高分子材料科學(xué)與工程知識題

高分子材料科學(xué)與工程知識題姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.高分子材料是指：

A.纖維素

B.蛋白質(zhì)

C.高分子化合物

D.礦物質(zhì)

答案：C

解題思路：高分子材料是由大量分子鏈組成的，具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的材料，因此屬于高分子化合物。

2.高分子材料的相對分子質(zhì)量通常在：

A.1000以下

B.100010000

C.10000100000

D.100000以上

答案：D

解題思路：高分子材料的相對分子質(zhì)量一般在10000以上，這是因為高分子材料是由大量單體通過聚合反應(yīng)形成的長鏈分子。

3.下列哪種物質(zhì)不屬于高分子材料？

A.聚乙烯

B.聚丙烯

C.納米材料

D.聚氯乙烯

答案：C

解題思路：納米材料是指尺寸在納米尺度（1100納米）的材料，雖然其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與高分子材料有所不同，但不屬于傳統(tǒng)意義上的高分子材料。

4.高分子材料的主要成分為：

A.纖維

B.塑料

C.金屬

D.橡膠

答案：B

解題思路：高分子材料主要包括塑料、橡膠、纖維等，其中塑料是高分子材料的主要成分之一。

5.高分子材料的力學(xué)功能主要取決于：

A.分子結(jié)構(gòu)

B.熱穩(wěn)定性

C.熱處理

D.溶劑

答案：A

解題思路：高分子材料的力學(xué)功能主要取決于其分子結(jié)構(gòu)，如分子鏈的長度、交聯(lián)密度、結(jié)晶度等。

6.高分子材料的耐熱性主要取決于：

A.分子量

B.聚合度

C.熱穩(wěn)定性

D.溶劑

答案：C

解題思路：高分子材料的耐熱性主要取決于其熱穩(wěn)定性，即材料在高溫下保持原有結(jié)構(gòu)和功能的能力。

7.高分子材料的結(jié)晶度越高，其：

A.耐磨性越好

B.耐熱性越好

C.彈性越好

D.硬度越高

答案：D

解題思路：高分子材料的結(jié)晶度越高，其分子鏈排列越緊密，因此硬度越高。

8.高分子材料的降解主要受到：

A.光照

B.溫度

C.濕度

D.以上都是

答案：D

解題思路：高分子材料的降解主要受到光照、溫度、濕度等多種因素的影響，這些因素會導(dǎo)致材料分子鏈斷裂，從而降低其功能。二、填空題1.高分子材料按來源分為天然高分子材料和合成高分子材料兩種。

2.高分子材料的功能主要包括力學(xué)功能、物理功能、化學(xué)功能和生物功能等方面。

3.高分子材料的合成方法主要有自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合和配位聚合等。

4.高分子材料的加工方法主要有擠出、注塑、吹塑和模壓等。

5.高分子材料的分類方法主要有按用途分類、按結(jié)構(gòu)分類和按分子量分類等。

答案及解題思路：

答案：

1.天然高分子材料，合成高分子材料

2.力學(xué)功能，物理功能，化學(xué)功能，生物功能

3.自由基聚合，陰離子聚合，陽離子聚合，配位聚合

4.擠出，注塑，吹塑，模壓

5.按用途分類，按結(jié)構(gòu)分類，按分子量分類

解題思路：

1.高分子材料根據(jù)其來源可以分為天然與合成兩大類。天然高分子材料來源于自然界，如纖維素、蛋白質(zhì)等；合成高分子材料是通過化學(xué)合成方法制得的，如聚乙烯、聚丙烯等。

2.高分子材料的功能涉及多個方面，力學(xué)功能指材料承受外力時的功能，如強(qiáng)度、韌性等；物理功能包括熔點、密度、溶解性等；化學(xué)功能指材料在化學(xué)環(huán)境中的穩(wěn)定性；生物功能則涉及材料在生物體中的相容性和降解性。

3.高分子材料的合成方法根據(jù)聚合機(jī)理的不同分為自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合和配位聚合等，每種方法都有其特定的應(yīng)用和適用條件。

4.高分子材料的加工方法是指將高分子材料制成各種形狀和尺寸的產(chǎn)品的過程，擠出、注塑、吹塑和模壓是最常見的加工方法，它們分別適用于不同類型的產(chǎn)品和不同規(guī)模的加工需求。

5.高分子材料的分類方法有多種，按用途分類可以根據(jù)材料在工業(yè)、民用等領(lǐng)域的應(yīng)用來劃分；按結(jié)構(gòu)分類則是根據(jù)高分子材料的鏈結(jié)構(gòu)、交聯(lián)結(jié)構(gòu)等來區(qū)分；按分子量分類則是根據(jù)高分子材料的分子量大小來進(jìn)行分類。三、判斷題1.高分子材料都是合成材料。（×）

解題思路：高分子材料并不全是合成材料，部分高分子材料來源于天然物質(zhì)，如天然橡膠、蛋白質(zhì)等。因此，該命題不正確。

2.高分子材料的功能不受溫度影響。（×）

解題思路：高分子材料的功能與溫度密切相關(guān)。溫度變化會影響材料的分子運(yùn)動、結(jié)構(gòu)形態(tài)等，進(jìn)而影響其力學(xué)功能、電學(xué)功能等。因此，該命題不正確。

3.高分子材料的結(jié)晶度越高，其力學(xué)功能越好。（×）

解題思路：高分子材料的結(jié)晶度對其力學(xué)功能有一定影響，但并非結(jié)晶度越高，力學(xué)功能越好。過高的結(jié)晶度可能導(dǎo)致材料脆性增加，從而降低其力學(xué)功能。因此，該命題不正確。

4.高分子材料的降解速度與分子結(jié)構(gòu)無關(guān)。（×）

解題思路：高分子材料的降解速度與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。分子結(jié)構(gòu)的不同，其降解機(jī)理和降解速度也會有所不同。因此，該命題不正確。

5.高分子材料的加工方法不影響其功能。（×）

解題思路：高分子材料的加工方法對其功能有顯著影響。加工過程中，材料的分子鏈結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度等都會發(fā)生變化，進(jìn)而影響其功能。因此，該命題不正確。四、簡答題1.簡述高分子材料的特點。

高分子材料具有以下特點：

重量輕：高分子材料通常具有較低的密度，使得它們重量輕，便于攜帶和運(yùn)輸。

耐腐蝕：許多高分子材料對化學(xué)物質(zhì)具有很強(qiáng)的抵抗力，不易腐蝕。

塑性良好：高分子材料可以通過加熱等方式進(jìn)行塑形加工，適應(yīng)各種形狀和尺寸。

隔熱、絕緣：高分子材料具有優(yōu)異的隔熱和絕緣功能，適用于各種電氣、電子和熱應(yīng)用。

可生物降解：某些高分子材料可以自然降解，對環(huán)境影響較小。

2.簡述高分子材料的分類。

高分子材料主要分為以下幾類：

熱塑性塑料：如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等，具有可反復(fù)加熱塑形的特性。

熱固性塑料：如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等，加熱后固化成型，不可再次塑形。

彈性體：如天然橡膠、丁苯橡膠等，具有優(yōu)異的彈性和抗拉伸功能。

纖維素類：如尼龍、聚酯等，具有高強(qiáng)度和良好的抗拉功能。

聚合物合金：通過物理或化學(xué)方法將不同高分子材料混合，以獲得更優(yōu)的功能。

3.簡述高分子材料的合成方法。

高分子材料的合成方法主要有以下幾種：

聚合反應(yīng)：通過單體分子之間的化學(xué)反應(yīng)高分子鏈，如自由基聚合、離子聚合等。

縮合反應(yīng)：單體分子之間發(fā)生縮合反應(yīng)高分子鏈，并伴隨小分子如水、醇等的。

開環(huán)聚合：通過環(huán)狀單體的開環(huán)反應(yīng)高分子鏈。

4.簡述高分子材料的加工方法。

高分子材料的加工方法主要有以下幾種：

注塑：將熔融的高分子材料注入模具中，冷卻固化后得到產(chǎn)品。

吹塑：將熔融的高分子材料注入模具，同時吹入空氣使其膨脹，冷卻固化后得到中空容器。

壓縮成型：將高分子材料放入模具中，施加壓力使其成型。

擠壓：將高分子材料在高溫、高壓下通過擠壓機(jī)進(jìn)行成型。

5.簡述高分子材料的降解過程。

高分子材料的降解過程主要包括以下幾種：

光降解：高分子材料在紫外線等輻射下分解成小分子物質(zhì)。

熱降解：高分子材料在高溫下分解成小分子物質(zhì)。

化學(xué)降解：高分子材料在酸、堿等化學(xué)物質(zhì)的作用下分解成小分子物質(zhì)。

生物降解：高分子材料在微生物的作用下分解成小分子物質(zhì)。

答案及解題思路：

答案：

1.高分子材料的特點包括重量輕、耐腐蝕、塑性良好、隔熱、絕緣和可生物降解。

2.高分子材料的分類包括熱塑性塑料、熱固性塑料、彈性體、纖維素類和聚合物合金。

3.高分子材料的合成方法有聚合反應(yīng)、縮合反應(yīng)和開環(huán)聚合。

4.高分子材料的加工方法有注塑、吹塑、壓縮成型和擠壓。

5.高分子材料的降解過程包括光降解、熱降解、化學(xué)降解和生物降解。

解題思路：

1.高分子材料的特點是基礎(chǔ)知識，結(jié)合材料功能進(jìn)行解答。

2.高分子材料的分類是基礎(chǔ)知識，結(jié)合常見材料進(jìn)行解答。

3.高分子材料的合成方法是基礎(chǔ)知識，結(jié)合聚合反應(yīng)、縮合反應(yīng)和開環(huán)聚合的原理進(jìn)行解答。

4.高分子材料的加工方法是基礎(chǔ)知識，結(jié)合常見加工方式及原理進(jìn)行解答。

5.高分子材料的降解過程是基礎(chǔ)知識，結(jié)合降解機(jī)理進(jìn)行解答。五、論述題1.論述高分子材料在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用。

（1）高分子材料在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用

解析：列舉高分子材料如聚乙烯、聚丙烯等在食品包裝、工業(yè)包裝等方面的應(yīng)用及其優(yōu)點。

（2）高分子材料在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用

解析：論述高分子材料在汽車、航空、航海等領(lǐng)域中的重要作用，例如輪胎、航空復(fù)合材料等。

（3）高分子材料在電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用

解析：闡述高分子材料在集成電路封裝材料、電纜絕緣材料、光纜材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。

（4）高分子材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

解析：舉例說明高分子材料在人工器官、手術(shù)器械、藥物輸送系統(tǒng)等醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用。

2.論述高分子材料的發(fā)展趨勢。

（1）高功能化

解析：討論高功能高分子材料在功能、結(jié)構(gòu)、制備等方面的趨勢。

（2）生物醫(yī)用高分子材料

解析：分析生物醫(yī)用高分子材料在生物兼容性、生物降解性、生物組織工程等方面的研究進(jìn)展。

（3）功能高分子材料

解析：探討具有特殊功能的高分子材料在傳感器、催化劑、電磁屏蔽等方面的研究熱點。

（4）可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好材料

解析：闡述可持續(xù)發(fā)展背景下的環(huán)保型高分子材料在材料合成、制備、使用和廢棄處理等方面的研究進(jìn)展。

3.論述高分子材料的環(huán)保問題及解決辦法。

（1）環(huán)保問題

解析：分析高分子材料在生產(chǎn)、使用和廢棄處理過程中存在的環(huán)保問題，如資源消耗、環(huán)境污染等。

（2）解決辦法

解析：介紹針對高分子材料環(huán)保問題的解決辦法，如新型環(huán)保材料的研發(fā)、資源回收利用、廢棄處理技術(shù)等。

4.論述高分子材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

（1）航空復(fù)合材料

解析：論述航空航天領(lǐng)域常用的高功能復(fù)合材料及其在航空器中的應(yīng)用。

（2）航空輪胎

解析：介紹航空輪胎的材料選擇、功能要求以及在航空器中的應(yīng)用。

（3）航空航天密封件

解析：探討航空航天密封件材料在飛行器中的重要作用，如密封性、耐腐蝕性、耐磨性等。

5.論述高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

（1）人工器官材料

解析：闡述生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域人工器官材料的要求及高分子材料在此領(lǐng)域的應(yīng)用。

（2）藥物輸送系統(tǒng)材料

解析：介紹藥物輸送系統(tǒng)中常用的高分子材料及其在提高藥物療效、減少副作用等方面的作用。

（3）組織工程支架材料

解析：論述組織工程支架材料在細(xì)胞生長、組織再生等方面的研究進(jìn)展。

答案及解題思路：

1.答案：現(xiàn)代社會中，高分子材料廣泛應(yīng)用于包裝、交通運(yùn)輸、電子信息、醫(yī)療等領(lǐng)域。這些應(yīng)用體現(xiàn)了高分子材料的優(yōu)勢，如良好的功能、多樣的結(jié)構(gòu)、易于加工等。解題思路：通過列舉實例，展示高分子材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.答案：高分子材料發(fā)展趨勢包括高功能化、生物醫(yī)用高分子材料、功能高分子材料、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好材料。這些趨勢體現(xiàn)了材料科學(xué)的不斷創(chuàng)新，滿足人們對新材料功能的更高需求。解題思路：從材料功能、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面，分析高分子材料的發(fā)展趨勢。

3.答案：高分子材料的環(huán)保問題包括資源消耗、環(huán)境污染等。解決方法包括新型環(huán)保材料研發(fā)、資源回收利用、廢棄處理技術(shù)等。解題思路：針對高分子材料存在的環(huán)保問題，分析解決辦法并舉例說明。

4.答案：高分子材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括航空復(fù)合材料、航空輪胎、航空航天密封件等。這些應(yīng)用體現(xiàn)了高分子材料在航空器結(jié)構(gòu)、功能等方面的重要作用。解題思路：從材料功能、應(yīng)用等方面，分析高分子材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

5.答案：高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括人工器官材料、藥物輸送系統(tǒng)材料、組織工程支架材料等。這些應(yīng)用推動了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展。解題思路：從材料功能、應(yīng)用等方面，分析高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。六、計算題1.已知某種高分子材料的分子量為10000，求其聚合度。

解題過程：

聚合度（DP）是描述高分子材料分子量與單體分子量之間關(guān)系的參數(shù)。計算公式為：

\[DP=\frac{M}{M_0}\]

其中，M為高分子材料的分子量，M0為單體分子量。

假設(shè)單體分子量為100（常見的假設(shè)），則：

\[DP=\frac{10000}{100}=100\]

2.某種高分子材料的密度為1.2g/cm3，求其體積。

解題過程：

體積（V）可以通過質(zhì)量（m）和密度（ρ）來計算，公式為：

\[V=\frac{m}{\rho}\]

假設(shè)材料的質(zhì)量為m克，密度為ρg/cm3，則：

\[V=\frac{m}{1.2}\text{cm}^3\]

3.某種高分子材料的熔點為200℃，求其分解溫度。

解題過程：

分解溫度與熔點之間的關(guān)系取決于高分子材料的性質(zhì)，通常沒有固定的換算公式。但是可以參考相似材料的分解溫度來估計。如果沒有具體數(shù)據(jù)，這個題目可能需要額外的信息或假設(shè)。

假設(shè)分解溫度大約比熔點高100℃，則：

\[分解溫度=200℃100℃=300℃\]

4.某種高分子材料的結(jié)晶度為60%，求其無定形部分的結(jié)晶度。

解題過程：

結(jié)晶度是指材料中結(jié)晶部分所占的比例。無定形部分的結(jié)晶度通常為零，因為無定形部分沒有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。所以，無定形部分的結(jié)晶度是：

\[無定形部分結(jié)晶度=0\%\]

5.某種高分子材料的彈性模量為2GPa，求其斷裂伸長率。

解題過程：

彈性模量（E）和斷裂伸長率（ε）之間的關(guān)系可以通過胡克定律來描述，但通常需要額外的信息來計算斷裂伸長率。胡克定律公式為：

\[E=\frac{\sigma}{\epsilon}\]

其中，σ是應(yīng)力，ε是應(yīng)變。斷裂伸長率通常通過實驗得到，而不是直接計算。

假設(shè)我們知道斷裂伸長率，則：

\[\epsilon=\frac{E}{\sigma}\]

如果沒有具體應(yīng)力值，則無法計算斷裂伸長率。

答案及解題思路：

1.聚合度：100（解題思路：根據(jù)分子量與單體分子量的比值計算得到）

2.體積：\(\frac{m}{1.2}\)cm3（解題思路：使用質(zhì)量除以密度公式計算）

3.分解溫度：300℃（解題思路：假設(shè)分解溫度比熔點高100℃）

4.無定形部分結(jié)晶度：0%（解題思路：無定形部分無結(jié)晶結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度為0%）

5.斷裂伸長率：無法計算（解題思路：需要具體應(yīng)力值來計算）七、問答題1.高分子材料的合成方法有哪些優(yōu)缺點？

解題思路：首先概述常見的合成方法，如自由基聚合、逐步聚合、縮聚反應(yīng)等。然后分別針對每種方法闡述其優(yōu)點（如反應(yīng)條件、產(chǎn)物純度、適用范圍等）和缺點（如副產(chǎn)物、反應(yīng)效率、成本等）。

2.高分子材料的加工方法有哪些優(yōu)缺點？

解題思路：介紹常見的加工方法，如注塑、擠出、吹塑、模壓、真空成型等。對每種方法進(jìn)行優(yōu)缺點分析，包括加工效率、產(chǎn)品質(zhì)量、適用材料種類、設(shè)備要求等。

3.如何提高高分子材料的耐熱性？

解題思路：探討提高