833高分子材料答案12

1、第 頁（共4頁）河南科技大學2012年碩士研究生入學考試試題答案及評分標準考試科目代碼：833考試科目名稱：高分子材料一、名詞解釋（共30分，每題5分）1、黏合劑：也稱為膠黏劑，是一種把各種材料緊密地結合在一起的物質。（5分）2、吹塑成型：為塑料材料的二次成型，它是把一次成型得到的塑料棒材、板材、片材等加熱處于熔融或半熔融狀態(tài)（2分），然后在壓縮空氣作用下通過二次加工再制成塑料制品的方法（2分），僅適用于熱塑性塑料。（1分）3、本體聚合：僅有單體和少量引發(fā)劑組成，在適當條件下引發(fā)的聚合反應稱為本體聚合。（5分）4、離子聚合：以陰離子或陽離子作為活性中心（2分）引發(fā)單體進行聚合得到高分子化合物的

2、反應稱為離子聚合。（3分）5、熱塑性彈性體：指在常溫下具有橡膠的彈性，高溫下具有可塑化成型的一類彈性體材料。（3分）這類材料既具有類似橡膠的力學性能和使用性能，又能夠按照熱塑性塑料進行加工和回收，在塑料和橡膠之間架起了一座橋梁。（2分）6、熔融紡絲：將可紡的聚合物樹脂顆粒料在擠出機中熔融后通過紡絲機制備成合成纖維的過程稱為熔融紡絲。（5分）二、簡答題（共70分，每題7分）1、什么是聚合物基復合材料？這種材料有哪些優(yōu)異的性能？（7分）答：以高分子聚合物為基體，添加適當種類和用量的各種增強材料或功能材料制備的一種復合材料。（1分）聚合物基復合材料具有如下優(yōu)異的性能：（1）比強度和比模量大；（1分）

3、（2）耐疲勞性能好；（1分）（3）減震性能好；（1分）（4）過載安全性能好；（1分）（5）耐高溫性能好；（1分）（6）具有很強的可設計性能。（1分）2、什么是熱塑性塑料和熱固性塑料？兩者在結構和性能方面有哪些不同？（7分）答：受熱時熔融，可進行各種成型加工，冷卻時硬化，并且這種過程可以反復進行的塑料稱為熱塑性塑料。（2分）在受熱熔化成型的同時發(fā)生固化交聯(lián)反應，形成立體網狀結構，再受熱不熔融，在溶劑中也不溶解，當溫度超過分解溫度時將被分解破壞，無法反復進行成型加工的塑料稱為熱固性塑料。（2分）兩者在結構和性能方面的區(qū)別是：前者為線型大分子結構，分子鏈之間僅存在范德華力和（或氫鍵）作用，在受熱時可

4、以熔化，在適當溶劑中能夠溶解形成均相溶液，能夠反復進行成型加工；（2分）后者為體型網狀分子鏈結構，大分子鏈之間由化學鍵連接起來，在受熱時不熔化，在溶劑中不能溶解，只能一次性固化成型，不能進行反復加工。（1分）3、高分子材料的應用領域非常廣泛，其優(yōu)點有哪些？這類材料在使用中存在哪些問題？（7分）（1）優(yōu)點：原料來源豐富、品種繁多、性能多樣、成本低廉、加工容易、質輕、電絕緣性和耐化學腐蝕性優(yōu)良。（4分）（2）存在問題：力學強度和耐熱溫度不高、比較容易老化、大多容易燃燒，存在火災隱患。（3分）4、有機高分子材料在戶外長期使用后為什么會老化？（7分）答：有機高分子材料的分子鏈結構都是由共價鍵組成的，共

5、價鍵的鍵能通常與太陽光中紫外光的能量相當，聚合物制品在戶外長期使用時，紫外光的持續(xù)照射會使分子鏈中的某些共價鍵發(fā)生斷裂，導致聚合物分子量降低，物理機械性能下降（4分）。同時，大氣中的熱量、氧氣、水分等都會加速聚合物分子結構的破壞，使聚合物材料失去使用價值從而發(fā)生老化。（3分）5、聚乙烯（PE）的大分子鏈是一種非常柔順的CC線性長鏈，其玻璃化轉變溫度為-78C，但是為什么PE不能夠作為橡膠使用而只能作為塑料來使用？（7分）答：雖然聚乙烯本身的大分子鏈非常柔順，玻璃化轉變溫度很低，但由于其分子鏈結構簡單規(guī)整，對稱性好，（2分）分子鏈極易結晶形成晶體結構，成型時結晶速度很快，結晶度高，（2分）導致得

6、到的材料力學強度和耐熱性能比傳統(tǒng)的橡膠材料大大提高，彈性下降，（3分）因此材料在室溫下只能作為塑料使用。6、增塑劑在聚合物材料加工中的作用是什么？試舉例說明。（7分）答：增塑劑的主要作用是削弱聚合物分子鏈之間的次價健，即范德華力，從而增加聚合物分子鏈的移動性，降低聚合物分子鏈的結晶性，即增加了聚合物的塑性，表現(xiàn)為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降，而伸長率、曲撓性和柔韌性提高。（4分）例如，不加增塑劑的硬質聚氯乙烯（UPVC）的玻璃化溫度（Tg）為85C左右，在室溫下是一種質地堅硬的塑料，伸長率很小，常作為塑料門窗和管道使用，加入適當種類和用量的增塑劑后，材料的Tg可降低至-30C，在

7、室溫下具有很大的彈性,可作為橡皮筋使用。（3分）7、簡述高分子材料的擠出成型和注射成型過程，并結合生產生活實際對每種方法列舉出兩種產品。（7分）答：（1）擠出成型：它是用加熱或其他方法使塑料成為流動狀態(tài)，然后在機械力（壓力）作用下使其通過口模而制成連續(xù)的型材。（2分）常見的擠出成型制品有：塑料管材、單絲、塑料門窗異型材、電線電纜等。（2分）（2）注射成型：它是將塑料顆粒經注射成型機的料斗送至加熱的料筒，使其受熱至流動狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的連續(xù)加壓下，熔融料被壓縮至流動狀態(tài)，然后熔融料被壓縮并向前移動，從料筒前端的噴嘴中射出，注入一個溫度較低的預先閉合好的模具中，充滿模具型腔的熔融料經降溫硬化

8、，即可保持模具型腔所賦予的形狀，打開模具后即可得到所需要的制品。（2分）常見的注射成型制品有：收音機、錄音機、電視機、洗衣機、各種小家電塑料外殼、手機用塑料零部件、日常生活用塑料盆及餐具、各種塑料瓶蓋等。（1分）什么是通用塑料？常見的通用塑料有哪些品種，請至少列舉出四種。（7分）答：（1）原料來源豐富、產量大、用途廣泛、價格低廉、性能一般、主要用作非結構材料的塑料稱為通用塑料。（3分）（2）常見的通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛、脲醛、環(huán)氧、不飽和聚酯增強塑料等。（4分）什么是合成樹脂？合成樹脂與塑料有什么區(qū)別？（7分）（1）由單體經過聚合反應生成的分子量較高的線型聚合物稱為

9、合成樹脂。（3分）（2）合成樹脂是一種線型結構的高聚物，不能直接作為產品使用。塑料是以合成樹脂為原料，添加穩(wěn)定劑、著色劑、潤滑劑以及增塑劑等組分得到的合成材料，可以直接作為產品應用于各個領域。（4分）10、硬質聚氯乙烯（UPVC）常用作塑料門窗，具有很好的阻燃性能，而用作塑料軟管的軟質聚氯乙烯（SPVC）卻很容易燃燒，為什么會有這種差別？（7分）答：這是由于UPVC中沒有添加增塑劑，聚合物大分子鏈上含有大量氯原子，氯原子是一種阻燃元素，材料本身具有很好的阻燃性能。（3分）SPVC中加入了大量易燃的增塑劑，使復合材料的阻燃性能顯著降低，因而極易燃燒。（4分）三、問答題（共50分）1、滌綸是一種具

10、有優(yōu)良性能的合成纖維，其合成用的單體是什么？用什么方法合成？寫出其合成反應方程式。為什么在紡絲加工前必須對滌綸樹脂切片進行充分干燥？（15分）答：單體：對苯二甲酸和乙二醇（3分）合成方法：熔融縮聚（3分）合成反應方程式：（3分）由于滌綸樹脂（PET）的大分子鏈上存在大量極性很強的酯基，在空氣中具有較大的吸濕性，吸濕后的PET分子鏈在高溫下容易水解，導致聚合物的分子量降低，纖維力學強減小，不能滿足應用需要，因此在紡絲加工前必須對滌綸樹脂切片進行充分干燥除去水分。（6分）2、純粹的聚氯乙烯（PVC）樹脂在成型加工時很容易變色，顏色從白色逐漸變黃變紅直至完全變成黑色，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？工業(yè)生產中

11、如何避免這種現(xiàn)象發(fā)生？（15分）答：由于工業(yè)生產中合成的PVC分子結構中存在一些缺陷，如引發(fā)劑殘基、雙鍵、羰基、烯丙基等（3分），在它們的影響下相鄰的Cl原子活性增加，受熱易分解生成HCl（3分）。隨著溫度的升高，樹脂分子中雙鍵數量增多，產生“拉鏈”效應因而生成多烯結構，表現(xiàn)為顏色由白色變?yōu)榈S色、深黃色、棕色以至黑色。（4分）工業(yè)生產中為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，通常在PVC樹脂基體中加入一定數量熱穩(wěn)定劑，如金屬鉛鹽化合物、金屬皂類化合物、環(huán)氧化合物等，以提高樹脂的熱穩(wěn)定性，使其能夠在較高的溫度下加工成型。此外，也可加入適量增塑劑增加樹脂的流動性，降低其加工溫度。（5分）3、乙烯、丙烯兩種單體分別均

12、聚后得到的聚乙烯、聚丙烯都是典型的熱塑性塑料，但為什么以適當比例組成的兩種單體的混合物共聚后得到的乙烯-丙烯共聚物卻是一種性能優(yōu)良的通用合成橡膠（乙丙橡膠）？（10分）答：這是由于聚乙烯和聚丙烯兩種均聚物的大分子鏈都很柔順，分子鏈結構簡單規(guī)整，分子鏈結晶能力強，易于有序排列形成結晶結構，導致得到的聚合物材料的力學強度和熱穩(wěn)定性比傳統(tǒng)的橡膠材料顯著提高，柔韌性、耐低溫性大幅下降，因此室溫下只能作為塑料使用。（5分）兩種單體共聚后，共聚物的大分子鏈的對稱性和規(guī)整性大大降低，分子鏈難以結晶，同時由于一CC線性長鏈柔順性很好，玻璃化溫度很低，因此乙烯-丙烯共聚物表現(xiàn)出彈性體的性能，是一種性能優(yōu)異的合成橡膠。（5分）4、在橡膠工業(yè)中為什么生膠必須進