Chapt3高分子材料的断裂力学基础
高分子材料化学基础知识试题
《高分子材料化学基本知识》 试题部分： 一、单选题 1）基本难度（共24题） 1.在烷烃的自由基取代反应中，不同类型的氢被取代活性最大的是（）。 A、一级 B、二级 C、三级 D、都不是 2.引起烷烃构象异构的原因是（）。 A、分子中的双键旋转受阻 B、分子中的单双键共轭 C、分子中有双键 D、分子中的两个碳原子围绕C—C单键作相对旋转 3.下列物质通入三氯化铁溶液显色的是（）。 A、苯甲酸 B、苯甲醇 C、苯酚 D、甲苯 试剂指的是（）。 A、R-Mg-X B、R-Li C、R2CuLi D、R-Zn-X 5.下列能进行Cannizzaro(康尼查罗)反应的化合物是（）。 A、丙醛 B、乙醛 C、甲醛 D、丙酮. 6.下列化合物中不能使溴水褪色的是（）。 A、丙烯 B、丙炔 C、丙烷 D、环丙烷 7.下列不属于邻、对位定位基的是（）。 A、甲基 B、氨基 C、卤素 D、硝基 8.下列化合物可以和托伦试剂发生反应的是（）。 A、CH3CH2OH B、CH3COOH C、CH3CHO D、CH3COCH3 9.脂肪胺中与亚硝酸反应能够放出氮气的是（）。 A、季胺盐 B、叔胺 C、仲胺 D、伯胺 10.下列化合物进行硝化反应时最容易的是( )。 A、苯 B、硝基苯 C、甲苯 D、氯苯 11．涤纶是属于下列哪一类聚合物（） A、聚酯 B、聚醚 C、聚酰胺 D、聚烯烃 12.吡啶和强的亲核试剂作用时发生什么反应（） A、-取代 B、-取代 C、环破裂 D、不发生反应 13.盖布瑞尔合成法可用来合成下列哪种化合物( ) A、纯伯胺 B、纯仲胺 C、伯醇 D、混合醚 14.尼龙-66是下列哪组物质的聚合物( ) A、己二酸与己二胺 B、己内酰胺 C、对苯二甲酸与乙二醇 D、苯烯 15.下列有机物命名正确的是（） A、2，2，3－三甲基丁烷 B、2－乙基戊烷 C、2－甲基－1－丁炔 D、2，2－甲基－1－丁烯 16.一对单体共聚时，r1=1,r2=1,其共聚行为是（） A、理想共聚 B、交替共聚 C、恒比点共聚 D、非理想共聚
高分子材料成型加工(含答案)
1.高分子材料成型加工：通常是使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所摇的形状并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。 2.热塑性塑料：是指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用。具有可塑性可逆 热固性塑料：是指受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯、不饱和聚酯树脂等)具有可塑性,是不可逆的、不能再回收利用。 3. 通用塑料：一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料 工程塑料：指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6KJ/m2,长期耐热温度超过100°C 的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等的、可代替金属用作结构件的塑料. 4.可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形状的能力。 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力。 可延展性：材科在一个或两个万向上受到压延或拉伸的形变能力。 可纺性：材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。 5.塑化效率：高分子化合物达到某一柔软程度时增塑剂的用量定义为增塑剂的塑化效率。定义DOP的效率值为标准1,小于1的则较有效,大于1的较差. 6.稳定流动：凡在输送通道中流动时，流体在任何部位的流动状况及一切影响流体流动的因素不随时间而变化，此种流动称为稳定流动。 不稳定流动：凡流体在输送通道中流动时，其流动状况及影响流动的各种因素都随时间而变化，此种流动称之不稳定流动。 7. 等温流动是指流体各处的温度保持不变情况下的流动。（在等温流动情况下，流体与外界可以进行热量传递，但传入和输出的热量应保持相等） 不等温流动：在塑料成型的实际条件下，由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下:而且由于粘性流动过程中有生热和热效应，这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差，因此聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。 8. 熔体破裂: 聚合物在挤出或注射成型时，在流体剪切速率较低时经口模或浇口挤出物具有光滑的表面和均匀的形状。当剪切速率或剪切应力增加到一定值时，在挤出物表面失去光泽且表面粗糙，类似于“橘皮纹”。剪切速率再增加时表面更粗糙不平。在挤出物的周向出现波纹，此种现象成为“鲨鱼皮”。当挤出速率再增加时，挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象统称为熔体破裂. 9. 离模膨胀:聚合物熔体挤出后的截面积远比口模截面积大。此种现象称之为巴拉斯效应，也成为离模效应。离模膨胀依赖于熔体在流动期间可恢复的弹性变形。有如下三种定性的解释：取向效应、弹性变形效应（或称记忆效应）、正应力效应。 10. 均匀程度指混人物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。 分散程度指混合体系中各个混人组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎度大。粒径小，起分散程度就高；反之。粒径大，破碎程度小，则分散的不好 11. 塑炼：为了满足各种加工工艺的要求，必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。 混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。 12. 固化速率：是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标准试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与标准试件的厚度的比值（s/mm厚度）来表示，此值愈小，固化速率愈大。 13.成型收缩率：在常温常压下，模具型腔的单向尺寸L 。和制品相应的单向尺寸L之差与
高分子材料科学基础B卷答案
【高分子材料科学基础】课程试题（B卷）【半开卷】 姓名____________ 学号 _______________专业及班级_______________________ 本试卷共有五道大题， 一?填空题（每空1分，共30分） 1.材料按化学组成分类，可分为金属材料、无机材料和高分子材料三类。 2.高分子材料按大分子主链结构可分为碳链高分子材料、杂链高分子材料和元素______ 材料 3.20世纪70年代人们把能源、信息和材料归纳为现代物质文明的三大支柱。 4.原子的排列可分为三个等级，第一种是无序排列，第二种是短程有序而长程无序，第三种是长程有序。 5.从几何学的角度，结构缺陷可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷及体缺陷。 6.由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。 7.由于单体单元排列方式的不同，可构成不同类型的共聚物，可分为四种类型无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。 8.高强度、耐高温、耐老化的高分子材料是当前高分子材料的重要研究课题。 9.大分子链形态的基本类型包括：伸直链、折叠链、螺旋形链、无规线团。 10.聚合物晶态结构的基本模型有两种：一种是缨状胶束模型，另一种是折叠链模型。 11在室温下，塑料处于玻璃态，玻璃化温度是非晶态塑料使用的上线温度二点则是结晶聚合物使用的上线温度，对于橡胶，玻璃化温度是其使用的下限温度。 12橡胶制品的主要原料是生胶、再生胶以及配合剂。 13.酚醛树脂是由苯酚和甲醛两种物质合成的。
'、NiMi 10 1 04 5 1（第2页 5 10 =40000 10 5 14.丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯两种原料合成的。 15?聚酰胺类的习惯名称为尼龙。 16.聚对苯二甲酸乙二酯的商品名为涤纶。 17.聚丙烯腈的商品名为腈纶。 二?名词解释（共10小题，每题2分，共20分） 1.引发剂：引发剂是容易分解成自由基的化合物，分子结构上具有弱键，在热能或辐射能的作用下，沿弱键均裂成自由基。 2.笼蔽效应：引发剂分解成初始自由基后，必须扩散出溶剂所形成的“笼子”才能引发单体聚合，这时会有部分初始自由基在扩散出“笼子”之前因相互复合而失去引发单体聚合的能力，这就成为笼蔽效应。 3.诱导分解：诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应，其结果使引发剂效率降低。 4.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，受热后不能再恢复到可塑状态。 5.连锁聚合：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。 6.体形缩聚：在缩聚反应中，单体分子多于两个官能团时，则能形成支化或交联等非线型结构的产物，此类反应称体型缩聚反应。 7.凝胶点：体形缩聚初期为线型产物，当达到一定程度时，体系粘度突然增大，出现不溶不熔且具有弹性的凝胶一一体型产物（即凝胶化现象或凝胶化作用），这时的P称凝胶点Pc。 8.自动加速现象：随着聚合反应进行，聚合速率不但没有降低，反而迅速增加，这种反常的动力学行为称为自动加速现象。 9.应力松弛：在温度、应变恒定的条件下，材料的内应力随时间延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。 10.乳液聚合：是单体在水中分散成乳液状而进行的聚合，体系由单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。 四?计算题（共5小题，1，2, 3题每题5分，4题10分共25分） 1.设一聚合物样品，其中分子量为104的分子有10 mol,分子量为105的分子有5 mol,求分子 Mn
断裂力学基础(学习笔记)
第一章 断裂力学的基本概念 宏观裂纹的产生: 1) 制造时存在而无损检测漏检：大型锻件容易出现白点裂纹，夹杂裂纹；高强度钢易出现 焊接裂纹 2) 构件中原来存在的较小裂纹，在周期性的工作应力（疲劳应力）下逐渐发展长大的； 3) 腐蚀性价值中工作的构件，在应力和介质联合作用下，小裂纹也会逐渐发展成宏观裂纹； 总之构件内部存在的宏观裂纹是造成构件低应力脆断的直接原因。 材料力学：研究不含宏观裂纹构件的强度、刚度和稳定性； 断裂力学：研究含有宏观裂纹构件的安全性 裂纹：夹渣、气孔、未焊透、大块夹杂； 断裂韧性：只与材料本身、热处理、加工工艺有关； Y a K c Ic σ=是材料抵抗低应力脆性破坏的韧性参数 Ic K 是材料性能，裂纹形状大小Y a 一定时，Ic K 越大，使裂纹快速扩展导致构件脆断所需应力c σ也越高，构件阻止裂纹失稳扩展的能力就越大。 应力场强度因子： Y a K I σ= 断裂韧性Ic K 是应力强度因子I K 的临界值，I K 是裂纹前端应力场强度的度量，它和裂纹大小、形状以及外加应力都有关 断裂力学的应用 a Y K I σ?= Q Y π 1.1= 22212.0??? ? ??-Φ=s Q σσ: 形状因子 Φ是和椭圆轴比有关的椭圆积分，可查手册获得；
第二章 线弹性断裂力学 弹性力学的某些概念： 应力分量：3 应变分量：3 胡克定律和广义胡克定律： 平面应力：z 方向总力和为0，x,y 平面有正应力和切应力，这三个应力沿z 轴（厚度方向）都一样，与z 无关，仅是x,y 的函数,这种应力状态称为平面应力状态。当板很薄时，可认为是平面应力状态。0=z σ 体内应变分量只有三个，厚度方向认为没有应变，这种应变状态称为平面应变状态。()y x z σσυσ+= 对试件来说，厚度很小就是平面应力状态；厚度很大就是平面应变状态；厚度中等，两外表面不受力属于平面应力状态；中间大部分地区由于受两端面的约束，沿厚度方向不能变形，故属于平面应变状态； 三种裂纹组态： 张开型裂纹(I)：外加正应力和裂纹面垂直； 最容易引起低应力脆断； 滑开型裂纹(II)：外加剪应力和裂纹面平行； 撕开型裂纹(III)：外加剪应力与裂纹面错开； 裂纹顶端附近应力场 复变函数求解； 塑性区及其修正： 裂纹尖端应力不可能无限大，材料一旦屈服，弹性规律就失效，若屈服区很小周围仍然是弹性区，经修正线性弹性断裂力学仍然有效； 屈服判据： 最大剪应力判据（屈雷斯加判据）：在复杂加载条件下，当最大剪应力等于材料的极限剪应力（即单向拉伸剪应力）时，材料就屈服； 2 2min max max σσστ-==s 形状改变能判据（米塞斯判据）：当复杂应力状态的形状改变能密度，等于单向拉压屈服时的形状改变能密度时，材料就屈服； ()()()22132322212s σσσσσσσ=-+-+- xy y x y x τσσσσσσ+-±+=2 )(2221 ()???+=2130 σσυσ
高分子材料成型加工课后部分习题参考答案
2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。 答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等； 工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自 润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等； 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。 热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；) 热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。 简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如：PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料，经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1）人造纤维：又称再生纤维，以天然聚合物为原料，经过人工加工而改性制得。如：粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2）合成纤维：以石油、天然气等为原料，通过人工合成和纺丝的方法制成。如：涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3．高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3．为什么聚合物的结晶温度范围是Tg～Tm 答：T>Tm 分子热运动自由能大于内能，难以形成有序结构 T 应用广泛的高分子材料 功能高分子材料 【学习目标】 1、了解常见功能高分子材料的成分及优异性能，了解“三大合成材料”的结构、性能和用途； 2、了解功能高分子材料在人类生产、生活中的重要应用，了解治理“白色污染”的途径和方法； 3、了解各类功能高分子材料的优异性能及其在高科技领域中的应用； 4、以合成高分子化合物的背景，了解有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。 合成材料品种很多，按用途和性能可分为合成高分子材料（包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等）；功能高分子材料（包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等）和复合材料。其中，被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。 【要点梳理】 要点一、塑料【应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#应用广泛的高分子材料 功能高分子材料】 1．塑料的成分。 塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。如，提高柔韧性的增塑剂，改进耐热性的热稳定剂，防止塑料老化的防老化剂，赋予塑料颜色的着色剂等。 3．几种重要的塑料的性质。 （1）聚乙烯塑料的性质。 ①聚乙烯塑料无嗅、无毒、具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达－ 100℃；化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的腐蚀；常温下不溶于一般溶剂，吸水性小；电绝缘性能优良。 ②聚乙烯塑料品种很多，应用广泛，主要有：薄膜（低密度聚乙烯，有良好的透明度和一定的抗拉强度）用于各种食品、医药、衣物、化肥等的包装；中空制品（高密度聚乙烯，强度较高）用于塑制各种瓶、桶、罐、槽等容器；管板材（高密度聚乙烯）用于铺设地下管道和建筑材料；纤维（线型低密度聚乙烯）用于生产渔网绳索；包覆材料，用做包覆电缆、电线的高频绝缘材料。 （2）酚醛树脂。 ①酚醛树脂是用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。 ②酚醛树脂属于热固性塑料，体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。 ③酚醛树脂主要用做绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。 要点二、合成纤维【应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#合成纤维】 1．化学纤维是人造纤维和合成纤维的统称。 天然纤维：如棉花、羊毛、麻等 化学纤维： 人造纤维：如黏胶纤维 合成纤维：如“六大纶”、光导纤维等 纤维 一、名词解释 1.药用高分子材料：主要指在药物制剂中应用的高分子辅料及高分子包装材料。 2.药用高分子材料学：主要介绍一般高分子材料的基础理论知识及药剂学中常用的高分子材料的结构、制备、物理化学性质及其功能与应用。 3.药用辅料：在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分。广义上指将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，若为高分子则称为药用高分子辅料。 4.高分子化合物（高分子）：分子量很高并由多个重复单元以共价键连接所形成的一类化合物。 5.单体：必须含有能使链增长活性中心稳定化的吸电子基团 6.聚合度：大分子重复单元的个数 7.重复单元：重复组成高分子的最小的结构单元。 7.结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团 8.均聚物:在合成高分子时,由一种单体成分反应生成的聚合物。 9.共聚物:由两种或多种不同的单体或聚合物反应得到的高分子。 10.高分子链结构：单个高分子链中原子或基团间的几何排列 11.近程结构：单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构，又叫一次结构或化学结构 12.远程结构：单个分子在整个分子链范围内的空间形态和构象，又叫二次结构 13.聚集态结构：单位体积内许多大分子链之间的排列、堆砌方式，也称三次结构 14.键接顺序：是指高分子链各结构单元相互连接的方式. 15.功能高分子：具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。 16.线型高分子：每个重复单元仅与另外两个单元相连接，形成线性长链分子。 17.支化高分子：当分子内重复单元并不都是线性排列时,在分子链上带有一些长短不一的分枝,这类高分子称为支化高分子 18.支链：支化高分子链上带有的长短不一的分枝称为支链。 19.体型高分子或网状高分子：线型高分子或支化高分子上若干点彼此通过支链或化学键相键接可形成一个三维网状结构的大分子，称为体型高分子或网状高分子。 20.交联：由线型或支链高分子转变成网状高分子的过程叫做交联。 21.端基：高分子链终端的化学基团 22.单键内旋转：高分子主链中的单键可以绕键轴旋转，这种现象称为单键内旋转． 25.玻璃化温度Tg： 27.取向态结构：聚合物在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列形成的结构。 31.织态结构：不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间的堆砌排列。 32.聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。 33.加聚反应：单体经过加成聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。 34.自由基引发剂：是在一定条件下能够分解生成自由基，并能引发单体聚合的化合物。 39.自由基共聚合：共聚物若使用自由基作为聚合的引发剂时，称为自由基共聚合。 40.离子型聚合：链增长活性中心为离子的聚合反应称为离子型聚合。 41.活性链：链活性中心直到单体消耗完仍保持活性称为活性链 开环聚合：环状单体在引发剂或催化剂作用下开环，形成线性聚合物的反应。 42.缩聚反应：是由含有两个或两个以上官能度的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合物，同时析出低分子副产物的化学反应。 45.本体聚合：不加其它介质，只有单体本身，在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应。 46.溶液聚合：把单体和引发剂溶在适当溶剂中进行聚合。 47.悬浮聚合：是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。 48.乳液聚合：单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。 名词解释： 1.通用型热塑性塑料：是指综合性能好，力学性能一般，产量大，适用范围广泛，价格低廉的一类树脂。 2.通用型热固性塑料：为树脂在加工过程中发生化学变化，分子结构从加工前的线型结构转变成为体型结构，再加热后也不会软化流动的一类聚合物。 3.聚乙烯相对分子量的大小常用熔体流动速率（MFR）来表示。 4.共混改性是指两种或两种以上聚合物材料以及助剂在一定温度下进行掺混，最终形成一种宏观上均与且力学，热学，光学以及其它性能得到改善的新材料的过程。 5.茂金属聚苯乙烯：为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂，它的苯环交替排列在大分子链的两侧。 6.通常把使用量大、长期使用温度在100～150℃、可作为结构材料 7.使用的塑料材料称为通甩工程塑料，而将使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料特种工程塑料。 8.聚酰胺（PA):俗称尼龙，是指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物。聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得，也可由w-氨基酸或内酰胺自聚而得。聚酰胺的命名是二元胺和二元酸的碳原子数来决定的。 9.单体浇注聚酰胺(MC聚酰胺），是以氢氧化钠为主催化剂、将聚酰胺6单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品。制备的主要特点有： ①只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件。 ②工艺设备及模具都很简单，容易掌握。 ③MC聚酰胺的各项物理机械性能，比一般聚酰胺优越。 ④可以浇注成各种型材，并经切削加工成所需要的零件，因此适合多品种，小批量产品的试制。 10.RIM聚酰胺：是将具有高反应活性的原料在高压下瞬间反应，再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。 11.共聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，与二氧五环作用，在以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下共聚，再经后处理出去大分子链两端不稳定部分而成的。 12.均聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂，在石油醚中聚合，再经端基封闭而得到的。 13.由饱和二元酸和二元醇得到的线型高聚物称为热塑性聚酯，目前最常使用的是：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。 14.聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是对苯二甲酸和丁二醇缩聚的产物,制备方法可以采用直接酯化法以及酯交换法,都是先制成对苯二甲酸双羟丁酯,然后在缩聚得到聚合物. 15.聚酰亚胺(PI)是分子主链中含有酰亚胺基团的一类芳杂环聚合物,是工程塑料中耐热性能最好的品种之一,其制备方法是先由芳香族二元酸酐和芳香族二元胺经缩聚反应生成聚酰胺算,然后经过热转化或化学转化环化脱水形成聚酰亚胺。 16.橡胶：是一种在大的形变下能迅速而有力恢复其形变，能够被改 链段：从高分子链中划分出来的最小运动单元 柔顺性：高分子链能改变其构象的性质 近程结构：即第一层次结构，指单个高分子的一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构 远程结构：即第二层次结构，指单个高分子的大小和在空间所在的各种形态 结构：组成高分子不同尺度的结构单元在空间的排列 构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列 构象：由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态 高弹性：小应力作用下，由于高分子链段的运动而产生的很大的可逆变形 强迫高弹性：玻璃态聚合物在外力作用下，出现的高弹形变 力学松弛：高聚物的力学性质随时间的变化表现的性质 蠕变：在恒温恒负载下，高聚物材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象5 应力松弛：在恒温和保持形变不变的情况下，高聚物内部应力随时间延长逐渐衰减的现象 滞后现象：在交变应力作用下，高聚物应变落后于应力变化的现象 内耗：橡胶及其他高分子材料在形变过程中，一部分弹性形变转变热能的损耗的现象 冷拉：高聚物材料的低温下受外力作用而产生大变形的现象 银纹屈服：在拉伸应力作用下，高聚物某些脆弱部分由于应力集中而产生空化条纹形变区 剪切屈服：高聚物在拉伸或压缩应力作用下，与负载方向呈45度截面上产生最大剪切力，从而引发高分子链沿最大剪切面方向上产生滑移形变，从而导致材料形状扭的现象 高聚物材料发生脆性断列时，其断裂面比较光滑；韧性断裂时，由于分子间滑移，断裂面较为粗糙，有凹凸不平的丝状物 流变性：物质流动与变形的性能及其行为表现 牛顿流体：流动规律符合牛顿粘性定律的流体 剪切流动：产生横向速度梯度的场的流动 拉伸流动：产生纵向速度梯度的场的流动 剪切变稀流体：随剪切应力或剪切速率的升高表观黏度降低的流体 挤出胀大：橡胶等高聚物熔体基础口型后，挤出物的尺寸及断面形状与口型不同的膨胀 可塑度：施加一定负载在一定温度的时间下，测定形变负载移去后变形保持的能力 切力增稠流体：随剪切速率增加，切应力增加的速率增大，即切黏度随切应力。剪切速率的增大而上升的流体 熔融指数：由标准熔体流动速率测定仪测定，用来表征热塑性塑料的流动性 门尼黏度：一定温度（100）一定转子速度（2r/min）条件下测定未硫化胶对转子的转动阻力。橡胶工业中作为胶料流动的指标 焦烧：所谓焦烧，是胶料在硫化前的操作或停放过程中，发生了不应有的提前硫化现象。其表现为在胶料中有较硬的硫化小粒子存在，胶料塑性明显减少。 1．高分子特征： 1分子量很高或分子链很长2数目很大的结构单元通过共价键重复连接而成3结构具有不均一性4大多数高分子分子链有一定柔顺性 2.线性：细长的线/能溶解熔融，易加工成型 支链性：空间中二维增长形成/更以溶解，强度低，易老化 交联型：三维网状大分子/不溶解，能溶胀，不熔融，强度高，弹性好 3.柔顺性比较：1）PE>PP>PS取代基体积，单键内旋转位阻大，柔顺性差2）PP>PVC>PAN 取代基极性大，分子间的相互作用大，分子链内旋转受阻，柔顺性差3）氯丁橡胶〉PP>PVC取代基数目多，非键合原子数目多，阻力大4）BR>NR>SBR取代基体积大（同1） 4.结晶度：指结晶部分用质量或体积表示的百分数 结晶度对高聚物性能的影响：1）力学强度模量增大，韧性抗冲击强度降低2）光学性质透明度降低3）耐热性抗渗透性增强 5.取向方式：1）单轴，取向方向上强度增加，垂直与取向方向上强度降低2）双轴，平面方向上强度增加 6.高分子热运动的特点：1运动单元多重性（键长键角原子链节链段大分子链）2高分子运动的时间依赖性（松弛特性大分子运动需要较长时间）3高分子运动温度依赖性（运动单元松弛特性的温度依赖性） 7、试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线加以解释，并简单介绍一下其影响因素。 2）原因：a分子链长度不够一个链段长度时运动单位为大分子，所以Tg、Tf重合，M↑分子链解冻需Q↑Tg↑ b M>链段M，运动单元为整个大分子和链段，体现链段运动的高弹态出现。链段大小主要取决于分子链段柔顺性和邻近分子间的相互影响，所以，Tg不变，M↑大分子间相对位移阻力↑，所以Tf↑ 10．影响玻璃化转变温度Tg的因素 1）分子结构的影响：柔性增加，Tg下降 北京化工大学2011——2012学年第一学期 《高分子材料基础理论》期末考试试卷 班级：姓名：学号：分数： 一、选择题（多项选择，每题2分，共20分） 1 下列聚合物中，碳链聚合物有( )。 A 聚氯乙烯 B聚酰胺 C 聚甲基丙烯酸甲酯 D 聚碳酸酯 2 常用高聚物结晶度的测试方法有（）。 A 扫描电镜 B 差示扫描量热仪DS C C 热膨胀计 D X射线衍射 3 下列聚合物中，单根高分子链柔顺性最大的是( )。 A 聚氯乙烯 B 聚丙烯(全同) C 聚二甲基硅氧烷 D 聚苯乙烯 4 下列高聚物中本体（不加添加剂）透明的聚合物有（）。 A 聚丙烯 B 聚氯乙烯 C 聚碳酸酯 D 聚乙烯 5 高分子的远程结构主要包括（）。 A 单体单元的化学组成 B 高分子的大小 C 高分子的形状 D 高分子的构象 6 下列有关高聚物分子量及分子量分布对材料性能的影响，描述正确的有 （）。 A 分子量增大，材料的表观粘度增大 B 分子量增大，材料的拉伸强度增大 C 分子量分布较宽，对改善材料的加工性能有利 D 分子量增大，材料的流动性增加 7 在挤出和注射成型前必须要进行严格干燥的高聚物有（） A 聚乙烯 B 聚氯乙烯 C 尼龙 D 聚甲基丙烯酸甲酯 8 能提高高分子材料强度的措施包括（）。 A 交联 B 降低结晶度 C 添加增塑剂 D 添加玻璃纤维 9 从分子运动观点分析，下列高聚物中抗蠕变能力最强的是( ) A 聚苯醚 B 聚四氟乙烯 C 聚氯乙烯 D 聚乙烯 10 高聚物的零切粘度越高，说明其( ) A 分子间作用力越小 B 分子链越柔顺 C 分子链越刚硬或者分子间作用力越大 D 表观粘度对温度越敏感 二填空题（每空1分，共25分) 1.高分子化合物是指分子量很高，并由（ 1 ）连接的一类化合物，分子量通常高达（ 2 ），高分子英文表述为（ 3 ）。 2.根据聚合反应机理，聚合反应可分为两大类，大分子链瞬时形成，延长反应时间对分子量影响不大的聚合反应是（ 4 ）；延长反应时间能提高聚合物分子量的聚合反应是（ 5 ）。 3 高分子共聚物的结构单元连接方式有交替共聚、（ 6 ）共聚、接枝共聚和（ 7 ）共聚。 4.高分子链的链段越长，则柔顺性越（ 8 ），T g（ 9 ），注射成型模温（ 10 ）。 5.高聚物分子运动的特点是（ 11 ）的多重性，（ 12 ）依赖性和（ 13 ）依赖性。 6.高聚物的高弹性特点是弹性形变（ 14 ），弹性模量（15）。 6 三分析比较排序，并说明理由（每题5分，共10分）。 1 按玻璃化转变温度排序 聚乙烯聚丁二烯聚苯乙烯聚碳酸酯 2 按结晶能力高低排序 高密度聚乙烯无规聚丙烯等规聚苯乙烯等规聚丙烯 四简答题（每题5分，共15分） 1 简述聚丙烯与聚苯乙烯取向结构的不同。 2 聚碳酸酯和聚乙烯的加工中，为了降低熔体的粘度，增大其流动性，可以采 用提高温度或增大剪切速率的方法。问这两种材料分别选择哪种方法更有效，说明原因。 3 请解释轮胎高速长时间行驶造成的内层温度急剧上升现象。 5-3功能高分子材料练习题 一、选择题 1．下列物质中不属于新型有机高分子材料的是( ) A．高分子分离膜 B．液态高分子材料 C．生物高分子材料 D．工程材料PVC管 答案：D 2．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是( ) A．分离工业废水，回收废液中的有用成分 B．食品工业中，浓缩天然果汁，乳制品加工和酿酒 C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能 D．海水淡化 答案：C 点拨：A、B、D均是功能高分子分离膜的应用范围，而C中将化学能转换为电能的应是传感膜，将热能转换成电能的是热电膜。 3．具有单双键交替长链(如…—CH===CHCH===CHCH===CH—…)的高分子有可能成为导电塑料。2000年诺贝尔(Nobel)化学奖即授予开辟此领域的3位科学家。下列高分子中可能成为导电塑料的是( ) A．聚乙炔B．聚乙烯 C．聚丁二烯D．聚苯乙烯 答案：A 点拨：聚乙烯、聚苯乙烯的结构中不含双键；聚丁二烯的结构中也不存在单双键交替；乙炔的加聚产物聚乙炔中存在单双键交替。 4．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是( ) A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 答案：D 点拨：聚乙炔膜是导电高分子材料，主要用于制造电子器件。 5．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等特点。下面是聚丙烯酸酯的结构简式，它属于( ) （ （ = K I + K I(2) 1.简述断裂力学的发展历程（含3-5 个关键人物和主要贡献）。 答：1）断裂力学的思想是由Griffith 在1920 年提出的。他首先提出将强度与裂纹长度定量 地联系在一起。他对玻璃平板进行了大量的实验研究工作，提出了能量理论思想。（2）断裂 力学作为一门科学，是从1948 年开始的。这一年Irwin 发表了他的第一篇经典文章“Fracture Dynamic（断裂动力学）”，研究了金属的断裂问题。这篇文章标志着断裂力学的诞生。（3） 关于脆性断裂理论的重大突破仍归功于Irwin。他于1957 年提出了应力强度因子的概念，在 此基础上形成了断裂韧性的概念，并建立起测量材料断裂韧性的实验技术。这样，作为断裂 力学的最初分支——线弹性断裂力学就开始建立起来了。（4）1963 年，Wells 提出了裂纹张 开位移（COD）的概念，并用于大范围屈服的情况。研究表明，在小范围屈服情况下COD 法与LEFM 是等效的。（5）1968 年，Rice 等人根据与路径无关的回路积分，提出了J 积分 的概念。J 积分是一个定义明确、理论严密的应力应变参量，它的实验测定也比较简单可靠。 J 积分的提出，标志着弹塑性断裂力学基本框架形成。 2.断裂力学的定义，研究对象和主要任务。 答：1）断裂力学的定义：断裂力学是一门工程学科，它定量地研究承载结构由于所含有的 一条主裂纹发生扩展而产生失效的条件。 （2）研究对象：断裂力学的研究对象是带有裂纹的承载结构。 （3）主要任务：研究裂纹尖端附近应力应变分布，掌握裂纹在载荷作用下的扩展规律；了 解带裂纹构件的承载能力，进而提出抗断设计的方法，保证构件安全工作。 3.什么是平面应力和平面应变状态，二者有什么特点？请举例说明之。 答：（1）平面应力：薄板问题，只有xoy 平面内的三个应力分量σ x、σ y、τ xy； ε z ≠ 0， 属三向应变状态。 （2）平面应变：长坝问题，与oz 轴垂直的各横截面相同，载荷垂直于z 轴且沿z 轴方向无 变化； ε z = 0， σ z ≠ 0，属三向应力状态；材料不易发生塑性变形，更具危险。 4.什么是应力强度因子的叠加原理，并证明之。掌握工程应用的方法。 答：（1）应力强度因子的叠加原理：复杂载荷下的应力强度因子等于各单个载荷的应力强 度因子之和。 (1) 在外载荷T2作用下，裂纹前端应力场为 σ2，则相应的应力强度因子为K I(2) = σ 2 π a 如果外载荷T1和T2联合作用，则裂纹前端应力场为 σ1+ σ2，则相应的应力强度因子为 K I = (σ 1 + σ 2 ) π a = σ 1 π a + σ 2 π a (1) 6.为什么裂纹尖端会发生应力松弛？如何对应力强度因子进行修正？ 答：裂纹尖端附近存在着小范围的塑性区（设塑性区是以裂纹尖端为圆心，半径为r0 的圆 π a 形区域），材料屈服后，多出来的应力将要松驰（即传递给r>r0 的区域），使r0 前方局部地 区的应力升高，又导致这些地方发生屈服。即屈服导致应力松弛。 Irwin 提出了有效裂纹尺寸的概念a eff = a + r y对应力强度因子进行修正，在小范围条件下， 【高分子材料科学基础】课程试题 (B卷)【半开卷】 姓名学号专业及班级 分）1分，共30一．填空题（每空材料按化学组成分类，可分为金属材料、无机材料和高分子材料三类。1.高分子材料按大分子主链结构可分为碳链高分子材料、杂链高分子材料和元素有机高分子2. 材料年代人们把能源、信息和材料归纳为现代物质文明的三大支柱。世纪703.20原子的排列可分为三个等级，第一种是无序排列，第二种是短程有序而长程无序，第三种4.是长程有序。 5.从几何学的角度，结构缺陷可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷及体缺陷。 6.由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。由于单体单元排列方式的不同，可构成不同类型的共聚物，可分为四种类型无规共聚物、7.交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。 高强度、耐高温、耐老化的高分子材料是当前高分子材料的重要研究课题。8. 大分子链形态的基本类型包括：伸直链、折叠链、螺旋形链、无规线团。9.10.聚合物晶态结构的基本模型有两种：一种是缨状胶束模型，另一种是折叠链模型。 在室温下，塑料处于玻璃态，玻璃化温度是非晶态塑料使用的上线温度，熔点则是结晶聚11.合物使用的上线温度，对于橡胶，玻璃化温度是其使用的下限温度。橡胶制品的主要原料是生胶、再生胶以及配合剂。12.13.酚醛树脂是由苯酚和甲醛两种物质合成的。 第页5共页1． 14.丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯两种原料合成的。 15.聚酰胺类的习惯名称为尼龙。 16.聚对苯二甲酸乙二酯的商品名为涤纶。 17.聚丙烯腈的商品名为腈纶。 二．名词解释（共10小题，每题2分，共20分） 1.引发剂：引发剂是容易分解成自由基的化合物，分子结构上具有弱键，在热能或辐射能的作用下，沿弱键均裂成自由基。 2.笼蔽效应：引发剂分解成初始自由基后，必须扩散出溶剂所形成的“笼子”才能引发单体聚合，这时会有部分初始自由基在扩散出“笼子”之前因相互复合而失去引发单体聚合的能力，这就成为笼蔽效应。 3.诱导分解：诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应，其结果使引发剂效率降低。 4.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，受热后不能再恢复到可塑状态。 5.连锁聚合：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。 6.体形缩聚：在缩聚反应中，单体分子多于两个官能团时，则能形成支化或交联等非线型结构的产物，此类反应称体型缩聚反应。 7.凝胶点：体形缩聚初期为线型产物，当达到一定程度时，体系粘度突然增大，出现不溶不熔且具有弹性的凝胶——体型产物（即凝胶化现象或凝胶化作用），这时的P称凝胶点Pc。 8.自动加速现象：随着聚合反应进行，聚合速率不但没有降低，反而迅速增加，这种反常的动力学行为称为自动加速现象。 9.应力松弛：在温度、应变恒定的条件下，材料的内应力随时间延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。 10.乳液聚合：是单体在水中分散成乳液状而进行的聚合，体系由单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。 四．计算题（共5小题，1，2，3题每题5分，4题10分共25分） 45的分子有5 mol, 10求分子其中分子量为10的分子有10 mol, 分子量为设一聚合物样品，1.第页5共页2?NiMi5410?1010?5?40000???Mn ?Ni5?10． 量数均分子量和质均分子量 ?2NiMi2254)?10()10?510?(85000Mw???? 5410NiMi10?5?10?时聚酯的聚合度多少？等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.9992. ，=2mol0.015mol。N=2mol，N解：假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol，则醋酸的摩尔数为ba'mol 015N?0.b N2a 985??r?0.,01502?2*.N2?N bb当p=0.995时，985r1?0.1?88??X?79. 名词解释 1.PE :聚乙烯 P248 2.PVP：聚维酮（聚乙烯吡咯烷酮）P200 3.Polymer: 聚合物 P19 4.CMC-Na:羧甲纤维素钠P132 5.PS:聚苯乙烯P251 6.HPMCP:羟丙甲纤维素酞酸酯P151 7.PEC: 氯化聚乙烯 8.HPMCAS:醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯P152 9.PET:聚苯二甲酸乙二醇酯P251 10.EVA: 乙烯—醋酸乙烯（酯）共聚物P206 11.CMS-Na：羧甲淀粉钠（或乙醇酸淀粉钠）P107 12.Pluronic:泊洛沙姆的商品名普流罗尼P217 13.PAA：聚丙烯酸P181 14. pentaerythritol ：季戊四醇 15. PEG:聚乙二醇P208 16. Poloxamer: 泊洛沙姆是聚氧乙烯—聚氧丙烯嵌段共聚物的非专利名P216 17.PP: 聚丙烯P249 18.聚乙二醇： HO-[CH2-CH2-O] n-H 19.amylose: 支链淀粉 20. powdered cellulose ：粉状纤维素P112 21.CAP:纤维醋法酯（又称醋酸纤维素酞酸酯）P129 22.MC：甲基纤维素P135 23.HPC:羟丙纤维素P143 24.HEC：羟乙纤维素P141 25：L—HPC:低取代羟丙纤维素P145 26.HPMCP:羟丙甲纤维素酞酸酯P151 （和 6 题重复） 27. Carbomer ：卡波沫为丙烯酸键合蔗糖（或季戊四醇）P185 28.NF：法国标准的代号 29.De: 30.DDS:给药系统 1.大多数共混聚合物都是非均相体系。（√）P35 2.高分子化合物是以配位键连接若干个重复单元所形成的以长链结构为基础的大分子量 化合物。（×）P18 3.聚ε - 己内酰胺和聚ε- 氨基己酸是同一种聚合物。（√） P23 4.乙烯 / 醋酸乙烯共聚物在分子量相同时，则醋酸乙烯比例越大，材料的溶解性、柔软性、弹性和透明性越大。（√）P206 5.无机高分子由除碳以外的其他元素原子组成，即在主链和侧链结构中均无碳 原子，一般呈（不）规则交联的面型结构或体型结构。（√）P21如果是不就是错的 6.交联聚合物溶胀程度部分取决于聚合物的交联度，交联度增大，溶胀度变小。 （√）P27 7.聚合物取向后大分子链或链段的整齐排列与聚合物结晶后大分子链或链段的整齐排 列有本质的不同。（√） P34高中化学选修5之知识讲解_应用广泛的高分子材料 功能高分子材料_基础-
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