材工基复习题.doc

1.自由基聚合是连锁聚合还是逐步聚合反应？自由基聚合特点是什么？请进行阐述。连锁聚合。特点：1).自由基聚合包含有链引发、链增长、链终止、链转移等基元反应，各步反应速率和活化能相差很大；其中链引发反应速率最小，是控制聚合过程的关键2).慢引发，快增长，速终止3). 从单体转化为大分子的时间极短，瞬间完成4).反应连锁进行，转化率随时间的延长而增加5).单体浓度随聚合时间逐步降低，聚合物浓度逐步提高，延长聚合时间以提高单体转化率6).反应是不可逆的7).少量阻聚剂（0.01-0.1%）足以使自由基聚合终止2自由基聚合中，引发剂的分解反应为动力学一级反应，即分解速率Rd与引发剂浓度I成正比。如何计算半衰期t1/2？Rd= dI/dt=kdI积分可得：或=引发剂活性，分解半衰期，分解活化能，分解速率常数。3什么是缩聚反应？缩聚反应的特点？单体间相互反应而成高分子化合物，同时还生成小分子(如水、氨等)的聚合反应叫做缩合聚合反应，简称缩聚反应。属逐步聚合反应。特点：1). 没有特定的反应活性中心（等活性），每个单体都可以看作是反应的活性中心2).随着时间延长，DP增加，单体转化率基本不变3). 无所谓链引发、链增长和链终止4). 是逐步、可逆平衡反应5). 所用单体至少有两个相互作用的官能团。反应过程中有小分子析出，高聚物的化学组成与单体不同6).复杂性，有副反应：官能团的消去反应，包括羧酸的脱羧、胺的脱氨等反应4从元素组成和产物结构、DP和单体转化率、可逆性、基元反应等，说出缩聚反应与加聚反应的不同点有哪些？1）.加聚反应产物结构和单体相同，缩聚反应产物结构和单体不同2）.延长时间对加聚反应来说是为了提高单体转化率，对缩聚反应来说是为了提高聚合度3）.加剧反应时不可逆的，缩聚反应时可逆的平衡反应4）.基元反应：加聚反应有链引发、链增长、链终止，缩聚反应只有一种官能团反应 5高分子的化学反应有哪些？分别举出些例子。1）聚合度基本不变的反应：侧基和端基变化2) 聚合度变大的反应：交联、接枝、嵌段、扩链3) 聚合度变小的反应：降解，解聚6高聚物的分子间作用力有什么？各有什么特点？1) 范德华力（静电力，诱导力，色散力）：无饱和性和方向性，永久存在于一切分子之间2) 氢键：具有饱和性、方向性7高聚物的结晶形态有哪些？折叠链片晶、伸直链片晶、球晶，孪晶、树枝状晶，纤维状晶和串晶8试画出球晶生成、生长过程的示意图，并进行文字标识、说明。成核；片晶生长；形成球晶；球晶生长。图见PDF P1879. 在偏光显微镜的两正交偏振片之间，球晶呈示出什么图象？在偏光显微镜的两正交偏振片之间，球晶呈示出某种特征的黑十字图象。黑十字消光，或带有同心环的黑十字图形10球晶尺寸对材料力学性能的影响？如何控制球晶的尺寸？1).晶核的数目，球晶的数目，球晶相互碰撞机会，球晶尺寸，抗冲击强度，破裂，透明性 2). 急速冷却；共聚；添加成核剂11如何根据比容或密度的加和性，由高聚物的密度来计算高聚物的结晶度？请对式中所用的符号进行标注。从比容的加和性，假定有： V=fcwVc+(1-fcw)Va fcw=Va-VVa-Vc=1/a-1/1/a-1/c从密度的加和性，假定有：=fcvc+(1-fcv)a fcv=-ac-aVc：完全结晶聚合物的比容 Va：完全无定形聚合物的比容：式样的比重 c：完全无定形聚合物的密度a：完全结晶聚合物的密度12Avrami 方程用于高聚物的结晶动力学： 如何来计算K 和n。并对式中各式的意义，如Vt、V0、V、K、n的意义进行解释或标注。(Vt-V)/ (V0-V)=exp(-Ktn)K：结晶速率常数，n：Avrami 指数，V：聚合物的比容（下标为0，t，分别为体膨胀剂起始、t时刻、最终）t1/2=(ln2/K)1/n lg-ln (Vt-V)/ (V0-V)=nlgt+lgK（n为曲线斜率，lgK为截距）13什么是高聚物的取向？取向有哪些类型？发生取向的结构单元有哪些？分别在什么条件下发生？1).定义：聚合物分子由于结构上悬殊的不对称性，在受到剪切流动或受力拉伸时不可避免地沿受力方向作平行排列，称为取向作用。2）类型：单轴取向双轴取向链段取向（小尺寸）：通过单键的内旋转造成链段运动，高弹态下进行；低温、小力作用下，先进行；分子链取向（大尺寸）：需要大分子各链段的协同运动才能实现，只在粘流态进行；高温、大力作用下，后进行。14高聚物溶解过程的特点？1).溶解慢(溶剂分子小，聚合物分子大),先溶胀后溶解2).溶剂不同，排除体积效应不同3).分子量大，溶解度小；分子量小，溶解度大。交联高聚物不可能溶解4).溶解与聚集态有关：非晶态较易溶解，晶态态难溶解5).溶解不仅与分子量大小有关，更重要的是与结晶度有关，结晶度，溶解度15选择高聚物溶剂的原则有什么？1).极性相近原则：当溶质和溶剂极性相近时，两者容易互溶。2).溶度参数相近原则：一般，当 |1-2 | 1.7 2.0 时，高聚物不溶解。3).溶剂化原则：溶剂与溶质接触时，产生相互作用，该作用力大于溶质之间内聚力时，使溶质分子彼此分离而溶解于溶剂中。4).Huggins常数1: 1是表征溶剂分子与高分子相互作用程度大小的量（溶剂化程度，）数值在-11之间，1,1/2是不良溶剂16如何测定高聚物的溶度参数？1).粘度法:选用各种溶度参数的液体作溶剂，分别溶解同一种聚合物，然后在同等条件下测溶液的粘度，选粘度最大的溶液所用的溶剂的溶度参数作为该聚合物的溶度参数2).溶胀度法:交联高聚物在一系列不同溶剂中溶胀达到平衡时，分别测一系列的溶胀度，将一系列不同溶剂中的溶胀度值对应溶剂的 值作图，则Q的最大值所对应的溶度参数值就可看成该高聚物的溶度参数值。17高聚物的分子运动特点是什么？1).运动单元多重性：运动单元可以是侧基、支链、链节、链段、分子2).松弛过程：分子运动的时间依赖性。（高分子运动单元之间的作用力很大，因此高分子在外场下，物体以一种平衡状态，通过高分子运动过渡到与外场相适应的新的平衡态，这一过程是慢慢完成的。这个过程称为松弛过程。）3).时温等效:松弛时间与温度的关系：分子运动的温度依赖性，升高温度可使松弛时间变短；如果不升温，则只有延长观察时间才能观察到这一松弛现象。升温与延长观察时间是等效的18时温等效原理是什么？某聚合物 Tg = - 10 。在一恒定外力作用下，25 时模量降到某一数值约需要 2 年。如何根据WLF方程：来计算80 下模量降到同一数值需要的时间？时温等效原理：升高温度可使松弛时间变短；如果不升温，则只有延长观察时间才能观察到这一松弛现象。升温与延长观察时间是等效的。计算：T1=25OC T2=80OC TS=40OC ,19请画出非线性高聚物、轻度结晶聚合物、高度结晶聚合物、交联高聚物的温度-形变曲线（热-机曲线），并进行标注。见PDF P329，P343,P349. 20高弹性的本质是什么性？请阐述高聚物高弹性的特点？高弹性的本质是熵弹性特点：1).弹性形变很大、可逆2).弹性模量 E 小3).时间依赖性：橡胶在受到外力时，应变是随时间发展的，但最终趋于一个平衡值4).形变时有明显的热效应：在快速拉伸时，高弹材料的温度升高；回缩时下降，金属相反5).温度依赖性：高弹模量E随温度升高而正比增加；而金属材料的弹性模量随温度增加而减小21请阐述高聚物粘性流动的特点？什么是非牛顿流体？非牛顿流体主要有哪几种类型？特点：1).高分子的流动通过链段的位移运动完成2).高分子的流动不符合牛顿流体的流动规律3).高分子流动时伴有高弹形变非牛顿流体：对高分子熔体等流体来讲：h不再是常数。一般，h随剪切速率增大反而减小。类型： 1).假塑性流体剪切变稀，剪切速率流动粘度2).膨胀性流体剪切变稠，剪切速率流动粘度3).宾汉流体（塑性流体），剪切应力某一临界应力时不发生流动22结晶与取向的相同点、不同点各是什么？相同点：高分子链排列有序变化不同点：取向是使高分子链“单向”或“双向”有序化。取向后的结构是外力强迫形成的相对稳定或不稳定的结构结晶是使高分子链“三维空间”或“三向”有序化。结晶后的结构是稳