高分子材料性能与应用试题及答案

高分子材料功能与应用试题及答案姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.高分子材料的基本功能包括哪些？

A.密度

B.比重

C.弹性模量

D.柔韧性

E.耐磨性

答案：A,C,D,E

解题思路：高分子材料的基本功能通常包括密度、弹性模量、柔韧性和耐磨性，这些功能直接关系到材料的应用范围和使用效果。

2.高分子材料的力学功能主要包括哪些？

A.抗拉强度

B.伸长率

C.弹性模量

D.断裂伸长率

E.剪切强度

答案：A,B,C,D,E

解题思路：力学功能是高分子材料功能中的重要部分，包括抗拉强度、伸长率、弹性模量、断裂伸长率和剪切强度等，这些功能影响材料的承载能力和形变行为。

3.高分子材料的耐热功能与哪些因素有关？

A.链段结构

B.分子量

C.气候条件

D.热稳定剂

E.混合比

答案：A,B,D,E

解题思路：耐热功能是高分子材料抵抗高温的能力，它与材料的链段结构、分子量、热稳定剂和混合比等因素有关。

4.高分子材料的耐化学功能与哪些因素有关？

A.材料的化学组成

B.分子间的键合方式

C.使用环境

D.化学添加剂

E.表面处理

答案：A,B,C,D,E

解题思路：耐化学功能指材料抵抗化学侵蚀的能力，它受到材料化学组成、分子间的键合方式、使用环境、化学添加剂和表面处理等因素的影响。

5.高分子材料的电绝缘功能与哪些因素有关？

A.材料的导电性

B.分子结构

C.材料厚度

D.环境温度

E.表面状态

答案：B,C,D,E

解题思路：电绝缘功能是高分子材料抵抗电流的能力，它与材料的分子结构、厚度、环境温度和表面状态等因素有关。

6.高分子材料的耐磨功能与哪些因素有关？

A.材料的硬度

B.动态模量

C.热稳定性

D.化学稳定性

E.粘附性

答案：A,B,C,D,E

解题思路：耐磨功能是指材料抵抗摩擦和磨损的能力，它与材料的硬度、动态模量、热稳定性、化学稳定性和粘附性等因素相关。

7.高分子材料的耐候功能与哪些因素有关？

A.材料的紫外线吸收能力

B.分子结构的稳定性

C.气候条件

D.光老化抑制剂

E.氧化稳定性

答案：A,B,C,D,E

解题思路：耐候功能是指材料抵抗自然环境中各种因素（如紫外线、气候条件）影响的能力，它与材料的紫外线吸收能力、分子结构稳定性、气候条件、光老化抑制剂和氧化稳定性等因素有关。

8.高分子材料的生物相容功能与哪些因素有关？

A.材料的生物降解性

B.体内的生物相容性反应

C.材料的生物降解速度

D.材料的化学稳定性

E.材料的表面处理

答案：A,B,C,D,E

解题思路：生物相容功能是指材料在生物体内不被排斥的能力，它与材料的生物降解性、体内的生物相容性反应、生物降解速度、化学稳定性和表面处理等因素相关。二、填空题1.高分子材料的力学功能主要包括弹性、强度、韧性等。

2.高分子材料的耐热功能主要取决于热分解温度和热稳定性。

3.高分子材料的耐化学功能主要取决于化学结构稳定性和抗腐蚀性。

4.高分子材料的电绝缘功能主要取决于分子链结构和电导率。

5.高分子材料的耐磨功能主要取决于分子链结构和表面硬度。

6.高分子材料的耐候功能主要取决于光稳定性和抗氧化性。

7.高分子材料的生物相容功能主要取决于生物降解性和生物体内相容性。

答案及解题思路：

1.答案：弹性、强度、韧性

解题思路：力学功能是高分子材料的重要功能之一，包括材料在外力作用下的变形和断裂行为，其中弹性是指材料在受力后能恢复原状的能力，强度是指材料抵抗破坏的能力，韧性是指材料在断裂前能吸收的能量。

2.答案：热分解温度、热稳定性

解题思路：耐热功能是指材料在高温下保持其物理和化学性质的能力，热分解温度和热稳定性是衡量耐热功能的关键指标。

3.答案：化学结构稳定性、抗腐蚀性

解题思路：耐化学功能是指材料抵抗化学腐蚀的能力，取决于材料的化学结构稳定性和抗腐蚀性。

4.答案：分子链结构、电导率

解题思路：电绝缘功能是指材料阻止电流通过的能力，主要与分子链结构和电导率有关。

5.答案：分子链结构、表面硬度

解题思路：耐磨功能是指材料抵抗磨损的能力，与分子链结构和表面硬度密切相关。

6.答案：光稳定性、抗氧化性

解题思路：耐候功能是指材料在自然环境（如阳光、氧气、水分等）下的稳定性，光稳定性和抗氧化性是关键因素。

7.答案：生物降解性、生物体内相容性

解题思路：生物相容功能是指材料在生物体内的兼容性和安全性，生物降解性和生物体内相容性是评价生物相容性的重要指标。三、判断题1.高分子材料的力学功能越好，其耐热功能也越好。（×）

解题思路：力学功能和耐热功能是高分子材料的不同功能指标。力学功能主要指材料抵抗变形和断裂的能力，而耐热功能是指材料在高温下保持功能的能力。两者没有直接的必然联系，一个功能好并不一定意味着另一个功能也好。

2.高分子材料的耐化学功能越好，其电绝缘功能也越好。（×）

解题思路：耐化学功能是指材料抵抗化学腐蚀的能力，而电绝缘功能是指材料阻止电流通过的能力。虽然两者都与材料的分子结构有关，但耐化学功能好并不一定意味着电绝缘功能也好，因为电绝缘功能还受到材料内部结构、分子间作用力等因素的影响。

3.高分子材料的耐磨功能越好，其耐候功能也越好。（×）

解题思路：耐磨功能是指材料抵抗磨损的能力，而耐候功能是指材料抵抗光、热、氧等环境因素影响的能力。这两个功能指标没有直接的关联，耐磨功能好并不意味着耐候功能也好。

4.高分子材料的生物相容功能越好，其力学功能也越好。（×）

解题思路：生物相容功能是指材料在生物体内不会引起排斥反应，而力学功能是指材料的强度、硬度和弹性等。这两个功能指标是独立的，生物相容功能好并不必然导致力学功能好。

5.高分子材料的耐热功能越好，其电绝缘功能也越好。（√）

解题思路：耐热功能好的高分子材料通常具有较低的介电损耗和较高的击穿电压，这意味着它们在高温下仍能保持良好的电绝缘功能。因此，耐热功能与电绝缘功能之间存在正相关关系。四、简答题1.简述高分子材料的力学功能及其影响因素。

力学功能主要包括弹性、强度、韧性、硬度等。

影响因素包括：

分子结构：如主链结构、支链数量和分布、交联度等。

制备工艺：如冷却速率、加工温度等。

环境条件：如温度、湿度、载荷等。

2.简述高分子材料的耐热功能及其影响因素。

耐热功能指的是材料在高温环境下的稳定功能。

影响因素包括：

分子结构：如主链结构、交联度等。

结晶度：结晶度高，耐热性通常较好。

添加剂：如耐热性增强剂等。

3.简述高分子材料的耐化学功能及其影响因素。

耐化学功能是指材料对化学物质的抵抗能力。

影响因素包括：

分子结构：如主链的化学稳定性。

表面处理：如涂层、镀膜等。

添加剂：如耐化学腐蚀剂等。

4.简述高分子材料的电绝缘功能及其影响因素。

电绝缘功能是指材料对电流的阻断能力。

影响因素包括：

分子结构：如分子极性、导电链的长度等。

物理状态：如结晶度、孔结构等。

添加剂：如导电剂、抗静电剂等。

5.简述高分子材料的耐磨功能及其影响因素。

耐磨功能是指材料抵抗磨损的能力。

影响因素包括：

分子结构：如分子量、分子链结构等。

表面处理：如涂覆、镀层等。

填料：如碳纤维、金属粉末等。

答案及解题思路：

1.答案：

高分子材料的力学功能受分子结构、制备工艺和环境条件等因素影响。例如聚乙烯（PE）具有较好的弹性，而聚丙烯（PP）则具有较高的强度和韧性。

解题思路：

分析高分子材料的分子结构，了解主链和支链的特点。

研究制备工艺对材料功能的影响，如冷却速率对结晶度的影响。

考虑环境条件对材料功能的影响，如温度对材料弹性模量的影响。

2.答案：

高分子材料的耐热功能受分子结构、结晶度和添加剂等因素影响。例如聚酰亚胺（PI）具有优异的耐热功能。

解题思路：

分析高分子材料的分子结构，特别是主链结构和交联度。

研究结晶度对材料耐热功能的影响。

考虑添加剂如耐热性增强剂的作用。

3.答案：

高分子材料的耐化学功能受分子结构、表面处理和添加剂等因素影响。例如聚四氟乙烯（PTFE）具有极高的耐化学腐蚀性。

解题思路：

分析高分子材料的分子结构，了解其化学稳定性。

考虑表面处理方法如涂层、镀膜对耐化学功能的提升。

研究添加剂如耐化学腐蚀剂的作用。

4.答案：

高分子材料的电绝缘功能受分子结构、物理状态和添加剂等因素影响。例如聚乙烯（PE）具有良好的电绝缘功能。

解题思路：

分析高分子材料的分子极性和导电链的长度。

研究物理状态如结晶度和孔结构对电绝缘功能的影响。

考虑添加剂如导电剂和抗静电剂的作用。

5.答案：

高分子材料的耐磨功能受分子结构、表面处理和填料等因素影响。例如碳纤维增强聚丙烯（CF/PP）具有优异的耐磨功能。

解题思路：

分析高分子材料的分子量和分子链结构。

考虑表面处理方法如涂覆、镀层对耐磨功能的提升。

研究填料如碳纤维、金属粉末的作用。五、论述题1.论述高分子材料在航空航天领域的应用及其优势。

(1)航空航天领域对材料功能的要求

(2)高分子材料在航空航天领域的具体应用案例

航空材料

航天材料

(3)高分子材料在航空航天领域的优势

轻量化

高强度

耐高温、耐低温

耐腐蚀

2.论述高分子材料在汽车工业领域的应用及其优势。

(1)汽车工业对材料功能的要求

(2)高分子材料在汽车工业领域的具体应用案例

内饰材料

悬挂系统

轮胎

(3)高分子材料在汽车工业领域的优势

节能减排

安全功能

舒适功能

3.论述高分子材料在电子电气领域的应用及其优势。

(1)电子电气领域对材料功能的要求

(2)高分子材料在电子电气领域的具体应用案例

电路板

传感器

电线电缆

(3)高分子材料在电子电气领域的优势

高绝缘性

高导热性

高可靠性

4.论述高分子材料在生物医学领域的应用及其优势。

(1)生物医学领域对材料功能的要求

(2)高分子材料在生物医学领域的具体应用案例

医疗器械

生物组织工程

药物载体

(3)高分子材料在生物医学领域的优势

生物相容性

生物降解性

高力学功能

5.论述高分子材料在环保领域的应用及其优势。

(1)环保领域对材料功能的要求

(2)高分子材料在环保领域的具体应用案例

污水处理

固废处理

光伏发电

(3)高分子材料在环保领域的优势

高效分离功能

高吸附功能

耐用性

答案及解题思路：

1.航空航天领域对材料功能的要求包括高强度、高刚度、耐高温、耐腐蚀等。高分子材料在航空航天领域的具体应用案例有航空材料（如碳纤维复合材料、聚酰亚胺等）和航天材料（如聚苯硫醚、聚醚醚酮等）。高分子材料在航空航天领域的优势主要表现在轻量化、高强度、耐高温、耐腐蚀等方面。

2.汽车工业对材料功能的要求包括节能减排、安全功能、舒适性等。高分子材料在汽车工业领域的具体应用案例有内饰材料（如聚氯乙烯、聚氨酯等）、悬挂系统（如聚丙烯酸酯等）和轮胎（如聚丁二烯、聚乙烯等）。高分子材料在汽车工业领域的优势主要表现在节能减排、安全功能、舒适性等方面。

3.电子电气领域对材料功能的要求包括高绝缘性、高导热性、高可靠性等。高分子材料在电子电气领域的具体应用案例有电路板（如环氧树脂、聚酰亚胺等）、传感器（如聚乙烯醇等）和电线电缆（如聚氯乙烯、聚乙烯等）。高分子材料在电子电气领域的优势主要表现在高绝缘性、高导热性、高可靠性等方面。

4.生物医学领域对材料功能的要求包括生物相容性、生物降解性、高力学功能等。高分子材料在生物医学领域的具体应用案例有医疗器械（如聚乳酸、聚己内酯等）、生物组织工程（如羟基磷灰石/聚乳酸复合材料）和药物载体（如聚乳酸纳米粒子等）。高分子材料在生物医学领域的优势主要表现在生物相容性、生物降解性、高力学功能等方面。

5.环保领域对材料功能的要求包括高效分离功能、高吸附功能、耐用性等。高分子材料在环保领域的具体应用案例有污水处理（如聚丙烯酰胺、聚硅酸等）、固废处理（如聚乙烯醇纤维等）和光伏发电（如聚酰亚胺、聚乙烯醇等）。高分子材料在环保领域的优势主要表现在高效分离功能、高吸附功能、耐用性等方面。

解题思路：首先分析各领域对材料功能的要求，然后列举高分子材料在该领域的具体应用案例，最后总结高分子材料在各领域的优势。在论述过程中，结合实际案例，突出高分子材料在各领域的独特功能和应用价值。六、名词解释1.热塑性塑料

热塑性塑料（Thermoplasticplastics）是指在一定温度范围内，可以通过加热软化，冷却硬化，并可多次反复加热软化和冷却硬化的塑料。这类塑料的主要特点是具有可回收性，广泛应用于日用品、包装材料、建筑材料等领域。

2.热固性塑料

热固性塑料（Thermosettingplastics）是指加热后能固化并具有不溶不熔性质的一类塑料。这类塑料在固化过程中，分子结构发生不可逆的交联反应，形成三维网络结构，具有较高的耐热性、绝缘性和机械强度，广泛应用于电子、电器、汽车、航空等领域。

3.纤维素

纤维素（Cellulose）是一种天然高分子化合物，是植物细胞壁的主要成分。它具有良好的生物降解性、可生物降解性和生物相容性，是一种重要的天然高分子材料。

4.聚合物链

聚合物链（Polymerchain）是指由大量重复单元（单体）通过化学键连接而成的高分子化合物。聚合物链的长度和结构决定了聚合物的功能。

5.聚合物链结构

聚合物链结构（Polymerchainstructure）是指聚合物链中单体的排列方式、连接方式和分子间相互作用。聚合物链结构对聚合物的功能有重要影响。

6.聚合物结晶

聚合物结晶（Polymercrystallization）是指聚合物分子在冷却过程中，从无序的液态或熔融态转变为有序的固态晶体结构的过程。聚合物结晶对聚合物的力学功能、热功能和光学功能等有显著影响。

7.聚合物粘弹性

聚合物粘弹性（Polymerviscoelasticity）是指聚合物在受到外力作用时，既能表现出弹性变形，又能表现出粘性流动的性质。这种性质使得聚合物在受力过程中既能恢复原状，又能传递能量。

8.聚合物老化

聚合物老化（Polymeraging）是指聚合物在使用过程中，由于受光、热、氧、机械应力等因素的影响，分子结构发生降解，功能逐渐下降的现象。聚合物老化是影响聚合物使用寿命的关键因素。

答案及解题思路：

1.热塑性塑料：答案：在一定温度范围内，可以通过加热软化，冷却硬化，并可多次反复加热软化和冷却硬化的塑料。解题思路：根据题干描述，分析热塑性塑料的定义。

2.热固性塑料：答案：加热后能固化并具有不溶不熔性质的一类塑料。解题思路：根据题干描述，分析热固性塑料的定义。

3.纤维素：答案：一种天然高分子化合物，是植物细胞壁的主要成分。解题思路：根据题干描述，分析纤维素的定义。

4.聚合物链：答案：由大量重复单元（单体）通过化学键连接而成的高分子化合物。解题思路：根据题干描述，分析聚合物链的定义。

5.聚合物链结构：答案：聚合物链中单体的排列方式、连接方式和分子间相互作用。解题思路：根据题干描述，分析聚合物链结构的定义。

6.聚合物结晶：答案：聚合物分子在冷却过程中，从无序的液态或熔融态转变为有序的固态晶体结构的过程。解题思路：根据题干描述，分析聚合物结晶的定义。

7.聚合物粘弹性：答案：聚合物在受到外力作用时，既能表现出弹性变形，又能表现出粘性流动的性质。解题思路：根据题干描述，分析聚合物粘弹性的定义。

8.聚合物老化：答案：聚合物在使用过程中，由于受光、热、氧、机械应力等因素的影响，分子结构发生降解，功能逐渐下降的现象。解题思路：根据题干描述，分析聚合物老化的定义。七、计算题1.设某一高分子材料的密度为1.2g/cm³，比热容为0.8J/g·K，求其比热容为多少J/kg·K。

解答：

将密度从g/cm³转换为kg/m³，因为1g/cm³=1000kg/m³。

密度ρ=1.2g/cm³=1.2×1000kg/m³=1200kg/m³。

将比热容从J/g·K转换为J/kg·K，因为1J/g·K=1000J/kg·K。

比热容c=0.8J/g·K=0.8×1000J/kg·K=800J/kg·K。

2.设某一高分子材料的弹性模量为2GPa，泊松比为0.3，求其剪切模量为多少GPa。

解答：

剪切模量G的计算公式为G=E/(2(1μ))，其中E是弹性模量，μ是泊松比。

将给定的数值代入公式：

G=2GPa/(2(10.3))=2GPa/(2×1.3)=2GPa/2.6=0.769GPa。

3.设某一高分子材料的体积电阻率为1×10⁻⁴Ω·m，求其表面电阻率为多少Ω。

解答：

表面电阻率Rs的计算公式为Rs=ρ×(2×π