高分子科学导论思考题集答题要点2011

1、高分子科学导论思考题集答题要点第1 讲 高分子科学绪论(1) 在酯化反应中丙三醇、乳酸、均苯四甲酸二酐中分别有几个官能度？OHOHOHCH2-CH-CH2 OHCH(CH3)COOH答题要点：对于反应物的官能度而言，应从反应物有几个官能团或反应位点参与了反应，例如醇酸树脂的制备中，丙三醇（甘油）两个伯羟基先进行酯化反应形成线形预聚物，此时的反应官能度为2，而在固化过程中，仲羟基进一步被酯化形成交联的热固性树脂，此时丙三醇的官能度为3。酚醛树脂制备中苯酚也具有类似的机理，苯环的2位和6位先进行反应形成线形预聚物，4位进一步与甲醛反应从而实现固化。同理，题中乳酸和均苯四甲酸酐的官能度分别为2和4。

2、(2) 交联聚合物具有什么样的特性？ 答题要点：交联高分子不能熔融也不会溶解，只能在一定程度上软化和溶胀，这为加工和回收二次处理带来一定的困难，但相应的，交联也会赋予聚合物一些特殊的性能，例如消除永久变形。(3) 分子量为10000的线形聚乙烯（CH2-CH2）、聚丙烯（CH2-CHCH3）、聚氯乙烯（CH2-CHCl）、聚苯乙烯（CH2-CHC6H5）的聚合度Dp分别为多少？答题要点：加聚产物的结构单元与单体相比，仅仅是电子结构发生了改变，而元素组成是一致的，也就是说其结构单元与单体的分子量是一致的。缩聚产物结构单元的分子量等于单体分子量的和减去低分子量缩合副产物的分子量。由于以上聚合物均为

3、加聚产物，因此其Dp=分子量/结构单元分子量，即分别为357、238、160、96。(4) 下列那些聚合物是热塑性的：硫化橡胶，尼龙、酚醛树脂，聚氯乙烯，聚苯乙烯？答题要点：尼龙、聚氯乙烯、聚苯乙烯(5) PBS是丁二醇与丁二酸的缩聚产物，其可能的端基结构是什么？答题要点：缩聚反应“condensation polymerization”通常是官能团间的反应，两种化合物的官能团之间发生缩合反应，以化学键将二者连接起来，根据官能团种类的不同，同时还有水、醇、氨、氯化氢等低分子量副产物产生。对于缩聚反应而言，端基与单体的类型和比例有直接关系，PBS的端基应为羟基和/或羧基。(6) PVA（聚乙烯醇

4、）的结构式如下所示，请按标准命名法加以命名。OH( CH2-CH )n答题要点：聚（1-羟基乙烯）(7) 谈谈自己对高分子的认识答题要点：略第一章 高分子合成与化学性能(1) 端基分别为酰氯（-COCl）和羟基（-OH）的单体可以发生缩聚反应生成聚酯，这个反应放出的小分子副产物是什么？答题要点：副产物为氯化氢HCl。缩聚反应通常都是可逆反应，反应中生成的低分子量副产物在未析出反应体系前仍可能与缩聚物发生解聚反应，因此在缩聚反应过程中通常都需要及时除去小分子副产物，以保证反应平衡向聚合方向移动。例如当副产物是水或甲醇时可以采用减压的方法使之快速被除去，当副产物是氯化氢时可以采用加入碱性的缚酸剂，

5、如三乙胺、吡啶、碳酸钙等使之生成盐。(2) 连锁聚合中包含哪些基元反应？答题要点：连锁聚合（chain polymerization）中需要能提供活性中心的引发剂，活性中心可以是自由基“free radical”、阳离子“cation”或阴离子“anion”，因此又可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。此外从机理上来说，配位聚合“coordination polymerization”也属于连锁聚合的范畴。其反应的活性中心就是金属与单体中的N、O、双键等形成的配位中间体。配位聚合的链引发增长反应包括两步：第一步，单体与催化剂配位并活化；第二步，被活化的单体在过渡金属与配体M-R中间插入而聚

6、合，因而常称为插入聚合。连锁聚合的特征是整个聚合过程由链引发（chain initiation）、链增长（chain propagation）、链转移（chain transfer）、链终止（chain termination）等基元反应组成，各个基元反应中必须有活性中心的参与，而且各个基元反应的动力学特征有较大的差异。链引发是活性中心的形成，单体只能与活性中心反应生成新的活性中心，单体之间不能反应，随着活性中心的终止，反应也将停止。反应体系由单体、高分子量聚合物和微量引发剂组成，没有分子量递增的中间产物，类似链式反应。一般来说不饱和烃类单体（如烯烃、二烯烃、炔烃等）聚合以及内酯、交酯等环状单

7、体的开环聚合均为连锁聚合。(3) 偶合终止与歧化终止的聚合产物在分子量上有什么区别？答题要点：如果两个链自由基相互偶合作用形成一个新的化学键，即称为偶合终止，这时高分子的平均聚合度为链自由基平均聚合度的两倍，大分子两端均为引发剂残基；而如果一个链自由基的原子被另一个链自由基夺取，分别形成含饱和端基和不饱和端基的高分子，称为歧化终止，这时高分子的平均聚合度与链自由基平均聚合度相同，每个大分子只有一端为引发剂残基。(4) 从纤维素制备醋酸纤维素，产物的分子量和聚合度与原料相比有什么样的变化趋势？答题要点：对比纤维素与醋酸纤维素，其聚合度没有变化，但结构单元中增加了13个醋酸酯基团，因而整体的分子量

8、有所增加；同理控制三醋酸纤维素的水解程度可以得到二醋酸纤维素、一醋酸纤维素、和纯纤维素，这些反应均为分子量降低但聚合度降低的反应。(5) A和B是两种内酯单体，如果采用羟基化合物为引发剂开环聚合可以制备端基为羟基的聚合产物。现需要制备两端为A链段，中间为B链段的嵌段共聚物，也称为ABA型三嵌段共聚物，请设计一条合成路线来制备这种共聚物。答题要点：对于内酯或交酯等环酯类单体在配位金属催化剂催化下的开环聚合通常是以配位插入机理进行，以PPDO为例：合成路线可以有多种，例如可以首先以R-OH引发A单体开环聚合得到R-(A)n-OH预聚物，由于其分子链末端仍保留有羟基，可以以其为大分子引发剂继续引发B

9、单体开环聚合得到R-(A)n-(B)m-OH预聚物，进而再以其为大分子引发剂引发A开环聚合得到ABA三嵌段的共聚物：R-(A)n-(B)m-(A)n-OH。又例如，可以以双羟基化合物HO-R-OH为引发剂引发B开环聚合得到双端羟基的HO-(B)n-R-(B)n-OH预聚物，在以其为大分子引发剂引发A开环聚合得到三嵌段共聚物。此外还可以通过端基官能化的预聚物之间的扩链反应等方法制备。(6) 简要分析老化与降解之间的关系。答题要点：聚合物聚合度变小的化学反应总称为降解“degradation”反应，包括解聚和无规断链。老化是指聚合物在使用过程中受到各种物理化学因素（例如：力、热、光、电、氧化、酸碱

10、等）的影响而造成物理性能的下降。老化过程中的主要反应是降解，但有时一些聚合度不变或增加的反应也会造成材料性能的不利变化，例如一些氧化和交联反应等，因此这些反应也归属于老化反应。(7) 研究高分子的降解与回收具有什么样的意义？答题要点：降解在废弃高分子的回收中有着非常重要的作用，通过热解聚反应直接得到单体或者通过热裂解无规断链得到低分子量烷烃、烯烃油品都是将废弃聚合物回收再生转变为有用物质的重要手段。目前聚合物热降解研究已成为聚合物回收中的重要方向。(8) 简要叙述高分子合成与分子设计的原则。答题要点：略第二章 高分子的结构与性能(1) 聚乙烯的齐聚物（聚合度低于10）是什么状态的物质？答题要点

11、：聚合度低于十或二十的聚合物一般称为齐聚物或低聚物“Oligomer”，因此对于聚乙烯来说其齐聚物即为相应碳原子数的烷烃，根据碳原子数的不同通常表现为气态或液态。(2) 高分子的构造（constitution）、构型（configuration）、构象（conformation）分别具有什么含义？答题要点：构造“constitution”即是指高分子链中原子的种类和排列，取代基和端基种类，单体单元排列顺序，支链类型和长度等化学结构信息。构型“configuration”是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，是对分子链中相邻原子间相对位置的描述。要改变分子的构型必须经过化学键的断裂和重

12、建。构象“conformation”是指分子链中由单键内旋转所形成的原子（或基团）在空间的几何排列图像。(3) 高分子的结晶具有什么特点，与小分子相比有何异同？答题要点：高分子与小分子结晶都是分子的有序排列过程，同样需要经历晶核的形成和晶体生长的过程。两者的不同之处在于：高分子常见的结晶形态为圆球状晶体，称为“球晶”（spherulite）。一方面，由于高分子的分子量大，分子链长，分子链间的相互作用大，导致高分子链的运动比小分子困难，尤其是对刚性分子链或带庞大侧基的、空间位阻大的分子链，所以，高分子的结晶速度一般比小分子慢；另一方面，由于高分子分子链结构和分子量的不均一性，以及在结晶过程中由于

13、高分子链的运动松驰时间长，分子链的迁移速度慢，使得高分子很难形成结构完整的晶体，也无法得到完全结晶的高分子材料，高分子材料一般以结晶部分与无定形部分共存的状态存在。无定型区也被称为非晶区。由于这种高分子链运动的松弛特性，高分子材料的结晶相比小分子需要更高的过冷度，也就是说高分子的结晶温度Tc通常都大大低于熔融温度Tm。研究高分子结晶的方法主要包括：差示量热扫描（DSC）、X-射线衍射（XRD）、偏光显微镜（POM）等等。(4) 以下高分子哪些具有顺序异构体，哪些具有立构异构体？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）。答题要点：不对称烯类单体的聚合物具有顺序异构体，结构单元中含手性碳的聚合物具有立构异构体。因此以上聚合物中具有顺序异构体的包括：聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯；具有立构异构体的包括：聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯。(5) 高分子的力学三态是什么？在不同状态下的高分子具有什么样的特性。答题要点：非晶态高分子在恒定外力作用下，等速升温过程中，测定试样形变随温度的变化，即可得到该试样的温度-形变曲线（或称热-机械曲线）。非晶态聚合物典型的热-机械曲线如下图，从图中可以看出曲线存在两个斜率突变区，这两个突变区把热-机械曲线分为三个区域，分

15、别对应于三种不同的力学状态，三种状态的性能与分子运动特征各有不同。从左至右分别为玻璃态“glass state”、高弹态“high elastic state”（或橡胶态“rubbery state”）、粘流态“viscous state”，俗称为“力学三态”。非晶聚合物的力学三态在区域I，温度低，链段运动被冻结，只有侧基、链节、链长、键角等的局部运动，因此高分子在外力作用下的形变小，具有虎克弹性行为：形变在瞬间完成，当外力除去后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种力学状态与无机玻璃相似，称为玻璃态。由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度

16、“glass transition temperature”，以Tg表示。Tg是高分子链段运动刚被冻结的温度，而高分子链段运动是通过主链单键的内旋转来实现，因此Tg与高分子链的柔顺性相关，分子链柔顺性越好，Tg越低，分子链柔顺性越差，Tg越高。Tg是非晶聚合物作为塑料使用的最高温度，作为橡胶使用的最低温度。随着温度的升高，链段运动逐渐“解冻”，形变逐渐增大，当温度升高到某一程度时，链段运动得以充分发展，形变发生突变，进入区域II，这时即使在较小的外力作用下，也能迅速产生很大的形变，并且当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受外力作用能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能称高弹性，相应的力学

17、状态称高弹态。 当温度继续升高到一定程度时，在外力作用下，由于链段运动剧烈，导致整个分子链质量中心发生相对位移，高分子完全转变为类似糖浆一样的粘性流体，这时试样的形变不再可逆，这种力学状态即称为粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度，以Tf表示，其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。分子量越大，Tf越高。交联聚合物由于分子链间有化学键连接，不能发生相对位移，不出现粘流态。对于有一定结晶度的结晶高分子，由于晶区的存在限制了形变，因此在晶区熔融之前，半结晶的高分子整体不表现出高弹态。对于结晶高分子能否观察到高弹态取决于非晶区的Tf是否大于晶区的Tm，若Tm>Tf，则当晶区熔融后，非晶

18、区已进入粘流态，不呈现高弹态；若Tm<Tf，晶区熔融后，高分子处于非晶区的高弹态，只有当温度继续升高大于Tf时才进入粘流态。(6) 高分子的溶解过程有什么样的特点？影响高分子溶解性能的主要因素有哪些？答题要点：由于聚合物分子量大，具有多分散性，可有线形、支化和交联等多种分子形态，聚集态又可表现为晶态、非晶态等，因此高分子的溶解现象比小分子化合物复杂得多，具有许多与小分子化合物溶解不同的特性：高分子的溶解是一个缓慢过程，包括两个阶段。首先是溶胀“swelling”，由于高分子链与溶剂分子大小相差悬殊，溶剂分子向聚合物渗透快，而高分子向溶剂扩散慢，因此溶剂分子逐渐向高分子链间的空隙渗入，使之

19、体积胀大，但整个分子链还不能做扩散运动，因而无法完全溶解；当溶胀过程达到一定程度后，随着溶剂分子的不断渗入，高分子链间的空隙增大，加之渗入的溶剂分子还能通过与高分子结构单元的分子间相互作用使高分子链溶剂化，从而削弱了高分子链间自身的相互作用，使链段运动性不断增加，直至脱离其他链段的相互作用，转入溶解“dissolution”。当所有的高分子都进入溶液后，溶解过程方告完成。高分子的溶解度“solubility”除了与本身的化学特性有关外，还与分子量有关。一般来说，分子量越大，溶解度越小。此外高分子的极性、结晶性和分子链有序性等也对溶解度有很大影响。由于非极性晶态聚合物中分子链之间排列紧密，相互作

20、用强，溶剂分子难以渗入，因此在室温条件下只能微弱溶胀，只有升温到其熔点附近，使其晶态结构熔化为非晶态，才能进而发生溶解，如线形聚乙烯；极性较强的晶态聚合物由于可与极性溶剂之间形成较强的相互作用，逐渐破坏晶格，使溶解得以进行。但对于一些氢键作用较强的聚合物，例如聚乙烯醇、纤维素等，大量氢键的存在使得分子链间作用力非常强，溶解性反而大幅下降。(7) 简要叙述粘流温度Tf、熔点Tm、热分解温度Td之间的大小关系对聚合物熔融加工的影响。答题要点：聚合物在进入粘流态后，即高于晶态高分子的Tm、非晶态高分子的Tf时才能进行热塑性加工，因此加工温度应高于Tm和Tf；另一方面聚合物加工时应避免热降解发生，即T

21、d应高于其Tf和Tm，否则需加入增塑剂、热稳定剂等添加剂来辅助加工。第三章 高分子的表征与分析(1) 为什么要对高分子进行表征与分析？答题要点：（略）(2) 如何理解平均分子量的概念，高分子的分子量对性能有何重要影响？答题要点：高分子不是由单一分子量的化合物所组成，即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。这种高分子的分子量不均一的特性，就称为分子量的多分散性。因此一般测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数均分子量Mn、重均分子量Mw、Z均分子量Mz和粘均分子量Mv。一般来说

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，即低分子量部分对Mn影响较大c）Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对Mw影响较大d）一般用Mw来表征聚合物比Mn更恰当，因为聚合物的性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子。单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性能，还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数表示：即重均分子量与数均分子量的比值，Mw/Mn。平均分子量与分子量分布对高分子材料性能有重要影响。高聚物的分子量只有达到某数值后，才能表现出一定的物理性能。但当大到某程度后，分子量再增加，除

23、其它性能继续再增加外，机械强度变化不大。由于随着分子量的增加，聚合物分子间的作用力也相应增加，使聚合物高温流动粘度也增加，这给加工成型带来一定的困难。因此，聚合物的分子量大小，应兼顾使用和加工两方面的要求。不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布。(3) 下图为聚乳酸的红外谱图和结构式，试分析主要吸收的归属。答题要点：（略）(4) 测定高分子分子量的常用方法有哪些？每种方法所测定得到的分子量分别是什么？其中那种方法可以测定分子量分布？答题要点：测量高分子分子量的常用方法包括：特性粘度、凝胶渗透色谱（GPC）、激光光散射等。其中，激光光散射法测定得到的是重均分子量、特性粘度测定得到的是粘均分子量，

24、而凝胶渗透色谱可以同时获得聚合物的重均分子量、数均分子量和分子量分布。(5) 使用Mark-Houwink方程计算高分子粘均分子量时常数K和a受什么条件的影响？答题要点：实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定后，在一定的稀溶液范围内，溶液的特性粘度仅与聚合物的分子量相关，满足以下经验公式： = KMa上式称为Mark-Houwink方程。对于特定的聚合物，在一定的分子量范围内，K和a是与分子量无关的常数，但与溶剂和温度直接相关，因此进行特性粘数测定时需要按公式所规定的溶剂和温度进行。(6) 通过核磁分析，可以得到高分子哪些方面的信息？答题要点：核磁共振在有机化学中应用非常广泛，也是研究高分子一级结

25、构（包括近程结构与远程结构）的有力工具，即使化学结构未改变，只要化学环境发生了变化就可以在核磁谱图中反映出来。除了对基本的结构单元化学结构进行确定外，还可以得到关于端基、共聚单元比例、聚合物分子量、结构单元链接方式、空间立构、双烯类聚合物顺反异构等信息。(7) Tensile strength 和 elongation at breaking 是表征高分子哪种性能的指标？答题要点：Tensile strength是抗拉强度、elongation at breaking是断裂伸长率，都是反映高分子材料拉伸性能的指标。(8) 测定高分子玻璃化转变温度的方法有哪些？各有什么特点？答题要点：当高分子发

26、生玻璃化转变时，许多物理性能都发生急剧变化，因此通过观测和量度这些特殊的物理性能转变，就可以对其玻璃化转变温度（Tg）进行测定。除了传统的膨胀计法、折光率法等方法，目前最为常用，也最为灵敏的测量方法包括差示量热扫描（Differential Scanning Calorimeter, DSC）和动态力学分析（dynamic mechanical analysis, DMA）。(9) 研究高分子的流变性能有什么意义？答题要点：从合成方面来说，很多聚合反应涉及到本体聚合，随着产物分子量的增加，反应体系的粘度也随之升高，使得搅拌、传热、测温等过程都受到很大影响。对高分子流变性能的研究可以指导聚合反应

27、装置和聚合反应工艺的设计，可以提高反应效率、降低能耗、获得具有优良性能的产物。 研究高分子的流变性能对评定其加工性能、分析加工过程、正确选择加工工艺条件、指导配方设计均有重要意义。例如：通过控制冷却水温及其与口模之间的距离，可使聚合物挤出成型尺寸发生改变；通过加工温度、剪切速率的改变可以改变共混体系的混合状态。 对设计加工机械和模具有指导作用。例如：应用流变学知识所建立的聚合物在单螺杆中熔化的数学模型，可预测单螺杆塑化挤出机的熔化能力；根据聚合物的流变数据对口模进行设计，以便挤出光滑的制品和有效地控制制品的尺寸。(10) 透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）有什么异同？答题要点：

28、与光学显微镜相比，电子显微镜用电子束代替了可见光，用电磁透镜代替了光学透镜并使用荧光屏将肉眼不可见的电子束成像。透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像， 投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。而扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描，将产生的二次电子用特制的探测器收集，形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示样品物体表面的立体构像，可摄制成照片。第四章 热塑性聚合物(1) 高分子的侧基对材料的刚性有很大的影响，试根据高分子结构比较四大通用塑料中PE、PP、PS刚性的大小顺序？答题要点：一般来说，侧基的大小与极性对单键的内旋转自由度也有非常重要的影响，侧基的极性或体积越大，单键的内旋

29、转也就越困难，材料的刚性（rigidity）就越高，柔性（flexibility）越低。因此对于PE、PP、PS来说，其侧基分别为-H、-CH3、-C6H5，虽然都是非极性基团，但从体积上来说是从小到大递增的，因此其刚性的顺序为PE< PP < PS。(2) LDPE（低密度聚乙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）、LLDPE（线性低密度聚乙烯）在空间拓扑结构上有何不同，其对材料性能的影响是怎样的？答题要点：低密度聚乙烯LDPE通常又被称为高压聚乙烯，因为其合成一般是在高温高压下进行。由于采用自由基聚合方式，链转移反应使得LDPE在合成过程中生成了大量的支链结构。由于支链的存在妨碍了链段

30、的紧密堆积和结晶，形成了多余的空间，因此这种聚乙烯具有相对较低的密度和强度，但另一方面大量非晶区的存在以及支链造成的分子链间相互缠绕使得聚合物的韧性有所增加。采用新型Ziegler-Natta催化剂等金属配位催化剂，在较低的温度和压力条件通过配位聚合制备的线性程度较高的高密度聚乙烯（HDPE）又被称为低压聚乙烯。密度与材料的紧密程度有关。线型聚乙烯（HDPE）可以紧密排列形成结晶区，因此不仅密度明显增加，也使得材料具有较高的硬度和脆性，而且紧密堆积的分子束阻止了很多化学物质，包括水和气体分子的透过，因而使HDPE具有非常良好的阻隔性和耐溶剂、耐腐蚀性。在PE聚合中引入链端双键的短链1-烯烃，如

31、1-丁烯（H2C=CHCH2CH3）、1-己烯（H2C=CHCH2CH2CH2CH3）、1-辛烯（H2C=CH(CH2)5CH3）等作为共聚单体制备得到的聚乙烯称为线性线性低密度聚乙烯（Linear low density PE, LLDPE），从链结构单元的角度来看，LLDPE是线形结构，但由于共聚单体大体积的侧基存在，所以从空间拓扑结构来看，LLDPE又可视为带有PE短接枝链的梳状高分子。LLDPE具有短支链结构，因此具有和LDPE一样良好的弹性和柔韧性，可被用于制薄膜和塑料瓶。但另一方面这种线形短支链结构与LDPE的无规长支链结构相比，分子间作用力更强，因此LLDPE比LDPE强度更高。

32、(3) 不同立构规整度的聚丙烯（PP）性能有何差异？答题要点：聚丙烯聚合物主链上的碳原子除了与氢相连还与甲基相连。甲基取代了一个氢，导致出现一些不同构型或者“立构规整度”的异构体，包括全同立构（isotactic，也称为“等规”）和间同立构（syndiotactic，也称为“间规”），这两者都是规整有序的结构，以及无规异构体（atactic）。全同立构和间同立构的有序结构使聚合物链段更容易紧密排列，形成结晶结构，即所谓的等规PP（iPP）和间规PP（sPP）。与无规PP（aPP）相比，立构规整的PP具有更高的强度，气体与有机小分子更难渗透，因而具有更好的耐腐蚀、耐溶剂性以及气密性，熔点也有所升

33、高。(4) 常见的聚苯乙烯（PS）品种有哪些？答题要点：聚苯乙烯均聚物，包括普通聚苯乙烯（GPPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、可发型聚苯乙烯（EPS）。(5) ABS共聚物树脂的单体有哪些，这些单体各赋予了ABS什么样的特性？答题要点：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚得到的三元共聚物，目前已经发展为产量最大，应用最广泛的热塑性聚合物之一，与PE、PP、PS、PVC并列，被称为第五大通用塑料，它将PS，SAN，BS的各种优异性能有机地统一起来，其中丙烯腈重复单元提供了良好的强度，热稳定性和抗化学性。苯乙烯单元提供刚性、加工性、及良好的表面性质，而丁二烯重复单元提供冲击强度、韧性，

34、并且不饱和键的存在能形成交联，兼具韧、硬、刚的优良力学性能。(6) PVC中的氯原子对材料的性能产生了哪些影响？答题要点：侧基的极性越大，单键的内旋转也就越困难，因此极性的氯原子增加了PVC链的刚性，降低了柔性和绝缘性能；极性氯原子使得聚合物分子间作用力大幅增强，加工性能有所下降，需加入增塑剂和热稳定剂；氯原子同时还使得PVC具有良好的阻燃性能，是一种难燃材料。(7) 常用的热塑性加工方法有哪些？分别适合加工什么产品？答题要点：挤出“extrusion”加工是在加热的腔体和转动的螺杆的作用下将熔融塑料通过固定形状的挤出口挤出，在牵引机作用下经水冷定型后切割。主要用于各种相同截面长条形产品的大量

35、持续生产，如管棒异型材等，也可用于塑料复合、改性造粒，即先挤出条状物，再将条状产品用造粒机切成小颗粒状的产品，用于进一步加工。注模“injection molding”，是将高分子粒料被加热、软化、熔融，然后通过柱塞或螺杆的挤压被注入一个密闭、低温的模具中。组装式的模具在塑料产品成型后可以打开，将产品取出，如此重复。与缓慢的加压热成型相比，注塑成型技术有快速高效的优点。很多容器、齿轮、栅格、电器外壳、塑料零件等都是使用注模成型技术生产制造的。吹塑“Blow molding”常被用来制造中空产品，如瓶子，空心薄壁的塑料玩具等。在吹塑技术中，塑料型坯被置入模具中，将空气从柱形塑料坯的开口处注入，将

36、塑料吹向模具，既可成型。压塑“Compression molding”是目前最简单的成型技术之一，其过程是将物料放置在模具中用带液压的加热装置来软化物料，然后加压压缩使之成型，最后将模具冷却、脱模取出产品。压塑成型方法工艺过程简单，费用少，并能得到较好的强度。由于无浇口和流道，不浪费材料，减少了修饰成本，模具几乎也不用维修。第五章 工程塑料(1) 什么样的材料称为“工程塑料”？答题要点：一般来说，工程塑料是指机械性能和热性能均好，可在承受机械应力和较为苛刻的化学物理环境中使用，用于代替某些金属作为结构材料而应用的一类高分子材料。(2) 聚己二酰己二胺和聚己内酰胺分别称为“尼龙66”和“尼龙6”

37、。以下两种聚酰胺对应的尼龙分别为？-NH-(CH2)5-NH-CO-(CH2)8-CO-，-NH-(CH2)11-CO-答题要点：尼龙xy是由二胺与二酸两种单体缩聚制备，其中x和y分别指代二元胺和二元酸的碳原子数，尼龙z则是由氨基烷酸酸单体缩聚或内酰胺单体开环聚合制备，z指代单体中的碳原子数。因此上题中两种尼龙分别为尼龙510和尼龙12。(3) 从高分子单元结构的角度分析PET与PBT熔点的差别。答题要点：与PET相比，PBT结构单元中的亚甲基数目从2个增加到4个，分子链的柔性和聚合物熔体的流动性都有很大提高，因此PBT熔点较PET略低。(4) 三大“有机玻璃”是哪3种聚合物？为什么这些聚合物

38、适合用作光学材料？答题要点：聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（无规PS）。这些聚合物因为高透明性、非结晶性等优点，因而可以用作光学材料。其中作为工程塑料的PC常用到透明容器、高抗冲透明材料、CD光盘透明覆盖层等领域。(5) 试分析均聚甲醛和共聚甲醛结构与性能的差异。答题要点：均聚甲醛从结构上来看是一种聚醚，由亚甲基与氧交替连接构成。均聚甲醛具有很高的尺寸稳定性、刚性、耐磨性、抗蠕变性能，力学性能接近金属材料，可用于替代铜、铸锌、钢、铝等。但由于其主链中含有大量氧原子，因此不耐强酸和氧化剂，耐候性与长期热稳定性也不好，长期在紫外线作用下会导致性能的明显下降。共聚甲醛采用了

39、甲醛与环氧乙烷共聚的方法，聚合后环氧乙烷的结构单元中比甲醛的结构单元多了一个亚甲基，因而链段的规整性下降，柔韧性有所增加、刚性有所下降。虽然所得产品的物理性能有所下降，但聚合物中氧含量有所降低，因此热稳定性比均聚甲醛有明显提高。(6) 分别写出聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮的英文名称与缩写，并列举出这几类工程塑料的特性。答题要点：聚苯醚：Poly(phenylene oxide), PPO；聚苯硫醚：Poly(phenylene sulfide), PPS；聚酰亚胺：Polyimide, PI；聚醚醚酮：Poly(ether ether ketone), PEEK。特性：略第六章 热固性

40、树脂(1) 热固性树脂与热塑性塑料的定义分别是什么？答题要点：根据加工成型方式，高分子可分为热塑性高分子和热固性高分子。所谓热塑性，即是线性或支化高分子可以多次反复地在加热条件下软化，而在冷却条件下凝固的性质；而热固性高分子是将具有流动性的小分子或线形的预聚物的熔体或溶液通过化学交联（cross linking）的方式固化（curing）得到的固体高分子材料。固化反应是化学交联反应，因此固化过程是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能使树脂再度软化或流动；如果温度过高则发生分解或碳化，这也是热固性高分子与热塑性高分子的基本区别。(2) 在酯化反应中，伯醇和仲醇哪个的反应活性大？答题要点：醇酸树

41、脂的制备中，丙三醇（甘油）两个伯羟基先进行酯化反应形成线形预聚物，而在固化过程中，仲羟基进一步被酯化形成交联的热固性树脂，因此伯醇活性高于仲醇。(3) 家装污染中的甲醛的主要来源是什么？答题要点：酚醛树脂常用于木材层板的粘合剂，用于家具和室内装修。酚醛树脂预聚物中通常会配入六亚甲基四胺，加热时其热分解为氨气与甲醛，甲醛与预聚物进一步反应固化。板材中残留的和未参与反应的甲醛在使用过程中会逐渐向周围环境释放，是形成室内空气中甲醛污染的主体。(4) 醇酸树脂固化的机理有哪些？答题要点：甘酞树脂是将双官能度的邻苯二甲酸与三官能度的甘油反应。在适当的温度条件下，甘油的两个伯羟基先与二酸反应得到的线性预聚

42、物，而当温度升高后，预聚物中残留的仲羟基将继续发生反应将线形的分子链交联。早期的醇酸树脂是在不饱和酸如油酸的存在下，由双官能团的醇与羧酸缩聚制得。在氧的存在下，这些醇酸树脂中的不饱和双键可以进一步反应形成交联。目前应用最为广泛使用的醇酸树脂是不饱和聚酯树脂。这类材料通常是先以丁烯二酸、邻苯二甲酸、马来酸酐等不饱和二酸与二醇进行缩聚反应得到线形预聚物。将预聚物溶于烯类单体中，如苯乙烯、丙烯酸酯、乙酸乙烯酯等，加入引发剂（如过氧苯甲酰）和促进剂后预聚物与烯类单体发生自由基共聚生成交联结构。(5) 环氧树脂可以与酚醛树脂共聚交联固化，试分析其机理如何？答题要点：环氧基可以与很多基团发生化学反应，如羟

43、基、氨基、羧基、酸酐等，其中环氧最主要的固化剂即为酸酐类和二胺类固化剂。酚醛树脂预聚物中含有大量酚羟基结构，而且酚羟基与环氧基的反应活性高于醇羟基，因此将两种预聚物混合后，酚醛树脂预聚物结构单元中的酚羟基可以迅速与环氧树脂链端的环氧基反应形成交联网状结构而实现固化。(6) 聚氨酯是通过逐步聚合制备的聚合物，其反应基团与反应机理是什么？如何调控聚氨酯材料性能？答题要点：聚氨酯是通过大分子多元醇的羟基、肼的氨基等带活泼氢的基团与二异氰酸酯的异氰酸酯基团之间的加成反应进行逐步聚合，连接在一起而形成共聚物。第七章 纤维(1) 什么样的材料称为纤维？答题要点：纤维是一种长径比（length to dia

44、meter ratio）不低于100比1，具有一定柔顺性和强度的高分子线形物，是用于制造纺织品的基础原料。(2) 与天然纤维、人造纤维相比，合成纤维的优势是什么？答题要点：合成纤维来源于石油化工产品，来源广泛、生产工艺简单、价格低廉、性能多样。(3) 试比较“熔体纺丝”、“湿法纺丝”、“干法纺丝”之间的相同与不同之处。答题要点：将高分子熔体直接进行纺丝即为熔体纺丝。而湿法纺丝和干法纺丝属于溶液纺丝，纺丝前需先制备均相无杂质的纺丝原液。湿法纺丝中从喷丝孔眼中压出的纺丝原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固剂向细流渗透，从而使原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出而形成纤维。而干法纺

45、丝时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。通过甬道中热空气流的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕拉伸的作用下伸长变细而形成初生纤维。(4) 天然纤维（Natural fiber）与人造纤维（Rayon）之间存在何种联系？答题要点：天然纤维“Natural fiber”是自然界原有的或经植物、动物资源取得的纺织纤维，是纺织工业的重要材料来源。人造纤维“Rayon”是化学纤维中的一个大类，由提纯得到的某些天然高分子为原料，经直接用溶剂溶解或制备成衍生物后用溶剂溶解，之后再经纺丝加工制得的多种纤

46、维的统称。具体又可分为：再生纤维素纤维、改性纤维素纤维、蛋白质纤维和其他天然高分子物纤维。传统的重要品种有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等。(5) 试从聚丙烯结构与性能的特点分析丙纶纤维的优点与缺点。答题要点：丙纶属轻装面料之一，其重量仅为棉花的3/5；聚丙烯是一种非极性聚合物，因此丙纶织物的吸湿性极小，其回潮率被视为0%，其服装以快干、挺爽、不缩水等优点著称，但舒适性欠佳，染色性亦很差；聚丙烯的甲基侧基使得其分子链有一定刚性，因此丙纶织物的强度、耐磨性很好，服装坚固耐穿；聚丙烯分子结构不含有化学反应活性高的基团，因此丙纶织物耐酸碱等化学试剂的腐蚀；聚丙烯在加热、辐射等条件下易产生自由基进而发生

47、降解，因此丙纶不耐热、不耐光、易老化。第八章 橡胶(1) 橡胶是一类具有何种特性的高分子材料？答题要点：橡胶弹性体的聚合物分子链都是通过弱的分子间色散力聚集在一起的，因此在外力作用下分子链能快速相对滑动。硫化反应引入了交联结构，它允许聚合物交联点间的链段能被快速拉伸，但一旦达到链段所能伸展的极限，额外的拉伸就必须破坏化学键或结晶区。将分子链通过化学键网络固定，这使得橡胶能“记忆”最初的形状，即在微观上保持分子链的原位置。因此当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受外力作用能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能称高弹性，此外，当拉伸时分子链排列由于取向作用变得规整，从而导致结晶，这又进一步增

48、加材料的强度。当橡胶带在绝热的情况下拉伸时，其温度会升高。同样的，橡胶在负载重物下受热过程中表现为收缩而不是伸展，这种特性称为热弹效应“thermoelastic effect”。(2) 橡胶的硫化是什么过程？答题要点：橡胶的硫化是交联的过程。(3) 橡胶的拉伸诱导结晶对其性能有何种影响？答题要点：当拉伸时分子链排列由于取向作用变得规整，从而导致结晶，可以进一步增加材料的强度。但拉伸诱导结晶也容易使橡胶失去弹性，甚至发生脆折断裂现象。(4) 试从分子结构上分析为什么丁苯橡胶适用于轮胎胎面胶？答题要点：丁苯橡胶是由顺式1,4-丁二烯和苯乙烯两种单体共聚获得，丁二烯链段具有良好的分子链柔顺性，因而

49、赋予了材料良好的弹性、韧性和低温性能，而苯乙烯具有刚性的苯环，赋予了材料良好的耐磨性和强度。(5) 热塑性弹性体具有高弹性的原理是什么？与传统橡胶相比其优势是什么？答题要点：热塑性弹性体是介于橡胶与塑料之间的一种新型高分子材料，兼具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的热塑性加工性能。热塑性弹性体可以通过简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品，无需普通橡胶的硫化过程，并且可直接回收再生，具有节能环保的特点。与普通橡胶相比，热塑性弹性体生产流程缩短了约1/4，节约能耗25%40%，提高效率10-20倍，堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。热塑性弹性体中包含可以通过分子间作用形成物理交联的硬链

50、段的和可形成橡胶相的软链段，从而表现出和橡胶相似的机械性能，而在热塑性加工条件下分子间作用力被破坏，因而又表现出和热塑性聚合物相似的加工性能。第九章 涂料与粘合剂(1) 涂料与粘合剂的相同与不同之处在于？答题要点：粘合剂与涂料在使用上有很多相似之处，二者均常用热固性树脂为功能物质，与涂料只粘附在物体一个表面上不同，粘合剂用于将两个物体的表面粘结在一起。(2) 简述几种环保型涂料的优点与缺点。答题要点：常规的溶剂型涂料（solvent based coating）含溶剂量一般在50%以上，施工时通常还要进一步加入溶剂，存在着污染环境、浪费能源以及成本高等问题。近年来出现的环保型涂料主要有以下几种

51、：水性涂料（water paint）指以水为主要溶剂或分散介质的涂料。水性涂料中有机溶剂的用量很少或不使用有机溶剂，因此更加复合环保要求，施工安全、不可燃、无毒性、无异味，是传统涂料最好的替代品之一。高固体分涂料（high-solid coating）是溶剂型涂料的一类改进品种。高固体分涂料在可施工粘度时固体含量可高达5562%。涂装一次即可得到23倍于通常溶剂型涂料的厚度的涂膜，减少了施工次数；同时降低了溶剂的使用量，减少了对环境的污染，而涂膜性能仍能保持较高水平。但相应的，高固体分涂料的成膜物质的制备难度较大。粉末涂料（powder coatings）是一种完全不含有机溶剂以粉体形态涂装并

52、形成涂膜的新型涂料。其特点是生产和施工过程中不用溶剂，成膜物质接近100，一次涂层就可达到60100m以上，过量喷出的粉末可回收利用，生产工序简单，施工效率高，因而节省资源、能源和劳动力；生产和操作比较安全，避免了因溶剂挥发带来的环境污染、健康卫生、易燃易爆等潜在危险。(3) 涂料的主要用途有哪些？答题要点：保护作用是涂料的一个主要和基本作用。目前涂料的保护功能已经不仅仅涉及到在大气中的老化，针对不同的使用场合，涂料还需要具有防腐、防水、防油、耐化学品、耐光、耐温、耐辐射等特殊的保护功能。涂料的装饰功能包括颜色、光泽、图案和平整性等。目前在建筑和家具行业中，对涂料的装饰性有着越来越高的要求。不

53、同材质的物件涂上涂料，可得到五光十色、绚丽多彩的外观，起到美化人类生活环境的作用，对人类的物质生活和精神生活做出不容忽视的贡献。随着人类科学技术和社会生活的飞速发展，涂料的应用领域也不断拓展，对涂料功能的要求已不仅仅局限于保护、装饰和标记这样一些基本功能，还包括了防污、绝缘、导电、荧光、磁性等特殊的功能化应用。对现代涂料而言，这些功能与其基础功能相比越来越显示出了很高的重要性。(4) 从分子结构角度分析为什么环氧树脂、氰基丙烯酸酯树脂是应用广泛的胶粘剂。答题要点：粘合剂通常采用热固性树脂作为基体材料。粘合剂基体材料即主体高分子，是赋予粘合剂粘性的主要成分，可分为树脂型和橡胶型。从粘合剂的组成和

54、作用原理可知，粘合剂需要与被粘合材料之间存在良好的物理和化学作用。因此如环氧树脂、氰基丙烯酸树脂等分子结构中存在羟基、氰基等具有强极性基团、环氧基等高反应活性基团的热固性树脂能够与被粘合材料表面产生较强的相互作用，因而是优良的粘合剂材料。(5) 氯丁橡胶是一类重要的合成橡胶胶粘剂，其分子结构中的氯原子赋予了其哪些重要特性？答题要点：氯丁橡胶是由2-氯-1,4-丁二烯（氯丁二烯，chloroprene）单体聚合制得的合成橡胶。氯丁橡胶的分子链上连接有氯原子，使得双键和氯原子都变得不活泼，因此其硫化胶的稳定性良好，不易受大气中的热、氧、光的作用，表现为具有优良的耐老化（耐候、耐臭氧、耐热）性能，特

55、别是耐候和耐臭氧性能。极性氯原子也增加了分子的极性。根据相似相溶的原理，一般非极性的烃类化合物很难使氯丁橡胶溶胀或溶解，其耐化学腐蚀性也很好。氯丁橡胶燃烧时，在高温的作用下可分解出可捕捉自由基的氯化氢气体，因而具有不自燃的特点。相应地，极性的氯原子使得氯丁橡胶电绝缘性不好，比天然橡胶、丁苯橡胶和丁基橡胶低，仅适用于600V以下的低电压使用。氯丁橡胶分子由于结构的规整性和极性，内聚力较大，容易产生拉伸诱导结晶而使橡胶失去弹性，甚至发生脆折断裂现象。强的分子间作用力也限制了分子的热运动，玻璃化转变温度较高，因此耐寒性不好，低温下容易变硬变脆，长期存放后也会缓慢硬化，丧失粘着性。此外，与一般合成橡胶

56、不同，由于强极性氯原子对电子的吸引，降低了双键的反应活性，氯丁橡胶难以像普通橡胶那样通过硫磺与双键进行加成而形成交联硫化。在实际生产中氯丁橡胶通常采用氧化锌、氧化镁等金属氧化物进行硫化。第十章 功能高分子(1) 导电功能高分子通常具有什么样的分子结构？这种结构除了赋予材料导电性，同时还可能带来哪些特性？答题要点：导电高分子都属于“共轭高分子”，即聚合物具有交错的单键与双键。对于共轭双键或芳环结构，内旋转的位能大大增加，因此主链含有这些结构的聚合物往往都具有较高的刚性和较低的柔性。(2) 吸附分离功能高分子的原理是什么？答题要点：吸附分离功能高分子通常含有一些特殊的官能团，这些官能团可以与液体或

57、气体中的某些特定离子或小分子间产生强烈的亲和作用，从而将离子或小分子结合固定于固体材料上。利用对不同小分子亲和性吸附的选择性，即可实现复杂物质体系的分离、富集、纯化及检测等。按吸附机理吸附分离功能高分子可分为化学吸附、物理吸附和亲和吸附高分子。(3) 高吸水性聚合物的单元结构中通常含有什么特性的基团？为了保持其形状的稳定、避免在水中溶解应引入什么结构？答题要点：高吸水性树脂（Superabsorbent resin, SAR）又称高吸水性聚合物（Superabsorbent polymer, SAP）是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。这些聚合物的基体是水溶性聚合物，但由于交联结构使得其既不溶于水，也不溶于有机溶剂，却有着很强的吸水性能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点。(4) 生物医用高分子必须具有什么样的特性？答题要点：一般来说，生物医用材料需具备以下一些基本特性：首先是无急性毒性、致敏、致炎、致癌和其他不良反应；其次是具有良好的生物力学性能和良好的加工性能；最后，对于体内使用的医用材料，还必须具有良好的组织相容性、血液适应性和适当的生物降解性。所谓