高分子答案
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高分子材料作业
第1章绪论
■总结高分子材料(塑料和橡胶)在发展过程中的标志性事件:
(1)最早被应用的塑料
19世纪中叶,纤维素用硝酸硝化后制成硝化纤维素,替代象牙制造台球,但很脆,击打时有爆裂声。加入樟脑作为增塑剂,做成了俗称成为“赛璐珞”的塑料。
(2)第一种人工合成树脂
应用苯酚和甲醛的缩合反应制备成功了酚醛树脂(PF),由于电绝缘性好,被称为“电木”。PF也是第一个工业化生产的合成树脂。
(3)是谁最早提出了高分子的概念
1920年,Staudinger首先提出了高分子的概念。
(4)HDPE和PP的合成方法是谁发明的
Karl Ziegler Guile Natta
(5)是什么发现导致了近现代意义橡胶工业的诞生?
充气轮胎的发明不仅促进了汽车工业的发展,推动了工业革命的进程,也使橡胶的应用得到了起飞。
■树脂、通用塑料、工程塑料的定义。
树脂:为半固态、固态或假固态的不定型有机物质,一般是高分子物质,透明或不透明。无固定熔点,有软化点和熔融范围,在应力作用下有流动趋向。受热、变软并渐渐熔化,熔化时发粘,不导电,大多不溶于水,可溶于有机溶剂如乙醇、乙醚等,根据来源可分成天然树脂、合成树脂、人造树脂,根据受热后的饿性能变化可分成热定型树脂、热固性树脂,此外还可根据溶解度分成水溶性树脂、醇溶性树脂、油溶性树脂。
通用塑料:一般是指产量大、用途广、成型性好、价格低、性能一般,主要用于非结构材料,通用塑料有五大品种,即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及ABS。它们都是热塑性塑料。
工程塑料的定义: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”。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。
■弹性体、天然橡胶、合成橡胶,通用橡胶、特种橡胶的定义。
弹性体:橡胶(rubber)是一类线形柔性高分子聚合物。其分子链柔顺性好,在外力作用下可产生较大的变形,除去外力后能迅速恢复原状。由于橡胶在宽温度范围内(-50~150oC)具有高弹性,所以也被称为弹性体(elastomer)。
天然橡胶:从天然产胶植物中制取的橡胶。
合成橡胶:合成橡胶是由人工合成的高弹性聚合物。也称合成弹性体,是三大合成材料之一,其产量仅低于合成树脂(或塑料)、合成纤维。
通用橡胶:通用橡胶主要指用于轮胎制造和民用产品方面的橡胶,产量占合成橡胶的50%以上,主要包括丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶等。
特种橡胶:也称特种合成橡胶。指具有特殊性能和特殊用途能适应苛刻条件下使用的合成橡胶。特种橡胶是指具有耐高温、耐油、耐臭氧、耐老化和高气密性等特点的橡胶,常用的有硅橡胶、各种氟橡胶、聚硫橡胶、氯醇橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶和丁基橡胶等,主要用于要求某种特性的特殊场合。
第二章热塑性塑料
第一节聚乙烯
■总结LDPE、HDPE和LLDPE结构性能区别。
1、LDPE、HDPE和LLDPE的结构区别
LDPE:存在大量的长支链和短支链。
HDPE:只有少量的短支链。
LLDPE:短支链数目与LDPE相当,但没有长支链。
2、LDPE、HDPE和LLDPE的性能区别
结晶度, 密度:
LDPE < LLDPE < HDPE
拉伸强度:
LDPE < LLDPE 硬度: LDPE 抗蠕变性: LDPE 抗冲击性: LDPE >LLDPE > HDPE 耐环境应力开裂性: HDPE < LDPE << LLDPE 热性能 PE耐热性低 HDT:HDPE> LLDPE > LDPE PE的导热性在塑料里比较高 HDPE>LLDPE>LDPE 膨胀系数大 HDPE ■从微观结构因素分析,为什么交联PE的力学性能有大幅度的提高。 通过交联提高分子间作用力 通过交联,以及增加氢键。 ■ LLDPE的耐环境应力开裂性能要高于HDPE和LDPE。 因为支链的增加,密度的降低而获得较大的改善。 LLDPE的短支链比HDPE既短又长,在主链的每1000个碳原子有10—35个短支链,它还可以通过引入不同种类(从丙烯至1—辛稀)和不同数量(5%—20%)的共聚单体,而使它的短支链长度和数目可调,从而改变分子结构,获得新的性能。 第二节聚丙烯(PP) ■什么是PP的等规度? 等规聚合物所占的重量百分比。 ■请分析为什么PP的大球晶(需要自查文献)会对性能造成不利的影响,如何避免?答:原因:大球晶的存在,孔隙度比较大,容易出现应力集中,影响材料的性能。 避免的方法:降低PP熔体的温度和熔融时间,可以提高晶核数量从而降低球晶尺寸; 提高冷却速率降低球晶尺寸,但冷却速率不能过高防止“皮心”结构的产生; 提高加工剪切应力,可以提高晶核数量从而降低晶核尺寸; 加入成核剂,降低球晶尺寸。 ■PP的等规度和分子量对PP力学性能——拉伸屈服强度、硬度、抗冲击强度的影响,其机理是什么? 答:等规度增大使拉伸屈服强度和硬度提高,抗冲击强度降低。 PP的分子量提高使拉伸屈服强度和硬度降低,抗冲击强度提高。 机理:等规度增加使PP的结晶度提高,而结晶度提高使材料的强度、刚度、硬度耐热性、耐溶剂和气液阻隔性能提高,韧性、抗冲击性和透明性下降。 PP的分子量提高使其结晶度降低所以结果与等规度增加相反。 ■PP改性的方法有哪些?各种方法对PP性能的影响是什么? 答:改性的方法:共聚、共混、填充和增强。 共聚:(与乙烯的无规或嵌段共聚)增韧、提高耐寒性,但是强度和耐热性降低。 共混:(与HDPE共混或与EPR和TPE共混)增韧、提高耐寒性,但是强度和耐热性降低;