2025年大学《资源化学》专业题库- 高分子材料的合成与改性研究

2025年大学《资源化学》专业题库——高分子材料的合成与改性研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填写在答题纸上。）1.下列单体中，属于缩聚单体的是（）。A.乙烯B.苯乙烯C.乙烯醇D.乙二醇与对苯二甲酸2.在自由基聚合反应中，引发剂的作用是（）。A.提高聚合反应速率B.增加聚合物的分子量C.产生自由基，引发聚合反应D.降低聚合物的玻璃化转变温度3.下列哪种高分子改性方法属于物理改性？（）A.聚合物共聚B.聚合物接枝C.聚合物填充D.聚合物化学交联4.能够显著提高聚合物分子量的改性方法是（）。A.增塑改性B.共混改性C.交联改性D.功能化改性5.红外光谱法主要用于分析聚合物的（）。A.分子量B.立体构型C.链结构单元D.分子链构象6.利用淀粉等可再生资源合成高分子材料，符合（）理念。A.资源节约B.可持续发展C.绿色化学D.以上都是7.下列关于聚合物结晶性的描述，正确的是（）。A.只有结晶性聚合物才具有热塑性B.非晶态聚合物没有固定熔点C.结晶度越高，聚合物的力学强度一定越强D.聚合物结晶过程是熵增加的过程8.在离子聚合中，引发链增长的是（）。A.自由基B.阳离子或阴离子C.单体分子D.引发剂分子9.下列哪种改性方法通常用于提高聚合物的耐热性？（）A.加工助剂改性B.增强填料改性C.共聚改性D.聚合物交联10.资源化学领域对高分子材料的主要要求包括（）。A.高性能、低成本B.资源节约、环境友好C.易于加工、耐磨损D.重量轻、耐腐蚀二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在答题纸上。）1.高分子材料的基本结构单元通过______、______等化学键连接形成长链分子。2.控制自由基聚合反应分子量的主要方法有______、______和分子量调节剂法。3.聚合物改性可以通过______、______和共混等途径实现。4.交联改性能显著提高聚合物的______、______等性能，但通常使其热塑性降低。5.高分子材料的热性能主要包括______、______和热分解温度等。6.资源化学中利用高分子材料实现资源的______和______具有重要意义。7.开环聚合可以合成一系列结构独特的聚合物，如聚酯、______和聚氨酯等。8.影响聚合物加工性能的主要因素包括______、______和分子量分布等。9.用原子量较小的单体合成的聚合物，在相同分子量下，其分子链卷曲程度通常______。10.高分子材料的功能化改性旨在赋予材料特定的______、______或生物活性等。三、名词解释（每小题3分，共15分。请将答案填写在答题纸上。）1.高分子聚合度2.共聚物3.交联聚合物4.结晶度5.绿色高分子材料四、简答题（每小题5分，共20分。请将答案填写在答题纸上。）1.简述自由基聚合反应的特点。2.与均聚物相比，共聚物通常具有哪些性能优势？3.简述物理改性与化学改性在原理和效果上的主要区别。4.为什么说发展绿色高分子材料是资源化学领域的重要方向？五、论述题（每小题10分，共20分。请将答案填写在答题纸上。）1.论述影响聚合物玻璃化转变温度的主要因素，并说明其在资源化学材料选择中的应用意义。2.结合资源化学的专业背景，论述聚合物改性技术在提高资源利用率和实现可持续发展方面的作用和挑战。试卷答案一、选择题1.D2.C3.C4.C5.C6.D7.B8.B9.B10.B二、填空题1.共价键；化学键2.链引发；链增长与终止3.物理改性；化学改性4.强度；硬度5.玻璃化转变温度；热导率6.高效利用；循环再生7.聚酰胺8.玻璃化转变温度；熔融温度（或热变形温度）9.更大10.功能；智能三、名词解释1.高分子聚合度：指平均每个高分子链中所含结构单元的数目。2.共聚物：由两种或两种以上不同单体聚合而成的高分子化合物。3.交联聚合物：通过化学键或物理作用使聚合物分子链之间形成交联点的网络结构聚合物。4.结晶度：聚合物中结晶部分所占的分数，通常用百分数表示。5.绿色高分子材料：指在合成、使用、废弃等全生命周期中，对生态环境和人体健康危害小，资源利用率高，易于回收利用或降解的高分子材料。四、简答题1.答：自由基聚合反应的特点主要包括：（1）反应活性高，可在较低温度下进行；（2）对引发剂浓度敏感；（3）反应过程通常较难控制，易产生副反应（如支化、交联、凝胶化）；（4）可通过改变反应条件（引发剂、溶剂、温度等）有效控制聚合物的分子量和分子量分布；（5）应用广泛，是合成多种常见聚合物（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸等）的主要方法。2.答：共聚物相比均聚物通常具有以下性能优势：（1）可以通过调节共聚单体组成和结构，获得均聚物难以达到的特定性能，如调整玻璃化转变温度、熔点、溶解性、力学性能、热稳定性等；（2）可以通过共聚引入功能性基团，赋予材料特殊功能，如导电性、光学活性、生物相容性等；（3）某些共聚物（如交替共聚物）可能表现出均聚物不具备的特殊结构和性能；（4）可以提高聚合物的资源利用率，利用廉价或废弃物作为共聚单体。3.答：物理改性与化学改性的主要区别在于：（1）原理：物理改性主要通过物理手段（如混合、相容化、加入填料、交联点的物理缠绕等）改变聚合物的宏观或近观结构，不破坏或极少破坏原有化学键；化学改性则通过化学方法（如接枝、共聚、功能化反应、交联等）在分子链上引入新的化学键或官能团，改变分子链结构和组成。（2）效果：物理改性通常改变材料的物理性能（如强度、模量、耐热性等），但分子链化学本质不变；化学改性既可能改变物理性能，也可能引入新的化学功能。（3）不可逆性：物理改性（如解混、溶胀）有时是可逆的；化学改性通常是不可逆的。4.答：发展绿色高分子材料是资源化学领域的重要方向，原因在于：（1）资源节约：利用可再生资源（如生物基单体）合成高分子，减少对有限化石资源的依赖，符合资源化学的核心理念；（2）环境友好：通过绿色合成工艺（如原子经济性高、使用环境友好型催化剂）、设计易于降解或回收利用的结构，减少高分子材料在使用和废弃过程中对环境的污染；（3）可持续发展：推动循环经济发展，实现资源的闭环利用，符合可持续发展的要求；（4）满足社会需求：随着环保意识提高，社会对环境友好型产品的需求日益增长，绿色高分子材料是满足这一需求的关键。五、论述题1.答：影响聚合物玻璃化转变温度（Tg）的主要因素包括：（1）分子量：对于非晶态聚合物，随着分子量增加，分子链段运动能力下降，Tg升高，但当分子量足够大时，Tg趋于稳定。（2）分子链段结构：柔性链（如聚乙烯）的Tg较低，刚性链（如聚苯乙烯）的Tg较高。（3）分子间作用力：分子间作用力越大，链段运动所需的能量越高，Tg越高。（4）侧基：侧基体积越大、极性越强，对链段运动阻碍越大，Tg越高。（5）结晶性：结晶区的链段运动受限，非晶区的链段运动自由，聚合物的Tg是结晶区和非晶区的综合体现，结晶度越高，整体Tg越高。（6）溶剂效应：对于溶液，溶剂与聚合物链段间的相互作用力会影响Tg。（7）交联：交联点限制了链段运动，会使Tg升高，甚至使聚合物从热塑性转变为热固性。资源化学材料选择中，Tg是一个关键参数。例如，在制备用于高温环境的应用场合（如耐热管道、汽车零部件），需要选择Tg较高的聚合物或通过改性（如化学交联、共聚）提高Tg；而在制备用于低温环境或需要柔韧性的场合（如软包装、电线绝缘层），则需要选择Tg较低的聚合物。了解和控制Tg对于根据具体应用需求选择合适的资源化学相关高分子材料至关重要。2.答：聚合物改性技术在提高资源利用率和实现可持续发展方面发挥着重要作用，但也面临一些挑战。（作用）：（1）提高材料性能，延长使用寿命：通过改性（如增强、增韧、耐老化等）可以提高聚合物的使用性能，使其在更苛刻的条件下工作，从而减少更换频率，节约资源。（2）拓展材料应用范围：通过引入特定功能（如导电、阻燃、生物活性等），改性可以开拓聚合物在新能源、生物医药、环保等领域的应用，提高资源的附加值。（3）降低成本，利用废弃物：可以通过改性使用廉价的第二手原料或工业废弃物（如回收塑料、废旧橡胶等）作为部分原料，替代昂贵的原生资源，实现资源的高效利用。（4）促进回收与再生：某些改性方法（如共混设计使材料易于分离回收、添加易降解组分）有助于提高聚合物的回收率和再生利用率，减少环境污染。（5）设计环境友好型材料：通过改性引入可生物降解基团或设计易于降解的结构，减少塑料制品的环境持久性污染。挑战：（1）改性机理复杂：深入理解改性对材料结构与性能的影响规律，特别是复杂体系（如多组分共混、填料增强）的协同效应，仍需深入研究。（2）改性技术成本：部分高性能改性技术可能成本较高，影响其工业化应用的经济性。（3）