《高分子科学概论》习题及参考答案

《高分子科学概论》习题及参考答案
聚合物结构与性能的基本理论
1、高分子链有哪三种不同的几何形态？分别各举一例
线型（HDPE）、支链型（LDPE）和交联型（硫化橡胶、固化的环氧树脂）。

2、比较高分子与小分子在相对分子质量及其分布上的差异
小分子的相对分子质量一般在1000以下，高分子的相对分子质量一般在104~106；小分子有确定的相对分子质量，高分子的相对分子质量具有多分散性，是由一系列相对分子质量不等的同系物组成的混合物，通常用平均相对分子质量和分散系数来表示。

3、什么是聚集态结构？按有序性不同，高分子的聚集态结构主要分为哪三种？典型的结晶性（或非结晶性）聚合物有哪些（至少6例）？什么是高分子合金？
高分子链与链之间的排列或堆砌结构。

按有序性不同，高分子的聚集态结构主要分为晶态、非晶态和取向态。

典型的结晶性聚合物有：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚甲醛、尼龙6、尼龙66、聚四氟乙烯等。

由两种或两种以上聚合物混合在一起得到的多组分聚合物体系，称共混聚合物，又称“高分子合金”。

4、聚合物的主要性能包括哪些方面的性能？（至少六种）表征聚合物力学性能和电学的指标主要有哪些？
力学性能、电性能、热性能、耐化学介质性、耐老化性、加工性能、溶液性质、燃烧性质等。

表征力学性能的指标主要有：拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、硬度、冲击强度等。

表征电学性能的指标主要有：介电常数、介电损耗、介电强度、表面电阻、体积电阻率。

5、什么是玻璃化（转变）温度？什么是熔融指数？
玻璃化温度：是非晶态聚合物的玻璃态与高弹态之间的热转变温度，是链段运动状态由冻结到解冻的转变温度。

室温下用作塑料的聚合物，其玻璃化温度高于室温；玻璃化温度是塑料使用的上限温度。

室温下用作橡胶的聚合物，其玻璃化温度低于室温，玻璃化温度是其使用的下限温度。

熔融指数：在一定温度下，熔融状态的聚合物在一定负荷下，十分钟内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量（克数），单位g/10min。

6、线型聚合物溶解过程的两个阶段是什么？聚合物溶剂的选择原则有哪些？
线型聚合物溶解过程的两个阶段是：溶胀、溶解。

相似相溶与极性相近原则；溶剂化原则；溶度参数相近原则；选择聚合物的溶剂时，除了使用单一溶剂外，还可以使用混合溶剂。

7、什么是聚电介质？它有哪些重要应用？
在侧链中有许多可电离的离子性基团的高分子称为聚电解质。

絮凝剂、吸水性树脂、增稠剂、分散剂、泥浆处理剂等。

聚合物合成技术的基本知识
8、聚合物的生产过程，通常包括哪几个部分？
原料准备（单体精制、催化剂配制）、聚合、分离、回收（单体、溶剂）、后处理（干燥、造粒）。

9、逐步缩聚反应的实施方法有哪四种？在聚合物合成工业上有哪些实际应用？
熔融缩聚：PET、PBT；溶液缩聚：强碱催化的水溶性酚醛树脂、脲醛树脂、水溶性三聚氰胺甲醛树脂（纸张处理剂）；界面缩聚：PC；固相缩聚：PET、PBT、PA通过固相缩聚提高相对分子质量。

10、影响缩聚物相对分子质量的主要因素和控制措施有哪些？
官能团反应程度、平衡常数、缩聚终点真空度、聚合温度、官能团投料比（含添加少量单官能团物质）。

11、自由基聚合的引发剂分为哪三类？
偶氮化合物类，如偶氮二异丁腈；过氧化物类，如过硫酸钾、双氧水、过氧化二苯甲酰等；氧化还原引发体系，如双氧水-硫酸亚铁、过硫酸钾-亚铁盐、过氧化环己酮-环烷酸钴。

12、控制自由基聚合产物聚合度的主要措施是什么？控制聚氯乙烯树脂相对分子质量的主要措施是什么？
温度、引发剂用量、单体浓度、相对分子质量调节剂用量。

控制聚氯乙烯树脂相对分子质量的主要措施是聚合温度。

13、控制自由基聚合共聚物组成的主要措施有哪些？
控制转化率的一次投料法、恒比点附近投料、补加活泼单体法。

14、各举一例说明阴、阳离子聚合在聚合物合成工业上的应用？
阴离子聚合：SBS、甲醛为原料合成聚甲醛、碱催化己内酰胺合成尼龙6、KOH催化有机硅聚合物、低顺式顺丁橡胶（制HIPS）、环氧乙烷开环合成聚醚
阳离子聚合：聚异丁烯、丁基橡胶（异丁烯与异戊二烯共聚物）、三聚甲醛为原料生产聚甲醛、氯化聚醚。

15、自由基聚合反应的四种实施方法是什么？各举一例说明其在聚合物合成工业中的应用。

本体聚合：有机玻璃；溶液聚合：聚丙烯腈；悬浮聚合：聚氯乙烯；乳液聚合：丁苯橡胶。

16、配位聚合最常用的催化剂的类型和化学组成是什么？配位聚合在聚合物合成工业上有何应用（举两例）？
Ziegler-Natta型引发剂。

主催化剂为Ⅳ~Ⅷ族过渡金属化合物，如TiCl4；助催化剂为Ⅰ~Ⅲ族金属有机化合物，如AlR3。

应用：高密度聚乙烯、等规聚丙烯、顺式1,4-聚丁二烯。

17、工业上，利用聚合物的化学反应制备的聚合物有哪些（至少四例）？
纤维素的化学改性（硝化纤维、醋酸纤维）、聚醋酸乙烯酯醇解制聚乙烯醇、聚乙烯醇与甲醛缩合生产聚乙烯醇缩甲醛。

聚乙烯氯化制氯化聚乙烯、聚氯乙烯氯化制氯化聚氯乙烯。

SBS加氢制SEBS，聚苯乙烯磺化制阳离子交换树脂，聚苯乙烯氯甲基化制阴离子交换树脂。

低顺式1,4-聚丁二烯在苯乙烯中进行溶液接枝聚合生产HIPS。

聚乙烯交联制交联聚乙烯、橡胶硫化制硫化橡胶等。

聚合物与添加剂的基本知识
18、什么是热塑性塑料和热固性塑料？
热塑性塑料：在特定的温度范围内，能反复加热软化、冷却硬化的塑料。

热固性塑料：在特定温度下，通过加热或添加固化剂等方法，在加工过程中，发生交联反应而转变体型结构的塑料。

19、热塑性通用塑料和工程塑料各有哪些主要品种？热固性树脂的主要品种有哪些？
通用塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等；
工程塑料：热塑性聚酯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚等；
热固性树脂：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯。

20、写出ABS树脂的结构简式，简述ABS的化学组成及各组分对性能的贡献
(CH2-CHC6H5)x(CH2-CH=CH-CH2)y(CH2-CHCN)z；丙烯腈单元赋予高强高；苯乙烯单元改善加工流动性能；丁二烯单元赋予良好的冲击强度。

21、有机硅聚合物的结构特征是什么？有哪些优异的性能？
主链为硅-氧键，侧基含有机基团。

弹性、耐热、耐寒性、电绝缘性、耐候性、耐臭氧性。

22、“水立方”是我国首个标志性膜结构建筑，其材质的中文名称和英文缩写是什么？理论上，该膜材料应具备哪些性能？
ETFE是乙烯和四氟乙烯的共聚物。

力学性能：轻质高强，抗拉强度高、韧性好、不易蠕变、耐穿刺等；
热性能：耐高低温，低温不易脆裂，高温下不变软、不发粘。

在较宽的温度范围内，保护良好的力学性能；优良的保温、隔热性能；
耐老化性能：耐热氧、紫外光老化，不易降解和变色；
耐化学介质性：耐酸、碱、盐溶液或气体的腐蚀，耐有机溶剂。

光学性能：透明；
阻燃性：不易燃烧，具有自熄性，燃烧时无熔融滴落，无有害气体放出。

安全与环保：无毒，易回收再利用；
表面性能：表面呈惰性，不易粘污，具有自洁性；
成型加工性能：熔体流动性好，易加工，可镀、可粘接等。

23、合成橡胶的主要品种有哪些（至少六种）？什么是热塑性弹性体？
丁苯、丁腈、氯丁、丁基、顺丁、乙丙、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯、硅橡胶。

热塑性弹性体（TPE）：指在室温下具有橡胶弹性、高温下又能像热塑性塑料那样熔融流动的一类材料。

24、为何大多数橡胶制品为黑色？
炭黑，是大多数合成橡胶有效的补强剂。

因此，添加炭黑有助于提高制品的强度。

不饱和橡胶的硫化胶分子链上带有一定数量的双键，光稳定性差，添加炭黑能提高制品的光稳定性。

25、高分子材料配方中使用的添加剂主要有哪些类？（至少八类）
增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、阻燃剂、润滑剂、着色剂、填充剂、增强剂。

26、什么是PVDC？其性能上最突出的优点、缺点和最主要的应用分别是什么？
聚偏二氯乙烯。

优点：阻隔性能；缺点：热稳定性差；主要用作肉食制品包装材料。

高分子材料成型技术的基本知识
27、高分子材料主要的成型方法有哪些？（至少六种）
挤出、注射、压延、流延、中空吹塑、热成型、模压、层压。

28、采用挤出成型方法，可以加工哪些类型的制品？
具有恒定截面积的连续型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆和涂层制品等。

P208
29、橡胶制品的生产过程，一般由哪四个步骤组成？
素炼、混炼、成型、硫化。

30、化学纤维的纺丝方法主要有哪两种？
溶液纺丝、熔融纺丝。