2015年工程塑料复习题

1、2015 年工程塑料复习题 （20 题）一、什么叫工程塑料，工程塑料主要有哪些特点？ 工程塑料（ engineering-plastics ）是指能够作为结构材料的热塑性塑料。 主要特点：良好的综合性能，刚性大，如蠕变小，力学强度高；耐热性能好；电绝缘性能 好；能在苛刻的化学物理环境中长期使用。工程塑料通常价格贵、产量小。二、请写出下列工程塑料的英文缩写：聚酰胺，聚甲醛，聚碳酸酯，聚苯醚，聚醚醚 酮，聚酰亚胺，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚苯硫醚，聚砜，液晶聚合物，聚四氟 乙烯，聚偏氟乙烯。聚酰胺（PA）Polymide（nylon）；聚甲醛（POM polyoxymethylene or Poly

2、formaldehyde ; 聚碳酸酯 （PC polycarbonate ;聚苯醚 （PPC 或 PPEPolyphenylene oxide or polyphenylene ether ；聚醚醚酮（ PEEK）polyetheretherketone；聚酰亚胺（ PI）polyimide ；聚对苯二甲酸乙二醇酯（ PET）Polyethylene terephthalate ；聚苯硫醚（ PPS）Polyphenylene sulfide ；聚砜（ PSU）polysulfone；液晶聚合物（ LCP）Liquid crystalline polymer；聚四氟乙烯（ PTFE）poly

3、tetrafluoroethylene；聚偏氟乙烯（ PVDF） Polyvinylidenefluoride 。三、通用工程塑料与特种工程塑料的区别是什么？通用工程塑料的使用温度150C，特种工程塑料的使用温度 3 150C。即具有优异的耐热 性，热变形温度在 200C以上，长期使用温度在 150C以上，且具有一定机械强度的聚合 物。在分子结构上，特种工程塑料多为芳杂环高分子。四、什么叫 P 型聚酰胺？什么叫 mp 型聚酰胺？试各举一例说明。通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合而获得的聚酰胺称为p 型聚酰胺。其中 P 是氨基酸或内酰胺中碳原子的数量。如聚酰胺 6（PA6， Nylon 6）。通

4、过二元胺与二元酸缩聚而获得的聚酰胺称为mp 型聚酰胺。其中 m 为二元胺中的碳原子数；p 为二元酸中的碳原子数，如聚酰胺 66 （PA66 Nylon 66 ）五、mp 型、p 型 PA 分子链上氢键形成有什么规律？对 P 型 PA 凡单体中含有奇数个碳原子，分子链上的酰胺基可以 100 彩成氢键，偶数则 只有 50刑以形成氢键。对 mp 型 PA 两种单体上都含有偶数碳原子，100%成氢键，反之(即只有一种或两种含有奇数个碳原子)，分子链上的酰胺基就只能 50 咖成氢键。氢键的形成增大了分子链间的作用力， 使聚合物的结晶能力得到进一步的增强， 同时也使其 熔点升咼六、写出芳香族聚碳酸酯的化学

5、结构通式，并对结构进行分析芳香族聚碳酸酯的化学结构通式为：(1)主链上的 RC基团的不同对材料的性质带来较大影响：(a)RC基为烃基时， 随中心碳原子两旁侧基(对称)体积及刚性的加大， 4CHTC2H5TCH7TCH5,对大分子产生的作用：1刚性、位阻-,Tm Tg-,伸长率、冲击韧性-2链间距加大，相互作用力减弱，Tm Tg。(b) RC基中心碳原子两侧基不对称，如 RC基为HICIHC-C3H7I分子规整性被破坏，不结晶。(c) RC基为杂原子或杂原子基团时，如特殊品种，特殊性能。(2)主链上除 R基外的基团(a)苯基：大共轭芳香环状体，难以弯曲。刚性-，聚合物的机械强度、耐热性、耐化学

6、药品性、耐候性和尺寸稳定性-，在有机溶剂中的溶解性和吸水性 。(b)氧基：柔顺性-,易于发生分子内旋转，加大溶解性和吸水性羰基：分子链间的相互作用力-，靠得更紧密，使刚性增大酯基：该基团极性较大，分子链中较薄弱部分。易水解断裂，易溶于极性有机溶剂，是造成电绝缘性能不如非极性甚至弱极性聚合物的重要原因。综合(1)和(2)分析(不考虑 RC基团)对分子链刚性的影响，苯基和羰基的共同作用超过氧基的相反作用。产生结果：0OHS(a)刚性相当大的 PC 分子链及相互间较大吸引力使彼此缠结不易解除，分子链间相对滑 动困难；(b)聚合物在外力作用下不易变形，尺寸稳定性提高；(c)大分子链取向困难，结晶不易，

7、处于无定形态；(d)外力强迫取向后，分子链不易松弛，PC 制品内的残留内应力难以自行消除。(3) 苯基上的不同取代基PC 大分子链中苯基上取代基团不同，对分子链间的相互作用力和分子链的空间活动情 况造成影响。(a) 苯基上氢原子被非极性烃基取代 链间作用力减小，分子链的刚性增大。(b) 苯基上氢原子被极性卤族原子取代链间作用力增加，并且苯基上卤原子越多，链间作用力就越大，分子敛集更紧，分子链刚 性更大。卤原子体积小，卤素不燃，从而赋予PC 新的性能。端基的影响PC 大分子链两末端上的端基对其热性能影响显著。(a) 未使用封端剂，酯交换法 PC 羟基和苯氧基；(b) 光气化法 PC:羟基和酰氯基

8、(水解后为羧基)PC 属酯类化合物，在高温下羟基会引起醇解，羧基会促使它酸性水解，并进一步导致游 离基连锁降解，对热稳定性不利。为此，需加入链终止剂封锁链末端的活性基，并控制产物分子量。通过加入链终止剂而引入既稳定又具有功能性的端基是两全其美的好措施。(以上内容可以概括、简答)七、芳香族聚碳酸酯的突出性能特点有哪些？请分别举出至少一个相应的应用案例。 芳香族聚碳酸酯的冲击性能优异，是一种强韧性材料，透光性高，可用于做齿轮、头盔和 光学器件等。缺点：缺口敏感、耐溶剂性、耐磨性差、耐疲劳强度低、熔体粘度大、流动 性差、易发生应力开裂。八、PET 分子结构与 PBT 相比有何区别？这些不同造成二者在

9、性能上有何差异？PBT 的分子结构式与 PET 的相似。不同之处在于，酯基重复单元的亚甲基 PBT 为 4 个，而 PET为 2 个,这意味着柔性链长度增加，冈性链所占比例下降，即 PBT 的分子柔顺性增加， 因此，PBT 的刚性、硬度、Tg 和熔点都比 PET 低，韧性比 PET 高，结晶速率比 PET 快，成 型加工更容易。九、PET 除与极少数聚合物，如聚酯等，有一定相容性外，与其它聚合物的相容性都很差，因此，在 PET 共混改性中必须进行增容。常用的增容方法有哪些？增容方法的方法有 3:增加极性法，反应性增容法和加入离聚体法。(1) 增加极性法：常用接枝极性单体，如 MA MMAAA

10、等。(2) 反应性增容法 对 PET 共混体系非常有效，PET 分子链含有羧基、羟基、酯基，因此, 含有羧酸、酸酐、环氧、酯基的接枝或嵌段共聚物在熔融共混时可与 PET 发生反应，形成 反应性增容。含 MAH 接枝共聚物最为典型。(3)加入离聚体法 其中离聚体是指离子含量(v10%少的聚合物，如乙烯/丙烯酸共聚 物的金属盐、磺化聚苯乙烯的金属盐等。作成核剂，又起增韧作用。十、从结构和性能的关系推测寸稳定性，电绝缘性好。PPO 为什么具有以下性能？加工性能差，咼耐热性，尺聚苯醚分子主链的重复单元中含有门】链节的咼分子化合物。刚性酚基芳香环量大，分子链的刚性与分子链间作用力使分子链段内旋转困难，导

11、致其熔点-，熔体粘度-，流动性J，加工困难。两个甲基为疏水的非极性基团，降低 PPO 大分子的吸水性和极性，封闭酚基的两个活性点， 使PPC 的分子结构中无可水解的基团，耐水性好，吸湿性低，尺寸稳定性和电绝缘性好。 两个甲基封闭了酚基两个邻位的活性点， 使刚性T,稳定性T,耐热性和耐化学稳定性T。十一、 MPPOf PPO 相比有哪些改进？为什么？改性聚苯醚是聚苯醚与高抗冲聚苯乙烯(High Impact Polystyre ne; HIPS)共混制成，突出的特点是电绝缘性和耐水性优异，尺寸稳定性好。MPPOS 保持 PPO 原有的综合性能基础上，大大改善了成型加工性能，从而产品得以推广应用，

12、也推动了PPO 勺工业发展。原因：MPPO 勺粘度比 PPO 明显J。十二、分析均聚和共聚聚甲醛分子结构组成与其性能的差异。POh 大分子是带有柔顺性链的线形聚合物，且结构规则，从均聚与共聚甲醛结构看，均聚 甲醛由纯一 C-C键连续构成，而共聚甲醛则在一 C O键上平均分布一些一 C-C键。 由于一C-O键的键长(1.46x10-10m)比一 C C键的键长(1.55x10-10m)短，链轴方向的 填充密度大；其次，POM子链中 C 和 O 原子不是平面曲折构型，而是螺旋构型，故分子 链间距离小，密度大。与 PE 相比，均聚甲醛的密度为1.4251.430g/cm3,而 PE 为0.960g/

13、cm3，分子主链中引入少量一 C C键后的共聚甲醛密度则稍有降低(1.410g/cm3), 但仍比 PE 高得多。所以，均聚甲醛的密度、结晶度、力学性能均较高，而热稳定性则比 共聚甲醛差。十三、 玻璃纤维增强的聚甲醛在性能上有什么改变？POM 经 GF 增强后，拉伸强度、耐热性能和刚性明显增加，而线膨胀系数、收缩率明显下 降，同时耐磨性、冲击强度下降，成本下降。十四、 聚四氟乙烯在结构和性能上具有什么特点？PTFE 的分子结构简单、完全对称、无支链、线性好，属高结晶度材料。结晶度大小主要 由熔融状态冷却条件和分子量决定。PTFE 具有良好的热稳定性，且不受氧、臭氧、紫外光作用，不易老化。也不受

14、潮湿、霉 菌、虫、鼠等的影响，属阻燃材料。PTFE 的氟原子在分子链上对称且均匀分布，分子不带极性，因此，介电性能极好。尽管 在分子末端带有极性基团， 但其它部分是完全非极性的， 介电常数极小， 且不随湿度变化 而变化。PTFE 分子中氟碳键的键能高且稳定，碳-碳主链完全被体积较大的氟原子所遮蔽，故耐化 学腐蚀性极佳，除了全氟烷烃、全氟氯烷烃能较轻微溶胀PTFE 外,只有熔融的碱金属、C1F3 和 F2 在高温高压下可腐蚀 PTFE 常温下，它几乎能耐所有其它介质，几乎不吸湿， 很难被一般液体所润湿。PTFE 具有螺旋型结构，分子较僵硬，分子间的吸引力很微弱，因而分子间很易滑动，摩 擦系数在聚

15、合物中是最低的。PTFE 的熔体粘度极高，通常只能采用金属粉末冶金的方法，十五、 PVF PVDF PCTFE FER ETFE PFA 各代表什么聚氟塑料？聚氟乙烯(Polyvinyl fluoride; PVF)聚偏氟乙烯 (Polyvinylidene finoride; PVDF ) 聚三氟氯乙烯 (Polychloro-trifluoro ethylene;PCTFE) 聚全氟乙丙烯 (Fluorinated ethylene-propylene resins; FEP) 四氟乙烯和乙烯共聚物(Ethylene-tetrafluoroethylene; ETFE)可溶性聚四氟乙 烯，

16、 全氟烷基乙烯基醚与四氟乙烯聚合反应所得共聚物(Tetrafluoroethylene-perfluorinated alkyl vinyl ether copolymer; Teflon-PFA)十六、 简述聚苯硫醚的结构和性能特点。由于 PPS 树脂结构为刚性苯环与柔顺性硫醚键交替连接而成，分子链有很大的刚性和规整 性，因而 PPS 为结晶性聚合物，具有诸多优异性能(耐热、阻燃、耐化学药品)。又硫原子上的孤对电子使得 PPS 树脂与 GF 无机填料及金属具有良好的亲和性，这样就易于制 成各类增强复合材料及合金。十七、 简述聚聚酰亚胺的结构和性能特点 是分子主链重复单元中含有酰亚胺基团的芳杂

17、环聚合物。这是一类新型耐高温工程塑料， 是杂环高分子中唯一正式商品化了的聚合物。(1)聚酰亚胺的大分子主链中含有大量含氮的芳环和五元杂环，为一种半梯形环链聚合 物，同时主链中又含有一定数量的醚键， 总体结果为分子呈较大刚性和一定的韧性； 由于 芳杂环的共轭效应， 使其具有优良的稳定性和耐热性； 视不同品种的聚酰亚胺的分子对称 性不同，聚酰亚胺有结晶型和无定形两种。(2)由于聚酰亚胺有大量含氮的芳环，所以它是难燃品种，其氧指数可达 36，聚酰亚胺 气体阻隔性好，吸水率低。(3)聚酰亚胺的力学性能很好，尤其是拉伸强度、耐蠕变性、耐磨性和摩擦性优良，并且随温度变化不大。如均苯型聚酰亚胺薄膜的拉伸强度

18、高达170MPa 而联苯型聚酰亚胺薄膜的拉伸强度更高达 400MPa 而且不受温度的影响。(4)聚酰亚胺的耐高温性突出，均苯型聚酰亚胺的热分解温度高达 600r，是迄今为止热 稳定性最高的聚合物品种；均苯型聚酰亚胺的热变形温度高达 360C，可在 260C下长期 使用，在无氧条件下使用温度可达 300r；聚酰亚胺的耐低温性优异，均苯型聚酰亚胺在一 269r的低温下仍不会变脆；聚酰亚胺的线膨胀系数低，尺寸稳定性好。(5)聚酰亚胺分子中含有极性基团， 但因结构对称和刚性大而影响极性基团的活动， 所以 聚酰亚胺仍具有十分优良的电性能， 它的耐电弧电晕性突出， 是少数几种耐电晕材料， 介 电强度高，电性能随频率影响小。(6)聚酰亚胺具有优良的耐油性和耐溶剂性，但不耐碱，聚酰亚胺的耐辐射性好。(7)聚酰亚胺无毒，并具有良好生理相容性等性能。十八、 聚醚醚酮在工业上有哪些应用？十九、 与通用工程塑料相比，特种工程塑料在分子结构上有何特点？在分子结构上，特种工程塑料多为芳杂环高分子。二十、 液晶聚合物有那几种类型？试各举一例说明。液晶聚合物是指在液态时， 大分子链的某些部分能够相互呈有序排列的聚合物， 分溶致性 液晶聚合物和热致性液晶聚合物， 又分侧链型液晶聚合物 （呈有序排列的部分处于侧链上） 和主链型液晶聚合物（有序排列的部分在主链上） 。用作结构材料的都是主链型液晶聚合