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
量数均分子量和质均分子量
10 (104)2 5 (105)2 10 104 5 105 2.等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸 1.5%, p=0.995或0.999时聚酯的聚合度多少？ 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0.015mol 。

N a =2mol, N b =2mol , N b =0.015mol
当 p=0.995 时,
3. 写出下列混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数
(1) 组分1:质量分数=0.5，分子量=1 x 104
(2) 组分2:质量分数=0.4,分子量=1 x 105
(3) 组分3:质量分数=0.1，分子量=1 x 106
NiMi x Wi
1 1 4 M n
1.85 10 Z Ni Wi
Wi/送 Wi 0.5 丄 0.4 丄 1 4 6 Mi
Mi 104 105 106 ― 4 5 6 5
Mw » WiMi =0.5 10
0.4 10 0.1 10 =1.45 10 4. AA 、BB 、A 3混合体系进行缩聚，N A 0=N B 0=3.0, A 3中A 基团数占混合物中A 总数(')的 10%，试求p=0.970时的刃.。

解：N A 0=N B 0=3.0, A 3中A 基团数占混合物中A 总数(二)的10%,则A 3中A 基团数为0.3mol , A 3的分子数为0.1 mol 。

N A2=1.35mol; N A3=0.1mol ； N B2=1.5mol
bhgn jhmn 0
00NiMi
Mw =-
Z NiMi 二 85000
N b 2N b
2 2*0.015 一 0.985 X n 1 r 1 r -2rp 1+0.985 1 0.985 -2*0.985*0.995 -79.88 Mw
Mn 1.45 105 1.85 104 = 7.84
f _ N A f A N
B f B N
C f C _ N A N B N C 2
2 -2.034 p 五，简答题(1题5分，2、3题10分，共25分)
1•简述聚合物结晶过程的特点。

答：聚合物结晶是高分子链通过分子运动(链段运动)从无序转变为有序的过程，有三个特 占：
八、、•
(1) 结晶必须在玻璃化温度Tg 与熔点Tm 之间的温度范围内进行。

聚合物结晶过程与小分子化合物相似，要经历晶核形成和晶粒生长两过程。

温度高于熔点Tm ， 聚合物处于熔融状态，晶核不易形成；低于 Tg ，高分子链运动困难，难以进行规整排列，晶 核也不能生成，晶粒难以生长。

(2) 同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程而变。

一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程，最后结晶速度又减慢。

(3) 结晶聚合物结晶不完善，没有精确熔点，存在熔限。

熔限大小与结晶温度有关。

结晶温度低，熔限宽，反之则窄。

这是由于结晶温度较低时，高 分子链的流动性较差，形成的晶体不完善，且各晶体的完善程度差别大，因而熔限宽。

2.下列烯类单体适于何种机理聚合？自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合？并说明原 因。

CH 2=CHCI CH 2=CCl 2 CH 2=CHCN CH 2=C(CN)2 CH 2=CHCH 3
答：CH 2=CHCl :适合自由基聚合，Cl 原子的诱导效应是吸电子基团，但共轭效应却有供电 性，两者相抵后，电子效应微弱。

CH 2=CCl 2:自由基及阴离子聚合，两个吸电子基团。

CH 2=CHCN :自由基及阴离子聚合，CN 为吸电子基团，将使双键二电子云密度降低，有利于 阴离子的进攻，对自由基有共轭稳定作用。

CH 2=C(CN)2 :阴离子聚合，两个吸电子基团(CN )。

CH 2=CHCH 3：配位聚合，甲基(CH 3)供电性弱，难以进行自、阳、阴三种聚合，用自由基 聚合只能得无定型蜡状物低、分子量，用阴离子聚合只能得到低分子量油状物。

3+3 1.5 1.35 0.1
= 2.034 X n 2 2「p f
当 p=0.970 时, X n 74
2 -0.97 2.034
X n =200 时,
CH2=C(CH3)-CH=CH2:三种机理均可，共轭体系3•下图为非晶态聚合物温度一形变曲线，指出A、B、C分别代表的哪种力学状态，D、E分
别代表什么温度。

并具体说明聚合物在这三种力学状态的运动特点
玻璃态：①温度低，链段的运动处于冻结，只有侧基、链节、链长、键角等局部运动②形
变小,可恢复；
高弹态：① 链段运动充分发展②形变大，可恢复；
粘流态：① 链段运动剧烈，导致分子链发生相对位移；② 形变不可逆
玻璃化转变温度Tg对应链段的运动状态，T<Tg，链段运动被冻结，T>Tg，链段开始运动。

粘流
温度Tf对应整条分子链的运动状态，T<Tf，整条分子链中心不发生相对位移，T>Tf，分子链发
生相对位移。