高分子材料最终版(1)

2016高分子材料复习题

4、试分析影响 PP 球晶尺寸的因素，这些改变对性能有哪些影响。

（1） 熔融温度和时间：温度上升，晶核少，尺寸大时间长，晶核少，尺寸大

（2） 冷却速率：速度慢，生成大球晶骤冷，严重皮心结构 （3） 加工剪切应力上升，晶核多，球晶尺寸减小（4） 成核剂多，晶核多，球晶尺寸小大球晶对性能不利：孔隙度大，出现应力集中。断裂伸长、韧性、抗冲击性能下降、透明度下降 5、PP 主要性能缺陷是什么？常用的改性方法有哪些？

（1） 性能缺陷：低温脆性大，热变形温度低，收缩率大。厚壁制

品易产生缺陷。

（2） A 聚丙烯共聚物（丙烯与乙烯）

无规：较好的光透明性，柔顺性，较好的熔融温度。高抗冲性，但硬度刚度蠕变性能低。

嵌段：较好的刚性，低温韧性 B 聚丙烯合金（共混物） a 与高密度聚乙烯共混提高韧性，抗冲击性能。提高成型流动性 b 与乙丙橡胶，热塑性弹性体共混改善韧性和耐寒性 c 与聚酰胺共混耐热、耐磨、抗冲击性、染色性

7、论述增塑剂的定义、分类、作用、增塑方式，什么是反增塑现象？

写出 3 种常用增塑剂的名称。什么是 PVC 的反增塑效应？请判断 PP 和 HDPE 中会有反增塑效应吗？

（1） 定义：增加塑料的可塑性，改善在成型加工时树脂的流动性。

并使得制品具有柔韧性的有机物质，它通常是一些高沸点、难挥发的粘稠液

体或低熔点的固体。一般不与塑料发生化学反应。

（2） 分类：

根据化学结构：邻苯二甲酸酯类、脂肪二元酸类、环氧脂含氯类、磷酸酯类、其他

作用：主增塑剂、辅助增塑剂催化型增塑剂

（3） 作用：降低弹性模量和断裂拉伸强度，提高延伸性和断裂伸

长率，改变柔软性，可逆弯曲强度、韧性和冲击强度，降低玻璃化转变温度，扩张聚合物在较低温度下的可用性，改进对各种基料的粘合。提高或降低薄膜的封口性。改进润滑和减少摩擦，减少静电充电能力，改进表面光泽和外观。（原理：削弱聚合物分子之间的次价键，即范德华力，聚合物分子链作用减弱，增加了活动性，提高塑性。）

（4） 增塑方式：混合

（5） 反增塑：当增塑剂加入到聚合物中时，正常情况下能降低弹

性模量，降低拉伸强度和增加伸长率，但是加入少量的增塑剂却往往会出现树脂硬化现象。即反增塑。

（6） 三种：邻苯二甲酸酯二辛酯，己二酸二辛酯，环氧大豆油 （7） PVC 的反增塑现象：在硬质 PVC 中加入少量的增塑剂，反而降低了分子间的运动能力和柔顺性。

8、润滑剂的作用是什么？试述润滑剂的类型及其协同效应，常用的润滑剂有哪些？指出润滑剂与增塑剂的区别。

（1） 作用：减少加工中树脂颗粒间和熔体聚合物分子间的摩擦产生的热效应，避免塑料对设备金属表面的黏着。

（2） 按作用可分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂：和聚合物的相容性好，因而可以降低其熔融温度，防止由于摩擦热过大而引起的树脂分解。

外润滑剂：看可以在加工机械的表面与聚合物熔体的界面处形成润滑膜的界面层。从而起到避免相互黏着和减少摩擦的作用。

（3） 协同效应：当两种相同类型的润滑剂一起使用时，其中一种可以帮助另一种，使润滑的效果大大提高的现象。

（4） 常用润滑剂：硬质酸钙，硬质酸铅，石蜡。

（5） 区别：增塑剂是改变产品性能的试剂。而润滑剂是改善加工条件及难易程度的试剂。

9、说明合成树脂与塑料的区别，以及 PVC 塑料的主要组成成分，阐

述各个组分的作用。

(1) 树脂是单体在引发剂或光热作用下聚合而成的聚合物。塑料是

以树脂为基料，与稳定剂、增塑剂、填料、着色剂及改性剂等多种助剂混合经塑化成型加工而成。

(2) 主要成分：PVC 树脂基料，稳定剂，增塑剂，填料，着色剂及

改性剂等多种助剂。组分作用：PVC 树脂基料：形成 PVC 链结构。添加剂：改变 PVC 的性能及加工条件。 a 稳定剂：减少热降解和老化降解 b 增塑剂：增塑 c 润滑剂：润滑 d 填料及其他添加剂：填料的加入可以提高制品的硬度改善电性能，降低成本

13、什么是金属皂类稳定剂的协同效应，其机理是什么？

金属皂类稳定剂的协同效应：重金属与脂肪酸合成的皂类。以及碱金属与脂肪合成的皂类，共同对 PVC 起稳定作用。 14、说明 PE、PP、PVC 薄膜组成、性能和应用的区别。

组成性能应用

PE：线性低密度聚乙烯膜透明性较差，大棚塑料耐大多数酸碱，吸水性小

PP：聚丙烯无规共聚物高度透明、无毒、耐水气食品包装、医疗用品 PVC：PVC树脂、稳定剂有毒，易降解不溶于水酒精汽油日用品包装阻燃性好，电绝缘性好

18、当通过破坏 PTFE 分子结构的规整性提高其加工流动性后，其抗“冷流性”将如何变化，为什么？

PTFE 是螺旋形构象，刚性很强，难弯曲，大分子链难缠结。抗冷流性弱。破坏规整型，产生支链，分子间缠结，结晶度降低。分子间作用力大，抗冷流性增强。

21、芳香族聚酰胺具有高强度、高模量及耐高温的原因，透明聚酰胺的原理是什么？

（1） 苯环和酰胺基团交替排列：苯环自身有刚性。苯环与酰胺基团之间有共轭作用（在对位芳纶中更强）。酰胺基团间的氢键作用→刚性分子链。

（2） 透明聚氨酯为一种几乎不产生结晶或者洁净速率很慢的特殊聚酰胺。他是通过采用向分子链中引入侧基的方法来破坏分子链的规整性，抑制晶体的生成。

24、分析比较 PC、PA、POM、ABS 具有高抗冲击性能的微观结构原因。

PC：链中醚氧键，提高分子链柔性，增加韧性。PC 在内部微观结构上易生成分子链束（即原纤维结构）。原纤维结增强骨架间储存在着大量的微孔隙，受冲击时易发生滑移，吸收能量。微孔隙本身的变形也能吸收冲击能量。

PA：亚甲基的存在使分子链柔顺，有较高的韧性。酰氨基团氢键作用强。

POM：醚键存在，使得分子链柔顺性好。抗冲击性能好。 ABS：含有丁二烯链段。丁二烯在 ABS 中的作用使得聚合物呈现橡胶状韧性，加大柔性。

25、什么是熔体流动指数、维卡软化点、氧指数、热变形温度，塑料的常用成型方法有哪些？

（1）熔体流动指数 MIF：在规定的温度压力下，式样熔体每 10min通过标准出料抹空的总重量。单位 g/min。MIF 大小与分子量成反比。

（2）维卡软化点：维卡温度（VST vicat softening temperature）是指测定高分子材料在适合的液体传热介质中，在一定的负荷，一定的等速升温条件下，式样被 1 平方毫米压针头压入一毫米时的温度。

（3）氧指数（OI,oxygen index）是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需要的最低氧浓度。（以氧的体积百分数的数值来表示。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧。一般认为氧指数<22 属于易燃材料。氧指数在 22~27 之间属于可燃材料。氧指>27 属于难燃材料）

（4）热变形温度（HDT heat distortion temperature）塑料式样在静弯曲负荷作用下，浸入一种等速升温的液体（或空气）传热介质中，式样受热变形，当形变量达到一定时的温度。

（5）成型方法：挤出成型，注射成型，吹塑成型，压制成型。 28、论述天然橡胶和异戊橡胶分子结构特点、加工和使用性能区别。 （1） 结构特点与区别：

天然橡胶：是一种以聚戊二烯为主的不饱和天然高分子化合物，其中还有少量的非橡胶组分。如蛋白质，丙酮抽取物，灰分水分等。天

然橡胶的主要成分橡胶烃是顺-1，4-聚异戊二烯橡胶。除顺式结构外还有反式结构、异构化、改性的天然橡胶衍生物。

异戊橡胶：是由异戊二烯合成的一种橡胶。最接近天然橡胶，而耐水性绝缘性超过天然橡胶。全名为：顺-1，4-聚异戊二烯橡胶。由异戊二烯制得的高顺式（顺-1，4 含量为 92~97%）合成橡胶。因其结构和性能和天然橡胶相似。故又称合成天然橡胶。但天然橡胶和异戊橡胶微观结构和力学性能还有所差别，天然橡胶的顺-1，4-结构含量在 98%以上，用齐格勒型催化剂植被的异戊橡胶，其顺式-1,4-结构含量在 97%；使用锂离子催化剂制备的异戊橡胶的顺式含量更低。约为 92%。天然橡胶的主体规整度高。结晶性能；异戊橡胶结晶性能低于天然橡胶。 （2）加工和使用性能的区别：

天然橡胶和异戊橡胶都具有良好的加工性能，异戊橡胶是以异戊二烯单体为原料，应用有规立构催化系统，在溶剂介质中聚合而成，由于采用不同的催化体系，聚合物的分子量、分子量分布等特征有所不同。异戊橡胶的门尼粘度、胶色、硫化速度均比较稳定。塑炼时间短，混炼加工简便。异戊二烯没有要像天然橡胶那样进行预塑炼，可以节省时间。并减少电力消耗。在注压或传递模压成型过程中，异戊橡胶流动性均优于天然橡胶。特别是顺式含量低的异戊橡胶表现出优越的流动性。

异戊橡胶是一种综合性能很好的通用合成橡胶。主要用于轮胎生产、除航空和重型轮胎外，均可替代天然橡胶。但是它的生胶强度、粘着性、加工性能以及硫化胶的撕裂强度、耐疲劳性等均低于天然橡胶，致使异戊橡胶的轮胎存放时易变性，造成硫化装模困难，这给其加工工艺带来了一定得困难。除此之外，异戊二烯橡胶的屈服强度、拉伸强度也均低于天然橡胶。天然橡胶主要用于航空重型轮胎。异戊橡胶用在一般轮胎。 37、简述橡胶制品加工工艺过程中分子结构变化。

塑炼：大分子链断裂。链长由长变短。 混炼：分子链的聚集状态有所改变。 硫化：线性→网状

38、写出 4 种拉伸结晶的橡胶材料，3 种耐油橡胶，2 种耐热橡胶，1 种气密性橡胶。

拉伸结晶：NR BR IIR CR 耐油：NBR CR FPM 耐热橡胶：IIR FPM 气密性:IIR

42、分析 UP 各组分：不饱和二元酸、饱和二元酸和二元醇、交联剂对其最终性能的贡献。

不饱和二元酸：提高双键密度。提高交联度。提高硬度。耐化学药品性。

饱和二元酸和二元醇：柔韧性提高。 交联剂：材料的硬度和强度。

43、写出二元醇与二异氰酸酯的加成反应，根据氨基甲酸酯类聚氨酯的特征链节推测其性能特点。

加成反应:n OCN-R-NCO+n HO-R’-OH →（--OCHN-R-NHCOO-R’-O-）-n

1、工程塑料：具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并在此条件下长时间使用，可作为结构材料。

2、熔体流动指数（MFI）：在规定的温度和压力下，试样熔体每10min通过标准出料模孔的总重量(克)。单位:g/10min。 3、在外界环境的作用下（例如溶剂、氧气等），因为塑料材料加工过程中有残余内应力存在，使得材料在远远低于屈服应力值时就发生了开裂的现象称为环境应力开裂。

4、热塑性弹性体是指在常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。

5、环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的线性有机高分子化合物。

6、反增塑现象：当增塑剂加入到聚合物中时，正常情况下，他们能降低弹性模量，降低拉伸强度和增加伸长率。但有时加入少量

增塑剂却往往会出现树脂硬化的现象，即反增塑。

7、润滑剂协同效应：在PVC加工中，加入适量合适的润滑剂，不仅可以降低树脂熔融前和熔融后分子间以及加工树脂熔体与加工设备间的相互摩擦，改善树脂的熔融流动性及摩擦生热的降低，还有效地防止由此引起的树脂热降解，起到热稳定的协同作用。

8、维卡温度(维卡软化温度），是指测定高分子材料在合适的液体传热介质中，在一定的负荷、一定的等速升温条件下，试样被1毫米2压针头压入1毫米时的温度。

9、（1）合成树脂是将有机原料用化学方法人工合成而得的，一类具有类似天然树脂性能的高分子量的聚合物，是一种无定形的半固体或固体有机物。

（2）塑料是以合成（或天然）树脂为基础，再加入塑料助剂（如填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、交联剂及其它添加剂），在一定的温度和压力下，经过模塑而成型的产物。

10、硫化指的是橡胶胶料通过生胶分子间交联，生成具有三维网络结构的硫化胶的过程。

11、（1）热固性树脂：树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。

（2）热塑性树脂：是具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次，均能保持这种性能。

一、名词解释

1.共聚物：由两种或两种以上单体经过加聚反应生成的产物称为共聚物。

2.热塑性树脂：加热时软化甚至熔化，冷却后硬化但不起化学变化，不论重复多少次，均能

保持这种性质的树脂（或受热时软化，冷却时硬化，但不起化学反应，能够反复多次的树脂）。

3.热固性树脂：加热时软化，同时产生化学反应（或交联）而固化，以再加热时不再软化也不熔化、不溶解的塑料称为热固性树脂。 4.塑料的老化：塑料在使用条件下，受到热、氧、阳光、电等作用，塑料中聚合物的组成和结构发生变化，使塑料的性能恶化的现象或过程称为塑料的老化（或塑料在使用过程中，在热、氧、阳光、电等作用下，塑料逐步失去弹性，变硬，变脆，出现龟裂的现象；或塑料逐步失去刚性，发粘，出现蠕动等的现象）。

5.橡胶的硫化：在橡胶中加入硫化剂（或交联剂），使橡胶由线性分子结构交联成为网体型分子结构弹性体的过程。

6.橡胶的再生：使废旧橡胶经机械粉碎、氧化解聚等，使其结构由大的网体结构转变为小的网体结构和少量的线型结构的过程。 7.玻璃化温度：使聚合物大分子链和链段均被固定，热运动处于停止状态，而使高分子呈玻璃状态（或呈硬脆玻璃体状态）时的温度。

1.11氯醇橡胶

氯醇橡胶为环氧氯丙烷烃聚合物（CO），或环氧氯丙烷与环氧乙烷的二元共聚物（ECO），或加有第三单体（环氧丙烷）的三元共聚物。具有耐油、耐臭氧性能，耐热性比胶好，透气性小。适于制作密封垫圈和膜片。

1.12丙烯酸酯橡胶（ACM）

丙烯酸酯橡胶（ACM）是国际上发展起来的一种新型特种橡胶，具有优

异的耐热、耐油、耐寒、耐臭氧等性能。根据需要，可与氟橡胶，丁睛橡胶，氯磺化聚乙烯、三元乙丙橡胶等并用，从而获得耐高温、耐油性能。广泛用于汽车、军事装备的高温油封材料、容器管道衬里胶粘剂及建筑物密封胶，隔音和减震制品特种电线电缆的外层护套等。

1.13硅橡胶 (SiR)

硅橡胶为聚硅氧烷。通常有二甲基硅橡胶（MQ），甲基乙烯基硅橡胶

（MVQ），甲基苯基硅橡胶（MPQ），甲基苯基乙烯基硅橡胶（MPVQ）等。硅橡胶具有极佳的耐热、耐寒、耐老化性能，绝缘电阻、介电特性优异，导热性好，但强度和抗撕裂性较差，不耐油，价格较贵。一般适于制作密封圈、密封型材、氧气波纹管、膜片、减震器、绝缘材料、隔热海绵胶板。使用温度范围-70～280℃。

1.14氟橡胶（FPM）

氟橡胶（FPM）常用的有氟橡胶—26、氟橡胶—246，前者为偏氟乙烯

和六氟丙烯的共聚物，后者为偏氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。

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