高分子材料基礎(chǔ)大綱

1、第1章材料科學(xué)概述1簡要說明材料與物質(zhì)的區(qū)別。2舉例說明材料的主要類別。3舉例說明功能材料與結(jié)構(gòu)材料。4舉例說明材料的特征性能與功能物性。5簡要說明相變及其類型。6舉例簡要說明材料的性能一結(jié)構(gòu)一加工工藝之間的相互關(guān)系。7簡要說明金屬材料的塑性形變與位錯及滑移運動間的關(guān)系。8寫出錯、碳和氧原子的電子結(jié)構(gòu)。9假設(shè)晶體的格點是等體積硬球，試證明體心結(jié)構(gòu)和面心立方結(jié)構(gòu)的堆砌因子分別為0.68 及 0.74。10證明滑移形變時的分剪切應(yīng)力T 1遵從Schmid定律：T 1=0 cosu cos入，且在入=45o的 方向上T 1最大，式中為滑移方向與作用力之間的夾角，為滑移面法線和作用力之間的夾 角。第2

2、章高分子材料的制備反應(yīng)1寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯和尼龍-6,6的分子式。2寫出以下單體的聚合方式,并寫出單體和聚合物的名稱CH2=CHClCH2=C(CH3)2HO(CH2)5COOHNH2(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH3下列烯類單體適于何種聚合：自由基聚合、陽離子聚合或陰離子聚合？并說明理由。CH2=CHClCH2=CCl2CH2=CHCNCH2=C(CN)2CH2=CHCH3CH2=C(CH3)2CH2=CHC6H5CF2=CF2CH2=C(CH3)CH=CH24以偶氮二異丁月青為引發(fā)劑，寫出氯乙烯聚合歷程中各基元反應(yīng)式。5對于雙基終止的自由基聚合，設(shè)每一大分

3、子含有1.30個引發(fā)劑殘基，假定無鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)， 試計算歧化終止和偶合終止的相對量。6用過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑，苯乙烯聚合時各基元反應(yīng)活化能分別為Ed=125.6 kJmol-1、 Ep=32.6 kJmol-1、Et=10 kJmol-1,試比較反應(yīng)溫度從50oC增至60oC以及從80oC增至 90oC,總反應(yīng)速率常數(shù)和聚合度變化的情況；光引發(fā)時的情況又如何？7何謂鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)？有幾種形式？對聚合速率和產(chǎn)物分子量有何影響？什么是鏈轉(zhuǎn)移常 數(shù)？8聚氯乙烯的分子量為什么與引發(fā)劑濃度基本上無關(guān)，而僅取決于溫度？氯乙烯單體鏈轉(zhuǎn)移 常數(shù)CM與溫度的關(guān)系如下：CM=12.5exp(30.5/RT),試求40

4、oC、50oC、55oC及60oC下，聚氯乙烯的平均聚合度。9試述單體進(jìn)行自由基聚合時誘導(dǎo)期產(chǎn)生的原因。10推導(dǎo)二元共聚物組成的微分方程式。11當(dāng)競聚率r1=r2=1； r1=r2=0； r10,r2=0； r1r2=1等特殊情況下，二元共聚物組成變化的 情況如何？12試分析溫度、溶劑對自由基共聚競聚率的影響。13在離子型聚合反應(yīng)中，活性中心離子和反離子之間的結(jié)合有幾種形式？其存在形式受哪 些因素影響？不同的存在形式對單體的聚合能力有何影響。14試述離子型反應(yīng)中,控制聚合速率和產(chǎn)物分子量的主要方法。15簡述乳液聚合中，單體、乳化劑和引發(fā)劑存在的場所，引發(fā)、增長和終止反應(yīng)的場所和特 征，膠束、乳

5、膠粒、單體液滴和聚合速率的變化規(guī)律。16計算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。設(shè)聚合溫度為60oC，此時,kp=176 lmol-1 s-1,M=5.0moll-1,N=3.2X1014 ml-1, p =1.1X1012 個分子ml-1s-1。17定量比較苯乙烯在60oC下本體聚合及乳液聚合的速率和聚合度。設(shè)：乳膠粒子數(shù)=1.0X1015 ml-1,M=5.0 moll-1,p =5.0X1012 個分子ml-1s-1,兩個體系 的速率常數(shù)相同：kp=176 lmol-1s-1,kt=3.6X 107 lmolTsT。18以如下配方在60oC下制備聚丙烯酸酯乳液：丙烯酸乙酯+共聚單體100水133

6、過硫酸鉀1十二烷基硫酸鈉3焦磷酸鈉(pH緩沖劑)0.7聚合時間8小時,轉(zhuǎn)化率100%。試問下列各組分變動時，第二階段的聚合速率有何變化？用6份十二烷基硫酸鈉；用2份過硫酸鉀；用6份十二烷基硫酸鈉和2份過硫酸鉀；添加0.1份十二烷基硫醇(鏈轉(zhuǎn)移劑)。19聚合物的立體規(guī)整性的含義是什么？20下列單體進(jìn)行配位聚合后，寫出可能的立體規(guī)整聚合物的結(jié)構(gòu)式：CH2=CH-CH3CH2=CH-CH=CH2CH2=CH-CH=CH-CH321試討論丙烯進(jìn)行自由基、離子及配位陰離子聚合時，能否形成高分子聚合物？分析其原 因。22寫出下列單體的縮聚反應(yīng)和所形成的聚酯結(jié)構(gòu)。HO-R-COOHHOOC-R-COOH +

7、 HO-R -OHHOOC-R-COOH + R (OH)3HOOC-R-COOH + HO-R-OH + R(OH)323等摩爾己二胺與己二酸進(jìn)行縮聚反應(yīng),試求反應(yīng)程度p為0.50、0.90、0.99及0.995時 聚合物的平均聚合度。24等摩爾丁二醇與己二酸進(jìn)行縮聚反應(yīng)，制得的聚酯產(chǎn)物，求縮聚終止時的反應(yīng)程度；若在 縮聚過程中有0.5mol%T二醇因脫水而損失掉，求達(dá)到同一反應(yīng)程度的；如何補償丁二醇的 脫水損失才能獲得同一的聚酯？25由己二胺和己二酸合成聚酰胺，反應(yīng)程度p=0.995,分子量為15,000,試計算初始單體配 料比。26試寫出聚氨酯的制備反應(yīng)。27解釋如下術(shù)語：微懸浮聚合微乳

8、液聚合分散聚合種子乳液聚合無皂乳液聚合28簡要說明如下幾種新型聚合反應(yīng)：基團轉(zhuǎn)移聚合開環(huán)易位聚合原子轉(zhuǎn)移自由基聚合變換聚合反應(yīng)第3章高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能1什么是高分子的構(gòu)型與構(gòu)象？能否用改變構(gòu)象的辦法提高聚合物的等規(guī)度？2假定聚乙烯的聚合度為2,000,C-C鍵角為109.5o,求伸直鏈的長度與自由旋轉(zhuǎn)鏈均方末端 距之比值。3某聚a -烯烴，聚合度為1,000,C-C長度為0.154nm,C-C鍵角為109.5o,試計算：（1）完全 伸直時大分子鏈的理論長度；（2）全反式構(gòu)象時大分子鏈的長度；（3）看作高斯鏈時的均方 末端距；（4）看作自由內(nèi)旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距；（5）此種聚合物的理論彈性限度

9、。4解釋如下術(shù)語：（1）立體規(guī)整聚合物間規(guī)立構(gòu)全同立構(gòu)（4）共聚物的序列結(jié)構(gòu)5求下列同系聚合物混合物的數(shù)均聚合度、重均聚合度和多分散性指數(shù)。組分1：質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.5，分子量=1X104組分2：質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.4，分子量=1 X 105組分3：質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.1，分子量=1 X 1066聚乙烯分子鏈上無側(cè)基，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能不大，柔順性好，為什么聚乙烯在室溫下是塑料而不是 橡膠？7聚合物在不同條件下結(jié)晶時，可能得到哪幾種主要的結(jié)晶形態(tài)？8天然橡膠的松弛活化能近似為1.05kJ/結(jié)構(gòu)單元，試估算由27oC升溫至127oC時,其松弛 時間縮短幾倍？9簡要闡述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的次級轉(zhuǎn)變。1

10、0用膨脹計法測定聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，為什么冷卻速度越快,測得的Tg越高？11比較下列各組聚合物Tg的高低并說明其原因：（1）聚甲基硅氧烷，順式-聚1,4-丁二烯 聚丙烯，聚4-甲基-1-戊烯（3）聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯12簡要闡述對于松弛過程時溫等效的基本思想。13從自由體積概念出發(fā),推導(dǎo)出WLF方程。14舉例說明聚合物的蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗現(xiàn)象。15什么是松弛時間？為什么外場作用時間與松弛時間相當(dāng)時,松弛現(xiàn)象才能被明顯地觀察 到？16以某種聚合物材料作為兩根管子接口法蘭德密封墊圈。若該材料的力學(xué)行為可用 Maxwell模型描述，已知此墊圈壓縮形變?yōu)?.2,初始模量為3X106 N-

11、m-2,材料的應(yīng)力松弛 時間為300天，管內(nèi)流體壓力為0.3X106 Nm-2，試問多少天后接口處將發(fā)生泄漏？ 17試述聚合物具有高彈性的必要和充分條件。18利用橡膠彈性理論,計算交聯(lián)點間平均分子量為5,000,密度為0.925 gcm-3的彈性體在 23oC時的拉伸模量和剪切模量(R=8.314 Jk-1mol-1)。若考慮自由末端校正，模量怎樣改 變？(已知=10萬)19什么是假塑性流體？20簡要闡述聚合物粘性流動的特點及與分子量及其分布的影響。21為什么聚合物的粘流活化能與分子量無關(guān)？22分析溫度、切變速率對聚合物熔體粘度的影響規(guī)律，并舉例說明此規(guī)律在聚合物材料成型 加工中的應(yīng)用。23解

12、釋如下術(shù)語：溶解度參數(shù)高分子。溶液體積排斥效應(yīng)第二維利系數(shù)24甲苯的Tg(s)=113K,PS的Tg(p)=373K,以甲苯增塑PS,當(dāng)甲苯用量為20%體積時,PS的玻 璃化溫度是多少？25某橡膠樣品的密度為9.5X103 Kg-m-3，起始平均分子量為105，交聯(lián)后網(wǎng)鏈分子量為5X 103,試計算室溫下(300K)的剪切模量。答案：G=4.3X105 Nm-2。26苯乙烯-丁二烯共聚物0 =16.7)難溶于戊烷0 =14.4)和乙酸乙酯0 =17.8),若選用上 述兩種溶劑的混合物，什么體積配比時對共聚物的溶解能力最好？27 35oC時，環(huán)己烷為聚苯乙烯的。溶劑。現(xiàn)將300mg聚苯乙烯(p

13、=1.05g/cm3, =1.5X105) 于35oC下溶于150ml環(huán)乙烷中，試計算：(1)第二維利系數(shù)A2； (2)溶液的滲透壓。28根據(jù)聚苯乙烯試樣的動態(tài)力學(xué)實驗，當(dāng)頻率為1Hz時，125oC出現(xiàn)內(nèi)耗峰。試計算頻率為 1000Hz時，出現(xiàn)內(nèi)耗峰的溫度。(聚苯乙烯的Tg=100oC)29何謂聚合物的強度？為什么理論強度要比實際強度高許多倍？30簡要闡述聚合物的摩擦與磨耗特性。31如何表征聚合物的疲勞強度？它與聚合物的分子量有何關(guān)系？32試述聚合物力學(xué)屈服現(xiàn)象、本質(zhì)和特點。33簡要分析聚合物熱性能及電性能特點。34 298K時,PS的剪切模量為1.25X 109Nm-2,泊松比為0.35,求

14、其拉伸模量(E)和本體模量 (B)。35簡要闡述聚合物介電損耗性能并與其力學(xué)損耗現(xiàn)象進(jìn)行分析、對比。36試述聚合物材料的靜電現(xiàn)象及其消除方法。37解釋如下術(shù)語：聚合物駐極體和熱釋電流聚合物材料的老化氧指數(shù)聚合物阻燃劑38簡要闡述聚合物材料的力化學(xué)特性并舉例說明此種特性在聚合物成型加工及聚合物改性 方面的應(yīng)用。39為了減輕橋梁的震動,常在橋梁的支點處墊上襯墊，當(dāng)貨車的輪距為10米，以每小時60 公里的車速通過橋梁時,欲緩沖其震動，今有三種高分子抗震材料可供選擇：(1) n 1=109Pa s,E1=2X107 Nm-2； (2) n 2=107 Pas,E2=2X 107 Nm-2； (3) n

15、 3=105 Pas,E3=2X 107 Nm-2。請問選擇哪一種材料為宜？40聚甲基丙烯酸甲酯的Tg=105oC,問它在155oC時應(yīng)力松弛速度比125oC時的快多少倍？ 第3章高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能1什么是高分子的構(gòu)型與構(gòu)象？能否用改變構(gòu)象的辦法提高聚合物的等規(guī)度？2假定聚乙烯的聚合度為2,000,C-C鍵角為109.5o,求伸直鏈的長度與自由旋轉(zhuǎn)鏈均方末端 距之比值。3某聚a -烯烴，聚合度為1,000,C-C長度為0.154nm,C-C鍵角為109.5o,試計算：(1)完全 伸直時大分子鏈的理論長度；(2)全反式構(gòu)象時大分子鏈的長度；(3)看作高斯鏈時的均方 末端距；(4)看作自由內(nèi)旋

16、轉(zhuǎn)鏈的均方末端距；(5)此種聚合物的理論彈性限度。4 解釋如下術(shù)語：立體規(guī)整聚合物間規(guī)立構(gòu)全同立構(gòu)共聚物的序列結(jié)構(gòu)5求下列同系聚合物混合物的數(shù)均聚合度、重均聚合度和多分散性指數(shù)。組分1：質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.5，分子量=1 X 104組分2：質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.4，分子量=1 X 105組分3：質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.1，分子量=1 X 1066聚乙烯分子鏈上無側(cè)基，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能不大，柔順性好，為什么聚乙烯在室溫下是塑料而不是 橡膠？7聚合物在不同條件下結(jié)晶時，可能得到哪幾種主要的結(jié)晶形態(tài)？8天然橡膠的松弛活化能近似為1.05kJ/結(jié)構(gòu)單元，試估算由27oC升溫至127oC時,其松弛時間縮短幾倍？9簡要闡述聚合物的玻璃

17、化轉(zhuǎn)變及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的次級轉(zhuǎn)變。10用膨脹計法測定聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，為什么冷卻速度越快,測得的Tg越高？11比較下列各組聚合物Tg的高低并說明其原因：聚甲基硅氧烷，順式-聚1,4-丁二烯 聚丙烯，聚4-甲基-1-戊烯(3)聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯12簡要闡述對于松弛過程時溫等效的基本思想。13從自由體積概念出發(fā),推導(dǎo)出WLF方程。14舉例說明聚合物的蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗現(xiàn)象。15什么是松弛時間？為什么外場作用時間與松弛時間相當(dāng)時,松弛現(xiàn)象才能被明顯地觀察 到？16以某種聚合物材料作為兩根管子接口法蘭德密封墊圈。若該材料的力學(xué)行為可用Maxwell模型描述，已知此墊圈壓縮形變?yōu)?

18、.2,初始模量為3X106 Nm-2,材料的應(yīng)力松弛 時間為300天，管內(nèi)流體壓力為0.3X106 Nm-2，試問多少天后接口處將發(fā)生泄漏？ 17試述聚合物具有高彈性的必要和充分條件。18利用橡膠彈性理論,計算交聯(lián)點間平均分子量為5,000,密度為0.925 gcm-3的彈性體在 23oC時的拉伸模量和剪切模量(R=8.314 Jk-1mol-1)。若考慮自由末端校正，模量怎樣改 變？(已知=10萬)19什么是假塑性流體？20簡要闡述聚合物粘性流動的特點及與分子量及其分布的影響。21為什么聚合物的粘流活化能與分子量無關(guān)？22分析溫度、切變速率對聚合物熔體粘度的影響規(guī)律，并舉例說明此規(guī)律在聚合物

19、材料成型 加工中的應(yīng)用。23解釋如下術(shù)語：溶解度參數(shù)高分子0溶液體積排斥效應(yīng)第二維利系數(shù)24甲苯的Tg(s)=113K,PS的Tg(p)=373K,以甲苯增塑PS,當(dāng)甲苯用量為20%體積時,PS的玻 璃化溫度是多少？25某橡膠樣品的密度為9.5X103 Kg-m-3，起始平均分子量為105，交聯(lián)后網(wǎng)鏈分子量為5X 103,試計算室溫下(300K)的剪切模量。答案：G=4.3X105 Nm-2。26苯乙烯-丁二烯共聚物0 =16.7)難溶于戊烷0 =14.4)和乙酸乙酯0 =17.8),若選用上 述兩種溶劑的混合物，什么體積配比時對共聚物的溶解能力最好？27 35oC時，環(huán)己烷為聚苯乙烯的。溶劑

20、?，F(xiàn)將300mg聚苯乙烯(p =1.05g/cm3, =1.5X105) 于35oC下溶于150ml環(huán)乙烷中，試計算：(1)第二維利系數(shù)A2； (2)溶液的滲透壓。28根據(jù)聚苯乙烯試樣的動態(tài)力學(xué)實驗，當(dāng)頻率為1Hz時，125oC出現(xiàn)內(nèi)耗峰。試計算頻率為 1000Hz時，出現(xiàn)內(nèi)耗峰的溫度。(聚苯乙烯的Tg=100oC)29何謂聚合物的強度？為什么理論強度要比實際強度高許多倍？30簡要闡述聚合物的摩擦與磨耗特性。31如何表征聚合物的疲勞強度？它與聚合物的分子量有何關(guān)系？32試述聚合物力學(xué)屈服現(xiàn)象、本質(zhì)和特點。33簡要分析聚合物熱性能及電性能特點。34 298K時,PS的剪切模量為1.25X 109

21、Nm-2,泊松比為0.35,求其拉伸模量(E)和本體模量 (B)。35簡要闡述聚合物介電損耗性能并與其力學(xué)損耗現(xiàn)象進(jìn)行分析、對比。36試述聚合物材料的靜電現(xiàn)象及其消除方法。37解釋如下術(shù)語：聚合物駐極體和熱釋電流聚合物材料的老化氧指數(shù)聚合物阻燃劑38簡要闡述聚合物材料的力化學(xué)特性并舉例說明此種特性在聚合物成型加工及聚合物改性 方面的應(yīng)用。39為了減輕橋梁的震動,常在橋梁的支點處墊上襯墊，當(dāng)貨車的輪距為10米，以每小時60 公里的車速通過橋梁時,欲緩沖其震動，今有三種高分子抗震材料可供選擇：(1) n 1=109Pa s,E1=2X107 Nm-2； (2) n 2=107 Pa.s,E2=2X

22、 107 Nm-2； (3) n 3=105 Pas,E3=2X 107 Nm-2。請問選擇哪一種材料為宜？40聚甲基丙烯酸甲酯的Tg=105oC,問它在155oC時應(yīng)力松弛速度比125oC時的快多少倍？ 第4章通用高分子材料1簡要說明塑料的特性及其類型。2 解釋如下術(shù)語：填料增強劑增塑劑穩(wěn)定劑潤滑劑抗靜電劑阻燃劑偶聯(lián)劑固化劑3簡述塑料成型加工的主要方法。4試述橡膠的結(jié)構(gòu)特征。5寫出天然橡膠和合成橡膠的主要品種。6簡述橡膠制品的主要原料。7舉例說明熱塑性彈性體結(jié)構(gòu)特征和性能特點。8解釋如下術(shù)語：熱塑性聚氨酯彈性體微孔高分子材料9舉例說明纖維的結(jié)構(gòu)特點及其主要品種。10簡要敘述膠粘劑及涂料的主要

23、類型。第5章功能高分子材料1聚合物液晶的分子結(jié)構(gòu)有何特點？根據(jù)液晶分子排列的有序性，液晶可分為哪幾種類型?如何表征？2 解釋如下術(shù)語：熱致性液晶溶致性液晶液晶高分子原位復(fù)合材料液晶離聚物功能液晶高分子3液晶高分子溶液的粘度變化有何特性,此種特性有何應(yīng)用？4簡述液晶高分子的發(fā)展趨勢。5 解釋如下術(shù)語：離子交換樹脂離子交換纖維蛇籠樹脂吸附樹脂活性碳纖維6簡要敘述螯合樹脂及配位高分子的基本概念及其主要用途。7試述感光高分子的功能性質(zhì)及其主要用途。8舉例說明如下術(shù)語:高分子催化劑醫(yī)用高分子高吸水樹脂導(dǎo)電高分子LB 膜9試述高分子功能膜材料的主要類型及其應(yīng)用。10簡要介紹智能高分子材料的基本概念。第6章聚合物共混物1試述聚合物共混物的主要類型及其制備方法。2請舉三個已工業(yè)化的聚合物共混物改性品種。3簡要闡述聚合物間的相容性對聚合物共混改性的影響。4采用“共聚”和“共混”方法進(jìn)行聚合物改性有何異同點？5簡述提高聚合物之間相容性的主要手段。6解釋如下術(shù)語：互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPNs)膠乳-IPNs增容劑NG相分離機理SD相分離機理相逆轉(zhuǎn)7什么是聚合物共混物的相分離程度？8試述Tg法估計聚合物之間互溶性的原理和方法。9簡述聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的主要類型及其測定方法。10簡述聚合物共混物界面層的特性及其影響因素。11簡述聚合物共混的