高分子材料應(yīng)用題庫

1、1.1.(1)(1)合成纖維有那幾種主要紡絲方法？簡述每種紡絲方法的特點。合成纖維有那幾種主要紡絲方法？簡述每種紡絲方法的特點。A.熔體紡絲：將聚合直接得到的聚合物熔體或聚合物切片通過螺桿擠出機熔融成熔體以后，通過過濾、擠出到空氣中凝固成型的方法，其特點是加工方法簡單，流程短，紡絲速度高，產(chǎn)量大，成型過程中只有傳熱而沒有傳質(zhì)，是一元紡絲體系。B.溶液紡絲：（1）濕法紡絲：將聚合物溶解在溶劑中，通過脫泡、過濾并擠出到凝固浴中成型的方法，是

2、溶液紡絲的一種，通常適用于分解溫度低于熔融溫度的聚合物，其特點是流程長、紡速低，絲條必須在凝固浴中成型，成型過程既有傳熱又有傳質(zhì)，宜紡制短纖維，是三元紡絲體系。（2）干法紡絲：屬于溶液紡絲，采用的溶劑揮發(fā)性強，擠出時將紡絲溶液擠出到熱空氣，通過溶劑的揮發(fā)而凝固成型，特點是紡絲速度高，流程較濕法紡絲短，產(chǎn)量小，適于紡長絲，屬于二元體系。(2)(2)為什么不可以采用熔體紡絲的方法加工聚丙烯腈纖維？如果你想采用熔體紡絲方法加工聚丙烯腈纖維，你

3、為什么不可以采用熔體紡絲的方法加工聚丙烯腈纖維？如果你想采用熔體紡絲方法加工聚丙烯腈纖維，你需要從原料上作那些改進？請說明原因。需要從原料上作那些改進？請說明原因。A.聚丙烯腈其熱分解溫度200～250℃，熔點達320℃，故不能采用熔體紡絲。粘流溫度太高，且是極性聚合物，熔融粘度也很大，不利于加工。B.想熔體紡絲需加入第二單體第三單體(在聚丙烯腈大分子上引入能形成柔性鏈的共聚單體，通過控制共聚物的序列結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量來降低聚丙烯腈的熔點，

4、以制造可熔融的聚丙烯腈樹脂，通過非增塑熔融紡絲制得纖維)，降低其分子間較強的相互作用力，從而降低其粘流溫度和粘度。另外，如聚乙烯醇，分解溫度低于粘流溫度也不可熔融紡絲。2.2.（1）對比聚乙烯和聚丙烯的結(jié)構(gòu)，分別闡述他們的性能和應(yīng)用。）對比聚乙烯和聚丙烯的結(jié)構(gòu)，分別闡述他們的性能和應(yīng)用。答：⑴寫出聚乙烯與聚丙烯的結(jié)構(gòu)式，對比兩者結(jié)構(gòu)上的差異。②聚丙烯分子鏈上有一側(cè)基，側(cè)基的存在增加了空間位阻，使分子鏈的柔性降低，剛性增大，所以聚丙烯的強

5、度、硬度、耐熱性和化學穩(wěn)定性比聚乙烯好，抗沖擊性能和耐低溫性能比聚乙烯差，所以聚丙烯比聚乙烯更適合作結(jié)構(gòu)件和重型包裝制品，如手柄、方向盤、風扇葉片、洗衣機外殼、電視機外殼、電話機外殼、電冰箱內(nèi)襯、重包裝薄膜、編織袋等。⑶由于聚丙烯側(cè)基的存在，使分子鏈上交替出現(xiàn)叔碳原子，叔碳原子上的氫極易受氧的進攻，導(dǎo)致其耐氧化性和耐輻射性差，即耐老化性能差，所以聚丙烯難于用于戶外制品，如遮陽棚等。⑷由于聚丙烯側(cè)基的存在，使分子鏈的距離增大，密度降低，所

6、以聚丙烯單絲可以生產(chǎn)繩索和魚網(wǎng)等（2）對比聚乙烯與聚丙烯的結(jié)構(gòu)、性能和用途的差異（對比聚乙烯與聚丙烯的結(jié)構(gòu)、性能和用途的差異（20分）分）。答：（1）書寫出PE和PP的分子結(jié)構(gòu)（4分）；（2）分子結(jié)構(gòu)的差異，側(cè)甲基的位阻效應(yīng)，使得PP具有更高的Tg和耐熱性，因此PP可作為工程塑料使用，而PE則不能（8分）；（3）PP側(cè)甲基的存在，使得PP耐低溫性能差，沖擊性能不佳；PE則具有較佳的低溫性能。因此PE可用于低溫環(huán)境（40C），PP則不能（

7、4分）；（4）PP側(cè)甲基的存在，使其耐氧化性較PE差；具體應(yīng)用時，一般PP需要加入抗氧劑。（4分）3.3.聚乳酸聚乳酸(PLA)(PLA)與聚乙醇酸的降解性能的差異，闡述他們的降解機理。寫出聚乳酸和聚乙醇酸的結(jié)構(gòu)式，并從分與聚乙醇酸的降解性能的差異，闡述他們的降解機理。寫出聚乳酸和聚乙醇酸的結(jié)構(gòu)式，并從分子結(jié)構(gòu)上解釋為什么聚乳酸的水解速度小于聚乙醇酸？（提示：乳酸子結(jié)構(gòu)上解釋為什么聚乳酸的水解速度小于聚乙醇酸？（提示：乳酸HOCH(CH

8、HOCH(CH3)COOH)COOH乙醇酸乙醇酸HOCHHOCH2COOHCOOH）降解機理為酯鍵的水解。乳酸較乙醇酸親水性差，因而聚丙交酯的親水性較聚乙交酯的親水性要差，結(jié)晶度高吸水少而降解速度慢。4.4.玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂和玻璃增強不飽和樹脂的主要性能和應(yīng)用領(lǐng)域。玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂和玻璃增強不飽和樹脂的主要性能和應(yīng)用領(lǐng)域。A.玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂：比強度高、絕熱、耐燒蝕、電絕緣、抗腐蝕和成型制造方便，廣泛應(yīng)用于汽車、造船、建筑、

9、化工、航空以及各種工業(yè)電氣設(shè)備、文化用品等領(lǐng)域，也是電氣絕緣及印刷線路基板的良好材料。B.玻璃纖維增強不飽和樹脂：加工性能好，樹脂中引入引發(fā)劑和促進劑后，可以在室溫下固化成型，由于其中為什么為什么KevlarKevlar纖維能形成高強度高模量的纖維？為什么它只能形成溶致液晶？纖維能形成高強度高模量的纖維？為什么它只能形成溶致液晶？（下圖為其化學結(jié)構(gòu)）9.答：從分子結(jié)構(gòu)可以看出，Kevlar分子只含有苯環(huán)和酰胺基團，整個分子為剛性棒狀分子

10、，分子間氫鍵作用強，因此整個分子的熔點極高，甚至大于其分解溫度，因此Kevlar不可能有熔融態(tài)，當然就不能形成熱致液晶。由于Kevlar分子剛性棒狀分子，長徑比大，在溶液中可以形成液晶。Kevlar分子鏈剛性，有很強的氫鍵相互作用，以及能在溶液中形成液晶態(tài)，在紡絲時，kevlar分子將沿纖維長軸方向取向，導(dǎo)致材料在纖維長軸方向強度和模量都很高，可以做防彈衣。10.影響纖維力學性能主要因素有哪些？影響纖維力學性能主要因素有哪些？答：（1）

11、分子鏈結(jié)構(gòu)，包括分子鏈的規(guī)整度（無支鏈或少支鏈、無大的側(cè)基、結(jié)構(gòu)對稱性、結(jié)構(gòu)單元的連接方式、結(jié)構(gòu)單元的空間排列形式），分子量及其分布（分子量適當，分子量分布較窄）；（2）較高的內(nèi)聚能或較強的分子間作用力；（3）適當?shù)募庸し绞?，包括適當?shù)募徑z方法、拉伸和后處理，使最終的纖維具有良好的取向和結(jié)晶。11.11.拉伸中一般纖維結(jié)構(gòu)會發(fā)生什么變化？對纖維性能產(chǎn)生什么影響？拉伸中一般纖維結(jié)構(gòu)會發(fā)生什么變化？對纖維性能產(chǎn)生什么影響？答：A.拉伸會導(dǎo)致

12、纖維無定形區(qū)的分子沿拉伸力方向取向度的增加，使折疊鏈段的數(shù)目減少，而伸直鏈段數(shù)目增加。B.拉伸也會導(dǎo)致結(jié)晶結(jié)構(gòu)的取向，是結(jié)晶結(jié)構(gòu)沿力的方向有序排列。無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)的取向度增加會導(dǎo)致纖維的總?cè)∠蚨鹊脑黾?，表現(xiàn)在雙折射增加。C.拉伸還會導(dǎo)致纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化，一是折疊鏈晶體向伸直鏈晶體的轉(zhuǎn)變，二是不穩(wěn)定晶格向穩(wěn)定晶格的轉(zhuǎn)變。一般的情況下，拉伸會使纖維的結(jié)晶度增加，但過度的拉伸也會導(dǎo)致纖維結(jié)晶度的降低。D.拉伸會提高纖維的力學性能，降低纖

13、維的纖度，提高纖維的熱形變溫度，和降低纖維的斷裂伸長。12.12.按應(yīng)用對塑料進行分類，每一類型的塑料給出一個代表性的例子。按應(yīng)用對塑料進行分類，每一類型的塑料給出一個代表性的例子。（1010分）分）(1)通用塑料。主要指產(chǎn)量大、用途廣、價格低的一類塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料合稱五大通用塑料.(2)工程塑料。是指那些具有突出的力學性能和耐熱性，或具有優(yōu)異的耐化學試劑、耐溶劑性，或在變化的環(huán)境條件下可保持良好絕緣

14、介電性能的塑料。如聚甲醛、ABS、聚碳酸醋、聚諷、聚酸亞胺、聚苯硫醚、聚四氟乙烯等幾種。(3)特種塑料，又稱為功能塑料，指具有某種特殊功能的塑料.如用于導(dǎo)電、壓電、熱電、導(dǎo)磁、感光、防輻射、光導(dǎo)纖維、液晶、高分子分離膜、專用于減摩、耐磨用途等的塑料。如聚氨酯泡沫塑料。13.13.從分子結(jié)構(gòu)出發(fā)論述聚丙烯、聚氯乙烯耐熱性的特點，并討論改進它們耐熱性的方法。從分子結(jié)構(gòu)出發(fā)論述聚丙烯、聚氯乙烯耐熱性的特點，并討論改進它們耐熱性的方法。A.聚丙

15、烯具有良好的耐熱性，制品能在100℃以上溫度進行消毒滅菌，在不受外力的條件下，150℃也不變形，聚氯乙烯耐熱性較差，軟化點為80℃，于130℃開始分解變色，并析出HCI。B.聚丙烯用玻璃纖維增強后機械強度與耐熱性有明顯的改善熱穩(wěn)定劑、耐熱高分子共混、無機粒子、共聚、氯化、交聯(lián)14.14.常見的特種橡膠有哪些？指出它們各自的優(yōu)點和不足之處及主要用途。常見的特種橡膠有哪些？指出它們各自的優(yōu)點和不足之處及主要用途。（1010分）分）A.丁腈橡

16、膠：良好的耐油性、耐磨性、耐熱性；機械性能低、耐低溫性差、彈性較低、電絕緣性不好、硬度大、加工困難；生產(chǎn)耐油膠管及阻燃輸送帶，密封制品、制作膠板和耐磨零件。B.丁基橡膠，透氣率低，氣密性優(yōu)異，耐熱、耐臭氧、耐老化性能良好，其化學穩(wěn)定性、電絕緣性也很好。點是硫化速度慢，彈性、強度、粘著性較差。主要用途是制造各種車輛內(nèi)胎，用于制造電線和電纜包皮、耐熱傳送帶、蒸汽膠管等。C.硅橡膠：耐熱、耐寒、耐老化性和電絕緣性能良好、加工性能好且無毒無味；