工程塑料重点

第一章 绪论

1 工程塑料的定义与分类

定义：能承受一定的外力作用，有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下能保持其优异性能，可作为工程结构制件使用的塑料，包括通用工程塑料和特种工程塑料（高性能工程塑料或超级工程塑料）。 2 工程塑料的主要性能特点是什么？

⑴ 相对密度小 ⑵ 比强度高 ⑶ 耐热性好 ⑷ 化学稳定性好 ⑸ 电绝缘性能优良⑹ 机械性能优良 ⑺ 耗能少 ⑻尺寸稳定性好 3 工程塑料的发展方向是什么？

⑴应用创新技术改造传统工艺；⑵工程塑料的合金化和复合化是开发高性能合成材料的重要途径。⑶?零垃圾?、?零排放?、?高的资源再生率?以及?环境友好产品的生产?是21世纪规范企业环保行为的共同要求。

4 ⑴高分子材料 又称聚合物材料，是以聚合物为基体组分的材料，主要包括塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、粘合剂、涂料和功能高分子等。

⑵塑料 以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。

⑶合成树脂 是人们采用化学方法，人工合成出来的一种与天然树脂类似的有机高分子材料。

⑷通用塑料 一般指产量大、用途广、成型性好、价格便宜、力学性能一般，主要作为非结构材料使用的塑料

⑸特种塑料 一般指具有特种功能，可用于航空航天等特殊应用领域的塑料 ⑹通用工程塑料 ⑺特种工程塑料

⑻热塑性塑料 在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料 ⑼热固性塑料 在受热或其它条件下能固化或具有不溶不熔特性的塑料 5 主要的工程塑料助剂有哪些？并了解其特点。

主要工程塑料助剂包括阻燃剂、抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、化学发泡剂、润滑剂、偶联剂、抗电弧剂和抗电弧径迹剂、相容剂（增容剂）、成核剂。

6 谈谈你对工程塑料的合金化和复合化是开发高性能合成材料的重要途径的认识。

第二章 聚酰胺

1 聚酰胺的定义、分类和命名

定义：大分子主链中含有重复结构单元酰胺基团的聚合物的统称。

分类：脂肪族聚酰胺 半芳香族聚酰胺 全芳香族聚酰胺 含杂环芳香族聚酰胺 脂环族聚酰胺 命名：⑴ 由内酰胺开环聚合的尼龙⑵ 由二元胺和二元酸缩聚得到的聚合物⑶ 用重复的二胺或二酸的简称表示⑷ 共聚尼龙是用上述方法命名的尼龙名称组合的，主要成分的尼龙名称放在前面 2 不同品种聚酰胺的各自突出性能特点分别是什么？

《1》尼龙 ⑴优良的力学性能 ⑵自润滑性、耐摩擦性好 ⑶优良的耐热性 ⑷优异的电绝缘性能 ⑸优良的耐候性⑹吸水性大

3 叙述缩聚型与加成型脂肪族聚酰胺分子结构的特点。两者各用什么方法制备？不同类型聚酰胺的共性所在。

4 解释透明聚酰胺具有透明性的原因。

5 说明Nomex的结构特点，解释它何以具有高强度、高耐热性。

6 说明全对位聚芳酰胺有哪两种制备路线？写出两种路线所得产物的结构，进而说明全对位聚芳酰胺结构特点和性能特点。

7 聚酰胺的化学结构与性能间关系涉及哪些方面内容？并加以分析。 8 为什么PA6和PA66具有较高的熔点？

PA6和PA66都是线形大分子，化学结构规整性比较高，分子主链上没有支链，因此可以结晶；酰氨基极

性基团的存在，大分子链排列堆砌规整，一般呈伸展平面锯齿形结构；氢键使结晶更加稳定，并连接成片，因此PA6和PA66具有较高的熔点。

9 PA6(50%)的熔点为210℃，PA66(100%)的熔点为260℃，试解释PA66的熔点比PA6高的原因。 PA6和PA66实质上是异构体，具有相同的分子式(C6H11ON)n，主要区别在于聚合物长链中氨基的空间位臵和方向不同。在PA66中，碳酰氨基团沿聚合物长链交错排列，其空间位臵呈现‘6-4-6-4’重复排列模式，这样每个官能团都能在没有分子变形的情况下形成氢键，而在PA6中，所有氨基被5个亚甲基单元隔开，两个碳酰胺基团仅形成一个氢键。正因为这种不同的分子结构导致了聚合物性能上的差异,PA66的熔点比PA6高，

10 随重复单元长度的增加，聚酰胺的熔点具有哪两个特点？为什么？ 11 什么样的溶剂才能溶解聚酰胺？说明原因。

常温下的强极性溶剂（如酚类、硫酸、甲酸等）、某些盐的溶液（如氯化钙饱和的甲醇溶液、硫氰酸钾等）；高温下的乙二醇、氯乙醇、丙二醇和氯化锌的甲醇溶液能溶解聚酰胺。

原因在于聚酰胺具有高的内聚能和结晶性，从而具有良好的化学稳定性，不溶于普通溶剂（如醇、酯、酮和烃类）。

12 名词解释:(1)固相聚合 固体（或晶相）单体在其熔点以下发生的聚合反应，或是在单体熔点以上但在形成的聚合物的熔融温度以下进行的聚合反应。

(2)插层聚合 在ε-己内酰胺中加入经有机化处理的具有多层层状结构的硅酸盐（如蒙脱土），在250℃下，ε-己内酰胺插入硅酸盐的层间进行聚合反应，生成尼龙纳米复合材料的聚合方法。 (3)物理改性

(4)化学改性 (5)高分子合金 也称共混物，是指由两种或两种以上的高分子材料经混炼制造的高分子共混体。

13 聚酰胺的改性有哪些？深入领会聚酰胺纳米复合材料一节中的插层复合法内容。 14 聚酰胺增强后性能有哪些变化？增强PA6与一般聚酰胺性能有何差别？原因何在？ 15 制备高分子合金的关键是提高相容性，相容剂的加入要遵循哪些相容性原则？ (1)溶解度参数相近原则 此原则仅适用于非极性组分体系。 (2)极性相近原则 体系中组分之间的极性越相近，相容性越好。 (3)结构相近原则 体系中各组分的结构相近，相容性越好。

(4)结晶能力相近原则 共混体系为结晶聚合物时，多组分的结晶能力，即结晶难易程度，与最大结晶相近时，其相容性就好。而晶态/非晶态、晶态/晶态体系的相容性较差，只有在混晶时才会相容。两种非晶态体系相容性较好。

(5)表面张力γ相近原则 体系中各组分的表面张力越接近，其相容性越好。γ越接近，两相间的浸润、接触与扩散就越好，界面的结合也越好。

(6)粘度相近原则 体系中各组分的粘度相近，有利于组分间的浸润与扩散，形成稳定的互溶区，相容性就好。

16 分子复合材料与传统的纤维增强复合材料相比，主要有哪些优点？ 17 从分子设计的角度如何制备出强度更高的聚酰胺？ ① 提高酰胺基含量； ②引入部分芳香族结构； ③ 加入选择性共聚体； ④ 纳米复合化聚酰胺

第三章 热塑性聚酯

1 名词解释：聚酯、热塑性聚酯、不饱和聚酯 O聚酯：大分子主链的重复单元中含有 C结构的高聚物的统称。O热塑性聚酯：指由饱和的二元羧酸（酯）和二元醇通过缩聚反应制得的线形聚合物的统称。 不饱和聚酯(热固性聚合物)：由不饱和二元羧酸（或羧酐）与二元醇缩聚得到的聚合物。

2 PET和PBT树脂在制备方面的一些异同点？

《1》相同点⑴缩聚合工艺路线相同；⑵所用化工设备相似；⑶均要求在严格的高真空条件下进行。 《2》不同点 ⑴采用的二元醇性质不同⑵催化剂不同

3 分别写出PET和PBT的化学结构式，指出异同点，并分析对性能产生的影响。

OCOCO( )CH22OOCOCOCH24( )Onn4 PBT分子链段结构的特点是什么？它对材料的力学性能有何影响？

纯PBT的拉伸强度和弯曲强度均低于PET的相应性能，加入GF后，则PBT的拉伸强度和弯曲强度明显提高(玻璃含量在30~50wt%，常用30%)；弹性模量随纤维含量增加而增加。 5 PET分子结构与PBT相比有何区别？这些不同造成二者在性能上有何差异？ 与PET在结构上的不同之处：在于酯基重复单元的亚甲基增加为4个，这意味着

柔性链长度增加，刚性链所占比例下降，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。 6 PET和PBT树脂的改性方法分别有哪些？

ＰＥＴ 1 PET的物理改性 ⑴ PET结晶性与成型加工性的改进⑵ 玻纤增强改性⑶ PET共混改性 ＰＢＴ 2 PBT的物理改性 ⑴ GF增强PBT(Reinforced PBT； RPBT)改性⑵ 填充改性⑶ 阻燃改性⑷ 化学扩链改性⑸ PBT共混改性

7 玻璃纤维增强PBT与普通的PBT在性能上有哪些不同？

与普通的PBT相比，玻璃纤维增强PBT在性能方面发生如下变化：力学性能的各种强度（如拉伸强度、弯曲强度、无缺口冲击强度）均成倍增长；刚性增大；热性能有明显改进，热变形温度可达210℃；耐蠕变性提高。不足之处是易出现各向异性，引起制品热收缩的不一致，使薄壁制品易产生严重的翘曲变形。 8 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？

9 PBT/ABS共混物属典型的结晶-非晶高分子合金之一，其共混物因不相容而造成形态结构不稳定，严重影响共混物的性能。试用所学知识综合分析ABS树脂对PBT树脂进行改性过程中选用增容剂的依据和方案。 10 PET/PC共混合金的突出性能是哪些？PET/LCP共混合金的突出性能是哪些？

PET/PC共混合金的突出性能是良好的耐候性和阻燃性（主要用于汽车前格栅、通风孔、镜壳）。 PET/LCP共混合金的突出性能是：优良的低温冲击性能、熔体粘度降低、自增强作用、耐热性好。 11 解释一下为什么PET/PBT合金有两个熔点温度？

PET和PBT的化学结构相似，熔融温度较接近，均为结晶性聚合物，有结晶相和非晶相组成。两者的结晶相不相容，而非晶相相容，所以是一种具有两个熔点温度的特殊形态的聚合物合金。 12 PET和PBT树脂的加工特性？

ＰＥＴ：⑴加工前预干燥处理⑵加工温度范围较窄⑶PET结晶度较高，造成成型收缩率较大⑷采用高模温⑸成型后需后处理⑹化学惰性材料的PET印刷性能不好

ＰＢＴ：⑴加工前需预干燥处理⑵PBT的Td为271℃，停留时间过长易造成分解⑶PBT结晶度较高，成型收缩率大，一般超过1.9%⑷PBT绝大多数用注塑方法成型⑸PBT成型周期短⑹PBT可二次加工 13 加工瓶子的PET与生产的确良纤维的PET有区别吗？区别在哪里？

加工瓶子的PET与生产的确良纤维的PET有区别，区别在于前者用吹塑方法加工生产，通常先制成型坯，然后进行双轴定向拉伸；后者先将聚合物熔融成熔体，由喷丝帽挤出，再经降温、单轴纵向拉伸、热定型、后处理、冷却收卷得到成品。

14 作为工程塑料的PET与的确良纤维的PET有区别吗？它们在性能上的区别在哪里？

作为工程塑料的PET与的确良纤维的PET有区别，PET通过玻纤等材料增强改性用作工程塑料，作为的确良纤维的PET为单向拉伸的未经改性PET树脂。

用玻纤增强的PET具有超高强度、刚性、韧性和良好尺寸稳定性、优异的耐化学药品性、耐热性等。PET经单向拉伸后制得的的确良纤维，拉伸强度提高，具有各向异性。

15 将熔点从高到低排序PCT、PBN、PTT、PEN、PBT、PET，写出它们的玻璃化转变温度排列次序。PEN PCT PBN PET PTT PBT

第四章 聚碳酸酯

1 名词解释：聚碳酸酯 特征分子量

分子主链中含有通式为 链节的高分子化合物及以它为基质而制得的各种材料的总称。 2 写出芳香族聚碳酸酯的化学结构通式，并对结构进行分析。

PC的结构 <1>分子链结构 (1)链节结构 影响分子链的柔顺性、分子间的相互作

OOR'OCOROCO用 (2)分子量及其分布 影响结晶性、耐热性、机械强度、应力开裂性 <2>超分子结构 凝聚态结构

n3 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。 4 从凝聚态结构角度分析芳香族聚碳酸酯冲击强度高的原因 ？

原因：由于原纤维骨架在高聚物中的增强作用所致；而聚合物中大量微小空隙的存在又使原纤维骨架在受到冲击作用时能迅速位移以致显示出更高的弹性。 5 试对PC/ABS合金进行相容性分析(先绘图后分析)？ 6 双酚A型PC可以结晶吗？为什么一般总是得到无定形制品?

双酚A型聚碳酸酯可以结晶，但由于PC分子主链的刚性及苯环的体积效应，使它的结晶能力较差。因为PC聚合物成型时熔融温度和玻璃化温度皆远高于制品成型的模温，很快就从熔融温度降低到玻璃化温度以下，完全来不及结晶，只能得到无定形制品。

7 双酚A型PC的主要缺点是什么？如何克服这些缺点？

双酚A型PC的主要缺点是熔体粘度高、加工流动性差、制品残余内应力大、高温易水解、价格高等。克服这些缺点的主要手段是共混和共聚改性。

8 聚酯聚碳酸酯结构与双酚A型PC有何不同？它何以具有更高的耐热性？聚酯聚碳酸酯是分子链中含有双酚A型PC链节与双酚A对苯二甲酸酯链节的共聚物，其中，对苯二甲酸双酚A酯的含量一般不超过25%，在此范围内，其含量增大，共聚物耐热性比纯双酚A型PC提高幅度增大，即具有更高的耐热性，但流动性和冲击韧性下降幅度也增大。抗蠕变性、耐老化性优于双酚A型PC。

第五章 聚苯醚和改性聚苯醚

1 聚苯醚的结构与主要性能特点。

CH3OCH3n主要性能特点：1. 介电性能居工程塑料之首2. 良好的机械性能及热性能3. 优异的耐水性4. 阻燃性良好，具有自熄性5. 收缩率低，尺寸稳定性好6. 无毒、相对密度小7. 耐介质性8. 耐光性 2 从结构和性能的关系推测PPO为什么具有以下性能？ 加工性能差，高耐热性，尺寸稳定性，电绝缘性

由聚苯醚的分子结构式 可以看出，其大分子主链是由柔性醚键(-O-)

和刚性次苯基芳环 交互连结而成的线形大分子。氧原子与苯环处于p-π

共轭状态，使氧原子提供的柔顺性受到带两个甲基的苯环影响而大大降低，分子链的刚性与分子链间的作用力，造成分子链段内旋转困难，使得PPO的熔点提高，熔体粘度增加，熔体流动性差，加工性能差。

PPO分子链的刚性大，具有较高的耐热性。

由于PPO分子链的刚性大，分子链间作用力强，使PPO在受力时的形变减小，尺寸稳定。 PPO因分子中无明显的极性，不会产生偶极分离，很难吸水。因此，它们的电绝缘性十分优异。 3 改性聚苯醚主要性能特点和加工特性。

主要性能特点：1. 介电性能居工程塑料之首2. 良好的机械性能及热性能3. 优异的耐水性4. 阻燃性良好，具有自熄性5. 收缩率低，尺寸稳定性好6. 无毒、相对密度小7. 耐介质性8. 耐光性 加工特性：1. 干燥2. 熔体特性3. 热学性能4. 成型收缩率5. 废料利用和二次加工

第六章 聚甲醛

1 POM的主要性能、共混改性和加工特性。

主要性能：1 结构与力学性能 力学性能特点:坚韧、耐疲劳，耐蠕变，摩擦系数较低，动静摩擦系数相等 2 结构与热学性能 3 结构与电学性能 4 结构与化学性能 5 吸水性6 成型性能 7 性能不足之处 ⑴ 相对密度较大，不耐酸、不透明；韧性低，对缺口敏感。⑵ 成型收缩率大，一般为1.5～3.5%。⑶ 熔点为175℃(均聚)或165℃(共聚)，不很高。⑷ 热降解在较高温度下相当迅速。氧的存在还可能导致热氧降解反应发生。

2 分析均聚和共聚聚甲醛分子结构组成与其性能的差异。

均聚甲醛的大分子是由 键连续构成的，而共聚甲醛则在若干 键主链上分布有少量的 键，而 较 键稳定，在发生降解的过程中， 键可能成为终止点，所以，共聚甲醛的耐热稳定性和耐化学稳定性好，成型加工温度范围更宽；而均聚甲醛的密度和力学强度更高。 3 玻璃纤维增强的聚甲醛在性能上有什么改变？

4 对现有聚合物进行改性，实现高性能化的三大典型工艺具体指什么？

第七章 特种工程塑料

1 特种工程塑料的定义。

2 特种工程塑料包括哪些？各自的定义如何？ 3 各不同特种工程塑料的突出性能特点分别指什么？

4 PVF、PVDF、PCTFE、FEP、E/TFE、PFA代表什么聚氟塑料？

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