材料科學基礎高分子材料習題綜述

1、一、解釋概念：高分子材料：是由高分子化合物或以高分子化合物為主、輔以各種添加劑和填料等物質(zhì)經(jīng)加工而成的一種材料。均聚物：均聚物是指由一種單體通過共價鍵連接起來構(gòu)成的聚合物.共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物。共混物：由兩種或兩種以上聚合物通過機械或溶液混合在一起的物質(zhì)。取向：在外力作用下，分子鏈沿外力方向平行排列。氧指數(shù)：在規(guī)定條件下，固體材料在氧、氮混合氣流中，維持平穩(wěn)燃燒所需的最低氧含量。熱塑性材料：受熱時軟化或熔融、冷卻后硬化，韌性好，可反復成型。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醍、聚四氟乙烯等。熱固性塑料：在加熱、加壓并經(jīng)過一定時間后即固化為不溶、不熔的堅硬制品，

2、不可再生。具有更好耐熱性和抗蠕變能力。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機硅樹脂等。擠出成型：聚合物（一般為熱塑性）與各種助劑混和均勻后，在擠出機料筒內(nèi)受到螺桿機械剪切力作用產(chǎn)生摩擦熱和外熱的作用使之熔融塑化，再在螺桿的推送下，通過過濾網(wǎng)、多孔板，進入口模成型連續(xù)制品的方法。注射成型：又稱注射模塑或注塑，是將塑料加熱熔融塑化后，在螺桿（或柱塞）加壓下，物料通過機筒前端的噴嘴快速注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過冷卻定型后，開啟模具即得制品的方法。簡述塑料的基本特點：質(zhì)輕，相對密度0.9-2.3,泡沫塑料0.01-0.05電絕緣好，體積電阻率1016-18，介電損耗10-4力學強度范圍

3、寬防腐隔熱成型加工性能好減震，消音，透光不足：耐熱差，力學強度小于金屬，導熱差,膨脹系數(shù)大，易變形，易燃，蠕變，冷流，疲勞等。簡述塑料的組成與作用：I樹月旨（60-100%）決定塑料基本性能粘結(jié)作用II助劑（提高性能、降低成本）A熱穩(wěn)定劑：金屬鹽類，皂類，有機錫，環(huán)氧化油光穩(wěn)定劑：UV吸收劑，光屏蔽劑，猝滅劑，自由基捕捉劑B增塑劑:鄰苯二甲酸酯，磷酸酯類C潤滑劑:硬脂酸（酯），石蠟D填充劑/增強劑:碳酸鈣,滑石粉，木粉，短纖維E偶聯(lián)劑J:ACR,MBSF固化齊h胺類G其他：如發(fā)泡，阻燃，抗靜電,著色等樹脂：塑料的主要組分增塑劑：用于提高塑料的可塑性和柔軟性。填充劑（填料）：用于提高塑料的力學、

4、電學性能或降低成本等。穩(wěn)定劑：用于提高塑料對熱、光、氧等的穩(wěn)定性，延長使用壽命。增色劑：用于賦予塑料制品各種色彩。潤滑劑：提高塑料在加工成形過程中的流動性和脫模能力，同時可使制品光亮美觀。固化劑：與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應，使受熱可塑的線型結(jié)構(gòu)變成熱穩(wěn)定好的體型結(jié)構(gòu)。其它：還有發(fā)泡劑、抗靜電劑、阻燃劑等。簡述通用塑料的結(jié)構(gòu)與性能：PE:聚乙烯是線性聚合物，由于C-C鏈是柔性鏈，因而PE是柔性很好的熱塑性聚合物。性能：韌性、耐寒性好；呈半透明或不透明狀，且隨結(jié)晶度提高而下降。良好的電絕緣性和介電性能，耐化學腐蝕；較低的摩擦系數(shù)；不易吸水但透氣性好，適合防潮包裝；不耐熱，不耐大氣老化，易燃，氧指數(shù)174P

5、P:聚丙烯ch2chch3,聚丙烯有等規(guī)聚丙烯（IPP）、無規(guī)聚丙烯（APP）和間規(guī)聚丙烯（SPPR種。性能：無毒、無味、無嗅、半透明蠟狀固體。密度小，力學性能高于聚乙烯；耐熱性、耐水性良好，化學穩(wěn)定性好；但不耐芳香族和氯化炫溶劑，耐寒性差，易老化。質(zhì)輕、在高溫下的流動性好、薄膜在定向拉伸后的強度很高，伸長率變小、具有良好的化學穩(wěn)定性和耐熱性、有較高的強度、具有良好的電絕緣性。PVC:聚氯乙烯ch2chcl性能:較高的力學性能、耐熱性能不高、較好的電性能、優(yōu)良的化學性能、阻燃性能PS:聚苯乙烯ch2ch+苯環(huán)性能：良好的透明度和表面光澤，易加工、較好的剛性、耐腐蝕、優(yōu)良的電性能，低吸濕性。簡述

6、工程塑料的結(jié)構(gòu)與性能：PA:聚酰胺樹脂性能：優(yōu)良的力學性能、自潤性、耐摩擦性好、優(yōu)良的耐熱性、優(yōu)異的電絕緣性能、耐氣候性、吸水性。PC:聚碳酸酯性能：透光性好、具有很高的抗沖性、較寬的使用溫度簡述熱固性塑料的結(jié)構(gòu)與性能：PF:酚醛樹脂性能：成型性較好、模溫對流動性影響較大、硬化速度一般比氨基塑料慢。二、解釋概念再生膠：是廢硫化橡膠經(jīng)化學、熱及機械加工處理后所制得的，具有一定可塑性，可重新硫化的橡膠材料。橡膠的老化：橡膠在加工、貯存和使用過程中，由于受到各種外界因素（如熱、氧、臭氧、金屬離子、電離輻射、光、機械力等）的作用，而逐步失去其原有的優(yōu)良性能，以至最后喪失了使用價值。熱塑性橡膠：指在常溫

7、下顯示橡膠彈性，在高溫下能夠塑化成型的高分子材料。其產(chǎn)品既具備傳統(tǒng)交聯(lián)硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項優(yōu)異性能，同時又具備普通塑料加工方更、加工方式廣的特點。簡述橡膠的共性：具有橡膠狀彈性、有緩沖減震作用、對溫度依賴性大、具有電絕緣性、有老化現(xiàn)象、需進行硫化、必須加入配合劑。簡述橡膠結(jié)構(gòu)與性能的關系：1、彈性和強度分子鏈柔順性越大，橡膠的彈性就越大。分子量越高，橡膠的彈性和強度越大。交聯(lián)使橡膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可提高橡膠的彈性和強度。2、耐熱性和耐老化性能橡膠的耐熱性主要取決于主鏈上化學鍵的鍵能。不飽和橡膠主鏈上的雙鍵易被臭氧氧化，因而耐老化性差。3、耐寒性當溫度低于玻璃化溫度（Tg）時，或者

8、由于結(jié)晶，橡膠將失去彈性。因此，降低其Tg或避免結(jié)晶，可以提高橡膠材料的耐寒性。4、化學反應是可進行有利的反應，如：交聯(lián)反應或進行取代等改性反應;另一是有害的反應，如：氧化降解反應等。5、加工性能橡膠的分子量分布一般較寬，其中高分子量部分提供強度，而低分子量部分起增塑劑作用，可提高膠料流動性和粘性，增加膠料混煉效果，改善混煉時膠料的包輻能力。簡述橡膠的原料和工藝：原材料1、生膠和再生膠生膠包括天然橡膠和合成橡膠。再生膠是廢硫化橡膠經(jīng)化學、熱及機械加工處理后所制得的，具有一定可塑性，可重新硫化的橡膠材料。配合劑A、硫化劑目的：在一定條件下使橡膠發(fā)生交聯(lián)。B、硫化促進劑目的：降低硫化溫度，縮短硫化

9、時間，改善硫化膠的物理機械性能。C、補強劑目的：提高硫化橡膠的拉伸強度、定伸強度、耐磨性等物理機械性能。D、填充劑目的：增加膠料的容積，從而降低生產(chǎn)成本或改善加工性能。E、軟化劑和增塑劑目的：改善橡膠的加工和成型性能，增加橡膠的塑性。F、防老劑目的：抑制橡膠的老化現(xiàn)象。加工工藝：A、硫化體系：硫化體系是以橡膠(生膠)為主體，加以多種輔助材料而成的合成體、(輔助材料有幾大體系、填充補強、硫化、防護、增塑、特殊物質(zhì)加入劑)，而硫化是包覆絕緣層或護套層以后的一種處理方法、其目的就是讓輔助體系里的硫化體系發(fā)生作用，使橡膠永久交聯(lián)、增加彈性、減少塑性。B、塑煉：1)塑煉目的生膠具有很高的彈性，不便于加工

10、成型。經(jīng)塑煉后可獲得適宜的可塑性和流動性，有利于后工序的進行。如：混煉時配合劑易于均勻分散，壓延時膠料易于滲入纖維織物等。(2)塑煉機理生膠塑煉獲得可塑性的原因是橡膠大分了鏈斷裂，平均分子量降低之故。3)混煉(1)混煉目的混煉是橡膠加工工藝中最基本和最重要的工序之一。其目的是得到符合性能要求的混煉膠。(2)混煉方法由于生膠粘度很高，因此使配合劑摻入生膠中并存其中均勻混合與分散，必須借助于煉膠機的強烈機械作用進行混煉。4）壓延和壓出5）成型6）硫化簡述天然橡膠的結(jié)構(gòu)與性能：天然橡膠：是從橡膠類的樹汁中提煉出的一種天然高分子材料。其主要化學組成為聚異戊二烯，且順式1,4-聚異戊二烯的量大于99%,

11、反式1,4-聚異戊二烯的量小于1%,由于這種組成，它具有優(yōu)異的彈性。綜合性能好。簡述通用橡膠的結(jié)構(gòu)與性能：凡是性能與天然橡膠相近，物理機械性能和加工性能較好，能廣泛用于輪胎和其他一般橡膠制品的，稱為通用合成橡膠。BR:聚丁二烯橡膠彈性高、耐低溫性能好、耐磨、生熱性低、耐屈撓性好、與其它橡膠的相容性好。IR：聚異戊二烯橡膠具有優(yōu)良的彈性、耐磨性、耐熱性、抗撕裂及低溫屈撓性。與天然橡膠相比，又具有生熱小、抗龜裂的特點，且吸水性小，電性能及耐老化性能好。缺點：硫化速度較天然橡膠慢，止匕外，煉膠時易粘輻，成型時粘度大，而且價格較貴。SBR:丁苯橡膠耐磨性、耐熱性、耐油性和耐老化性等均比天然橡膠好。高溫

12、耐磨性好，適用于乘用胎。側(cè)基上帶有苯環(huán)，因而彈性低，耐寒性也稍差。收縮大，生膠強度低，粘著性差。雙鍵少，硫化速度慢。耐屈撓龜裂性比天然橡膠好，但裂紋擴展速度快，熱撕裂性能差。簡述特種橡膠的結(jié)構(gòu)與性能：凡是具有特殊性能，專門用于制作耐熱、耐寒、耐化學物質(zhì)腐蝕、耐溶劑、耐輻射等特種橡膠制品橡膠稱為特種合成橡膠。丁睛橡膠（NBR）:丁睛橡膠具有優(yōu)良的耐油性和耐非極性溶劑性能。丁睛橡膠的耐熱性、耐老化性、耐磨性、耐腐蝕及氣密性均優(yōu)于天然橡膠。缺點：丁睛橡膠的耐臭氧性能，電絕緣性能和耐寒性比較差。硅橡膠（SIR）:極高的耐熱耐寒性能、優(yōu)良的導電性、低導熱系數(shù)、自熄性、但耐磨、耐油性不好。三、解釋概念纖維

13、：是指長度比其直徑大很多倍（1000:1）,并具有一定柔韌性的纖細物質(zhì)。支度：單位重量（以克計）的纖維所具有的長度稱支數(shù)。如1g重的纖維長100m,稱100支。纖度：一定長度的纖維所具有的重量稱為纖度。纖維愈細，纖度愈小。纖度的單位特，是1000m長纖維的重量克數(shù)。集束：是將紡制出的若干絲束合并成一定粗細的大股絲束，然后導入拉伸機進行拉伸。加捻：是長絲后加工的特有工序，目的是增加單根纖維間的抱合力，避免在紡織加工時發(fā)生斷頭或紊亂現(xiàn)象，同時提高纖維的斷裂強度。熔融紡絲法：將高聚物加熱熔融制成融體，并經(jīng)噴絲頭噴成細流，在空氣或水中冷卻而凝固成纖維的方法稱熔融紡絲法。溶液紡絲法：將高聚物溶解于溶劑中

14、制得粘稠的紡絲液，由噴絲頭噴成細流，通過凝固介質(zhì)使之凝固而形成纖維，這種方法稱為溶液紡絲法。簡述纖維的分類：天然纖維：如棉花、羊毛、蠶絲和麻等?；瘜W纖維：用天然或合成高分子化合物經(jīng)化學加工而制得的纖維。又分為：人造纖維：是用天然纖維經(jīng)化學加工制成，如：“人造絲”、“人造棉合成纖維：是以石油、煤、天然氣為原料制成的，發(fā)展很快。合成纖維三大類：這三大類纖維的產(chǎn)量占合成纖維總產(chǎn)量90%以上。聚酯纖維（滌綸）、聚酰胺纖維（錦綸）、聚丙烯睛纖維（睛綸）簡述纖維的性能：1、細度：纖維細度是表示纖維的粗細程度。2、斷裂強度：單位纖度的纖維在連續(xù)增加的負荷作用下，被拉伸斷裂時所承受的最大力稱為斷裂強度。3、斷

15、裂伸長率：是指纖維或試樣在拉伸至斷裂時長度比原來長度增加的百分數(shù)。4、初始模量：把纖維拉伸至比原長增加1%時所需的應力，稱纖維的初始模量，也稱楊氏模量。5、回彈率：將纖維拉伸至產(chǎn)生一定伸長，然后撤去負荷，經(jīng)松弛一定時間后（30s或60s,視測試器而定），測定纖維彈性回縮后的剩余伸長。6、吸濕性：是指在標準溫度和濕度（溫度20士3C、相對濕度653%）條件下纖維的吸水率。簡述纖維的加工過程：1、工業(yè)上常用的紡絲方法主要是熔融紡絲法和溶液紡絲法。2、化學纖維的后加工短纖維的后加工：包括集束、牽伸、水洗、上油、干燥、熱定形、卷曲、切斷、打包等一系列工序。長絲的后加工：包括拉伸，加捻、復捻、熱定型、絡絲、分級、包裝等工序。簡述成纖高聚物具備的特征：A.具有線型的可伸展大分子鏈，沒有龐大的側(cè)基，且大分子之間無化學健。B.分子中有極性基團存在，使大分子間的相互作用增大，可提高纖維的強度和熔點，并對纖