1、高分子科學(xué)導(dǎo)論思考題集答題要點(diǎn)第1 講 高分子科學(xué)緒論(1) 在酯化反應(yīng)中丙三醇、乳酸、均苯四甲酸二酐中分別有幾個(gè)官能度？OHOHOHCH2-CH-CH2 OHCH(CH3)COOH答題要點(diǎn)：對(duì)于反應(yīng)物的官能度而言，應(yīng)從反應(yīng)物有幾個(gè)官能團(tuán)或反應(yīng)位點(diǎn)參與了反應(yīng)，例如醇酸樹脂的制備中，丙三醇（甘油）兩個(gè)伯羥基先進(jìn)行酯化反應(yīng)形成線形預(yù)聚物，此時(shí)的反應(yīng)官能度為2，而在固化過(guò)程中，仲羥基進(jìn)一步被酯化形成交聯(lián)的熱固性樹脂，此時(shí)丙三醇的官能度為3。酚醛樹脂制備中苯酚也具有類似的機(jī)理，苯環(huán)的2位和6位先進(jìn)行反應(yīng)形成線形預(yù)聚物，4位進(jìn)一步與甲醛反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)固化。同理，題中乳酸和均苯四甲酸酐的官能度分別為2和4。

2、(2) 交聯(lián)聚合物具有什么樣的特性？ 答題要點(diǎn)：交聯(lián)高分子不能熔融也不會(huì)溶解，只能在一定程度上軟化和溶脹，這為加工和回收二次處理帶來(lái)一定的困難，但相應(yīng)的，交聯(lián)也會(huì)賦予聚合物一些特殊的性能，例如消除永久變形。(3) 分子量為10000的線形聚乙烯（CH2-CH2）、聚丙烯（CH2-CHCH3）、聚氯乙烯（CH2-CHCl）、聚苯乙烯（CH2-CHC6H5）的聚合度Dp分別為多少？答題要點(diǎn)：加聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)單元與單體相比，僅僅是電子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，而元素組成是一致的，也就是說(shuō)其結(jié)構(gòu)單元與單體的分子量是一致的?？s聚產(chǎn)物結(jié)構(gòu)單元的分子量等于單體分子量的和減去低分子量縮合副產(chǎn)物的分子量。由于以上聚合物均為

3、加聚產(chǎn)物，因此其Dp=分子量/結(jié)構(gòu)單元分子量，即分別為357、238、160、96。(4) 下列那些聚合物是熱塑性的：硫化橡膠，尼龍、酚醛樹脂，聚氯乙烯，聚苯乙烯？答題要點(diǎn)：尼龍、聚氯乙烯、聚苯乙烯(5) PBS是丁二醇與丁二酸的縮聚產(chǎn)物，其可能的端基結(jié)構(gòu)是什么？答題要點(diǎn)：縮聚反應(yīng)“condensation polymerization”通常是官能團(tuán)間的反應(yīng)，兩種化合物的官能團(tuán)之間發(fā)生縮合反應(yīng)，以化學(xué)鍵將二者連接起來(lái)，根據(jù)官能團(tuán)種類的不同，同時(shí)還有水、醇、氨、氯化氫等低分子量副產(chǎn)物產(chǎn)生。對(duì)于縮聚反應(yīng)而言，端基與單體的類型和比例有直接關(guān)系，PBS的端基應(yīng)為羥基和/或羧基。(6) PVA（聚乙烯醇

4、）的結(jié)構(gòu)式如下所示，請(qǐng)按標(biāo)準(zhǔn)命名法加以命名。OH( CH2-CH )n答題要點(diǎn)：聚（1-羥基乙烯）(7) 談?wù)勛约簩?duì)高分子的認(rèn)識(shí)答題要點(diǎn)：略第一章 高分子合成與化學(xué)性能(1) 端基分別為酰氯（-COCl）和羥基（-OH）的單體可以發(fā)生縮聚反應(yīng)生成聚酯，這個(gè)反應(yīng)放出的小分子副產(chǎn)物是什么？答題要點(diǎn)：副產(chǎn)物為氯化氫HCl?？s聚反應(yīng)通常都是可逆反應(yīng)，反應(yīng)中生成的低分子量副產(chǎn)物在未析出反應(yīng)體系前仍可能與縮聚物發(fā)生解聚反應(yīng)，因此在縮聚反應(yīng)過(guò)程中通常都需要及時(shí)除去小分子副產(chǎn)物，以保證反應(yīng)平衡向聚合方向移動(dòng)。例如當(dāng)副產(chǎn)物是水或甲醇時(shí)可以采用減壓的方法使之快速被除去，當(dāng)副產(chǎn)物是氯化氫時(shí)可以采用加入堿性的縛酸劑，

5、如三乙胺、吡啶、碳酸鈣等使之生成鹽。(2) 連鎖聚合中包含哪些基元反應(yīng)？答題要點(diǎn)：連鎖聚合（chain polymerization）中需要能提供活性中心的引發(fā)劑，活性中心可以是自由基“free radical”、陽(yáng)離子“cation”或陰離子“anion”，因此又可分為自由基聚合、陽(yáng)離子聚合和陰離子聚合。此外從機(jī)理上來(lái)說(shuō)，配位聚合“coordination polymerization”也屬于連鎖聚合的范疇。其反應(yīng)的活性中心就是金屬與單體中的N、O、雙鍵等形成的配位中間體。配位聚合的鏈引發(fā)增長(zhǎng)反應(yīng)包括兩步：第一步，單體與催化劑配位并活化；第二步，被活化的單體在過(guò)渡金屬與配體M-R中間插入而聚

6、合，因而常稱為插入聚合。連鎖聚合的特征是整個(gè)聚合過(guò)程由鏈引發(fā)（chain initiation）、鏈增長(zhǎng)（chain propagation）、鏈轉(zhuǎn)移（chain transfer）、鏈終止（chain termination）等基元反應(yīng)組成，各個(gè)基元反應(yīng)中必須有活性中心的參與，而且各個(gè)基元反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征有較大的差異。鏈引發(fā)是活性中心的形成，單體只能與活性中心反應(yīng)生成新的活性中心，單體之間不能反應(yīng)，隨著活性中心的終止，反應(yīng)也將停止。反應(yīng)體系由單體、高分子量聚合物和微量引發(fā)劑組成，沒有分子量遞增的中間產(chǎn)物，類似鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一般來(lái)說(shuō)不飽和烴類單體（如烯烴、二烯烴、炔烴等）聚合以及內(nèi)酯、交酯等環(huán)狀單

7、體的開環(huán)聚合均為連鎖聚合。(3) 偶合終止與歧化終止的聚合產(chǎn)物在分子量上有什么區(qū)別？答題要點(diǎn)：如果兩個(gè)鏈自由基相互偶合作用形成一個(gè)新的化學(xué)鍵，即稱為偶合終止，這時(shí)高分子的平均聚合度為鏈自由基平均聚合度的兩倍，大分子兩端均為引發(fā)劑殘基；而如果一個(gè)鏈自由基的原子被另一個(gè)鏈自由基奪取，分別形成含飽和端基和不飽和端基的高分子，稱為歧化終止，這時(shí)高分子的平均聚合度與鏈自由基平均聚合度相同，每個(gè)大分子只有一端為引發(fā)劑殘基。(4) 從纖維素制備醋酸纖維素，產(chǎn)物的分子量和聚合度與原料相比有什么樣的變化趨勢(shì)？答題要點(diǎn)：對(duì)比纖維素與醋酸纖維素，其聚合度沒有變化，但結(jié)構(gòu)單元中增加了13個(gè)醋酸酯基團(tuán)，因而整體的分子量

8、有所增加；同理控制三醋酸纖維素的水解程度可以得到二醋酸纖維素、一醋酸纖維素、和純纖維素，這些反應(yīng)均為分子量降低但聚合度降低的反應(yīng)。(5) A和B是兩種內(nèi)酯單體，如果采用羥基化合物為引發(fā)劑開環(huán)聚合可以制備端基為羥基的聚合產(chǎn)物?，F(xiàn)需要制備兩端為A鏈段，中間為B鏈段的嵌段共聚物，也稱為ABA型三嵌段共聚物，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一條合成路線來(lái)制備這種共聚物。答題要點(diǎn)：對(duì)于內(nèi)酯或交酯等環(huán)酯類單體在配位金屬催化劑催化下的開環(huán)聚合通常是以配位插入機(jī)理進(jìn)行，以PPDO為例：合成路線可以有多種，例如可以首先以R-OH引發(fā)A單體開環(huán)聚合得到R-(A)n-OH預(yù)聚物，由于其分子鏈末端仍保留有羥基，可以以其為大分子引發(fā)劑繼續(xù)引發(fā)B

9、單體開環(huán)聚合得到R-(A)n-(B)m-OH預(yù)聚物，進(jìn)而再以其為大分子引發(fā)劑引發(fā)A開環(huán)聚合得到ABA三嵌段的共聚物：R-(A)n-(B)m-(A)n-OH。又例如，可以以雙羥基化合物HO-R-OH為引發(fā)劑引發(fā)B開環(huán)聚合得到雙端羥基的HO-(B)n-R-(B)n-OH預(yù)聚物，在以其為大分子引發(fā)劑引發(fā)A開環(huán)聚合得到三嵌段共聚物。此外還可以通過(guò)端基官能化的預(yù)聚物之間的擴(kuò)鏈反應(yīng)等方法制備。(6) 簡(jiǎn)要分析老化與降解之間的關(guān)系。答題要點(diǎn)：聚合物聚合度變小的化學(xué)反應(yīng)總稱為降解“degradation”反應(yīng)，包括解聚和無(wú)規(guī)斷鏈。老化是指聚合物在使用過(guò)程中受到各種物理化學(xué)因素（例如：力、熱、光、電、氧化、酸堿

10、等）的影響而造成物理性能的下降。老化過(guò)程中的主要反應(yīng)是降解，但有時(shí)一些聚合度不變或增加的反應(yīng)也會(huì)造成材料性能的不利變化，例如一些氧化和交聯(lián)反應(yīng)等，因此這些反應(yīng)也歸屬于老化反應(yīng)。(7) 研究高分子的降解與回收具有什么樣的意義？答題要點(diǎn)：降解在廢棄高分子的回收中有著非常重要的作用，通過(guò)熱解聚反應(yīng)直接得到單體或者通過(guò)熱裂解無(wú)規(guī)斷鏈得到低分子量烷烴、烯烴油品都是將廢棄聚合物回收再生轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏梦镔|(zhì)的重要手段。目前聚合物熱降解研究已成為聚合物回收中的重要方向。(8) 簡(jiǎn)要敘述高分子合成與分子設(shè)計(jì)的原則。答題要點(diǎn)：略第二章 高分子的結(jié)構(gòu)與性能(1) 聚乙烯的齊聚物（聚合度低于10）是什么狀態(tài)的物質(zhì)？答題要點(diǎn)

11、：聚合度低于十或二十的聚合物一般稱為齊聚物或低聚物“Oligomer”，因此對(duì)于聚乙烯來(lái)說(shuō)其齊聚物即為相應(yīng)碳原子數(shù)的烷烴，根據(jù)碳原子數(shù)的不同通常表現(xiàn)為氣態(tài)或液態(tài)。(2) 高分子的構(gòu)造（constitution）、構(gòu)型（configuration）、構(gòu)象（conformation）分別具有什么含義？答題要點(diǎn)：構(gòu)造“constitution”即是指高分子鏈中原子的種類和排列，取代基和端基種類，單體單元排列順序，支鏈類型和長(zhǎng)度等化學(xué)結(jié)構(gòu)信息。構(gòu)型“configuration”是指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列，是對(duì)分子鏈中相鄰原子間相對(duì)位置的描述。要改變分子的構(gòu)型必須經(jīng)過(guò)化學(xué)鍵的斷裂和重

12、建。構(gòu)象“conformation”是指分子鏈中由單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)所形成的原子（或基團(tuán)）在空間的幾何排列圖像。(3) 高分子的結(jié)晶具有什么特點(diǎn)，與小分子相比有何異同？答題要點(diǎn)：高分子與小分子結(jié)晶都是分子的有序排列過(guò)程，同樣需要經(jīng)歷晶核的形成和晶體生長(zhǎng)的過(guò)程。兩者的不同之處在于：高分子常見的結(jié)晶形態(tài)為圓球狀晶體，稱為“球晶”（spherulite）。一方面，由于高分子的分子量大，分子鏈長(zhǎng)，分子鏈間的相互作用大，導(dǎo)致高分子鏈的運(yùn)動(dòng)比小分子困難，尤其是對(duì)剛性分子鏈或帶龐大側(cè)基的、空間位阻大的分子鏈，所以，高分子的結(jié)晶速度一般比小分子慢；另一方面，由于高分子分子鏈結(jié)構(gòu)和分子量的不均一性，以及在結(jié)晶過(guò)程中由于

13、高分子鏈的運(yùn)動(dòng)松馳時(shí)間長(zhǎng)，分子鏈的遷移速度慢，使得高分子很難形成結(jié)構(gòu)完整的晶體，也無(wú)法得到完全結(jié)晶的高分子材料，高分子材料一般以結(jié)晶部分與無(wú)定形部分共存的狀態(tài)存在。無(wú)定型區(qū)也被稱為非晶區(qū)。由于這種高分子鏈運(yùn)動(dòng)的松弛特性，高分子材料的結(jié)晶相比小分子需要更高的過(guò)冷度，也就是說(shuō)高分子的結(jié)晶溫度Tc通常都大大低于熔融溫度Tm。研究高分子結(jié)晶的方法主要包括：差示量熱掃描（DSC）、X-射線衍射（XRD）、偏光顯微鏡（POM）等等。(4) 以下高分子哪些具有順序異構(gòu)體，哪些具有立構(gòu)異構(gòu)體？聚乙烯（CH2-CH2）、聚丙烯（CH2-CHCH3）、聚苯乙烯（CH2-CHPh）、聚氯乙烯（CH2-CHCl）、聚

14、偏氯乙烯（CH2-CCl2）、聚四氟乙烯（CF2-CF2）。答題要點(diǎn)：不對(duì)稱烯類單體的聚合物具有順序異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)單元中含手性碳的聚合物具有立構(gòu)異構(gòu)體。因此以上聚合物中具有順序異構(gòu)體的包括：聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯；具有立構(gòu)異構(gòu)體的包括：聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯。(5) 高分子的力學(xué)三態(tài)是什么？在不同狀態(tài)下的高分子具有什么樣的特性。答題要點(diǎn)：非晶態(tài)高分子在恒定外力作用下，等速升溫過(guò)程中，測(cè)定試樣形變隨溫度的變化，即可得到該試樣的溫度-形變曲線（或稱熱-機(jī)械曲線）。非晶態(tài)聚合物典型的熱-機(jī)械曲線如下圖，從圖中可以看出曲線存在兩個(gè)斜率突變區(qū)，這兩個(gè)突變區(qū)把熱-機(jī)械曲線分為三個(gè)區(qū)域，分

15、別對(duì)應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài)，三種狀態(tài)的性能與分子運(yùn)動(dòng)特征各有不同。從左至右分別為玻璃態(tài)“glass state”、高彈態(tài)“high elastic state”（或橡膠態(tài)“rubbery state”）、粘流態(tài)“viscous state”，俗稱為“力學(xué)三態(tài)”。非晶聚合物的力學(xué)三態(tài)在區(qū)域I，溫度低，鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，只有側(cè)基、鏈節(jié)、鏈長(zhǎng)、鍵角等的局部運(yùn)動(dòng)，因此高分子在外力作用下的形變小，具有虎克彈性行為：形變?cè)谒查g完成，當(dāng)外力除去后，形變又立即恢復(fù)，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學(xué)狀態(tài)與無(wú)機(jī)玻璃相似，稱為玻璃態(tài)。由玻璃態(tài)向高彈態(tài)發(fā)生突變的區(qū)域叫玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，玻璃態(tài)開始向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

16、“glass transition temperature”，以Tg表示。Tg是高分子鏈段運(yùn)動(dòng)剛被凍結(jié)的溫度，而高分子鏈段運(yùn)動(dòng)是通過(guò)主鏈單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此Tg與高分子鏈的柔順性相關(guān)，分子鏈柔順性越好，Tg越低，分子鏈柔順性越差，Tg越高。Tg是非晶聚合物作為塑料使用的最高溫度，作為橡膠使用的最低溫度。隨著溫度的升高，鏈段運(yùn)動(dòng)逐漸“解凍”，形變逐漸增大，當(dāng)溫度升高到某一程度時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)得以充分發(fā)展，形變發(fā)生突變，進(jìn)入?yún)^(qū)域II，這時(shí)即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大的形變，并且當(dāng)外力除去后，形變又可逐漸恢復(fù)。這種受外力作用能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱高彈性，相應(yīng)的力學(xué)

17、狀態(tài)稱高彈態(tài)。 當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定程度時(shí)，在外力作用下，由于鏈段運(yùn)動(dòng)劇烈，導(dǎo)致整個(gè)分子鏈質(zhì)量中心發(fā)生相對(duì)位移，高分子完全轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃铺菨{一樣的粘性流體，這時(shí)試樣的形變不再可逆，這種力學(xué)狀態(tài)即稱為粘流態(tài)。高彈態(tài)開始向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為粘流溫度，以Tf表示，其間的形變突變區(qū)域稱為粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)。分子量越大，Tf越高。交聯(lián)聚合物由于分子鏈間有化學(xué)鍵連接，不能發(fā)生相對(duì)位移，不出現(xiàn)粘流態(tài)。對(duì)于有一定結(jié)晶度的結(jié)晶高分子，由于晶區(qū)的存在限制了形變，因此在晶區(qū)熔融之前，半結(jié)晶的高分子整體不表現(xiàn)出高彈態(tài)。對(duì)于結(jié)晶高分子能否觀察到高彈態(tài)取決于非晶區(qū)的Tf是否大于晶區(qū)的Tm，若Tm>Tf，則當(dāng)晶區(qū)熔融后，非晶

18、區(qū)已進(jìn)入粘流態(tài)，不呈現(xiàn)高彈態(tài)；若Tm<Tf，晶區(qū)熔融后，高分子處于非晶區(qū)的高彈態(tài)，只有當(dāng)溫度繼續(xù)升高大于Tf時(shí)才進(jìn)入粘流態(tài)。(6) 高分子的溶解過(guò)程有什么樣的特點(diǎn)？影響高分子溶解性能的主要因素有哪些？答題要點(diǎn)：由于聚合物分子量大，具有多分散性，可有線形、支化和交聯(lián)等多種分子形態(tài)，聚集態(tài)又可表現(xiàn)為晶態(tài)、非晶態(tài)等，因此高分子的溶解現(xiàn)象比小分子化合物復(fù)雜得多，具有許多與小分子化合物溶解不同的特性：高分子的溶解是一個(gè)緩慢過(guò)程，包括兩個(gè)階段。首先是溶脹“swelling”，由于高分子鏈與溶劑分子大小相差懸殊，溶劑分子向聚合物滲透快，而高分子向溶劑擴(kuò)散慢，因此溶劑分子逐漸向高分子鏈間的空隙滲入，使之

19、體積脹大，但整個(gè)分子鏈還不能做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，因而無(wú)法完全溶解；當(dāng)溶脹過(guò)程達(dá)到一定程度后，隨著溶劑分子的不斷滲入，高分子鏈間的空隙增大，加之滲入的溶劑分子還能通過(guò)與高分子結(jié)構(gòu)單元的分子間相互作用使高分子鏈溶劑化，從而削弱了高分子鏈間自身的相互作用，使鏈段運(yùn)動(dòng)性不斷增加，直至脫離其他鏈段的相互作用，轉(zhuǎn)入溶解“dissolution”。當(dāng)所有的高分子都進(jìn)入溶液后，溶解過(guò)程方告完成。高分子的溶解度“solubility”除了與本身的化學(xué)特性有關(guān)外，還與分子量有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，分子量越大，溶解度越小。此外高分子的極性、結(jié)晶性和分子鏈有序性等也對(duì)溶解度有很大影響。由于非極性晶態(tài)聚合物中分子鏈之間排列緊密，相互作

20、用強(qiáng)，溶劑分子難以滲入，因此在室溫條件下只能微弱溶脹，只有升溫到其熔點(diǎn)附近，使其晶態(tài)結(jié)構(gòu)熔化為非晶態(tài)，才能進(jìn)而發(fā)生溶解，如線形聚乙烯；極性較強(qiáng)的晶態(tài)聚合物由于可與極性溶劑之間形成較強(qiáng)的相互作用，逐漸破壞晶格，使溶解得以進(jìn)行。但對(duì)于一些氫鍵作用較強(qiáng)的聚合物，例如聚乙烯醇、纖維素等，大量氫鍵的存在使得分子鏈間作用力非常強(qiáng)，溶解性反而大幅下降。(7) 簡(jiǎn)要敘述粘流溫度Tf、熔點(diǎn)Tm、熱分解溫度Td之間的大小關(guān)系對(duì)聚合物熔融加工的影響。答題要點(diǎn)：聚合物在進(jìn)入粘流態(tài)后，即高于晶態(tài)高分子的Tm、非晶態(tài)高分子的Tf時(shí)才能進(jìn)行熱塑性加工，因此加工溫度應(yīng)高于Tm和Tf；另一方面聚合物加工時(shí)應(yīng)避免熱降解發(fā)生，即T

21、d應(yīng)高于其Tf和Tm，否則需加入增塑劑、熱穩(wěn)定劑等添加劑來(lái)輔助加工。第三章 高分子的表征與分析(1) 為什么要對(duì)高分子進(jìn)行表征與分析？答題要點(diǎn)：（略）(2) 如何理解平均分子量的概念，高分子的分子量對(duì)性能有何重要影響？答題要點(diǎn)：高分子不是由單一分子量的化合物所組成，即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學(xué)組成相同、分子量不等、結(jié)構(gòu)不同的同系聚合物的混合物所組成。這種高分子的分子量不均一的特性，就稱為分子量的多分散性。因此一般測(cè)得的高分子的分子量都是平均分子量，聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同。高分子的平均分子量包括數(shù)均分子量Mn、重均分子量Mw、Z均分子量Mz和粘均分子量Mv。一般來(lái)說(shuō)

22、：a）Mz > Mw > Mv > Mn，Mv略低于Mwb）Mn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分對(duì)Mn影響較大c）Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分對(duì)Mw影響較大d）一般用Mw來(lái)表征聚合物比Mn更恰當(dāng)，因?yàn)榫酆衔锏男阅苋鐝?qiáng)度、熔體粘度更多地依賴于樣品中較大的分子。單獨(dú)一種平均分子量不足以表征聚合物的性能，還需要了解分子量多分散性的程度，分子量分布通常以分子量分布指數(shù)表示：即重均分子量與數(shù)均分子量的比值，Mw/Mn。平均分子量與分子量分布對(duì)高分子材料性能有重要影響。高聚物的分子量只有達(dá)到某數(shù)值后，才能表現(xiàn)出一定的物理性能。但當(dāng)大到某程度后，分子量再增加，除

23、其它性能繼續(xù)再增加外，機(jī)械強(qiáng)度變化不大。由于隨著分子量的增加，聚合物分子間的作用力也相應(yīng)增加，使聚合物高溫流動(dòng)粘度也增加，這給加工成型帶來(lái)一定的困難。因此，聚合物的分子量大小，應(yīng)兼顧使用和加工兩方面的要求。不同用途的聚合物應(yīng)有其合適的分子量分布。(3) 下圖為聚乳酸的紅外譜圖和結(jié)構(gòu)式，試分析主要吸收的歸屬。答題要點(diǎn)：（略）(4) 測(cè)定高分子分子量的常用方法有哪些？每種方法所測(cè)定得到的分子量分別是什么？其中那種方法可以測(cè)定分子量分布？答題要點(diǎn)：測(cè)量高分子分子量的常用方法包括：特性粘度、凝膠滲透色譜（GPC）、激光光散射等。其中，激光光散射法測(cè)定得到的是重均分子量、特性粘度測(cè)定得到的是粘均分子量，

24、而凝膠滲透色譜可以同時(shí)獲得聚合物的重均分子量、數(shù)均分子量和分子量分布。(5) 使用Mark-Houwink方程計(jì)算高分子粘均分子量時(shí)常數(shù)K和a受什么條件的影響？答題要點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)聚合物、溶劑和溫度確定后，在一定的稀溶液范圍內(nèi)，溶液的特性粘度僅與聚合物的分子量相關(guān)，滿足以下經(jīng)驗(yàn)公式： = KMa上式稱為Mark-Houwink方程。對(duì)于特定的聚合物，在一定的分子量范圍內(nèi)，K和a是與分子量無(wú)關(guān)的常數(shù)，但與溶劑和溫度直接相關(guān)，因此進(jìn)行特性粘數(shù)測(cè)定時(shí)需要按公式所規(guī)定的溶劑和溫度進(jìn)行。(6) 通過(guò)核磁分析，可以得到高分子哪些方面的信息？答題要點(diǎn)：核磁共振在有機(jī)化學(xué)中應(yīng)用非常廣泛，也是研究高分子一級(jí)結(jié)

25、構(gòu)（包括近程結(jié)構(gòu)與遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)）的有力工具，即使化學(xué)結(jié)構(gòu)未改變，只要化學(xué)環(huán)境發(fā)生了變化就可以在核磁譜圖中反映出來(lái)。除了對(duì)基本的結(jié)構(gòu)單元化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定外，還可以得到關(guān)于端基、共聚單元比例、聚合物分子量、結(jié)構(gòu)單元鏈接方式、空間立構(gòu)、雙烯類聚合物順反異構(gòu)等信息。(7) Tensile strength 和 elongation at breaking 是表征高分子哪種性能的指標(biāo)？答題要點(diǎn)：Tensile strength是抗拉強(qiáng)度、elongation at breaking是斷裂伸長(zhǎng)率，都是反映高分子材料拉伸性能的指標(biāo)。(8) 測(cè)定高分子玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？答題要點(diǎn)：當(dāng)高分子發(fā)

26、生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，許多物理性能都發(fā)生急劇變化，因此通過(guò)觀測(cè)和量度這些特殊的物理性能轉(zhuǎn)變，就可以對(duì)其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）進(jìn)行測(cè)定。除了傳統(tǒng)的膨脹計(jì)法、折光率法等方法，目前最為常用，也最為靈敏的測(cè)量方法包括差示量熱掃描（Differential Scanning Calorimeter, DSC）和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（dynamic mechanical analysis, DMA）。(9) 研究高分子的流變性能有什么意義？答題要點(diǎn)：從合成方面來(lái)說(shuō)，很多聚合反應(yīng)涉及到本體聚合，隨著產(chǎn)物分子量的增加，反應(yīng)體系的粘度也隨之升高，使得攪拌、傳熱、測(cè)溫等過(guò)程都受到很大影響。對(duì)高分子流變性能的研究可以指導(dǎo)聚合反應(yīng)

27、裝置和聚合反應(yīng)工藝的設(shè)計(jì)，可以提高反應(yīng)效率、降低能耗、獲得具有優(yōu)良性能的產(chǎn)物。 研究高分子的流變性能對(duì)評(píng)定其加工性能、分析加工過(guò)程、正確選擇加工工藝條件、指導(dǎo)配方設(shè)計(jì)均有重要意義。例如：通過(guò)控制冷卻水溫及其與口模之間的距離，可使聚合物擠出成型尺寸發(fā)生改變；通過(guò)加工溫度、剪切速率的改變可以改變共混體系的混合狀態(tài)。 對(duì)設(shè)計(jì)加工機(jī)械和模具有指導(dǎo)作用。例如：應(yīng)用流變學(xué)知識(shí)所建立的聚合物在單螺桿中熔化的數(shù)學(xué)模型，可預(yù)測(cè)單螺桿塑化擠出機(jī)的熔化能力；根據(jù)聚合物的流變數(shù)據(jù)對(duì)口模進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便擠出光滑的制品和有效地控制制品的尺寸。(10) 透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）有什么異同？答題要點(diǎn)：

28、與光學(xué)顯微鏡相比，電子顯微鏡用電子束代替了可見光，用電磁透鏡代替了光學(xué)透鏡并使用熒光屏將肉眼不可見的電子束成像。透射電鏡是以電子束透過(guò)樣品經(jīng)過(guò)聚焦與放大后所產(chǎn)生的物像， 投射到熒光屏上或照相底片上進(jìn)行觀察。而掃描電鏡是用極細(xì)的電子束在樣品表面掃描，將產(chǎn)生的二次電子用特制的探測(cè)器收集，形成電信號(hào)運(yùn)送到顯像管，在熒光屏上顯示樣品物體表面的立體構(gòu)像，可攝制成照片。第四章 熱塑性聚合物(1) 高分子的側(cè)基對(duì)材料的剛性有很大的影響，試根據(jù)高分子結(jié)構(gòu)比較四大通用塑料中PE、PP、PS剛性的大小順序？答題要點(diǎn)：一般來(lái)說(shuō)，側(cè)基的大小與極性對(duì)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)自由度也有非常重要的影響，側(cè)基的極性或體積越大，單鍵的內(nèi)旋

29、轉(zhuǎn)也就越困難，材料的剛性（rigidity）就越高，柔性（flexibility）越低。因此對(duì)于PE、PP、PS來(lái)說(shuō)，其側(cè)基分別為-H、-CH3、-C6H5，雖然都是非極性基團(tuán)，但從體積上來(lái)說(shuō)是從小到大遞增的，因此其剛性的順序?yàn)镻E< PP < PS。(2) LDPE（低密度聚乙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）、LLDPE（線性低密度聚乙烯）在空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上有何不同，其對(duì)材料性能的影響是怎樣的？答題要點(diǎn)：低密度聚乙烯LDPE通常又被稱為高壓聚乙烯，因?yàn)槠浜铣梢话闶窃诟邷馗邏合逻M(jìn)行。由于采用自由基聚合方式，鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)使得LDPE在合成過(guò)程中生成了大量的支鏈結(jié)構(gòu)。由于支鏈的存在妨礙了鏈段

30、的緊密堆積和結(jié)晶，形成了多余的空間，因此這種聚乙烯具有相對(duì)較低的密度和強(qiáng)度，但另一方面大量非晶區(qū)的存在以及支鏈造成的分子鏈間相互纏繞使得聚合物的韌性有所增加。采用新型Ziegler-Natta催化劑等金屬配位催化劑，在較低的溫度和壓力條件通過(guò)配位聚合制備的線性程度較高的高密度聚乙烯（HDPE）又被稱為低壓聚乙烯。密度與材料的緊密程度有關(guān)。線型聚乙烯（HDPE）可以緊密排列形成結(jié)晶區(qū)，因此不僅密度明顯增加，也使得材料具有較高的硬度和脆性，而且緊密堆積的分子束阻止了很多化學(xué)物質(zhì)，包括水和氣體分子的透過(guò)，因而使HDPE具有非常良好的阻隔性和耐溶劑、耐腐蝕性。在PE聚合中引入鏈端雙鍵的短鏈1-烯烴，如

31、1-丁烯（H2C=CHCH2CH3）、1-己烯（H2C=CHCH2CH2CH2CH3）、1-辛烯（H2C=CH(CH2)5CH3）等作為共聚單體制備得到的聚乙烯稱為線性線性低密度聚乙烯（Linear low density PE, LLDPE），從鏈結(jié)構(gòu)單元的角度來(lái)看，LLDPE是線形結(jié)構(gòu)，但由于共聚單體大體積的側(cè)基存在，所以從空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)看，LLDPE又可視為帶有PE短接枝鏈的梳狀高分子。LLDPE具有短支鏈結(jié)構(gòu)，因此具有和LDPE一樣良好的彈性和柔韌性，可被用于制薄膜和塑料瓶。但另一方面這種線形短支鏈結(jié)構(gòu)與LDPE的無(wú)規(guī)長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)相比，分子間作用力更強(qiáng)，因此LLDPE比LDPE強(qiáng)度更高。

32、(3) 不同立構(gòu)規(guī)整度的聚丙烯（PP）性能有何差異？答題要點(diǎn)：聚丙烯聚合物主鏈上的碳原子除了與氫相連還與甲基相連。甲基取代了一個(gè)氫，導(dǎo)致出現(xiàn)一些不同構(gòu)型或者“立構(gòu)規(guī)整度”的異構(gòu)體，包括全同立構(gòu)（isotactic，也稱為“等規(guī)”）和間同立構(gòu)（syndiotactic，也稱為“間規(guī)”），這兩者都是規(guī)整有序的結(jié)構(gòu)，以及無(wú)規(guī)異構(gòu)體（atactic）。全同立構(gòu)和間同立構(gòu)的有序結(jié)構(gòu)使聚合物鏈段更容易緊密排列，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，即所謂的等規(guī)PP（iPP）和間規(guī)PP（sPP）。與無(wú)規(guī)PP（aPP）相比，立構(gòu)規(guī)整的PP具有更高的強(qiáng)度，氣體與有機(jī)小分子更難滲透，因而具有更好的耐腐蝕、耐溶劑性以及氣密性，熔點(diǎn)也有所升

33、高。(4) 常見的聚苯乙烯（PS）品種有哪些？答題要點(diǎn)：聚苯乙烯均聚物，包括普通聚苯乙烯（GPPS）、高抗沖聚苯乙烯（HIPS）、可發(fā)型聚苯乙烯（EPS）。(5) ABS共聚物樹脂的單體有哪些，這些單體各賦予了ABS什么樣的特性？答題要點(diǎn)：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚得到的三元共聚物，目前已經(jīng)發(fā)展為產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的熱塑性聚合物之一，與PE、PP、PS、PVC并列，被稱為第五大通用塑料，它將PS，SAN，BS的各種優(yōu)異性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，其中丙烯腈重復(fù)單元提供了良好的強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性和抗化學(xué)性。苯乙烯單元提供剛性、加工性、及良好的表面性質(zhì)，而丁二烯重復(fù)單元提供沖擊強(qiáng)度、韌性，

34、并且不飽和鍵的存在能形成交聯(lián)，兼具韌、硬、剛的優(yōu)良力學(xué)性能。(6) PVC中的氯原子對(duì)材料的性能產(chǎn)生了哪些影響？答題要點(diǎn)：側(cè)基的極性越大，單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)也就越困難，因此極性的氯原子增加了PVC鏈的剛性，降低了柔性和絕緣性能；極性氯原子使得聚合物分子間作用力大幅增強(qiáng)，加工性能有所下降，需加入增塑劑和熱穩(wěn)定劑；氯原子同時(shí)還使得PVC具有良好的阻燃性能，是一種難燃材料。(7) 常用的熱塑性加工方法有哪些？分別適合加工什么產(chǎn)品？答題要點(diǎn)：擠出“extrusion”加工是在加熱的腔體和轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿的作用下將熔融塑料通過(guò)固定形狀的擠出口擠出，在牽引機(jī)作用下經(jīng)水冷定型后切割。主要用于各種相同截面長(zhǎng)條形產(chǎn)品的大量

35、持續(xù)生產(chǎn)，如管棒異型材等，也可用于塑料復(fù)合、改性造粒，即先擠出條狀物，再將條狀產(chǎn)品用造粒機(jī)切成小顆粒狀的產(chǎn)品，用于進(jìn)一步加工。注?！癷njection molding”，是將高分子粒料被加熱、軟化、熔融，然后通過(guò)柱塞或螺桿的擠壓被注入一個(gè)密閉、低溫的模具中。組裝式的模具在塑料產(chǎn)品成型后可以打開，將產(chǎn)品取出，如此重復(fù)。與緩慢的加壓熱成型相比，注塑成型技術(shù)有快速高效的優(yōu)點(diǎn)。很多容器、齒輪、柵格、電器外殼、塑料零件等都是使用注模成型技術(shù)生產(chǎn)制造的。吹塑“Blow molding”常被用來(lái)制造中空產(chǎn)品，如瓶子，空心薄壁的塑料玩具等。在吹塑技術(shù)中，塑料型坯被置入模具中，將空氣從柱形塑料坯的開口處注入，將

36、塑料吹向模具，既可成型。壓塑“Compression molding”是目前最簡(jiǎn)單的成型技術(shù)之一，其過(guò)程是將物料放置在模具中用帶液壓的加熱裝置來(lái)軟化物料，然后加壓壓縮使之成型，最后將模具冷卻、脫模取出產(chǎn)品。壓塑成型方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，費(fèi)用少，并能得到較好的強(qiáng)度。由于無(wú)澆口和流道，不浪費(fèi)材料，減少了修飾成本，模具幾乎也不用維修。第五章 工程塑料(1) 什么樣的材料稱為“工程塑料”？答題要點(diǎn)：一般來(lái)說(shuō)，工程塑料是指機(jī)械性能和熱性能均好，可在承受機(jī)械應(yīng)力和較為苛刻的化學(xué)物理環(huán)境中使用，用于代替某些金屬作為結(jié)構(gòu)材料而應(yīng)用的一類高分子材料。(2) 聚己二酰己二胺和聚己內(nèi)酰胺分別稱為“尼龍66”和“尼龍6”

37、。以下兩種聚酰胺對(duì)應(yīng)的尼龍分別為？-NH-(CH2)5-NH-CO-(CH2)8-CO-，-NH-(CH2)11-CO-答題要點(diǎn)：尼龍xy是由二胺與二酸兩種單體縮聚制備，其中x和y分別指代二元胺和二元酸的碳原子數(shù)，尼龍z則是由氨基烷酸酸單體縮聚或內(nèi)酰胺單體開環(huán)聚合制備，z指代單體中的碳原子數(shù)。因此上題中兩種尼龍分別為尼龍510和尼龍12。(3) 從高分子單元結(jié)構(gòu)的角度分析PET與PBT熔點(diǎn)的差別。答題要點(diǎn)：與PET相比，PBT結(jié)構(gòu)單元中的亞甲基數(shù)目從2個(gè)增加到4個(gè)，分子鏈的柔性和聚合物熔體的流動(dòng)性都有很大提高，因此PBT熔點(diǎn)較PET略低。(4) 三大“有機(jī)玻璃”是哪3種聚合物？為什么這些聚合物

38、適合用作光學(xué)材料？答題要點(diǎn)：聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（無(wú)規(guī)PS）。這些聚合物因?yàn)楦咄该餍?、非結(jié)晶性等優(yōu)點(diǎn)，因而可以用作光學(xué)材料。其中作為工程塑料的PC常用到透明容器、高抗沖透明材料、CD光盤透明覆蓋層等領(lǐng)域。(5) 試分析均聚甲醛和共聚甲醛結(jié)構(gòu)與性能的差異。答題要點(diǎn)：均聚甲醛從結(jié)構(gòu)上來(lái)看是一種聚醚，由亞甲基與氧交替連接構(gòu)成。均聚甲醛具有很高的尺寸穩(wěn)定性、剛性、耐磨性、抗蠕變性能，力學(xué)性能接近金屬材料，可用于替代銅、鑄鋅、鋼、鋁等。但由于其主鏈中含有大量氧原子，因此不耐強(qiáng)酸和氧化劑，耐候性與長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性也不好，長(zhǎng)期在紫外線作用下會(huì)導(dǎo)致性能的明顯下降。共聚甲醛采用了

39、甲醛與環(huán)氧乙烷共聚的方法，聚合后環(huán)氧乙烷的結(jié)構(gòu)單元中比甲醛的結(jié)構(gòu)單元多了一個(gè)亞甲基，因而鏈段的規(guī)整性下降，柔韌性有所增加、剛性有所下降。雖然所得產(chǎn)品的物理性能有所下降，但聚合物中氧含量有所降低，因此熱穩(wěn)定性比均聚甲醛有明顯提高。(6) 分別寫出聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮的英文名稱與縮寫，并列舉出這幾類工程塑料的特性。答題要點(diǎn)：聚苯醚：Poly(phenylene oxide), PPO；聚苯硫醚：Poly(phenylene sulfide), PPS；聚酰亞胺：Polyimide, PI；聚醚醚酮：Poly(ether ether ketone), PEEK。特性：略第六章 熱固性

40、樹脂(1) 熱固性樹脂與熱塑性塑料的定義分別是什么？答題要點(diǎn)：根據(jù)加工成型方式，高分子可分為熱塑性高分子和熱固性高分子。所謂熱塑性，即是線性或支化高分子可以多次反復(fù)地在加熱條件下軟化，而在冷卻條件下凝固的性質(zhì)；而熱固性高分子是將具有流動(dòng)性的小分子或線形的預(yù)聚物的熔體或溶液通過(guò)化學(xué)交聯(lián)（cross linking）的方式固化（curing）得到的固體高分子材料。固化反應(yīng)是化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，因此固化過(guò)程是不可逆的，一經(jīng)固化，再加壓加熱也不可能使樹脂再度軟化或流動(dòng)；如果溫度過(guò)高則發(fā)生分解或碳化，這也是熱固性高分子與熱塑性高分子的基本區(qū)別。(2) 在酯化反應(yīng)中，伯醇和仲醇哪個(gè)的反應(yīng)活性大？答題要點(diǎn)：醇酸樹

41、脂的制備中，丙三醇（甘油）兩個(gè)伯羥基先進(jìn)行酯化反應(yīng)形成線形預(yù)聚物，而在固化過(guò)程中，仲羥基進(jìn)一步被酯化形成交聯(lián)的熱固性樹脂，因此伯醇活性高于仲醇。(3) 家裝污染中的甲醛的主要來(lái)源是什么？答題要點(diǎn)：酚醛樹脂常用于木材層板的粘合劑，用于家具和室內(nèi)裝修。酚醛樹脂預(yù)聚物中通常會(huì)配入六亞甲基四胺，加熱時(shí)其熱分解為氨氣與甲醛，甲醛與預(yù)聚物進(jìn)一步反應(yīng)固化。板材中殘留的和未參與反應(yīng)的甲醛在使用過(guò)程中會(huì)逐漸向周圍環(huán)境釋放，是形成室內(nèi)空氣中甲醛污染的主體。(4) 醇酸樹脂固化的機(jī)理有哪些？答題要點(diǎn)：甘酞樹脂是將雙官能度的鄰苯二甲酸與三官能度的甘油反應(yīng)。在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下，甘油的兩個(gè)伯羥基先與二酸反應(yīng)得到的線性預(yù)聚

42、物，而當(dāng)溫度升高后，預(yù)聚物中殘留的仲羥基將繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)將線形的分子鏈交聯(lián)。早期的醇酸樹脂是在不飽和酸如油酸的存在下，由雙官能團(tuán)的醇與羧酸縮聚制得。在氧的存在下，這些醇酸樹脂中的不飽和雙鍵可以進(jìn)一步反應(yīng)形成交聯(lián)。目前應(yīng)用最為廣泛使用的醇酸樹脂是不飽和聚酯樹脂。這類材料通常是先以丁烯二酸、鄰苯二甲酸、馬來(lái)酸酐等不飽和二酸與二醇進(jìn)行縮聚反應(yīng)得到線形預(yù)聚物。將預(yù)聚物溶于烯類單體中，如苯乙烯、丙烯酸酯、乙酸乙烯酯等，加入引發(fā)劑（如過(guò)氧苯甲酰）和促進(jìn)劑后預(yù)聚物與烯類單體發(fā)生自由基共聚生成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。(5) 環(huán)氧樹脂可以與酚醛樹脂共聚交聯(lián)固化，試分析其機(jī)理如何？答題要點(diǎn)：環(huán)氧基可以與很多基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如羥

43、基、氨基、羧基、酸酐等，其中環(huán)氧最主要的固化劑即為酸酐類和二胺類固化劑。酚醛樹脂預(yù)聚物中含有大量酚羥基結(jié)構(gòu)，而且酚羥基與環(huán)氧基的反應(yīng)活性高于醇羥基，因此將兩種預(yù)聚物混合后，酚醛樹脂預(yù)聚物結(jié)構(gòu)單元中的酚羥基可以迅速與環(huán)氧樹脂鏈端的環(huán)氧基反應(yīng)形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)固化。(6) 聚氨酯是通過(guò)逐步聚合制備的聚合物，其反應(yīng)基團(tuán)與反應(yīng)機(jī)理是什么？如何調(diào)控聚氨酯材料性能？答題要點(diǎn)：聚氨酯是通過(guò)大分子多元醇的羥基、肼的氨基等帶活潑氫的基團(tuán)與二異氰酸酯的異氰酸酯基團(tuán)之間的加成反應(yīng)進(jìn)行逐步聚合，連接在一起而形成共聚物。第七章 纖維(1) 什么樣的材料稱為纖維？答題要點(diǎn)：纖維是一種長(zhǎng)徑比（length to dia

44、meter ratio）不低于100比1，具有一定柔順性和強(qiáng)度的高分子線形物，是用于制造紡織品的基礎(chǔ)原料。(2) 與天然纖維、人造纖維相比，合成纖維的優(yōu)勢(shì)是什么？答題要點(diǎn)：合成纖維來(lái)源于石油化工產(chǎn)品，來(lái)源廣泛、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能多樣。(3) 試比較“熔體紡絲”、“濕法紡絲”、“干法紡絲”之間的相同與不同之處。答題要點(diǎn)：將高分子熔體直接進(jìn)行紡絲即為熔體紡絲。而濕法紡絲和干法紡絲屬于溶液紡絲，紡絲前需先制備均相無(wú)雜質(zhì)的紡絲原液。濕法紡絲中從噴絲孔眼中壓出的紡絲原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴，原液細(xì)流中的溶劑向凝固浴擴(kuò)散，凝固劑向細(xì)流滲透，從而使原液細(xì)流達(dá)到臨界濃度，在凝固浴中析出而形成纖維。而干法紡

45、絲時(shí)從噴絲頭毛細(xì)孔中壓出的紡絲液細(xì)流不是進(jìn)入凝固浴，而是進(jìn)入紡絲甬道中。通過(guò)甬道中熱空氣流的作用，使原液細(xì)流中的溶劑快速揮發(fā)，揮發(fā)出來(lái)的溶劑蒸汽被熱空氣流帶走。原液在逐漸脫去溶劑的同時(shí)發(fā)生固化，并在卷繞拉伸的作用下伸長(zhǎng)變細(xì)而形成初生纖維。(4) 天然纖維（Natural fiber）與人造纖維（Rayon）之間存在何種聯(lián)系？答題要點(diǎn)：天然纖維“Natural fiber”是自然界原有的或經(jīng)植物、動(dòng)物資源取得的紡織纖維，是紡織工業(yè)的重要材料來(lái)源。人造纖維“Rayon”是化學(xué)纖維中的一個(gè)大類，由提純得到的某些天然高分子為原料，經(jīng)直接用溶劑溶解或制備成衍生物后用溶劑溶解，之后再經(jīng)紡絲加工制得的多種纖

46、維的統(tǒng)稱。具體又可分為：再生纖維素纖維、改性纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維和其他天然高分子物纖維。傳統(tǒng)的重要品種有粘膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維等。(5) 試從聚丙烯結(jié)構(gòu)與性能的特點(diǎn)分析丙綸纖維的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。答題要點(diǎn)：丙綸屬輕裝面料之一，其重量?jī)H為棉花的3/5；聚丙烯是一種非極性聚合物，因此丙綸織物的吸濕性極小，其回潮率被視為0%，其服裝以快干、挺爽、不縮水等優(yōu)點(diǎn)著稱，但舒適性欠佳，染色性亦很差；聚丙烯的甲基側(cè)基使得其分子鏈有一定剛性，因此丙綸織物的強(qiáng)度、耐磨性很好，服裝堅(jiān)固耐穿；聚丙烯分子結(jié)構(gòu)不含有化學(xué)反應(yīng)活性高的基團(tuán)，因此丙綸織物耐酸堿等化學(xué)試劑的腐蝕；聚丙烯在加熱、輻射等條件下易產(chǎn)生自由基進(jìn)而發(fā)生

47、降解，因此丙綸不耐熱、不耐光、易老化。第八章 橡膠(1) 橡膠是一類具有何種特性的高分子材料？答題要點(diǎn)：橡膠彈性體的聚合物分子鏈都是通過(guò)弱的分子間色散力聚集在一起的，因此在外力作用下分子鏈能快速相對(duì)滑動(dòng)。硫化反應(yīng)引入了交聯(lián)結(jié)構(gòu)，它允許聚合物交聯(lián)點(diǎn)間的鏈段能被快速拉伸，但一旦達(dá)到鏈段所能伸展的極限，額外的拉伸就必須破壞化學(xué)鍵或結(jié)晶區(qū)。將分子鏈通過(guò)化學(xué)鍵網(wǎng)絡(luò)固定，這使得橡膠能“記憶”最初的形狀，即在微觀上保持分子鏈的原位置。因此當(dāng)外力除去后，形變又可逐漸恢復(fù)。這種受外力作用能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱高彈性，此外，當(dāng)拉伸時(shí)分子鏈排列由于取向作用變得規(guī)整，從而導(dǎo)致結(jié)晶，這又進(jìn)一步增

48、加材料的強(qiáng)度。當(dāng)橡膠帶在絕熱的情況下拉伸時(shí)，其溫度會(huì)升高。同樣的，橡膠在負(fù)載重物下受熱過(guò)程中表現(xiàn)為收縮而不是伸展，這種特性稱為熱彈效應(yīng)“thermoelastic effect”。(2) 橡膠的硫化是什么過(guò)程？答題要點(diǎn)：橡膠的硫化是交聯(lián)的過(guò)程。(3) 橡膠的拉伸誘導(dǎo)結(jié)晶對(duì)其性能有何種影響？答題要點(diǎn)：當(dāng)拉伸時(shí)分子鏈排列由于取向作用變得規(guī)整，從而導(dǎo)致結(jié)晶，可以進(jìn)一步增加材料的強(qiáng)度。但拉伸誘導(dǎo)結(jié)晶也容易使橡膠失去彈性，甚至發(fā)生脆折斷裂現(xiàn)象。(4) 試從分子結(jié)構(gòu)上分析為什么丁苯橡膠適用于輪胎胎面膠？答題要點(diǎn)：丁苯橡膠是由順式1,4-丁二烯和苯乙烯兩種單體共聚獲得，丁二烯鏈段具有良好的分子鏈柔順性，因而

49、賦予了材料良好的彈性、韌性和低溫性能，而苯乙烯具有剛性的苯環(huán)，賦予了材料良好的耐磨性和強(qiáng)度。(5) 熱塑性彈性體具有高彈性的原理是什么？與傳統(tǒng)橡膠相比其優(yōu)勢(shì)是什么？答題要點(diǎn)：熱塑性彈性體是介于橡膠與塑料之間的一種新型高分子材料，兼具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和軟質(zhì)塑料的熱塑性加工性能。熱塑性彈性體可以通過(guò)簡(jiǎn)單的塑料加工機(jī)械即可很容易地制成最終產(chǎn)品，無(wú)需普通橡膠的硫化過(guò)程，并且可直接回收再生，具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。與普通橡膠相比，熱塑性彈性體生產(chǎn)流程縮短了約1/4，節(jié)約能耗25%40%，提高效率10-20倍，堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。熱塑性彈性體中包含可以通過(guò)分子間作用形成物理交聯(lián)的硬鏈

50、段的和可形成橡膠相的軟鏈段，從而表現(xiàn)出和橡膠相似的機(jī)械性能，而在熱塑性加工條件下分子間作用力被破壞，因而又表現(xiàn)出和熱塑性聚合物相似的加工性能。第九章 涂料與粘合劑(1) 涂料與粘合劑的相同與不同之處在于？答題要點(diǎn)：粘合劑與涂料在使用上有很多相似之處，二者均常用熱固性樹脂為功能物質(zhì)，與涂料只粘附在物體一個(gè)表面上不同，粘合劑用于將兩個(gè)物體的表面粘結(jié)在一起。(2) 簡(jiǎn)述幾種環(huán)保型涂料的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。答題要點(diǎn)：常規(guī)的溶劑型涂料（solvent based coating）含溶劑量一般在50%以上，施工時(shí)通常還要進(jìn)一步加入溶劑，存在著污染環(huán)境、浪費(fèi)能源以及成本高等問(wèn)題。近年來(lái)出現(xiàn)的環(huán)保型涂料主要有以下幾種

51、：水性涂料（water paint）指以水為主要溶劑或分散介質(zhì)的涂料。水性涂料中有機(jī)溶劑的用量很少或不使用有機(jī)溶劑，因此更加復(fù)合環(huán)保要求，施工安全、不可燃、無(wú)毒性、無(wú)異味，是傳統(tǒng)涂料最好的替代品之一。高固體分涂料（high-solid coating）是溶劑型涂料的一類改進(jìn)品種。高固體分涂料在可施工粘度時(shí)固體含量可高達(dá)5562%。涂裝一次即可得到23倍于通常溶劑型涂料的厚度的涂膜，減少了施工次數(shù)；同時(shí)降低了溶劑的使用量，減少了對(duì)環(huán)境的污染，而涂膜性能仍能保持較高水平。但相應(yīng)的，高固體分涂料的成膜物質(zhì)的制備難度較大。粉末涂料（powder coatings）是一種完全不含有機(jī)溶劑以粉體形態(tài)涂裝并

52、形成涂膜的新型涂料。其特點(diǎn)是生產(chǎn)和施工過(guò)程中不用溶劑，成膜物質(zhì)接近100，一次涂層就可達(dá)到60100m以上，過(guò)量噴出的粉末可回收利用，生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，施工效率高，因而節(jié)省資源、能源和勞動(dòng)力；生產(chǎn)和操作比較安全，避免了因溶劑揮發(fā)帶來(lái)的環(huán)境污染、健康衛(wèi)生、易燃易爆等潛在危險(xiǎn)。(3) 涂料的主要用途有哪些？答題要點(diǎn)：保護(hù)作用是涂料的一個(gè)主要和基本作用。目前涂料的保護(hù)功能已經(jīng)不僅僅涉及到在大氣中的老化，針對(duì)不同的使用場(chǎng)合，涂料還需要具有防腐、防水、防油、耐化學(xué)品、耐光、耐溫、耐輻射等特殊的保護(hù)功能。涂料的裝飾功能包括顏色、光澤、圖案和平整性等。目前在建筑和家具行業(yè)中，對(duì)涂料的裝飾性有著越來(lái)越高的要求。不

53、同材質(zhì)的物件涂上涂料，可得到五光十色、絢麗多彩的外觀，起到美化人類生活環(huán)境的作用，對(duì)人類的物質(zhì)生活和精神生活做出不容忽視的貢獻(xiàn)。隨著人類科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生活的飛速發(fā)展，涂料的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展，對(duì)涂料功能的要求已不僅僅局限于保護(hù)、裝飾和標(biāo)記這樣一些基本功能，還包括了防污、絕緣、導(dǎo)電、熒光、磁性等特殊的功能化應(yīng)用。對(duì)現(xiàn)代涂料而言，這些功能與其基礎(chǔ)功能相比越來(lái)越顯示出了很高的重要性。(4) 從分子結(jié)構(gòu)角度分析為什么環(huán)氧樹脂、氰基丙烯酸酯樹脂是應(yīng)用廣泛的膠粘劑。答題要點(diǎn)：粘合劑通常采用熱固性樹脂作為基體材料。粘合劑基體材料即主體高分子，是賦予粘合劑粘性的主要成分，可分為樹脂型和橡膠型。從粘合劑的組成和

54、作用原理可知，粘合劑需要與被粘合材料之間存在良好的物理和化學(xué)作用。因此如環(huán)氧樹脂、氰基丙烯酸樹脂等分子結(jié)構(gòu)中存在羥基、氰基等具有強(qiáng)極性基團(tuán)、環(huán)氧基等高反應(yīng)活性基團(tuán)的熱固性樹脂能夠與被粘合材料表面產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用，因而是優(yōu)良的粘合劑材料。(5) 氯丁橡膠是一類重要的合成橡膠膠粘劑，其分子結(jié)構(gòu)中的氯原子賦予了其哪些重要特性？答題要點(diǎn)：氯丁橡膠是由2-氯-1,4-丁二烯（氯丁二烯，chloroprene）單體聚合制得的合成橡膠。氯丁橡膠的分子鏈上連接有氯原子，使得雙鍵和氯原子都變得不活潑，因此其硫化膠的穩(wěn)定性良好，不易受大氣中的熱、氧、光的作用，表現(xiàn)為具有優(yōu)良的耐老化（耐候、耐臭氧、耐熱）性能，特

55、別是耐候和耐臭氧性能。極性氯原子也增加了分子的極性。根據(jù)相似相溶的原理，一般非極性的烴類化合物很難使氯丁橡膠溶脹或溶解，其耐化學(xué)腐蝕性也很好。氯丁橡膠燃燒時(shí)，在高溫的作用下可分解出可捕捉自由基的氯化氫氣體，因而具有不自燃的特點(diǎn)。相應(yīng)地，極性的氯原子使得氯丁橡膠電絕緣性不好，比天然橡膠、丁苯橡膠和丁基橡膠低，僅適用于600V以下的低電壓使用。氯丁橡膠分子由于結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和極性，內(nèi)聚力較大，容易產(chǎn)生拉伸誘導(dǎo)結(jié)晶而使橡膠失去彈性，甚至發(fā)生脆折斷裂現(xiàn)象。強(qiáng)的分子間作用力也限制了分子的熱運(yùn)動(dòng)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，因此耐寒性不好，低溫下容易變硬變脆，長(zhǎng)期存放后也會(huì)緩慢硬化，喪失粘著性。此外，與一般合成橡膠

56、不同，由于強(qiáng)極性氯原子對(duì)電子的吸引，降低了雙鍵的反應(yīng)活性，氯丁橡膠難以像普通橡膠那樣通過(guò)硫磺與雙鍵進(jìn)行加成而形成交聯(lián)硫化。在實(shí)際生產(chǎn)中氯丁橡膠通常采用氧化鋅、氧化鎂等金屬氧化物進(jìn)行硫化。第十章 功能高分子(1) 導(dǎo)電功能高分子通常具有什么樣的分子結(jié)構(gòu)？這種結(jié)構(gòu)除了賦予材料導(dǎo)電性，同時(shí)還可能帶來(lái)哪些特性？答題要點(diǎn)：導(dǎo)電高分子都屬于“共軛高分子”，即聚合物具有交錯(cuò)的單鍵與雙鍵。對(duì)于共軛雙鍵或芳環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位能大大增加，因此主鏈含有這些結(jié)構(gòu)的聚合物往往都具有較高的剛性和較低的柔性。(2) 吸附分離功能高分子的原理是什么？答題要點(diǎn)：吸附分離功能高分子通常含有一些特殊的官能團(tuán)，這些官能團(tuán)可以與液體或

57、氣體中的某些特定離子或小分子間產(chǎn)生強(qiáng)烈的親和作用，從而將離子或小分子結(jié)合固定于固體材料上。利用對(duì)不同小分子親和性吸附的選擇性，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜物質(zhì)體系的分離、富集、純化及檢測(cè)等。按吸附機(jī)理吸附分離功能高分子可分為化學(xué)吸附、物理吸附和親和吸附高分子。(3) 高吸水性聚合物的單元結(jié)構(gòu)中通常含有什么特性的基團(tuán)？為了保持其形狀的穩(wěn)定、避免在水中溶解應(yīng)引入什么結(jié)構(gòu)？答題要點(diǎn)：高吸水性樹脂（Superabsorbent resin, SAR）又稱高吸水性聚合物（Superabsorbent polymer, SAP）是一種含有羧基、羥基等強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度的水溶脹型高分子聚合物。這些聚合物的基體是水溶性聚合物，但由于交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得其既不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，卻有著很強(qiáng)的吸水性能和保水能力，同時(shí)又具備高分子材料的優(yōu)點(diǎn)。(4) 生物醫(yī)用高分子必須具有什么樣的特性？答題要點(diǎn)：一般來(lái)說(shuō)，生物醫(yī)用材料需具備以下一些基本特性：首先是無(wú)急性毒性、致敏、致炎、致癌和其他不良反應(yīng)；其次是具有良好的生物力學(xué)性能和良好的加工性能；最后，對(duì)于體內(nèi)使用的醫(yī)用材料，還必須具有良好的組織相容性、血液適應(yīng)性和適當(dāng)?shù)纳锝到庑?。所謂