高分子材料基础1

1、名词解释高分子化合物：简称高分子，是有成百上千个原子组成的大分子。均聚物：有一种单体聚合而成的聚合物。共聚物：有两种或两种以上的单体共聚而成的聚合物。碳链聚合物：大分子主链完全由碳原子构成的聚合物。杂链聚合物：大分子主链中除了碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子的聚合物。元素有机聚合物：大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝、氧、氮、硫等原子组成但 侧基却由有机基团如甲基、乙基、芳基等组成的聚合物。化合物的价键有两种断裂方式：均裂：构成共价键的一对电子拆成两个带一个电子基团的断裂方式。R： R-2R-异裂：构成共价键的电子对对属于某一基团，形成负离子，另一基团称为正离子的断 裂方式。R1： R2

2、-R1+R2-自动加速效应：转化率提高后，引发剂浓度和单体浓度都下降，聚合速度应下降，但事实相 反，当转化率较高时，聚会速率反而大幅增大。聚合实施方法：本体聚合：单体在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下 自身进行聚合引发的聚合反应。溶液聚合：单体、引发剂溶于适当溶剂中进行聚合的过程。悬浮聚合：单体在机械搅拌或振荡和分散剂的作用下，单体分散成液滴，通常悬浮于水中 进行聚合的过程。乳液聚合：在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液，又引发剂 引发二进行的聚合反应。连锁聚合：概念：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。逐步聚合：概念：由单体所带的两种不同的

3、官能团之间发生化学反应而进行的聚合。通式：na-R-a+nb-R / -b = a-(R-R)n-b+(2n-1)ab聚合物凝聚态结构：指在分子间力作用下大分子相互敛集在一起所形成的组织结构。弹性模量：单位应变所需应力的大小，是材料刚性的表征。力学屈服：应力达到屈服点之后，在应力基本不变的情况下产生较大的形变，当除去应力后， 材料也不能恢复到原样。疲劳现象：聚合物材料在周期性交变应力作用下会在低于静态强度的应力下破裂。介电强度：当电场强度超过某一临界值时，电介质就丧失其绝缘性能，这成为电击穿，发生 电击穿的电压称为击穿电压。击穿电压与击穿处介质厚度之比称为击穿电场强度。 介电强度的上限是由聚合

4、物结构内共价键电离能所决定的。高分子材料的老化：聚合物及其制品在使用或储存过程中由于环境的影响，性能逐渐变坏的 现象氧指数：在规定的条件下，试样在氧气和氧气的混合气流中维持稳定燃烧所需的最低氧气浓 度。氧指数是衡量聚合物燃烧难易的重要指标，氧指数越小越易燃。聚合物的力化学性能：在机械力作用下所产生的化学变化。力降解：聚合物在塑炼，破碎，挤出，磨碎，抛光，一次或多次变形以及聚合物溶液的强力 搅拌中，由于受到机械力的作用，大分子链断裂，分子量下降的力化学现象称为力降解。 力化学合成：聚合物一聚合物，聚合物一单体，聚合物一填料等体系在机械力作用下生成均 聚物及共聚物的化学合成过程。热塑性塑料：受热后

5、软化，冷却后又变硬，这种软化和变硬可重复循环，即可反复成型热固性塑料：是由单体直接形成网状聚合物或通过交联线型预聚体而形成，一旦形成交联聚 合物，受热后不能再回复到可塑状态液晶：既有液体的流动性又有晶体的各向异性特征的液态晶体离子交换树脂：亦称离子交换剂，是由交联结构的高分子骨架与可电离的基团两个部分组成 的不溶性高分子电解质高分子的感光现象：高分子吸收光能量后，分子内产生化学的或结构的变化。高分子催化剂：对化学反应有催化作用的高分子物质。小尺寸效应：随着颗粒尺寸减小到与光波波长、德布罗意波长、激子波尔半径、超导相干长 度等物理量相当，甚至更小。表面效应：微粒的表面积增大和所包含的表面原子数增

6、多现象。宏观量子隧道效应：微观粒子具有穿越势垒的能力。填空题大分子链骨架的几何形状分为：线性，支链型，网状和梯形。共聚物大分子的序列结构可分为三种基本类型：有交替型，嵌段及接枝型，无规型。聚合物凝聚态结构分为：晶态结构和非晶态结构。结构规则，简单的以及分子间作用力强的 大分子易于形成晶态结构。一次结构比较复杂和不规则的大分子则往往形成无定形即非晶态 结构。力学性能的基本指标：应力、应变、弹性模量、硬度、强度。聚合物的非晶态结构：玻璃态、橡胶态、黏流态、结晶高聚物中非晶区。非晶态聚合物的三种力学状态：玻璃态、高弹态、黏流态。三者的转化：在玻璃化温度以下 时处于玻璃态。玻璃态聚合物受热时，经高弹态

7、最后转变成黏流态。图课本87页。（横坐标 是温度，有Tg玻璃化温度，Tm熔点，Tf黏流温度。纵坐标是形变。）高分子材料的燃烧过程包括:加热，热解，氧化，着火。离子交换树脂的分类以及各自的交换基：阳离子交换树脂（交换功能基-SO3H）阴离子交换树脂（离子交换基团三N+X-,三P+X-,三S+X-）特殊的离子交换树脂感光高分子作为光致抗饨材料最重要的应用是制成大规模集成电路。高分子功能膜（按被分离物质的粒度大小）可分为：微滤膜，超滤膜，超细滤膜，密度膜，电透析膜，液体膜膜分离的作用形式：过筛作用和溶解扩散作用离子交换树脂的合成方法：在交联的高分子骨架上通过高分子反应引入交换基团；带有离子交换基团的

8、单体聚合或缩聚反应。纳米微粒的制备方法：a.物理方法：真空冷凝法、机械球磨法、喷雾法、冷冻干燥法；b.化 学方法：气相沉积法、化学沉淀法、水热合成法、原位生成法。聚乙烯（PE）：单体乙烯，分子式一（CH2-CH2） n聚丙烯（PP）:单体丙烯，分子式一（CH2-CH（CH3） n聚苯乙烯（PS）：单体 nAr-CH=CH2f（CH（Ar）-CH2）n聚氯乙烯（PVC） :（CH2CHCl） n聚酰胺（PA）:俗称尼龙，主链上含有酰胺（一NHCO）集团的聚合物聚碳酸酯（PC）:分子主链中含有OROCO一基团的线型聚合物酚醛塑料：酚类化合物和醛类化合物缩聚而成，主要为苯酚和甲醛的缩聚物（PF）聚丁

9、二烯橡胶：单体为1,3-丁二烯，为合成橡胶。聚异戊二烯橡胶：简称异戊橡胶，其分子结构和性能与天然橡胶相似，故也称作合成天然橡 胶。制备方法：nCH2-CCH3-CH=CH2f（CH3）2C=CHCH2-CH2CCH3=CH-CH2n （顺式聚1，4-异戊二烯）丁苯橡胶：结构式为-(CH2-CH=CH-CH2) x-(CH2-CH(CH=CH2)y-(CH2-CH(C6H5)-)z-以T二烯和 苯乙烯为单体丁腈橡胶：单体为丁二烯和丙烯睛，结构式为：-(CH2-CH=CH=CH2-) x-(CH2-CH(CN)y-硅橡胶：由环状有机硅氧烷开环聚合或以不同硅氧烷进行共聚而制得的弹性共聚物，主链含 有

10、硅氧结构为-Si-O-聚酰胺纤维：聚酰胺纤维是世界上最早投入工业化生产的合成纤维。聚酰胺纤维是指分子主 链含有酰胺键(-CO-NH-)的一类合成纤维。中国商品名称为锦纶。国外商品名称有尼龙、 耐纶、卡普隆。聚酰胺分为两大类，一类为-HN(CH2)xNHCO(CH2)yCOn-(由一元胺和二元胺 缩聚而得)一类为：-NH(CH2)xCOn-(由w-氨基酸缩聚)聚酯纤维：由二元酸和二元醇经缩聚而制的大分子主链中含有酯基-(-COO-)-,故称聚酯纤 维。中国聚酯纤维的商品名称涤纶，俗称的确良聚丙烯腈纤维:是以丙烯月青(CH2=CHCN)为原料聚合而成聚丙烯月青，而后纺织成合成纤维， 中国商品名称为

11、月青纶。有“合成羊毛”之称耐高温纤维：芳香族聚酰胺纤维(芳纶)、碳纤维(是用再生纤维素或聚丙烯睛纤维高温碳 化而制的的)环氧树脂胶黏剂它对大部分材料如金属、木材、玻璃、陶瓷、橡胶、纤维、塑料、皮革等都 有良好的粘合能力，故有“万能胶”之称。水性树脂涂料：制备方法：带有氨基的聚合物以羧酸中和成盐；带有羧基的聚合物用胺货碱 (如NaOH)中和成盐：破坏氢键，例如使纤维素甲基化制成甲基纤维素，破坏了纤维素分 子之间的氢键，从而制成可溶于水的甲基纤维素：皂化，例如从聚醋酸乙烯酯制备可溶于水 的聚乙烯醇等简答题连锁聚合(1)和逐步聚合(2)区别：单体转化率与反应时间的关系：1单体随时间逐渐消失，2单体很

12、快消失，与时间关系 不大聚合物分子量与反应时间的关系：1大分子迅速形成，不随时间变化，2大分子逐步形 成，分子量随时间增大。基元反应及增长速率：1引发、增长、终止等基元反应的速率和机理截然不同，增长反 应活化能较小，增长速率极快。2无所谓引发、增长、终止等基元反应，反应活化能较高， 形成大分子的速率慢。热效应及反应平衡：1反应热效应大，聚合临界温度高，在一般温度下为不可逆，平衡 主要依赖温度。2反应热效应较小，聚合临界温度较低，在一般温度下为可逆反应，平衡不 仅依赖温度，也与副产物有关。大分子链的柔顺性的原因：由于分子的内旋转，在自然状态下，大分子链以卷曲状态存在， 这时相应的构象数最多。在外

13、力的作用下，大分子链可以伸展开来。构象数减少，当外力去 除后，大分子链又回复到原来的卷曲状态，这就是大分子链的柔顺性。高弹性变的本质：大分子链在自然状态下处于无规线团状态，这时构象数最大，因此熵值最 大。当处于拉伸应力作用下时，拉伸形变是大分子链被伸展的结果。大分子链被伸展时，构 象数减少，熵值下降。热运动可使大分子链恢复到熵值最大，构象数最多的卷曲状态，因而 产生弹性回复力，这就是高弹形变的本质。，聚合物实际强度低于理论强度的原因：在于结构的不完全均匀。聚合物结构中存在各种大 小不一的缺陷，这就引起了应力的局部集中。应力集中到少数化学键上，使这些键断裂，最 后导致材料的破裂。也就是说，由于结

14、构上存在缺陷，造成材料破坏时各个击破的局面。这 就是根本的原因。在结构上符合哪些要求，才能充分表现橡胶材料的高弹性能：a、大分子链具有足够的柔润性，玻璃化温度应比室温低得多。这就要求大分子链内旋转位 垒较小，分子间作用力较弱，内聚能密度较小b、在使用条件下不结晶或结晶很小。c、在 使用条件下无分子间相对滑动，即无冷流，因此大分子链上应存在可供交联的位置以进行交 联，形成网络结构。增强剂有哪几种？各自的作用及特点？a.玻璃纤维：玻璃纤维是纤维增强塑料中最有代表性的增强材料，玻璃纤维增强塑料发展很 快，产量高，用途广。其耐火性、耐有机溶剂性、硬度、机械强度、电性能等大大优于普通 增强塑料。玻璃纤维

15、增强热固性塑料的抗张强度可达到400兆帕，与一般钢材相接近，其耐 水、耐候、耐化学药品腐蚀性能较好。它的比重小、绝缘性能好，具有很高的拉伸强度，但 其模量不高。b.碳纤维：碳纤维是有机纤维在惰性气体中经高温碳化制得的，碳纤维显示了 碳结构，耐热性提高，具有导电性，特点是密度比玻璃纤维小，在2500C无氧气氛中模量 不降低，普通碳纤维的强度与玻璃纤维相近，而高棋量碳纤维的模量为玻璃纤维的数倍c. 硼纤维及陶瓷纤维：硼纤维是良好的增强材料，可与金属、塑料或陶瓷复合，制成高温结构 用复合材料。特点：硼纤维强度高、耐高温、高模量和低密度；陶瓷纤维是目前除纳米材料 以外，导热率最低、绝热节能效果最好的耐火材料。特点：重量轻、耐温高、保温效果好、 施工方便，是优质的工业炉衬里材料。d.芳纶纤维：芳纶纤维是重要的国防军工材料，除了军事上的应用外，现已作为一种高技术 含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方 面，特点：力学性能好，热稳定性高，耐化学腐蚀。f.其他纤维：其他金属纤维，特别是不 锈钢纤维也可用作聚合物基复合材