高分子材料基礎(chǔ)

1、思考題1：簡(jiǎn)要說明材料與物質(zhì)的區(qū)別具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)稱為材料。2 舉例說明材料的主要類別化學(xué)組成:金屬材料,無機(jī)材料,高分子材料,復(fù)合材料3 舉例說明功能材料與結(jié)構(gòu)材料功能高分子材料有三大類：1，物理功能高分子材料：導(dǎo)電高分子、高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光 功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等 2，化學(xué)功能高分子材料：反應(yīng)性高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜、高分子催化劑、高分子試劑及人工臟器等3，生物功能和醫(yī)用高分子材料：生物高分子、模擬器、高分子藥物及人工骨材料思考題1 寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯和尼龍-6,6的英

2、文縮寫和分子式。聚氯乙烯PVC P20頁 聚苯乙烯PSP20頁聚丁二烯PBP20頁尼龍-66 PA66 P20頁 2 均聚物和共聚物有何不同？舉例說明。均聚物（Homopolymer）：只含有一種重復(fù)單元的聚合物。由一種單體聚合而成的聚合物成為均聚物例如:聚乙烯,聚氯乙烯,聚苯烯等共聚物（Copolymer）：含有兩種以上重復(fù)單元的聚合物。包括:無規(guī)共聚物（Random copolymer） 交替共聚物（Alternative copolymer）嵌段共聚物（Block polymer）接枝共聚物（Graft copolymer） 例如:尼龍-66,滌綸,環(huán)氧樹脂,脲醛樹脂等3 寫出有機(jī)玻璃、

3、滌綸、電木的化學(xué)名稱和英文縮寫。有機(jī)玻璃:聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA滌綸:聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維 PETP電木：酚醛樹脂 PF4 聚合物的分類方法有哪些？可根據(jù)來源、性能、結(jié)構(gòu)、用途等不同角度對(duì)聚合物進(jìn)行分類。1. 按來源分類： 天然高分子和合成高分子2. 按功能分類：通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子等3. 按聚合物主鏈結(jié)構(gòu)劃分：碳鏈聚合物：主鏈上的原子均為碳原子的聚合物。CC、C=C雜鏈聚合物：聚合物主鏈中不僅含有碳原子還含有氮、氧、硫、磷等雜原子。元素有機(jī)聚合物：大分子主鏈中沒有碳原子，而是由硅、硼等無機(jī)原子和氮、氧、硫、磷構(gòu)成。4.根據(jù)高分子的使用用途劃分：塑料（Pla

4、stics）,橡膠（Rubbers）,纖維（Fiber）,涂料（Coating） ,粘合劑（Adhesive）,功能高分子（Functional polymer）根據(jù)高分子的實(shí)際用途可分為：塑料，橡膠，涂料，化學(xué)纖維，粘合劑，功能高分子5 高分子與高分子材料涵義的區(qū)別高分子材料也稱為聚合物材料，它是以聚合物為基體組分的材料高分子：當(dāng)一個(gè)化合物的相對(duì)分子量足夠大，以致多一個(gè)鏈節(jié)或少一個(gè)鏈節(jié)不會(huì)影響其基本性能時(shí)，稱為高分子高分子材料是通過各種適當(dāng)?shù)某尚图庸すに嚩瞥芍破返乃伎碱}1， 塑料如何分類？塑料的組成及其作用1.按塑料受熱后性質(zhì)分類：a熱塑性塑料：受熱時(shí)軟化或熔融、冷卻后硬化，韌性好，可反復(fù)

5、成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。b熱固性塑料：在加熱、加壓并經(jīng)過一定時(shí)間后即固化為不溶、不熔的堅(jiān)硬制品，不可再生。具有更好耐熱性和抗蠕變能力。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機(jī)硅樹脂等2按塑料的功能和用途分類：a通用塑料：產(chǎn)量大用途廣價(jià)格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的75%以上。b工程塑料：具有較高性能，能替代金屬制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。c功能（特種）塑料：導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、感光塑料等。組成

6、及其作用3按組分分類:單組分:聚乙烯,聚四氟乙烯 多組分:聚氯乙烯填料如何分類？各舉出一些例子分類： /1 按化學(xué)成分：無機(jī)類、有機(jī)類。 / 2 按來源：礦物填充劑、植物填充劑、合成填充劑。 / 3按外觀形狀：粉狀、粒狀、薄片狀、纖維狀、樹脂狀、中空微球等2， 增塑劑如何分類？對(duì)增塑劑性能有何要求？1， 按相容性的差異分類：主增塑劑（溶劑型增塑劑）：能和樹脂充分相容的增塑劑。既能進(jìn)入樹脂分子鏈的無定型區(qū)，也能插入分子鏈的結(jié)晶區(qū)，因此不會(huì)滲出而形成液滴，液膜，也不會(huì)噴霜而形成表面結(jié)晶?？蓡为?dú)使用輔助增塑劑：一般不能進(jìn)入樹脂分子鏈的結(jié)晶區(qū)，只能與主增塑劑配合使用2， 按作用方式分類：內(nèi)增塑劑：在聚

7、合過程中加入的第二單體，進(jìn)行共聚對(duì)聚合物進(jìn)行改性，它進(jìn)入聚合物的分子結(jié)構(gòu)中，降低了聚合物分子鏈的有規(guī)度。實(shí)際上是聚合物分子的一部分外增塑劑：一般為低分子量的化合物或聚合物，通常是高沸點(diǎn)難揮發(fā)的液體或低熔點(diǎn)固體，不與聚合物起化學(xué)反應(yīng)。與聚合物的相互作用主要是在升溫的時(shí)候溶脹作用，與聚合物形成一種固體溶液。3按分子量差異分為：?jiǎn)误w型：有固定的分子量。如鄰苯二甲酸酯類，脂肪酸二元酸酯類等增塑劑聚合型：分子量不固定。如二元酸與二元醇縮聚得到的聚酯類增塑劑4,按增塑劑的應(yīng)用特性分為:a通用型：性能較為全面，但沒有特效的性能B特殊型：除增塑作用外，好有其他功能5，按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：苯二甲酸，脂肪族二元酸酯，

8、脂肪酸單酯，二元醇脂肪酸酯，磷酸酯，環(huán)氧化物，聚酯，含氯化合物，苯多酸酯，石油酯等基本要求1， 增塑劑和聚合物樹脂有良好和相容性相容性是增塑劑在聚合物是分子鏈之間處于穩(wěn)定狀態(tài)下相互摻混的性能，是作為增塑劑最主要的基本條件2，塑化效率高增塑劑的塑化效率是指樹脂達(dá)到某一柔軟程度的用量，他和相容性是兩個(gè)概念塑化效率是一個(gè)相對(duì)比較值，通常以鄰苯二甲酸二辛脂（DOP）為基準(zhǔn)以100%模數(shù)來表示，用來比較增塑劑的塑化效果3， 低揮發(fā)性特別是對(duì)汽車內(nèi)部裝飾塑料制品，電線電纜等用的增塑劑要求更高4， 耐寒性好北方地區(qū)的制品，更有其重要性5， 耐老化性好抗老化主要是指對(duì)光，熱，氧，輻射等的耐受力。由于增塑劑在聚

9、合物中的加入量很大，所以增塑劑的耐老化能力直接影響到塑化制品的耐老化性6耐久性好這里說的耐久性是指增塑劑的揮發(fā)，抽出和遷移等的損失而引起塑料的老化7， 點(diǎn)絕緣性能好8， 具有難燃性能大量聚合物材料已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)于人民生活中，如建筑，交通，電氣，紡織品等許多場(chǎng)合都要求制品具有難燃性能9， 要求盡可能是無色，無臭，無味，無毒10,耐霉菌性強(qiáng)像電線電纜農(nóng)用薄膜土建器材之類的塑料制品，在使用過程中會(huì)接觸到自然界中的各種微生，由于 微生物的侵害兒造成老化.因此上述這些用途的塑料制品應(yīng)該具有耐菌性 11良好的耐化學(xué)品和耐污染性好12價(jià)格低廉10， PVC中最常用的增塑劑有哪些？解釋增塑機(jī)理苯二甲酸

10、酯類，聚酯增塑劑機(jī)理：增塑劑分子的滲入，降低了聚合物分子間的范德華力，使高聚物分子間距離增大，借以增加制品的柔順性。 增塑劑的主要作用是削弱聚合物分子之間的次價(jià)健力，從而增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)性，降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶性，即增加了聚合物的塑性，表現(xiàn)為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降，而伸長(zhǎng)率、曲撓性和柔韌性提高。11， 抗氧劑的分類、作用機(jī)理與選用原則。選用原則：1溶解性抗氧劑在其所用的聚合物中的溶解性,不噴霜.除此以外,抗氧劑也不應(yīng)該在水中或溶劑中被抽出,或發(fā)生向固體表面遷移的現(xiàn)象,如果出現(xiàn)這些現(xiàn)象就會(huì)降低抗氧性2揮發(fā)性抗氧劑的揮發(fā)性很大程度上取決于其本身的分子結(jié)構(gòu)與分子量.溫

11、度高低,暴露表面大小和空氣流動(dòng)狀況等對(duì)揮發(fā)性也有不同程度的影響3穩(wěn)定性抗氧劑應(yīng)該對(duì)光,熱,氧,水等外界因素很穩(wěn)定.耐候性好4變色和污染性一般,胺類抗氧劑有較強(qiáng)的變色性和污染性,而酚類抗氧劑則可用于無色和淺色的高分子材料中,而胺類抗氧劑往往抗氧效率高,因而在橡膠工業(yè),電線電纜和機(jī)械零件上用的很多6. 舉出主/輔抗氧劑協(xié)同應(yīng)用的例子，并說明其機(jī)理。抗氧劑1010和抗氧劑168的(1/2)復(fù)合物 鏈終止型抗氧劑（主抗氧劑）有不穩(wěn)定的H原子，可與自由基或增長(zhǎng)鏈發(fā)生作用，阻止自由基或增長(zhǎng)鏈從聚合物中奪取H原子，使氧化降解被終止阻礙酚類，仲芳胺類氫過氧化物分解劑使氫過氧化物分解成非自由基型的穩(wěn)定化合物，從

12、而避免因氫過氧化物分解成自由基而引起的一系列降解反應(yīng)亞磷酸酯類，含硫化合物金屬離子鈍化劑能阻止重金屬離子催化氧化降解反應(yīng)7. PVC中常用熱穩(wěn)定劑有哪些？各舉出一些例子。PVC常用穩(wěn)定劑包括：鉛鹽穩(wěn)定劑、鋇鎘類穩(wěn)定劑、鈣鋅類穩(wěn)定劑、有機(jī)錫類熱穩(wěn)定劑、環(huán)氧類穩(wěn)定劑（通常作為輔助穩(wěn)定劑），此外近年來還出現(xiàn)了稀土類穩(wěn)定劑和水滑石系穩(wěn)定劑8. 熱穩(wěn)定劑的作用機(jī)理是什么？無論是鹽基性鉛鹽，金屬皂類或其他各類熱穩(wěn)定劑，所以能起到熱穩(wěn)定化得作用，主要是他們都有著一個(gè)共同的特點(diǎn)，均屬氯化氫得接受體，能夠捕捉PVC降解時(shí)所脫出的氯化氫9. 無毒熱穩(wěn)定劑有哪些？有機(jī)銻穩(wěn)定劑，鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑，光穩(wěn)定劑10. 光屏

13、蔽劑種類有哪些？作用機(jī)理分別什么？光屏蔽劑：炭黑、ZnO，鋅鋇白等指能夠吸收或反射紫外光的物質(zhì)。其作用就像光源和聚合物之間的一道屏障，使紫外光在射到聚合物分子之前就被吸收或反射出去，阻礙紫外線向聚合物內(nèi)部滲入11. 潤(rùn)滑劑分類依據(jù)是什么？舉出應(yīng)用的例子。 內(nèi)、外潤(rùn)滑劑之分只是相對(duì)而言，并無嚴(yán)格劃分標(biāo)準(zhǔn)。 在極性不同的樹脂中，內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的作用有可能發(fā)生變化。 例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁脂及硬脂酸單甘油酯對(duì)極性樹脂如PVC及PA而言，起內(nèi)潤(rùn)滑作用；但對(duì)于非極性樹脂(如PE及PP）而言，則顯示外潤(rùn)滑劑作用。 相反，高分子石蠟等與極性樹脂相容性差，如在極性PVC中用做外潤(rùn)滑劑，而在PE及PP

14、等非極性樹脂中則為內(nèi)潤(rùn)滑劑。 在不同加工溫度下，內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的作用會(huì)發(fā)生變化。如硬脂酸和硬脂醇用于PVC壓延成型初期，由于加工溫度低，與PVC相容性差，主要起外潤(rùn)滑作用；當(dāng)溫度升高后，與PVC相容性增大，則變?yōu)槠饍?nèi)潤(rùn)滑劑作用按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類： 飽和烴類  飽和烴類按極性可分為非極性烴(如聚乙烯蠟和聚丙烯蠟)、極性烴(如氯化石蠟及氧化聚乙烯等)。主要用于PVC無毒外潤(rùn)滑劑。a、液體石蠟   俗稱白油，為無色透明液體。 b、固體石蠟  又稱為天然石蠟，白色固體。c、微晶石蠟  又稱為高熔點(diǎn)石蠟，外觀為白色或淡黃色固體，因

15、結(jié)晶微細(xì)而稱為微晶石蠟。潤(rùn)滑效果和熱穩(wěn)定性好于其它石蠟。d、低分子量聚乙烯  又稱聚乙烯蠟，外觀為白色或淡黃色固體，透明性差。 e、氧化聚乙烯蠟  為聚乙烯蠟部分氧化的產(chǎn)物，外觀為白色粉末；具有優(yōu)良的內(nèi)、外潤(rùn)滑作用，透明性好，價(jià)格低；用量為0.11.0份。  f、氯化石蠟   同PVC相容性好，透明性差，與其它潤(rùn)滑劑并用效果好。 金屬皂類  既是優(yōu)良的熱穩(wěn)定劑，又是一種潤(rùn)滑劑，其內(nèi)、外潤(rùn)滑作用兼有，不同品種側(cè)重稍有不同。 PbSt、LiSt、CaSt、ZnSt、BaSt。 脂肪族酰胺

16、包括單脂肪酸酰胺和雙脂肪酰胺兩大類。單脂肪酰胺主要呈內(nèi)潤(rùn)滑作用，具體品種有硬脂酸酸胺、芥酸酞胺及蓖麻油酸酞胺等；雙脂肪酸酞胺主要呈外潤(rùn)滑作用，具體品種有N，N-亞乙基雙硬脂酸胺及N，N-亞乙基雙蓖麻醇酸酸胺等。脂肪酸類  a、硬脂酸  是僅次于金屬皂類而廣泛應(yīng)用的潤(rùn)滑劑，PVC用量少時(shí)，可用于起內(nèi)潤(rùn)滑作用。用量大時(shí)，起外潤(rùn)滑作用。b、羥基硬脂酸   與PVC相容性好，顯示內(nèi)潤(rùn)滑作用，但熱穩(wěn)定性差。 脂肪酸酯類 a、硬脂酸丁酯  外觀為無色或淡黃色油狀液體，在PVC中以內(nèi)潤(rùn)滑為主兼外潤(rùn)滑作用。b、單硬脂酸甘油酯

17、60; 代號(hào)GMS，外觀為白色蠟狀固體，為PVC的優(yōu)良內(nèi)潤(rùn)滑劑。對(duì)透明性影響小，可與硬脂酸并用。  脂肪醇類 a、硬脂醇   外觀為白色細(xì)珠狀物，起內(nèi)潤(rùn)滑作用，透明好。此外，還可用于PS中。b、季戊四醇   PVC高溫潤(rùn)滑劑12. 說明表面活性劑型抗靜電劑作用機(jī)理。根據(jù)極性相似規(guī)則，表面活性劑分子的碳?xì)滏湶糠謨A向與高分子鏈段接觸，極性基團(tuán)部分傾向與空氣中的水接觸。高分子材料作為疏水材料，抗靜電劑在其表面的主要作用就是形成規(guī)則的面向空氣中的水的親水吸附層。添加型抗靜電劑發(fā)揮抗靜電效果大多是靠吸附水作為離子的電離場(chǎng)所來進(jìn)行導(dǎo)電，

18、因此空氣濕度的大小將對(duì)抗靜電效果產(chǎn)生較大的影響。 13. 阻燃劑如何分類？阻燃劑作用機(jī)理有哪些？各舉出一些例子。1，按組成分類A有機(jī)阻燃劑：磷系，磷+氮系，磷+鹵素系，氮系，鹵素系，其他B無機(jī)阻燃劑:硼化合物，三氧化二銻，氫氧化鋁，其他2，按使用方法分類A添加型阻燃劑：磷酸酯，鹵代烴，氧化銻等與聚合物簡(jiǎn)單的摻和，不起化學(xué)反應(yīng)B反應(yīng)型阻燃劑：在聚合物制備中視作原料之一，通過化學(xué)反應(yīng)成為聚合物分子鏈得得一部分，所以對(duì)塑料得使用性能影響小，阻燃性持久，主要有鹵代酸酐和含磷多元醇機(jī)理 阻隔機(jī)理：阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層，具有隔熱、隔氧、阻止可燃?xì)怏w向外逸出的綜合作用，從而達(dá)到阻燃目的

19、。 抑制鏈反應(yīng)機(jī)理：阻燃劑可作用于氣相燃燒區(qū)，捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。 吸熱機(jī)理：阻燃劑發(fā)生強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，吸收燃燒放出的部分熱量，降低可燃物表面的溫度,有效地抑制可燃性氣體的生成，阻止燃燒的蔓延。稀釋機(jī)理：阻燃劑受熱時(shí)分解出不燃?xì)怏w，將可燃?xì)怏w和氧氣的濃度稀釋到燃燒下限以下例如:當(dāng)有機(jī)磷化合物暴露于火焰中時(shí),會(huì)發(fā)生如下分解:有機(jī)磷化合物-磷酸-偏磷酸-聚偏磷酸最終生成的聚偏磷酸時(shí)非常強(qiáng)的脫水劑,能促使有機(jī)化合物碳化,所生成的炭黑皮膜起了阻燃作用鹵化磷-(加熱)-膦(R3P)+烷基鹵化物-(O2)膦氧化物R3PO-分解

20、聚磷酸鹽玻璃體(一種保護(hù)膜)14. 舉出阻燃劑中利用協(xié)同效應(yīng)的例子。自由基引發(fā)劑,氧化銻,含鹵阻燃劑得協(xié)同作用Sb2O3 與鹵系阻燃劑并用，起協(xié)效作用 15. 鹵素阻燃劑的缺點(diǎn)及無鹵阻燃劑的種類有哪些？降低被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性,燃燒時(shí)產(chǎn)生較多的煙,腐蝕性氣體, 有毒氣體,耗量多,無鹵阻燃劑:三聚氰胺及其衍生物,聚磷酸銨,氫氧化鋁,氫氧化鎂,硼酸鋅,等16. 著色劑如何分類？常用塑料著色方法有哪些？ 著色劑:顏料 固體微粒無機(jī)顏料無機(jī)顏料主要有以下幾類：金屬氧化物：如二氧化鈦、三氧化二鉻、氧化鋅、氧化鐵、鈷藍(lán)等； 金屬硫化物：如鎘黃、鎘紅、硫化鋇、硫化汞等； 鉻酸鹽：如鉻黃、鋅黃等； 亞鐵

21、氰化物：如華藍(lán)；金屬元素及其合金：如鋁粉、金粉等,有機(jī)顏料按其結(jié)構(gòu)類型，有以下種類：不溶性偶氮顏料，如甲基、硝基、鹵素、酰胺基等，苯并咪唑啉酮基團(tuán)以及偶氮縮合類顏料。 色淀類顏料,酞青類顏料,雜環(huán)與稠環(huán)酮類顏料,喹吖啶酮類顏料,二嗯嗪顏料,異吲哚啉酮顏料(不溶性顏料,色淀顏料) 染料分子狀態(tài)著色方法:a. 干法著色b. 糊狀著色劑(色漿)著色c. 色粒著色d. 色母粒著色17. 發(fā)泡劑如何分類? 各舉出一些例子。按產(chǎn)生氣體的方式分：物理發(fā)泡劑(鹵代烴和含57個(gè)碳的脂肪烴（氟氯烴禁止生產(chǎn)和使用）)和化學(xué)發(fā)泡劑根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分（化學(xué)發(fā)泡劑）：無機(jī)(主要是碳酸氫鈉和碳酸氫銨，受熱分解出CO2和NH3。)、有機(jī)(偶氮類化合物、亞硝基化合物、磺酰肼類化合物) 最常用偶氮二甲酰胺（AC）18. 說明硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維的作用機(jī)理。19. 鈦酸酯偶聯(lián)劑有哪些種類？使用中注意事項(xiàng)有哪些？單烷氧基型, 單烷氧基焦磷脂基型,螯合型,配位型,其他 注意事項(xiàng): 鈦酸酯類：常用無機(jī)物直接處理法。干法：用量為填料量的0.25-2%，稀釋劑（汽油、苯、乙醇、白油等）：偶聯(lián)劑（1:1）均勻噴在填料表面上硬脂酸、酯類增塑劑有機(jī)醇