(完整版)高分子答案

高分子材料作業(yè)第1章緒論■總結(jié)高分子材料（塑料和橡膠）在發(fā)展過程中的標(biāo)志性事件：（1）最早被應(yīng)用的塑料19世紀(jì)中葉，纖維素用硝酸硝化后制成硝化纖維素，替代象牙制造臺球，但很脆，擊打時有爆裂聲。加入樟腦作為增塑劑，做成了俗稱成為“賽璐珞”的塑料。（2）第一種人工合成樹脂應(yīng)用苯酚和甲醛的縮合反應(yīng)制備成功了酚醛樹脂（PF）,由于電絕緣性好，被稱為“電木”。PF也是第一個工業(yè)化生產(chǎn)的合成樹脂。（3）是誰最早提出了高分子的概念1920年，Staudinger首先提出了高分子的概念。（4）HDPE和PP的合成方法是誰發(fā)明的KarlZieglerGuileNatta（5）是什么發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了近現(xiàn)代意義橡膠工業(yè)的誕生？充氣輪胎的發(fā)明不僅促進(jìn)了汽車工業(yè)的發(fā)展，推動了工業(yè)革命的進(jìn)程，也使橡膠的應(yīng)用得到了起飛。■樹脂、通用塑料、工程塑料的定義。樹脂：為半固態(tài)、固態(tài)或假固態(tài)的不定型有機(jī)物質(zhì)，一般是高分子物質(zhì)，透明或不透明。無固定熔點，有軟化點和熔融范圍，在應(yīng)力作用下有流動趨向。受熱、變軟并漸漸熔化，熔化時發(fā)粘，不導(dǎo)電，大多不溶于水，可溶于有機(jī)溶劑如乙醇、乙醚等，根據(jù)來源可分成天然樹脂、合成樹脂、人造樹脂，根據(jù)受熱后的餓性能變化可分成熱定型樹脂、熱固性樹脂，此外還可根據(jù)溶解度分成水溶性樹脂、醇溶性樹脂、油溶性樹脂。通用塑料：一般是指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價格低、性能一般，主要用于非結(jié)構(gòu)材料，通用塑料有五大品種，即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及ABS。它們都是熱塑性塑料。工程塑料的定義：工程塑料是指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。日本業(yè)界將它定義為“可以做為構(gòu)造用及機(jī)械零件用的高性能塑料，耐熱性在100°C以上，主要運用在工業(yè)上”。具有較高的力學(xué)性能，能夠經(jīng)受較寬的溫度變化范圍和較苛刻的環(huán)境條件，并在此條件下長時間使用，可作為結(jié)構(gòu)材料。■彈性體、天然橡膠、合成橡膠，通用橡膠、特種橡膠的定義。彈性體：橡膠(rubber)是一類線形柔性高分子聚合物。其分子鏈柔順性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大的變形，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。由于橡膠在寬溫度范圍內(nèi)(一50?150oC)具有高彈性，所以也被稱為彈性體(elastomer)。天然橡膠：從天然產(chǎn)膠植物中制取的橡膠。合成橡膠：合成橡膠是由人工合成的高彈性聚合物。也稱合成彈性體，是三大合成材料之一，其產(chǎn)量僅低于合成樹脂(或塑料)、合成纖維。通用橡膠：通用橡膠主要指用于輪胎制造和民用產(chǎn)品方面的橡膠，產(chǎn)量占合成橡膠的50%以上，主要包括丁苯橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠等。特種橡膠：也稱特種合成橡膠。指具有特殊性能和特殊用途能適應(yīng)苛刻條件下使用的合成橡膠。特種橡膠是指具有耐高溫、耐油、耐臭氧、耐老化和高氣密性等特點的橡膠，常用的有硅橡膠、各種氟橡膠、聚硫橡膠、氯醇橡膠、丁腈橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠和丁基橡膠等，主要用于要求某種特性的特殊場合。第二章熱塑性塑料第一節(jié)聚乙烯■總結(jié)LDPE、HDPE和LLDPE結(jié)構(gòu)性能區(qū)別。1、LDPE、HDPE和LLDPE的結(jié)構(gòu)區(qū)別LDPE:存在大量的長支鏈和短支鏈。HDPE:只有少量的短支鏈。LLDPE:短支鏈數(shù)目與LDPE相當(dāng)，但沒有長支鏈。2、LDPE、HDPE和LLDPE的性能區(qū)別結(jié)晶度,密度：LDPE<LLDPE<HDPE拉伸強(qiáng)度：LDPE<LLDPE<HDPE硬度：LDPE<LLDPE<HDPE抗蠕變性：LDPE<LLDPE<HDPE抗沖擊性：LDPE>LLDPE>HDPE耐環(huán)境應(yīng)力開裂性：HDPE<LDPE<<LLDPE熱性能PE耐熱性低HDT：HDPE>LLDPE>LDPEPE的導(dǎo)熱性在塑料里比較高HDPE>LLDPE>LDPE膨脹系數(shù)大HDPE<LLDPE<LDPE■從微觀結(jié)構(gòu)因素分析，為什么交聯(lián)PE的力學(xué)性能有大幅度的提高。通過交聯(lián)提高分子間作用力通過交聯(lián)，以及增加氫鍵。LLDPE的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能要高于HDPE和LDPE。因為支鏈的增加，密度的降低而獲得較大的改善。LLDPE的短支鏈比HDPE既短又長，在主鏈的每1000個碳原子有10—35個短支鏈，它還可以通過引入不同種類（從丙烯至1—辛稀）和不同數(shù)量（5%—20%）的共聚單體，而使它的短支鏈長度和數(shù)目可調(diào)，從而改變分子結(jié)構(gòu)，獲得新的性能。第二節(jié)聚丙烯（PP）■什么是PP的等規(guī)度？等規(guī)聚合物所占的重量百分比?！稣埛治鰹槭裁碢P的大球晶（需要自查文獻(xiàn)）會對性能造成不利的影響，如何避免？答：原因：大球晶的存在，孔隙度比較大，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，影響材料的性能。避免的方法：降低PP熔體的溫度和熔融時間，可以提高晶核數(shù)量從而降低球晶尺寸；提高冷卻速率降低球晶尺寸，但冷卻速率不能過高防止“皮心”結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生；提高加工剪切應(yīng)力，可以提高晶核數(shù)量從而降低晶核尺寸；加入成核劑，降低球晶尺寸。PP的等規(guī)度和分子量對PP力學(xué)性能——拉伸屈服強(qiáng)度、硬度、抗沖擊強(qiáng)度的影響，其機(jī)理是什么？答：等規(guī)度增大使拉伸屈服強(qiáng)度和硬度提高，抗沖擊強(qiáng)度降低。PP的分子量提高使拉伸屈服強(qiáng)度和硬度降低，抗沖擊強(qiáng)度提高。機(jī)理：等規(guī)度增加使PP的結(jié)晶度提高，而結(jié)晶度提高使材料的強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性、耐溶劑和氣液阻隔性能提高，韌性、抗沖擊性和透明性下降。PP的分子量提高使其結(jié)晶度降低所以結(jié)果與等規(guī)度增加相反。PP改性的方法有哪些？各種方法對PP性能的影響是什么？答：改性的方法：共聚、共混、填充和增強(qiáng)。共聚：（與乙烯的無規(guī)或嵌段共聚）增韌、提高耐寒性，但是強(qiáng)度和耐熱性降低。共混：（與HDPE共混或與EPR和TPE共混）增韌、提高耐寒性，但是強(qiáng)度和耐熱性降低；

（與聚酰胺共混）增韌、提高耐熱性、耐磨性和強(qiáng)度。填充：（粉末狀礦物填料）提高耐熱性、剛度、硬度；降低收縮和熱膨脹。增強(qiáng)：（玻璃纖維增強(qiáng)）大幅度提高耐熱性、剛度、硬度；降低收縮和熱膨脹?！鰹楹蜳P容易氧化降解，請查閱資料，需要闡述其機(jī)理。答：聚丙烯中側(cè)甲基的存在，使分子鏈上交替出現(xiàn)叔碳原子，而叔碳原子極易發(fā)生氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致聚丙烯的耐氧化性和耐輻射性差。機(jī)理：當(dāng)甲基與sp3雜化的飽和碳原子連接時,它就吸引鄰近碳原子上的成鍵電子而表現(xiàn)為吸電基；當(dāng)甲基與sp或sp2雜化的不飽和碳原子連接時,甲基里的成鍵電子就會受到不飽和碳原子的吸引而本身成為給電基。甲基導(dǎo)致臨近的叔碳原子得到電子，從而讓它更容易被氧化。非等規(guī)PP比等規(guī)PP更容易氧化第三節(jié)聚氯乙烯（PVC）■PVC熱穩(wěn)定性差的原因是什么？答：缺陷結(jié)構(gòu)和支鏈結(jié)構(gòu)的存在是PVC的熱穩(wěn)定性差。即氯乙烯單體和HC1的存在也使的PVC的熱穩(wěn)定性降低，不穩(wěn)定的氯原子和不飽和部位的存在也增加了PVC的熱不穩(wěn)定性?！鲢U鹽類、金屬皂類熱穩(wěn)定劑提高PVC熱穩(wěn)定性的原理是什么？答：鉛鹽熱穩(wěn)定劑是通過中和PVC內(nèi)的HC1來提高PVC的熱穩(wěn)定性的；金屬皂類穩(wěn)定劑是通過取代不穩(wěn)定的氯原子來提高PVC的熱穩(wěn)定性的?！鍪裁词墙饘僭眍惙€(wěn)定劑的協(xié)同效應(yīng)，其機(jī)理是什么？答：金屬皂類穩(wěn)定劑的協(xié)同作用：重金屬（鉛、鋅、鎘、亞錫）與脂肪酸合成的皂類、以及堿土金屬（鎂、鈣、鍶、鋇）與脂肪酸合成的皂類，兩者共同對PVC進(jìn)行的穩(wěn)定效應(yīng)。機(jī)理：+BaCl2機(jī)理：+BaCl2■什么是PVC的反增塑效應(yīng)？請判斷PP和HDPE中會有反增塑效應(yīng)嗎？反增塑效應(yīng)：在pvc中加入增塑劑可增加分子間的活動能力，提高柔順性。然而，在硬質(zhì)PVC中加入少量增塑劑，會出現(xiàn)“反增塑效應(yīng)”。PP和HDPE不會有反增塑效應(yīng)。■潤滑劑的作用是什么？內(nèi)外潤滑劑各有什么特點？潤滑劑可以減少加工中樹脂顆粒間和熔體聚合物分子間摩擦產(chǎn)生的熱效應(yīng)，避免塑料對加工設(shè)備金屬表面的黏著。內(nèi)潤滑的特點：與PVC相容性好，碳鏈長度短，能夠減少分子間的極性作用力。外潤滑的特點：與PVC相容性不好，碳鏈長度長，在加工設(shè)備表面與熔體間形成潤滑膜。第四節(jié)聚苯乙烯（PS）類樹脂■比較比較PE、PP、PVC和PS四種通用樹脂的分子結(jié)構(gòu)特征及聚集態(tài)特征的異同。根據(jù)它們微觀結(jié)構(gòu)特征的異同分析比較、它們性能特點上的異同。性能特點包括：（1）拉伸強(qiáng)度；（2）抗沖擊性能；（3）耐熱性（抗熱變形能力）；（4）熱穩(wěn)定性；（5）透明性；（6）絕緣性；（7）耐溶劑和化學(xué)藥品性；（8）阻燃性。名稱PEPPPVCPS分子結(jié)構(gòu)特征分子鏈非常柔順，結(jié)構(gòu)單元對稱規(guī)整。按照分子結(jié)構(gòu)等規(guī)度的不同分為等規(guī)PP，間規(guī)PP,無規(guī)PPPVC是VCM單體多數(shù)以頭-尾結(jié)構(gòu)相聯(lián)的線形聚合物。PS是幾乎無規(guī)的高分子；PS是線形高分子，存在著少量的短支鏈。側(cè)苯基具有很大的空間位阻，造成PS分子鏈很僵硬，Tg?100°C。聚集態(tài)特征結(jié)晶度很高，存在大量的結(jié)晶相和少量的無定形結(jié)構(gòu)并存。分子間作用力弱。等規(guī)PP在使用溫度范圍內(nèi)是大量結(jié)晶和無定形結(jié)構(gòu)共存。PVC是含有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)的無定形聚合物由PVC鏈上的間規(guī)短鏈段形成的微晶，結(jié)晶度無規(guī)PS乙烯是完全無定形的聚合物在5?25%之間。拉伸強(qiáng)度較低較好較好較好抗沖擊性能良好差差差耐熱性差良好差差熱穩(wěn)定性差差差差透明性差差較好絕緣性優(yōu)異優(yōu)異優(yōu)異良好耐溶劑和化學(xué)藥品性優(yōu)異優(yōu)異較好較好阻燃性差差較好差■ABS是什么，它的三個部分各有什么功能？ABS樹脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。丙烯腈—使聚合物耐化學(xué)腐蝕，提高制品的拉伸強(qiáng)度、硬度和耐熱性。丁二烯—使聚合物呈現(xiàn)橡膠狀彈性、提高抗沖擊性能。苯乙烯—使得聚合物高溫流動性好，便于成型加工，且可改善制品的表面光潔度?！稣埻ㄟ^査閱文獻(xiàn)回答下列問題：（a）“ABS合金共混物”指的是什么？（b）目前已經(jīng)商業(yè)化的ABS合金主要有幾種？它們的性能特點是什么？從中自選一種闡述使其具備新的性能特點的原因或機(jī)制是什么？ABS合金/共混物是指把ABS合金和其他聚合物共混以獲得較好的沖擊強(qiáng)度、耐熱性，耐化學(xué)腐蝕性，或者阻燃性、抗靜電性，或降低成本等的新型共混材料。主要有ABS/PC,ABS/PVC,ABS/PA,ABS/PMMA,ABS/SMA等ABS/PC合金在性能上可形成互補(bǔ)，與ABS相比，提高了耐熱性、耐沖擊性；與PC相比,提高了流動性,改善了加工性能,減小了制品對應(yīng)力的敏感性,并降低了生產(chǎn)成本因此近年來ABS/PC合金在汽車、電子、辦公設(shè)備等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。第五節(jié)聚酰胺■寫出尼龍6、尼龍66、尼龍610和尼龍1010的重復(fù)鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)。尼龍6（聚己內(nèi)酯）：[-NH-（CH2）5－CO]－；尼龍66(聚己二酰己二胺)：[-NH(CH2)6—NHCO(CH2)4CO]—尼龍610(聚癸二酰己二胺)：[-NH(CH2)6－NHCO(CH2)8CO]－；尼龍1010(聚癸二酰癸二胺)：[-NH(CH2)10—NHCO(CH2)8CO]—影響尼龍吸水率的主要因素是什么？為什么尼龍吸水后、力學(xué)性能會發(fā)生顯著的變化？1、酰胺基團(tuán)的密度，基本隨酰胺基團(tuán)的密度增大而增大2、尼龍零件一般是注塑成型的。由于流動性較差，需要較大的注射壓力，這樣導(dǎo)致得到的零件具有較大的內(nèi)應(yīng)力。尼龍具有吸潮的性能，吸潮后內(nèi)部微結(jié)構(gòu)被軟化，應(yīng)力大大降低。外在的變現(xiàn)就是剛度降低、韌性增加。芳香族聚酰胺具有高強(qiáng)度、高模量及耐高溫的原因，透明聚酰胺的原理是什么？1、分子骨架上含有芳環(huán)的聚酰胺稱為芳香族聚酰胺。苯環(huán)與酰胺基團(tuán)交替排列，苯環(huán)自身具有剛性，苯環(huán)與酰胺基團(tuán)共扼作用(在對位芳綸中更強(qiáng))，酰胺基團(tuán)間的氫鍵作用。一高強(qiáng)度、高模量及耐高溫2、造成PA不透明的原因是PA的結(jié)晶性。透明PA就是在PA分子鏈上引入側(cè)基，破壞鏈的規(guī)整性，使其不能結(jié)晶。第六章聚碳酸酯■分析比較造成PE、PS和PC容易發(fā)生應(yīng)力開裂原因的異同點。PE：脂肪烴、醇類等化學(xué)物質(zhì)能夠降低PE內(nèi)聚能，造成應(yīng)力開裂。PS：在成型過程中，分子鏈易取向，但由于聚苯乙烯分子鏈上側(cè)基的苯環(huán)，解取向比較困難，故制品存在殘留應(yīng)力，就造成產(chǎn)品容易出現(xiàn)應(yīng)力開裂。PC：1、在成型過程中，分子鏈取向，但由于聚碳酸酯分子主鏈上具有大量苯環(huán)，解取向比較困難，故制品殘留應(yīng)力大，就造成產(chǎn)品容易出現(xiàn)應(yīng)力開裂。2、耐溶劑性較差，在四氯化碳等溶劑中，PC容易發(fā)生應(yīng)力開裂。■分析比較PC、PA、ABS和具有高抗沖擊性能的微觀結(jié)構(gòu)原因。PC：是由進(jìn)入和未進(jìn)入原纖維結(jié)構(gòu)高分子組成的無定形高分子材料。由原纖維混亂交錯形成的疏松三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是整個材料的增強(qiáng)骨架，其間存在較多的微孔隙。當(dāng)受到外力沖擊時，原纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的滑移和微孔隙本身發(fā)生變形都能夠吸收沖擊能量，并且醚鍵的存在使PC分子鏈具有一定的柔順性，因此PC具有很高的抗沖擊強(qiáng)度。PA：聚酰胺分子鏈上存在大量的亞甲基，使得分子鏈比較柔順，因而具有較高的韌性。ABS：ABS中聚丁二烯鏈段使聚合物呈現(xiàn)橡膠狀韌性，能夠吸收外界沖擊能量，并抑制銀紋的發(fā)展。第七節(jié)聚四氟乙烯概況請從分子結(jié)構(gòu)角度分析PTFE為什么具有耐高低溫、耐腐蝕和不黏附的特點？為什么各項力學(xué)性能很低？聚四氟乙烯樹脂是四氟乙烯的均聚物。PTFE的分子結(jié)構(gòu)如下：PTFE的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：結(jié)晶度高，一般在55?75%范圍，最高可達(dá)93?97%。低于19°C時是三斜晶形；高于19C時是六方晶系，熔點為320?345C。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg