高分子化學材料知識點總結

高分子化學材料知識點總結姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、單選題1.高分子化學的研究對象是：

A.有機化合物

B.無機化合物

C.高分子材料

D.生物大分子

2.高分子材料的力學功能包括：

A.硬度、強度、彈性

B.導電性、導熱性、磁性

C.光學性質、磁性、催化活性

D.化學穩(wěn)定性、耐候性、耐熱性

3.高分子鏈段的運動類型不包括：

A.彎曲運動

B.扭轉運動

C.平移運動

D.伸縮運動

4.高分子材料的粘度是指：

A.高分子材料的溶解度

B.高分子材料在溶劑中的濃度

C.高分子材料的流動阻力

D.高分子材料的熔點

5.高分子材料的分子量分布對其功能的影響是：

A.分子量越大，功能越好

B.分子量越小，功能越好

C.分子量越大，鏈段越短

D.分子量越小，鏈段越長

6.高分子材料的玻璃化轉變溫度是指：

A.高分子材料的熔點

B.高分子材料的軟化點

C.高分子材料的玻璃化溫度

D.高分子材料的降解溫度

7.高分子材料的熱塑性是指：

A.高分子材料受熱能軟化、冷卻硬化

B.高分子材料受熱能溶解、冷卻凝固

C.高分子材料受熱能分解、冷卻結晶

D.高分子材料受熱能熔融、冷卻硬化

答案及解題思路：

1.答案：C

解題思路：高分子化學是研究高分子材料的學科，因此研究對象應該是高分子材料。

2.答案：A

解題思路：力學功能是指材料在力的作用下表現(xiàn)出的功能，如硬度、強度和彈性。

3.答案：C

解題思路：高分子鏈段的運動類型包括彎曲、扭轉和伸縮運動，而平移運動并不是高分子鏈段特有的運動形式。

4.答案：C

解題思路：粘度是指流體流動時內部摩擦力的度量，因此與高分子材料的流動阻力相關。

5.答案：B

解題思路：高分子材料的分子量分布對其功能有重要影響，通常分子量越小，材料的柔韌性和加工功能越好。

6.答案：C

解題思路：玻璃化轉變溫度是指高分子材料從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉變的溫度。

7.答案：A

解題思路：熱塑性材料在加熱時可以軟化，冷卻時可以硬化，表現(xiàn)出可塑性。二、填空題1.高分子材料按形態(tài)可分為：_________、_________和_________。

答案：線形聚合物、支鏈聚合物、交聯(lián)聚合物

解題思路：根據(jù)高分子材料的物理形態(tài)分類，線形聚合物具有直鏈結構，支鏈聚合物具有側鏈結構，交聯(lián)聚合物則是由多個聚合物分子通過化學鍵連接在一起形成的網絡結構。

2.高分子材料按功能可分為：_________、_________和_________。

答案：塑料、橡膠、纖維

解題思路：根據(jù)高分子材料的主要應用功能分類，塑料具有良好的可塑性，橡膠具有良好的彈性，纖維則具有拉伸功能。

3.高分子材料的結構單元由_________和_________兩部分組成。

答案：主鏈、側鏈（或取代基）

解題思路：高分子材料的基本組成單位為單體，通過聚合反應形成長鏈結構。其中，主鏈是指形成高分子骨架的重復單元，而側鏈或取代基則是指連接到主鏈上的原子或原子團。

4.高分子材料的分子量分布是指_________和_________之間的關系。

答案：分子量的大小、分子量分布的范圍

解題思路：分子量分布描述了高分子材料中不同分子量的單體或鏈段的分布情況，包括分子量的大小及其分布范圍，這對于理解材料的性質和加工功能。

5.高分子材料的玻璃化轉變溫度是指分子鏈由_________運動變?yōu)開________運動時，材料功能發(fā)生變化的溫度。

答案：鏈段運動、自由運動

解題思路：玻璃化轉變溫度是高分子材料在加熱過程中，從玻璃態(tài)轉變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度。在這一溫度下，分子鏈的鏈段運動由凍結的振動運動變?yōu)樽杂梢苿拥男D運動，導致材料功能發(fā)生變化。三、判斷題1.高分子化學的研究對象是有機化合物。（×）

解題思路：高分子化學主要研究的是高分子化合物，而高分子化合物雖然屬于有機化合物范疇，但研究對象更加專注于高分子這一特定類型的有機化合物。

2.高分子材料的力學功能與其分子結構無關。（×）

解題思路：高分子材料的力學功能與其分子結構密切相關，分子鏈的結構、交聯(lián)度、分子量及其分布等都會顯著影響材料的力學功能。

3.高分子鏈段的運動類型有彎曲運動、扭轉運動和平移運動。（√）

解題思路：高分子鏈段的運動主要包括彎曲運動、扭轉運動和平移運動，這些運動是高分子材料可塑性和彈性的基礎。

4.高分子材料的粘度與其分子量有關。（√）

解題思路：高分子材料的粘度與分子量有直接關系，分子量越大，粘度通常也越高。

5.高分子材料的分子量分布越寬，其功能越好。（×）

解題思路：分子量分布越寬，材料功能往往越不穩(wěn)定，因為分子量分布寬意味著分子量差異大，導致材料的均一性差，功能難以預測。

6.高分子材料的玻璃化轉變溫度越高，其熱穩(wěn)定性越好。（√）

解題思路：玻璃化轉變溫度是高分子材料的一個重要功能指標，玻璃化轉變溫度越高，材料在較高溫度下仍能保持玻璃態(tài)，熱穩(wěn)定性越好。

7.高分子材料的熱塑性是指其受熱能軟化、冷卻硬化。（√）

解題思路：熱塑性高分子材料在加熱時會軟化，冷卻后硬化，可以重復進行這一過程，這一特性是其可塑性的體現(xiàn)。

8.高分子材料的分子量越小，鏈段越短，其功能越好。（×）

解題思路：分子量越小，鏈段越短，雖然可能增加材料的柔韌性，但同時也可能降低其強度和耐熱性，功能的好壞取決于具體應用需求。四、簡答題1.簡述高分子材料的定義及其研究內容。

解答：

高分子材料是指由大量單體通過化學反應聚合而成的大分子化合物。研究內容包括高分子的合成、結構、功能、加工和應用等。

2.簡述高分子材料按形態(tài)、功能和結構的分類方法。

解答：

（1）按形態(tài)分類：可分為纖維、薄膜、泡沫、注塑、壓塑等。

（2）按功能分類：可分為熱塑性、熱固性、彈性體、磁性、導電性等。

（3）按結構分類：可分為線性、支鏈、交聯(lián)、網絡等。

3.簡述高分子鏈段運動的類型及其對材料功能的影響。

解答：

高分子鏈段運動類型包括鏈段振動、鏈段旋轉、鏈段滑移等。這些運動對材料功能的影響主要體現(xiàn)在提高材料的柔韌性、降低材料脆性、改善材料的加工功能等方面。

4.簡述高分子材料的粘度與其分子結構的關系。

解答：

高分子材料的粘度與其分子結構密切相關。分子鏈越長，分子間作用力越大，粘度越高；分子結構中的支鏈越多，粘度越低。

5.簡述高分子材料的分子量分布對材料功能的影響。

解答：

高分子材料的分子量分布對材料功能有顯著影響。分子量分布越窄，材料的強度、耐磨性等功能越好；分子量分布越寬，材料的加工功能、耐熱性等功能越好。

6.簡述高分子材料的玻璃化轉變溫度對其功能的影響。

解答：

玻璃化轉變溫度是高分子材料由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉變的溫度。玻璃化轉變溫度越高，材料的耐熱性、耐寒性、耐沖擊性等功能越好。

7.簡述高分子材料的熱塑性和熱固性的區(qū)別。

解答：

熱塑性材料在加熱時軟化，冷卻后硬化，可以反復加熱軟化；熱固性材料在加熱時不會軟化，硬化后不可逆轉，不能再次加熱軟化。

答案及解題思路：

1.解答思路：明確高分子材料的定義和研究內容，從高分子合成、結構、功能、加工和應用等方面進行闡述。

2.解答思路：按照形態(tài)、功能和結構三個方面對高分子材料進行分類，并簡要說明各類別的特點。

3.解答思路：介紹高分子鏈段運動的類型，分析其對材料功能的影響，如提高柔韌性、降低脆性等。

4.解答思路：闡述粘度與分子結構的關系，說明分子鏈長度和支鏈數(shù)量對粘度的影響。

5.解答思路：分析分子量分布對材料功能的影響，如對強度、耐磨性、加工功能、耐熱性等的影響。

6.解答思路：解釋玻璃化轉變溫度對材料功能的影響，如對耐熱性、耐寒性、耐沖擊性的影響。

7.解答思路：對比熱塑性和熱固性材料的區(qū)別，說明加熱軟化、冷卻硬化、加熱不可逆等特性。五、計算題1.已知某高分子材料的分子量分布函數(shù)為f(M)，求其平均分子量。

解答：

平均分子量（M_avg）可以通過以下公式計算：

\[

M_{\text{avg}}=\int_{0}^{\infty}Mf(M)\,dM

\]

其中，\(f(M)\)是分子量分布函數(shù)。

2.已知某高分子材料的分子量分布函數(shù)為f(M)，求其分子量標準偏差。

解答：

分子量標準偏差（σ_M）可以通過以下公式計算：

\[

\sigma_M=\sqrt{\int_{0}^{\infty}(MM_{\text{avg}})^2f(M)\,dM}

\]

其中，\(M_{\text{avg}}\)是平均分子量。

3.已知某高分子材料的玻璃化轉變溫度為Tg，求其分子量分布對其玻璃化轉變溫度的影響。

解答：

玻璃化轉變溫度（Tg）與分子量分布的關系通常通過以下關系式表示：

\[

T_g=T_{\text{g0}}\alpha\left(\frac{M}{M_0}\right)^{n}

\]

其中，\(T_{\text{g0}}\)是無規(guī)立構高分子的玻璃化轉變溫度，\(\alpha\)和\(n\)是材料特定的常數(shù)。分子量分布\(f(M)\)通過改變\(M\)的平均值和分布范圍來影響\(T_g\)。

4.已知某高分子材料的分子量分布函數(shù)為f(M)，求其在M=M0時的概率密度函數(shù)。

解答：

概率密度函數(shù)（PDF）在分子量\(M_0\)處為：

\[

f_{\text{PDF}}(M_0)=f(M_0)

\]

因為概率密度函數(shù)本身就是分子量分布函數(shù)。

5.已知某高分子材料的分子量分布函數(shù)為f(M)，求其在M>M0時的概率分布函數(shù)。

解答：

概率分布函數(shù)（CDF）在\(M>M_0\)時的表達式為：

\[

F(M)=\int_{0}^{M}f(M')\,dM'

\]

對于\(M>M_0\)，有：

\[

F(M)=\int_{0}^{M}f(M')\,dM'=1\int_{M}^{\infty}f(M')\,dM'

\]

6.已知某高分子材料的分子量分布函數(shù)為f(M)，求其在M=M0時的平均分子量。

解答：

由于平均分子量的定義包含所有分子量，因此在\(M=M_0\)處的平均分子量仍然是\(M_{\text{avg}}\)，即：

\[

M_{\text{avg}}=\int_{0}^{\infty}Mf(M)\,dM

\]

7.已知某高分子材料的分子量分布函數(shù)為f(M)，求其在M>M0時的分子量標準偏差。

解答：

在\(M>M_0\)時，分子量標準偏差的公式仍然是：

\[

\sigma_M=\sqrt{\int_{0}^{\infty}(MM_{\text{avg}})^2f(M)\,dM}

\]

這個值不依賴于\(M_0\)的選擇，因為標準偏差考慮了所有分子量的偏差。

答案及解題思路：

1.答案：

\[

M_{\text{avg}}=\int_{0}^{\infty}Mf(M)\,dM

\]

解題思路：使用積分方法，根據(jù)分子量分布函數(shù)計算分子量的加權平均值。

2.答案：

\[

\sigma_M=\sqrt{\int_{0}^{\infty}(MM_{\text{avg}})^2f(M)\,dM}

\]

解題思路：同樣使用積分方法，計算分子量與平均分子量的平方差的加權平均值，然后開平方得到標準偏差。

3.答案：

\[

T_g=T_{\text{g0}}\alpha\left(\frac{M}{M_0}\right)^{n}

\]

解題思路：應用玻璃化轉變溫度與分子量的關系式，分析分子量分布如何影響\(T_g\)。

4.答案：

\[

f_{\text{PDF}}(M_0)=f(M_0)

\]

解題思路：直接從概率密度函數(shù)的定義出發(fā)。

5.答案：

\[

F(M)=1\int_{M}^{\infty}f(M')\,dM'

\]

解題思路：通過積分計算大于\(M\)的分子量的累積概率。

6.答案：

\[

M_{\text{avg}}=\int_{0}^{\infty}Mf(M)\,dM

\]

解題思路：重復計算平均分子量，因為平均分子量是分布函數(shù)的屬性。

7.答案：

\[

\sigma_M=\sqrt{\int_{0}^{\infty}(MM_{\text{avg}})^2f(M)\,dM}

\]

解題思路：重復計算標準偏差，因為它依賴于整個分子量分布的偏差。六、論述題1.論述高分子材料的分子結構對其功能的影響。

（1）高分子材料的分子結構主要包括鏈結構、支鏈結構、交聯(lián)結構等。

（2）分子結構對高分子材料功能的影響主要體現(xiàn)在以下方面：

a.鏈結構：鏈結構決定了高分子材料的結晶性、柔韌性、強度等功能。

b.支鏈結構：支鏈結構可以影響高分子材料的耐熱性、耐化學性等功能。

c.交聯(lián)結構：交聯(lián)結構可以增強高分子材料的力學功能、耐熱性等。

2.論述高分子材料的分子量分布對其功能的影響。

（1）高分子材料的分子量分布是指高分子鏈長度的分布情況。

（2）分子量分布對高分子材料功能的影響主要體現(xiàn)在以下方面：

a.力學功能：分子量分布影響高分子材料的強度、模量等力學功能。

b.熱功能：分子量分布影響高分子材料的熔點、玻璃化轉變溫度等熱功能。

c.流動功能：分子量分布影響高分子材料的熔融流動功能。

3.論述高分子材料的玻璃化轉變溫度對其功能的影響。

（1）玻璃化轉變溫度是指高分子材料從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉變的溫度。

（2）玻璃化轉變溫度對高分子材料功能的影響主要體現(xiàn)在以下方面：

a.耐熱性：玻璃化轉變溫度越高，高分子材料的耐熱性越好。

b.柔韌性：玻璃化轉變溫度越高，高分子材料的柔韌性越差。

c.熱穩(wěn)定性：玻璃化轉變溫度越高，高分子材料的熱穩(wěn)定性越好。

4.論述高分子材料的熱塑性和熱固性的區(qū)別。

（1）熱塑性高分子材料在加熱時可以軟化，冷卻后可以重新硬化，可以反復進行加熱和冷卻過程。

（2）熱固性高分子材料在加熱時會發(fā)生交聯(lián)反應，形成三維網絡結構，一旦固化后，無法再次加熱軟化。

（3）區(qū)別主要體現(xiàn)在以下方面：

a.熱穩(wěn)定性：熱塑性高分子材料的熱穩(wěn)定性較差，熱固性高分子材料的熱穩(wěn)定性較好。

b.力學功能：熱塑性高分子材料的力學功能較差，熱固性高分子材料的力學功能較好。

c.應用領域：熱塑性高分子材料適用于一次性使用的制品，熱固性高分子材料適用于長期使用的制品。

5.論述高分子材料的降解機理。

（1）高分子材料的降解是指高分子鏈斷裂、分子量降低的過程。

（2）高分子材料的降解機理主要包括以下幾種：

a.光降解：在紫外線照射下，高分子鏈發(fā)生斷裂。

b.熱降解：在高溫條件下，高分子鏈發(fā)生斷裂。

c.化學降解：在化學試劑的作用下，高分子鏈發(fā)生斷裂。

d.生物降解：在微生物的作用下，高分子鏈發(fā)生斷裂。

答案及解題思路：

1.答案：高分子材料的分子結構對其功能的影響主要體現(xiàn)在鏈結構、支鏈結構和交聯(lián)結構上，這些結構決定了高分子材料的結晶性、柔韌性、強度、耐熱性、耐化學性等功能。

解題思路：分析高分子材料的分子結構類型，結合具體實例說明其對功能的影響。

2.答案：高分子材料的分子量分布對其功能的影響主要體現(xiàn)在力學功能、熱功能和流動功能上，分子量分布影響高分子材料的強度、模量、熔點、玻璃化轉變溫度和熔融流動功能。

解題思路：闡述分子量分布對高分子材料功能的影響，結合具體實例說明。

3.答案：高分子材料的玻璃化轉變溫度對其功能的影響主要體現(xiàn)在耐熱性、柔韌性和熱穩(wěn)定性上，玻璃化轉變溫度越高，高分子材料的耐熱性、柔韌性越差，熱穩(wěn)定性越好。

解題思路：分析玻璃化轉變溫度對高分子材料功能的影響，結合具體實例說明。

4.答案：熱塑性和熱固性的區(qū)別主要體現(xiàn)在熱穩(wěn)定性、力學功能和應用領域上，熱塑性高分子材料適用于一次性使用的制品，熱固性高分子材料適用于長期使用的制品。

解題思路：對比熱塑性和熱固性高分子材料的特性，說明其區(qū)別。

5.答案：高分子材料的降解機理主要包括光降解、熱降解、化學降解和生物降解，這些降解過程導致高分子鏈斷裂、分子量降低。

解題思路：列舉高分子材料的降解機理，結合具體實例說明。七、實驗設計題1.設計一種實驗方法，測定高分子材料的分子量分布。

實驗原理：

利用凝膠滲透色譜（GPC）技術，通過不同孔徑的凝膠色譜柱對高分子材料進行分離，根據(jù)不同分子量高分子的洗脫時間差異，測定其分子量分布。

實驗步驟：

1.準備高分子材料樣品和GPC儀。

2.標準樣品準備：配制已知分子量分布的標準高分子溶液。

3.樣品處理：將高分子材料樣品溶解在適當?shù)娜軇┲小?/p>

4.進樣：將樣品和標準溶液分別注入GPC儀。

5.測定：記錄不同分子量高分子的洗脫時間，計算分子量分布。

數(shù)據(jù)處理：

利用GPC軟件分析洗脫曲線，得到分子量分布曲線。

2.設計一種實驗方法，測定高分子材料的玻璃化轉變溫度。

實驗原理：

利用差示掃描量熱法（DSC）測定高分子材料在加熱過程中的熱流變化，通過確定玻璃化轉變峰來確定玻璃化轉變溫度。

實驗步驟：

1.準備高分子材料樣品和DSC儀。

2.樣品處理：將高分子材