻條件和分子量決定。PTFE 具有良好的熱穩(wěn)定性，且不受氧、臭氧、紫外光作用，不易老化。也不受

14、潮濕、霉 菌、蟲、鼠等的影響，屬阻燃材料。PTFE 的氟原子在分子鏈上對稱且均勻分布，分子不帶極性，因此，介電性能極好。盡管 在分子末端帶有極性基團， 但其它部分是完全非極性的， 介電常數極小， 且不隨濕度變化 而變化。PTFE 分子中氟碳鍵的鍵能高且穩(wěn)定，碳-碳主鏈完全被體積較大的氟原子所遮蔽，故耐化 學腐蝕性極佳，除了全氟烷烴、全氟氯烷烴能較輕微溶脹PTFE 外,只有熔融的堿金屬、C1F3 和 F2 在高溫高壓下可腐蝕 PTFE 常溫下，它幾乎能耐所有其它介質，幾乎不吸濕， 很難被一般液體所潤濕。PTFE 具有螺旋型結構，分子較僵硬，分子間的吸引力很微弱，因而分子間很易滑動，摩 擦系數在聚

15、合物中是最低的。PTFE 的熔體粘度極高，通常只能采用金屬粉末冶金的方法，十五、 PVF PVDF PCTFE FER ETFE PFA 各代表什么聚氟塑料？聚氟乙烯(Polyvinyl fluoride; PVF)聚偏氟乙烯 (Polyvinylidene finoride; PVDF ) 聚三氟氯乙烯 (Polychloro-trifluoro ethylene;PCTFE) 聚全氟乙丙烯 (Fluorinated ethylene-propylene resins; FEP) 四氟乙烯和乙烯共聚物(Ethylene-tetrafluoroethylene; ETFE)可溶性聚四氟乙 烯，

16、 全氟烷基乙烯基醚與四氟乙烯聚合反應所得共聚物(Tetrafluoroethylene-perfluorinated alkyl vinyl ether copolymer; Teflon-PFA)十六、 簡述聚苯硫醚的結構和性能特點。由于 PPS 樹脂結構為剛性苯環(huán)與柔順性硫醚鍵交替連接而成，分子鏈有很大的剛性和規(guī)整 性，因而 PPS 為結晶性聚合物，具有諸多優(yōu)異性能(耐熱、阻燃、耐化學藥品)。又硫原子上的孤對電子使得 PPS 樹脂與 GF 無機填料及金屬具有良好的親和性，這樣就易于制 成各類增強復合材料及合金。十七、 簡述聚聚酰亞胺的結構和性能特點 是分子主鏈重復單元中含有酰亞胺基團的芳雜

17、環(huán)聚合物。這是一類新型耐高溫工程塑料， 是雜環(huán)高分子中唯一正式商品化了的聚合物。(1)聚酰亞胺的大分子主鏈中含有大量含氮的芳環(huán)和五元雜環(huán)，為一種半梯形環(huán)鏈聚合 物，同時主鏈中又含有一定數量的醚鍵， 總體結果為分子呈較大剛性和一定的韌性； 由于 芳雜環(huán)的共軛效應， 使其具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和耐熱性； 視不同品種的聚酰亞胺的分子對稱 性不同，聚酰亞胺有結晶型和無定形兩種。(2)由于聚酰亞胺有大量含氮的芳環(huán)，所以它是難燃品種，其氧指數可達 36，聚酰亞胺 氣體阻隔性好，吸水率低。(3)聚酰亞胺的力學性能很好，尤其是拉伸強度、耐蠕變性、耐磨性和摩擦性優(yōu)良，并且隨溫度變化不大。如均苯型聚酰亞胺薄膜的拉伸強度

18、高達170MPa 而聯苯型聚酰亞胺薄膜的拉伸強度更高達 400MPa 而且不受溫度的影響。(4)聚酰亞胺的耐高溫性突出，均苯型聚酰亞胺的熱分解溫度高達 600r，是迄今為止熱 穩(wěn)定性最高的聚合物品種；均苯型聚酰亞胺的熱變形溫度高達 360C，可在 260C下長期 使用，在無氧條件下使用溫度可達 300r；聚酰亞胺的耐低溫性優(yōu)異，均苯型聚酰亞胺在一 269r的低溫下仍不會變脆；聚酰亞胺的線膨脹系數低，尺寸穩(wěn)定性好。(5)聚酰亞胺分子中含有極性基團， 但因結構對稱和剛性大而影響極性基團的活動， 所以 聚酰亞胺仍具有十分優(yōu)良的電性能， 它的耐電弧電暈性突出， 是少數幾種耐電暈材料， 介 電強度高，電性能隨頻率影響小。(6)聚酰亞胺具有優(yōu)良的耐油性和耐溶劑性，但不耐堿，聚酰亞胺的耐輻射性好。(7)聚酰亞胺無毒，并具有良好生理相容性等性能。十八、 聚醚醚酮在工業(yè)上有哪些應用？十九、 與通用工程塑料相比，特種工程塑料在分子結構上有何特點？在分子結構上，特種工程塑料多為芳雜環(huán)高分子。二十、 液晶聚合物有那幾種類型？試各舉一例說明。液晶聚合物是指在液態(tài)時， 大分子鏈的某些部分能夠相互呈有序排列的聚合物， 分溶致性 液晶聚合物和熱致性液晶聚合物， 又分側鏈型液晶聚合物 （呈有序排列的部分處于側鏈上） 和主鏈型液晶聚合物（有序排列的部分在主鏈上） 。用作結構材料的都是主鏈型液晶聚合