高分子材料科學(xué)與工程試題集及答案

綜合試卷第=PAGE1*2-11頁(yè)（共=NUMPAGES1*22頁(yè)） 綜合試卷第=PAGE1*22頁(yè)（共=NUMPAGES1*22頁(yè)）PAGE①姓名所在地區(qū)姓名所在地區(qū)身份證號(hào)密封線1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號(hào)和所在地區(qū)名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫您的答案。3.不要在試卷上亂涂亂畫，不要在標(biāo)封區(qū)內(nèi)填寫無關(guān)內(nèi)容。一、選擇題1.高分子材料的分類主要包括（）

a.無機(jī)高分子材料

b.有機(jī)高分子材料

c.半有機(jī)高分子材料

d.兩者皆是

2.高分子材料的結(jié)晶度對(duì)其性質(zhì)的影響，以下哪種說法是錯(cuò)誤的（）

a.結(jié)晶度高，材料硬度大

b.結(jié)晶度高，材料韌性差

c.結(jié)晶度高，材料強(qiáng)度大

d.結(jié)晶度高，材料密度大

3.聚合物熔體的流動(dòng)性主要取決于（）

a.分子量

b.分子結(jié)構(gòu)

c.分子間作用力

d.以上皆是

4.下列哪種現(xiàn)象與聚合物老化無關(guān)（）

a.裂解

b.玻璃化轉(zhuǎn)變

c.軟化

d.裂伸

5.高分子材料的熱塑性塑料主要有哪些（）

a.聚乙烯

b.聚丙烯

c.聚氯乙烯

d.以上皆是

答案及解題思路：

1.答案：d

解題思路：高分子材料的分類主要包括無機(jī)高分子材料和有機(jī)高分子材料兩大類，因此選項(xiàng)d“兩者皆是”是正確的。

2.答案：b

解題思路：結(jié)晶度高意味著材料中分子排列整齊，通常會(huì)導(dǎo)致材料硬度增加、強(qiáng)度增加、密度增加，但韌性會(huì)相應(yīng)變差。因此，選項(xiàng)b“結(jié)晶度高，材料韌性差”是錯(cuò)誤的。

3.答案：d

解題思路：聚合物熔體的流動(dòng)性受分子量、分子結(jié)構(gòu)以及分子間作用力共同影響。分子量越小，分子鏈越短，流動(dòng)性越好；分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分子間作用力弱，流動(dòng)性也好。因此，選項(xiàng)d“以上皆是”是正確的。

4.答案：b

解題思路：聚合物老化通常伴裂解、軟化、裂伸等現(xiàn)象，但玻璃化轉(zhuǎn)變是聚合物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，是材料本身的性質(zhì)變化，不屬于老化現(xiàn)象。因此，選項(xiàng)b“玻璃化轉(zhuǎn)變”與聚合物老化無關(guān)。

5.答案：d

解題思路：熱塑性塑料在加熱時(shí)可以軟化熔融，冷卻后硬化，可以反復(fù)加工成型。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯都是常見的熱塑性塑料，因此選項(xiàng)d“以上皆是”是正確的。二、填空題1.高分子材料按來源分為天然高分子材料、合成高分子材料，以及改性高分子材料。

2.聚合反應(yīng)分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，其中縮聚反應(yīng)中單體分子之間會(huì)小分子副產(chǎn)物。

3.聚合物的熔融指數(shù)是指標(biāo)準(zhǔn)試樣在特定溫度和壓力下熔融聚合物，單位時(shí)間內(nèi)流出量。

4.聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是指聚合物由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度。

5.聚合物材料的熱穩(wěn)定性是指其在加熱條件下的穩(wěn)定功能。

答案及解題思路：

1.答案：改性

解題思路：根據(jù)高分子材料按來源分類，已知有天然和合成兩種，故第三種為改性高分子材料，即通過物理或化學(xué)方法對(duì)高分子材料進(jìn)行改性。

2.答案：縮聚

解題思路：在聚合反應(yīng)中，加聚反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物，而縮聚反應(yīng)會(huì)在反應(yīng)過程中如水、醇、酸等小分子副產(chǎn)物。

3.答案：標(biāo)準(zhǔn)試樣

解題思路：熔融指數(shù)是通過標(biāo)準(zhǔn)試樣來測(cè)定的，通常采用一定尺寸和形狀的聚合物樣品，在規(guī)定條件下進(jìn)行熔融測(cè)試。

4.答案：玻璃態(tài)、高彈態(tài)

解題思路：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是聚合物從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，這種轉(zhuǎn)變涉及聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)。

5.答案：加熱

解題思路：熱穩(wěn)定性是指材料在加熱條件下抵抗分解、降解或發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的能力，因此考察的是加熱條件下的功能。三、判斷題1.高分子材料的強(qiáng)度和硬度與其分子鏈的取向有關(guān)。（√）

解題思路：高分子材料的強(qiáng)度和硬度受到分子鏈排列和取向的影響。當(dāng)分子鏈取向度越高，材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)越緊密，從而增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度和硬度。

2.高分子材料的密度越大，其耐腐蝕功能越好。（×）

解題思路：高分子材料的耐腐蝕功能與材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子間作用力等因素有關(guān)，而不是簡(jiǎn)單的密度。有些低密度的材料可能因其特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)而具有更好的耐腐蝕功能。

3.聚合物材料在低溫下會(huì)發(fā)生脆化現(xiàn)象。（√）

解題思路：在低溫環(huán)境下，聚合物材料的分子運(yùn)動(dòng)減緩，分子鏈之間的相互作用力增強(qiáng)，導(dǎo)致材料的韌性下降，容易發(fā)生脆化。

4.高分子材料的結(jié)晶度越高，其力學(xué)功能越好。（√）

解題思路：結(jié)晶度高意味著分子鏈排列有序，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，從而提高了材料的剛性和強(qiáng)度，使得力學(xué)功能更好。

5.高分子材料的降解主要是指其在光照、氧氣、濕度等環(huán)境因素作用下的功能變化。（√）

解題思路：高分子材料的降解確實(shí)是指其在自然環(huán)境因素如光照、氧氣、濕度等作用下，分子鏈發(fā)生斷裂或化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料功能下降的過程。四、名詞解釋1.分子量

分子量是指一個(gè)分子的質(zhì)量，通常以原子質(zhì)量單位（u）或克每摩爾（g/mol）表示。在高分子材料科學(xué)中，分子量是描述聚合物分子大小和均勻性的重要參數(shù)。高分子化合物的分子量分布會(huì)影響其物理和化學(xué)性質(zhì)，如熔點(diǎn)、溶解性、強(qiáng)度等。

2.聚合反應(yīng)

聚合反應(yīng)是指單體分子通過化學(xué)反應(yīng)形成高分子鏈的過程。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的不同，聚合反應(yīng)可以分為加成聚合和縮合聚合兩大類。加成聚合是指單體分子直接相加形成高分子鏈，而縮合聚合是指單體分子在形成高分子鏈的同時(shí)小分子副產(chǎn)物。

3.結(jié)晶度

結(jié)晶度是指聚合物中結(jié)晶部分占總體的比例。結(jié)晶度越高，聚合物的熔點(diǎn)、硬度、透明度等物理性質(zhì)越好。結(jié)晶度受聚合物分子結(jié)構(gòu)、制備條件等因素影響。

4.玻璃化轉(zhuǎn)變

玻璃化轉(zhuǎn)變是指聚合物從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。在這一過程中，聚合物的分子鏈運(yùn)動(dòng)能力發(fā)生變化，從而引起物理性質(zhì)的變化。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是聚合物的一個(gè)重要參數(shù)，它決定了聚合物的使用溫度范圍。

5.老化

老化是指高分子材料在長(zhǎng)期使用過程中，由于受到光、熱、氧、機(jī)械應(yīng)力等因素的作用，導(dǎo)致其功能逐漸下降的現(xiàn)象。老化會(huì)導(dǎo)致材料變脆、強(qiáng)度降低、顏色變暗等。

答案及解題思路：

答案：

1.分子量：一個(gè)分子的質(zhì)量，以原子質(zhì)量單位或克每摩爾表示。

2.聚合反應(yīng)：?jiǎn)误w分子通過化學(xué)反應(yīng)形成高分子鏈的過程。

3.結(jié)晶度：聚合物中結(jié)晶部分占總體的比例。

4.玻璃化轉(zhuǎn)變：聚合物從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。

5.老化：高分子材料在長(zhǎng)期使用過程中，功能逐漸下降的現(xiàn)象。

解題思路：

1.對(duì)于分子量，理解其定義和在高分子材料科學(xué)中的重要性。

2.對(duì)于聚合反應(yīng)，了解其分類（加成聚合和縮合聚合）以及反應(yīng)機(jī)理。

3.對(duì)于結(jié)晶度，掌握其定義和影響聚合物物理性質(zhì)的因素。

4.對(duì)于玻璃化轉(zhuǎn)變，理解其定義和Tg在聚合物功能中的應(yīng)用。

5.對(duì)于老化，了解其定義和導(dǎo)致材料功能下降的因素。五、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述高分子材料的主要功能。

高分子材料的主要功能包括：

物理功能：如密度、熔點(diǎn)、彈性、韌性、耐熱性、耐磨性等。

化學(xué)功能：如耐腐蝕性、穩(wěn)定性、可塑性、粘附性等。

機(jī)械功能：如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、硬度等。

熱功能：如熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、耐熱性等。

2.簡(jiǎn)述聚合反應(yīng)的分類及其特點(diǎn)。

聚合反應(yīng)的分類及其特點(diǎn)

鏈增長(zhǎng)聚合：通過單體不斷地添加到增長(zhǎng)鏈上來形成高分子，特點(diǎn)是反應(yīng)過程中鏈增長(zhǎng)不斷進(jìn)行。

鏈終止聚合：聚合反應(yīng)在一定條件下停止，形成一定長(zhǎng)度的聚合物，特點(diǎn)是反應(yīng)的可控性和聚合度的可調(diào)節(jié)性。

鏈轉(zhuǎn)移聚合：?jiǎn)误w或增長(zhǎng)鏈從一種活性中心轉(zhuǎn)移到另一種活性中心，特點(diǎn)是反應(yīng)的多樣性。

3.簡(jiǎn)述高分子材料在工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域。

高分子材料在工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括：

塑料工業(yè)：如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

橡膠工業(yè)：如天然橡膠、合成橡膠等。

纖維工業(yè)：如滌綸、錦綸、腈綸等。

壓力容器：如乙烯、丙烯等化學(xué)品存儲(chǔ)罐。

包裝材料：如塑料袋、塑料瓶等。

4.簡(jiǎn)述高分子材料的降解機(jī)理。

高分子材料的降解機(jī)理主要包括：

光降解：高分子材料在光照下發(fā)生降解，產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致分子鏈斷裂。

熱降解：高分子材料在高溫下分解，釋放出小分子和氣體。

化學(xué)降解：高分子材料與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致分子鏈斷裂。

生物降解：高分子材料在微生物作用下分解，小分子和生物可降解物質(zhì)。

5.簡(jiǎn)述高分子材料的老化現(xiàn)象及其防治措施。

高分子材料的老化現(xiàn)象及其防治措施包括：

老化現(xiàn)象：高分子材料在長(zhǎng)時(shí)間使用或儲(chǔ)存過程中，功能逐漸下降，如變硬、變脆、變色等。

防治措施：提高材料耐老化功能，如添加穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗紫外線劑等；合理設(shè)計(jì)材料結(jié)構(gòu)和配方；控制環(huán)境因素，如避免高溫、高濕度等。

答案及解題思路：

1.答案：

高分子材料的主要功能包括物理功能、化學(xué)功能、機(jī)械功能和熱功能。物理功能如密度、熔點(diǎn)、彈性等，化學(xué)功能如耐腐蝕性、穩(wěn)定性等，機(jī)械功能如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等，熱功能如熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等。

解題思路：

根據(jù)高分子材料的特點(diǎn)，分析其可能具備的功能，如密度、熔點(diǎn)、彈性等物理性質(zhì)，耐腐蝕性、穩(wěn)定性等化學(xué)性質(zhì)，以及拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等機(jī)械性質(zhì)，最后結(jié)合熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等熱性質(zhì)進(jìn)行總結(jié)。

2.答案：

聚合反應(yīng)分為鏈增長(zhǎng)聚合、鏈終止聚合和鏈轉(zhuǎn)移聚合。鏈增長(zhǎng)聚合特點(diǎn)是通過單體不斷地添加到增長(zhǎng)鏈上來形成高分子；鏈終止聚合特點(diǎn)是反應(yīng)過程中鏈增長(zhǎng)不斷進(jìn)行，聚合度可調(diào)節(jié)；鏈轉(zhuǎn)移聚合特點(diǎn)是單體或增長(zhǎng)鏈從一種活性中心轉(zhuǎn)移到另一種活性中心，反應(yīng)多樣性。

解題思路：

了解聚合反應(yīng)的分類，分別解釋每種類型的聚合反應(yīng)及其特點(diǎn)，并說明其具體表現(xiàn)。

3.答案：

高分子材料在工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)、纖維工業(yè)、壓力容器、包裝材料等。

解題思路：

列舉高分子材料在工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域，如塑料、橡膠、纖維等，并結(jié)合具體例子說明其在不同工業(yè)中的應(yīng)用。

4.答案：

高分子材料的降解機(jī)理包括光降解、熱降解、化學(xué)降解和生物降解。光降解是高分子材料在光照下發(fā)生降解，產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致分子鏈斷裂；熱降解是高分子材料在高溫下分解，釋放出小分子和氣體；化學(xué)降解是高分子材料與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致分子鏈斷裂；生物降解是高分子材料在微生物作用下分解，小分子和生物可降解物質(zhì)。

解題思路：

分析高分子材料的降解過程，列出可能的降解機(jī)理，并解釋每種降解機(jī)理的具體反應(yīng)過程。

5.答案：

高分子材料的老化現(xiàn)象包括變硬、變脆、變色等。防治措施包括提高材料耐老化功能，如添加穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗紫外線劑等；合理設(shè)計(jì)材料結(jié)構(gòu)和配方；控制環(huán)境因素，如避免高溫、高濕度等。

解題思路：

了解高分子材料的老化現(xiàn)象，列舉可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，并提出相應(yīng)的防治措施，如添加穩(wěn)定劑、控制環(huán)境等。六、論述題1.論述高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用及其前景。

（1）背景介紹

（2）高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的具體應(yīng)用

a.廢水處理

b.垃圾回收

c.防水、密封材料

（3）高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

（4）高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的前景

2.論述高分子材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用及其挑戰(zhàn)。

（1）背景介紹

（2）高分子材料在航空航天領(lǐng)域的具體應(yīng)用

a.結(jié)構(gòu)材料

b.隔熱材料

c.航空燃料

（3）高分子材料在航空航天領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

（4）高分子材料在航空航天領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)

3.論述高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及其意義。

（1）背景介紹

（2）高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用

a.生物可降解材料

b.藥物載體

c.生物傳感器

（3）高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的意義

（4）高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景

4.論述高分子材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用及其發(fā)展。

（1）背景介紹

（2）高分子材料在建筑領(lǐng)域的具體應(yīng)用

a.防水材料

b.隔音材料

c.防火材料

（3）高分子材料在建筑領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

（4）高分子材料在建筑領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

5.論述高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用及其潛力。

（1）背景介紹

（2）高分子材料在新能源領(lǐng)域的具體應(yīng)用

a.太陽(yáng)能電池

b.風(fēng)能發(fā)電

c.氫能存儲(chǔ)

（3）高分子材料在新能源領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

（4）高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用潛力

答案及解題思路：

1.答案：

高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在廢水處理、垃圾回收、防水密封材料等方面。環(huán)保意識(shí)的不斷提高，高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。解題思路：首先介紹高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用背景，然后列舉具體應(yīng)用實(shí)例，接著分析高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，最后展望其應(yīng)用前景。

2.答案：

高分子材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括結(jié)構(gòu)材料、隔熱材料、航空燃料等。盡管高分子材料在航空航天領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)，但仍面臨一定的挑戰(zhàn)。解題思路：首先介紹高分子材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用背景，然后列舉具體應(yīng)用實(shí)例，接著分析高分子材料在航空航天領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，最后闡述其面臨的挑戰(zhàn)。

3.答案：

高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括生物可降解材料、藥物載體、生物傳感器等。這些應(yīng)用對(duì)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要意義。解題思路：首先介紹高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用背景，然后列舉具體應(yīng)用實(shí)例，接著闡述高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的意義，最后展望其應(yīng)用前景。

4.答案：

高分子材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用包括防水材料、隔音材料、防火材料等。這些應(yīng)用使得高分子材料在建筑領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。解題思路：首先介紹高分子材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用背景，然后列舉具體應(yīng)用實(shí)例，接著分析高分子材料在建筑領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，最后探討其發(fā)展趨勢(shì)。

5.答案：

高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用包括太陽(yáng)能電池、風(fēng)能發(fā)電、氫能存儲(chǔ)等。新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大。解題思路：首先介紹高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用背景，然后列舉具體應(yīng)用實(shí)例，接著分析高分子材料在新能源領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，最后展望其應(yīng)用潛力。七、案例分析1.案例一：分析聚乙烯材料在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)。

a)聚乙烯材料在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用

聚乙烯薄膜的應(yīng)用

聚乙烯容器（如塑料瓶）的應(yīng)用

b)聚乙烯材料的優(yōu)點(diǎn)

良好的化學(xué)穩(wěn)定性

無毒、無味

良好的機(jī)械功能

易于加工成型

c)聚乙烯材料的缺點(diǎn)

易于燃燒

熱穩(wěn)定性較差

易于老化

2.案例二：分析聚丙烯材料在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用及其影響。

a)聚丙烯材料在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用

內(nèi)飾件

汽車零部件

汽車燃油系統(tǒng)

b)聚丙烯材料的優(yōu)點(diǎn)

良好的耐熱性

良好的機(jī)械功能

良好的耐化學(xué)性

輕質(zhì)高強(qiáng)

c)聚丙烯材料的影響

提高汽車燃油效率

降低汽車自重

增強(qiáng)汽車安全性

3.案例三：分析聚氯乙烯材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用及其問題。

a)聚氯乙烯材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

管道系統(tǒng)

塑料門窗

塑料地板

b)聚氯乙烯材料的優(yōu)點(diǎn)

良好的耐腐蝕性

良好的耐熱性

良好的加工功能

c)聚氯乙烯材料的問題

熱穩(wěn)定性差

易受紫外線影響

某些添加劑可能對(duì)人體有害

4.案例四：分析聚丙烯酸酯材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用及其創(chuàng)新。

a)聚丙烯酸酯材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用

滌綸纖維

尼龍纖維

腈綸纖維

b)聚丙烯酸酯材料的優(yōu)點(diǎn)

良好的強(qiáng)度和彈性

良好的耐磨性

良好的染