833高分子材料答案12

1、第 页（共4页）河南科技大学2012年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准考试科目代码：833考试科目名称：高分子材料一、名词解释（共30分，每题5分）1、黏合剂：也称为胶黏剂，是一种把各种材料紧密地结合在一起的物质。（5分）2、吹塑成型：为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、片材等加热处于熔融或半熔融状态（2分），然后在压缩空气作用下通过二次加工再制成塑料制品的方法（2分），仅适用于热塑性塑料。（1分）3、本体聚合：仅有单体和少量引发剂组成，在适当条件下引发的聚合反应称为本体聚合。（5分）4、离子聚合：以阴离子或阳离子作为活性中心（2分）引发单体进行聚合得到高分子化合物的

2、反应称为离子聚合。（3分）5、热塑性弹性体：指在常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。（3分）这类材料既具有类似橡胶的力学性能和使用性能，又能够按照热塑性塑料进行加工和回收，在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。（2分）6、熔融纺丝：将可纺的聚合物树脂颗粒料在挤出机中熔融后通过纺丝机制备成合成纤维的过程称为熔融纺丝。（5分）二、简答题（共70分，每题7分）1、什么是聚合物基复合材料？这种材料有哪些优异的性能？（7分）答：以高分子聚合物为基体，添加适当种类和用量的各种增强材料或功能材料制备的一种复合材料。（1分）聚合物基复合材料具有如下优异的性能：（1）比强度和比模量大；（1分）

3、（2）耐疲劳性能好；（1分）（3）减震性能好；（1分）（4）过载安全性能好；（1分）（5）耐高温性能好；（1分）（6）具有很强的可设计性能。（1分）2、什么是热塑性塑料和热固性塑料？两者在结构和性能方面有哪些不同？（7分）答：受热时熔融，可进行各种成型加工，冷却时硬化，并且这种过程可以反复进行的塑料称为热塑性塑料。（2分）在受热熔化成型的同时发生固化交联反应，形成立体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，当温度超过分解温度时将被分解破坏，无法反复进行成型加工的塑料称为热固性塑料。（2分）两者在结构和性能方面的区别是：前者为线型大分子结构，分子链之间仅存在范德华力和（或氢键）作用，在受热时可

4、以熔化，在适当溶剂中能够溶解形成均相溶液，能够反复进行成型加工；（2分）后者为体型网状分子链结构，大分子链之间由化学键连接起来，在受热时不熔化，在溶剂中不能溶解，只能一次性固化成型，不能进行反复加工。（1分）3、高分子材料的应用领域非常广泛，其优点有哪些？这类材料在使用中存在哪些问题？（7分）（1）优点：原料来源丰富、品种繁多、性能多样、成本低廉、加工容易、质轻、电绝缘性和耐化学腐蚀性优良。（4分）（2）存在问题：力学强度和耐热温度不高、比较容易老化、大多容易燃烧，存在火灾隐患。（3分）4、有机高分子材料在户外长期使用后为什么会老化？（7分）答：有机高分子材料的分子链结构都是由共价键组成的，共

5、价键的键能通常与太阳光中紫外光的能量相当，聚合物制品在户外长期使用时，紫外光的持续照射会使分子链中的某些共价键发生断裂，导致聚合物分子量降低，物理机械性能下降（4分）。同时，大气中的热量、氧气、水分等都会加速聚合物分子结构的破坏，使聚合物材料失去使用价值从而发生老化。（3分）5、聚乙烯（PE）的大分子链是一种非常柔顺的CC线性长链，其玻璃化转变温度为-78C，但是为什么PE不能够作为橡胶使用而只能作为塑料来使用？（7分）答：虽然聚乙烯本身的大分子链非常柔顺，玻璃化转变温度很低，但由于其分子链结构简单规整，对称性好，（2分）分子链极易结晶形成晶体结构，成型时结晶速度很快，结晶度高，（2分）导致得

6、到的材料力学强度和耐热性能比传统的橡胶材料大大提高，弹性下降，（3分）因此材料在室温下只能作为塑料使用。6、增塑剂在聚合物材料加工中的作用是什么？试举例说明。（7分）答：增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子链之间的次价健，即范德华力，从而增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物分子链的结晶性，即增加了聚合物的塑性，表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。（4分）例如，不加增塑剂的硬质聚氯乙烯（UPVC）的玻璃化温度（Tg）为85C左右，在室温下是一种质地坚硬的塑料，伸长率很小，常作为塑料门窗和管道使用，加入适当种类和用量的增塑剂后，材料的Tg可降低至-30C，在

7、室温下具有很大的弹性,可作为橡皮筋使用。（3分）7、简述高分子材料的挤出成型和注射成型过程，并结合生产生活实际对每种方法列举出两种产品。（7分）答：（1）挤出成型：它是用加热或其他方法使塑料成为流动状态，然后在机械力（压力）作用下使其通过口模而制成连续的型材。（2分）常见的挤出成型制品有：塑料管材、单丝、塑料门窗异型材、电线电缆等。（2分）（2）注射成型：它是将塑料颗粒经注射成型机的料斗送至加热的料筒，使其受热至流动状态，然后在柱塞或螺杆的连续加压下，熔融料被压缩至流动状态，然后熔融料被压缩并向前移动，从料筒前端的喷嘴中射出，注入一个温度较低的预先闭合好的模具中，充满模具型腔的熔融料经降温硬化

8、，即可保持模具型腔所赋予的形状，打开模具后即可得到所需要的制品。（2分）常见的注射成型制品有：收音机、录音机、电视机、洗衣机、各种小家电塑料外壳、手机用塑料零部件、日常生活用塑料盆及餐具、各种塑料瓶盖等。（1分）什么是通用塑料？常见的通用塑料有哪些品种，请至少列举出四种。（7分）答：（1）原料来源丰富、产量大、用途广泛、价格低廉、性能一般、主要用作非结构材料的塑料称为通用塑料。（3分）（2）常见的通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛、脲醛、环氧、不饱和聚酯增强塑料等。（4分）什么是合成树脂？合成树脂与塑料有什么区别？（7分）（1）由单体经过聚合反应生成的分子量较高的线型聚合物称为

9、合成树脂。（3分）（2）合成树脂是一种线型结构的高聚物，不能直接作为产品使用。塑料是以合成树脂为原料，添加稳定剂、着色剂、润滑剂以及增塑剂等组分得到的合成材料，可以直接作为产品应用于各个领域。（4分）10、硬质聚氯乙烯（UPVC）常用作塑料门窗，具有很好的阻燃性能，而用作塑料软管的软质聚氯乙烯（SPVC）却很容易燃烧，为什么会有这种差别？（7分）答：这是由于UPVC中没有添加增塑剂，聚合物大分子链上含有大量氯原子，氯原子是一种阻燃元素，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剂，使复合材料的阻燃性能显著降低，因而极易燃烧。（4分）三、问答题（共50分）1、涤纶是一种具

10、有优良性能的合成纤维，其合成用的单体是什么？用什么方法合成？写出其合成反应方程式。为什么在纺丝加工前必须对涤纶树脂切片进行充分干燥？（15分）答：单体：对苯二甲酸和乙二醇（3分）合成方法：熔融缩聚（3分）合成反应方程式：（3分）由于涤纶树脂（PET）的大分子链上存在大量极性很强的酯基，在空气中具有较大的吸湿性，吸湿后的PET分子链在高温下容易水解，导致聚合物的分子量降低，纤维力学强减小，不能满足应用需要，因此在纺丝加工前必须对涤纶树脂切片进行充分干燥除去水分。（6分）2、纯粹的聚氯乙烯（PVC）树脂在成型加工时很容易变色，颜色从白色逐渐变黄变红直至完全变成黑色，为什么会出现这种现象？工业生产中

11、如何避免这种现象发生？（15分）答：由于工业生产中合成的PVC分子结构中存在一些缺陷，如引发剂残基、双键、羰基、烯丙基等（3分），在它们的影响下相邻的Cl原子活性增加，受热易分解生成HCl（3分）。随着温度的升高，树脂分子中双键数量增多，产生“拉链”效应因而生成多烯结构，表现为颜色由白色变为淡黄色、深黄色、棕色以至黑色。（4分）工业生产中为避免这种现象发生，通常在PVC树脂基体中加入一定数量热稳定剂，如金属铅盐化合物、金属皂类化合物、环氧化合物等，以提高树脂的热稳定性，使其能够在较高的温度下加工成型。此外，也可加入适量增塑剂增加树脂的流动性，降低其加工温度。（5分）3、乙烯、丙烯两种单体分别均

12、聚后得到的聚乙烯、聚丙烯都是典型的热塑性塑料，但为什么以适当比例组成的两种单体的混合物共聚后得到的乙烯-丙烯共聚物却是一种性能优良的通用合成橡胶（乙丙橡胶）？（10分）答：这是由于聚乙烯和聚丙烯两种均聚物的大分子链都很柔顺，分子链结构简单规整，分子链结晶能力强，易于有序排列形成结晶结构，导致得到的聚合物材料的力学强度和热稳定性比传统的橡胶材料显著提高，柔韧性、耐低温性大幅下降，因此室温下只能作为塑料使用。（5分）两种单体共聚后，共聚物的大分子链的对称性和规整性大大降低，分子链难以结晶，同时由于一CC线性长链柔顺性很好，玻璃化温度很低，因此乙烯-丙烯共聚物表现出弹性体的性能，是一种性能优异的合成橡胶。（5分）4、在橡胶工业中为什么生胶必须进