东华大学材料结构表征及其应用作业答案讲课稿
玻璃装饰技术 第二章 表面结构及性质 图文
石英玻璃： Si、O浓度：外表面－O－Si
钠钙玻璃： K、Si、O浓度：外表面－K－O－Si 浮法玻璃： 上表面－Na2O＞ SiO2 ＞CaO 下表面：微量 SnO、Sn
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玻璃表面化学成分
表面化学成分区别
K2O; Na2O; PbO; B2O; Sb2O3 等降低表面能，
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玻璃表面与碱的反应
机理： 三Si－O－Si三＋OH－＝三SiOH ＋三SiO－
非桥氧三SiO－群增大，结构破坏 相同PH值下，侵蚀：R＋＞R2＋溶液 玻璃成分－－碱侵蚀（T）
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各种玻璃的耐碱性
玻璃种类
95%高硅氧玻璃 硼硅酸盐玻璃 钠钙硅灯泡玻璃 电真空用铅玻璃 硼硅酸盐钨封接玻璃
灯泡、荧光灯
电子玻璃：
显像管壳，开关，封接材料
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2－5、硼硅酸盐玻璃的应用
仪器玻璃：
化学仪器，化学反应
瓶罐玻璃：
医用玻璃、盐水瓶、温度计
器皿玻璃：
炊具、烧锅
电真空玻璃：
闪光灯管、水银灯泡、可伐封接、 液晶面板
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2－5、铅玻璃的应用
水晶玻璃：
酒具、高脚杯、装饰器皿 按含铅量（低铅＜15%；中铅24－32%；高
第二章 表面结构及性质
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主要内容
无机非金属材料的化学组成 表面结构与表面的关系 表面结构的特征 表面的理化性质 主要玻璃的应用
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2－1、无机非金属材料的化学成分
普通玻璃材料：
主料：SiO2 B2O3 Al2O3 R2O RO
辅料：ZnO2 PbO
ZrO2
陶瓷材料
主料：Al2O3
微晶 玻璃
2.23~2.2 5
东华大学纺织材料学 共49页PPT资料
总数目：30多所纺织院校
东华大学简介
学校网址： 上海市松江区 东大论坛：在水一方waterdh/indexpage/201908
纺织学院介绍
分为纺织工程系、针织与服装工程系、纺织材料 与纺织产品设计系、纺织经济与贸易系、纺织计 算机应用系和非织造材料与工程系； 有国家重点学科‘纺织工程’，有上海市重点学 科‘纺织科学与工程’； 纺织学院有‘纺织工程’、‘纺织材料与纺织品 设计’ 2 个学科博士点。
但弹性和弹性恢复性较差、不耐强无机酸、易发 霉、易燃。
麻纤维
➢ 麻纤维的组成 麻纤维是单细胞物质，纺用麻纤维是多个单细胞纤 维由细胞间质粘合而成纤维束。 麻纤维由不同比例的纤维素、半纤维素、木质素和 其他成分构成，纤维素占大部分。 麻纤维的许多化学特性与棉相同。
第一讲 考研纺织专业介绍
纺织考研
纺织专业的优势
专业课内 容少
专业课知 识点较突 出
竞争压力 小
院校
东华大学 天津工业大学 西安工程大学 苏州大学 江南大学 青岛大学 浙江理工大学 武汉科技学院 中原工学院
北京服装学院 西南大学 嘉兴学院 绍兴文理学院 安徽工程科技学院 大连轻工业学院 五邑大学 上海工程技术大学 南通工学院
• 姚穆院士编 《纺织材料学》 第一版 • 于伟东教授编 《纺织材料学》 十一五规
划教材 第二版 • 姚穆院士编 《纺织材料学》 第三版 • 李亚滨编 《简明纺织材料学》
复习资料
• 历年真题资料 • 蒋素婵编 《纺织材料习题集》 • 每章后习题 • 各院校期末考试题和笔记
复习方法
• 理清思路 纤维大分子结构→纤维→ 纱线→织物
第二讲 纤维的分类及结构特点
纤维分类
➢ 纤维的定义 细度在微尺度，而长度比细度大千倍以上的细长物 质称为纤维。
东华大学纺织材料学7
锦纶
H [ NH（CH2）6NHCO（CH2）4 CO] n OH 锦纶66
特征基团：有极性集团-CONH- ；-NH2；COOH；
单基较长，无支链，属柔性基团
锦纶是柔曲大分子，空间呈平面锯齿形。
2、性质 （1）机械性质
断裂强度、屈曲强度较高，伸长大； 初始模量较低，断裂功大； 弹性好，耐磨性好，织物的保形性和挺 括性较差。 （2）吸湿染色性
（2）吸湿染色差 W=0.4%；不能采用常温染色。 易起静电，耐污性差
（3）热学性质 熔点高 255-265°C；耐热性和热稳定性 好
（4）光学性质 耐光性好，仅次于腈纶
（5）耐酸不耐强碱，不霉不蛀 （6）密度： 1.38 g/cm3
二、锦纶
1、结构
分子式： H湿性、染色性很差
热学性质：熔点低，耐湿热不耐干热
耐光性特别差，易老化
化学稳定性很好，耐酸、耐碱、耐其他 化学试剂
密度最轻：0.91g/cm3
六、氨纶（聚氨基甲酸酯）
1、结构
嵌段共聚物由具有柔性的不结晶的低分 子软链段（如聚酯或聚醚链段）和具有 刚性的结晶的硬链段（如二异氰酸酯） 共聚而成。
3)髓质层
存在于粗羊毛中；羊毛越粗，中腔髓质 层的比例越大，羊毛品质越低。
蚕丝：丝素外包有丝胶； 纵向平滑，截面为不规则三角形。
2. 性质
强度 伸长 初始模量 弹性 吸湿性 耐热性 耐微生物性 化学性质 比重（g/cm3） 特性
羊毛
蚕丝
小
较大
较大（25~-35%）
较小（15~25%）
小
较大
好
较差
180°,因为大分子内有氢键。 （3）空间形态：椅式结构
单基上的21个原子不在一个平面上。 1、3、5在下平面， 2、4、6在上平面； 两平面平行。
(99-05)东华大学纺织材料学历年真题及答案
中国纺织大学1999年硕士研究生招生考试试题招生专业：纺织工程考试科目：纺织材料学一、名词解释（每题3分）1．纤维的两相结构：纤维的微结构，同时存在结晶态与非晶态两种形式。
结晶态与非结晶态相互混杂的结构称为两相结构。
一般认为线型大分子上一部分链段形成晶体结构，一部分链段形成非晶态结构，一个纤维分子穿过很多微晶体，两相结构的模型有缨状微胞结构、2．：表示二级原棉，手扯长度为29cm，锯齿白棉。
3．纺织材料的耐疲劳性能：纺织材料在较小外力，长时间反复作用下，塑性变形不断积累，当积累的塑性变形值达到断裂伸长时，材料最后整体破坏的现象。
4．非织造布：由纤维层（定向或非定向铺置的纤维网或纱线）构成，也可再结合其他纺织品或非纺织品，经机械或化学加工而成的制品。
5．哈密尔顿转移指数M：衡量混纺纱中不同品种的纤维在截面上向外或向内颁布程度的指标。
6．变形丝：化纤原丝在热和机械作用下，经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈现蓬松性伸缩性的长丝纱，称为变形丝或变形纱。
包括高弹变形丝、低弹变形丝、空气变形丝、网络丝。
7．热机械性能曲线：高聚物受力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。
8．织物风格：（广义）织物本身所固有的物理机械性能作用于人的感觉器官（触觉、视觉、听觉）所产生的综合效应。
（狭义）织物的某种物理机械性能通过人手的触觉所引起的综合反应（手感）。
9．合成纤维和再生纤维：合成纤维是以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后，经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维，如涤纶、锦纶6、锦纶66、腈纶等。
再生纤维是以天然聚合物为原料，经过化学和机械方法制成的化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维，如粘胶纤维、铜氨纤维等。
10．克罗（Clo）值：在室温21℃，相对温度小于50%，气流为10cm/s（无风）的条件下，一个人静坐不动，能保持舒适状态，此时所穿衣服的热阻力为1克罗值。
CLO越大，则隔热，保暖性越好。
东华大学材料科学实验考试提纲.doc
电学性能按照导电性能区分，不同种类的材料都可以分为导体、半导体和绝缘体三大类。
区分标准 —般以106Q cm 和1012Q cm 为基准。
1、电阻与电阻率材料的电阻对分为体积电阻（RJ 与表面电阻（RJ ，相应的存在体积电阻率与表而电阻率。
体积电阻:在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极Z 间的 稳态电流Z 商；该电流不包括沿材料农面的电流。
在两电极间可能形成的极化忽略不计。
体积电阻率：在绝缘材料里曲的肓•流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体 积电阻。
表而电阻:在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电 流之商；该电流主要为流过试样表层的电流，也包括一部分流过试样体积的电流成分。
在两 电极间可能形成的极化忽略不计。
表血电阻率：在绝缘材料的表面层的肓•流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的 表面电阻。
体积电阻和表而电阻的试验都受下列因素影响：施加电压的大小和时间；电极的性质和尺 寸；在试样处理和测试过程中周围大气条件和试样的温度、湿度。
3 •导电高分子材料的分类分为结构型和复合型两类4. 常用导电填料：碳炭系列，金属系列，其他（无机盐）5. 渗滤现象（了解渗滤现象，讲义图1要认识其趋势）渗滤（percolation ）现彖和渗滤阈值图1所示的是典型的高分子导电复合材料的体积电阻率与导电填料含量的 关系。
可以看出复合材料的导电性不是随着炭黑含量的增加而成比例地增大的, 随着炭黑含量的增加，复合材料的体积电阻率起初略微下降，当炭黑含量增人到 某一临界值时复合材料的电阻率突然急剧减小，在一个很窄的区域内，炭黑含量 的略微增加会导致复合材料电阻率大幅度下降，这种现象通常称为“渗滤〃效应 （Percolation Effect ）,炭黑含量的临界值称为"渗滤阈值"（Percolation threshold ）。
在 突变之后，复合材料的体积电阻率随着炭黑含量的增加而下降的幅度又恢复平 缓。
东华大学纺织结构成型学3 课后习题答案
东华大学纺织结构成型学3 课后习题答案东华大学纺织结构成型学3-课后习题答案纺织结构成型学（3）课后习题第一章：纺织纤维结构与基本化学性能1.纤维内部结构层次存有哪些叙述？棉和麻纤维的分子结构单元与否相同？他们的逊于分子结构和形态结构有何优劣？可分为纤维的超分子结构和形态结构两个层次：超分子结构是指在分子结构的基础上，有多个分子聚集在一起，尺寸在超微观尺度的结构，其层次介于纤维形态结构和分子结构之间，描述了纤维的长链分子的排列状态、排列方向、聚集程度等；形态结构是纤维的超分子结构的基础上而形成的纤维分子的聚集体结构，即超微分子聚集体的再聚集结构。
棉和麻的分子结构单元都为纤维素。
超分子结构上：都可以用缨状原纤模型说明；棉纤维的结晶度为70%，麻纤维的为90%；麻纤维的取向度很高，接近于1，强度大形态结构上：棉纤维由棉籽细胞孵出，一个细胞发育成一根纤维，从里到外可以分成三个层次：胞腔，次生胞壁，初生胞壁；麻纤维就是茎秆韧皮层成分，单根麻纤维就是壁薄，两端半封闭，内有窄小胞腔的长条细胞。
2.描述纤维发生异向溶胀的现象，并解释产生原因。
天然纤维素纤维在浓碱中，由于钠离子的水合促进作用，在构成纤维素萨的同时，大量的水被带回纤维内部，并使纤维内部出现频繁热裂。
棉纤维的这种现象不仅出现在无定形区，也出现在部分结晶区。
蛋白质纤维在盐水溶液如蚕丝在浓氯化钙，硝酸钙溶液中会发生急剧收缩。
原因酪氨酸侧基与盐作用，破坏了酪氨酸中的羟基与其他基团形成的氢键，使蛋白质分子有空间热运动的自由。
3.纤维的染化性能主要由短萼同意？物理性能如何影响纤维染化性能？棉麻黏胶都就是维素纤维，它们稀释染料的速率为什么相同？由纤维的结晶度、取向度、形态结构、氧化剂的种类、酸的种类、ph值、温度、作用时间等决定。
染料，整理剂分子就可以步入单薄的无定形区和结晶区的边缘，无法步入密切的结晶区；价值观念度对染料，整理剂的影响不如结晶度显著，只要分子链间的空隙大于染料、整理剂的分子尺寸，染色整理就难展开；棉纤维初生胞壁的外皮（由果胶，油蜡质共同组成），并使棉纤维的欲水性，制约染整药剂扩散；羊毛表面鳞片层结构比较球状而且存有微小凹凸，使羊毛对水的润湿接触角小，难于染化处置；蚕丝的丝胶和杂质对蚕丝的染整也存有非常大的影响。
(99-05)东华大学纺织材料学历年真题及答案
中国纺织大学1999年硕士研究生招生考试试题招生专业：纺织工程考试科目：纺织材料学一、名词解释（每题3分）1．纤维的两相结构：纤维的微结构，同时存在结晶态与非晶态两种形式。
结晶态与非结晶态相互混杂的结构称为两相结构。
一般认为线型大分子上一部分链段形成晶体结构，一部分链段形成非晶态结构，一个纤维分子穿过很多微晶体，两相结构的模型有缨状微胞结构、2．：表示二级原棉，手扯长度为29cm，锯齿白棉。
3．纺织材料的耐疲劳性能：纺织材料在较小外力，长时间反复作用下，塑性变形不断积累，当积累的塑性变形值达到断裂伸长时，材料最后整体破坏的现象。
4．非织造布：由纤维层（定向或非定向铺置的纤维网或纱线）构成，也可再结合其他纺织品或非纺织品，经机械或化学加工而成的制品。
5．哈密尔顿转移指数M：衡量混纺纱中不同品种的纤维在截面上向外或向内颁布程度的指标。
6．变形丝：化纤原丝在热和机械作用下，经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈现蓬松性伸缩性的长丝纱，称为变形丝或变形纱。
包括高弹变形丝、低弹变形丝、空气变形丝、网络丝。
7．热机械性能曲线：高聚物受力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。
8．织物风格：（广义）织物本身所固有的物理机械性能作用于人的感觉器官（触觉、视觉、听觉）所产生的综合效应。
（狭义）织物的某种物理机械性能通过人手的触觉所引起的综合反应（手感）。
9．合成纤维和再生纤维：合成纤维是以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子作为原料制成的单体后，经人工合成获得的聚合物纺制成的化学纤维，如涤纶、锦纶6、锦纶66、腈纶等。
再生纤维是以天然聚合物为原料，经过化学和机械方法制成的化学组成与原高聚物基本相同的化学纤维，如粘胶纤维、铜氨纤维等。
10．克罗（Clo）值：在室温21℃，相对温度小于50%，气流为10cm/s（无风）的条件下，一个人静坐不动，能保持舒适状态，此时所穿衣服的热阻力为1克罗值。
CLO越大，则隔热，保暖性越好。
东华大学高分子材料大型实验报告(有机玻璃的合成制备及表征)
目录摘要 (2)一、前言 (3)二、实验计划 (4)三、实验目的 (5)四、实验原理 (6)五、实验原料 (7)六、实验仪器 (7)七、实验步骤 (8)1、制备（合成）步骤 (8)2、表征和测试 (10)八、实验数据处理 (14)1、PMMA的玻璃化转变温度 (14)2、PMMA的接触角 (15)3、PMMA的透光率 (16)九、实验结果与讨论 (18)1、实验结论 (18)2、讨论与思考题 (18)3、实验感想 (19)4、文献段落翻译 (20)十、参考文献 (21)有机玻璃的合成制备及表征摘要：本文以甲基丙烯酸甲酯为本体，在引发剂偶氮二异丁腈的引发下进行本体聚合，合成聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），即有机玻璃，其分子式为：-[-CH2-CH(CH3)(COOCH3)-]n-，然后用差示扫描量热仪（DSC）、全自动视频微观接触角测量仪、紫外可见分光光度计分别对该有机玻璃的结构及性质进行表征。
关键词：聚甲基丙烯酸甲酯；偶氮二异丁腈；合成；表征Synthesis and Characterization of PerspexAbstract: In this paper, poly (methyl methacrylate)(PMMA), perspex, has been synthesized as its bulk is the methyl methacrylate and its nitiator is the azodiisobutyronitrile. While the molecularformula of PMMA is -[-CH2-CH(CH3)(COOCH3)-]n-. Then the perspex was characterizedon the structure and properties of differential scanning calorimetry(DSC), contact anglegoniometer and UV-Vis spectrophotometer.Key words: Poly (methyl methacrylate); Azodiisobutyronitrile; Synthesis; Characterization一、前言有机玻璃（organic glass）是PMMA通俗的名称，又称作亚克力、压克力（acrylic），英文名称还有acrylic、perspex，其中acrylic是丙稀酸类以及甲基丙稀酸类化合物的总称；而perspex 则专指聚甲基丙稀酸树脂，即有机玻璃。
材料结构表征与应用ppt课件
固体样品探 测深度
约0.4~2nm（俄歇电 约0.5~2.5nm(金属 子能量50~2000eV范 及金属氧化物)；约 围内）（与电子能量 4~10nm(有机化合 及样品材料有关） 物和聚合物)。
28
X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）
XRD ，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱， 获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态 等信息的研究手段。
XRD可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相 成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、 含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。
10
三种组织分析手段的比较
扫描探针显微镜 扫描电子显微镜
观察倍率 ×10000000 ×1000000
×100000
×10000
光学显微镜
×1000
×100
分辨率
1000 0 10
1000 1
×10
100
10
1
0.1 ｎｍ
0.1
0.01
0.001 0.0001 μｍ
11
光学和电子显微镜
光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分 辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结 构信息的光学仪器
应力分析等； （2）相变过程与产物的X射线研究：相变过程中产物
（相）结构的变化及最终产物、工艺参数对相变的影 响、新生相与母相的取向关系等； （3）固溶体的X射线分析：固溶极限测定、点阵有序化 （超点阵）参数、短程有序分析等； （4）高分子材料的X射线分析：高聚物鉴定、晶态与非 晶态及晶型的确定、结晶度测定、微晶尺寸测定等。
东华大学应用化学《功能高分子及应用》课程作业(2)
48.什么是活性碳纤维？其制备工艺可归纳为哪三个主要阶段？答：活性碳纤维是以高聚物纤维为原料，经高温碳化和活化而制备的一种纤维状高效吸附分离材料。
49.什么是碳化得率？什么是活化得率？答：%100*%原料纤维的质量碳化纤维的质量）碳化得率（=%100*%原料纤维的质量活性碳纤维的质量）活化得率（=50.简述纤维素纤维碳化过程的化学结构变化。
答：通过对FTIR,XRD等一系列现代分析技术研究结果的总结，人们对纤维素纤维的碳化机理描述为四个反应阶段：第一阶段（25-1500C），吸附水分的物理脱水；第二阶段（150-2400C），纤维素化学脱水失去-OH，同时形成-C=O基团；第三阶段（240-4000C），脱离原子团反应。
纤维上的C-O-C和C-C键被破坏，析出H2O,CO,CO2 等，并进一步反应形成共轭C=C双键或芳香族核结构（四碳原子基团）；第四阶段（4000C以上），芳香族化。
由于脱氢，脱甲烷等反应的进行，芳香族核间大量结合；随之发展成类石墨片层的平面结构。
简述过程：物理脱水—化学脱水—脱离原子团反应形成共轭C=C双键或芳香族核结构—芳香族化形成石墨片层的平面结构。
51.简述聚丙烯腈纤维碳化过程中的结晶变化。
答：聚丙烯腈纤维碳化过程主要经历三个反应阶段：预氧化阶段，低温反应阶段（预氧化温度低于7000C）、高温反应阶段（7000C以上）。
简述过程：脱氢环化形成梯形高聚物—进一步环化形成类石墨平面结构—分子链交联碳网平面增大。
52.简述碳化-活化过程中的结晶结构变化。
答：采用XRD、金相显微镜等方法研究发现，粘胶纤维及粘胶接枝聚丙烯腈共聚物在升温碳化时，在250-3100C之间发生原纤维结晶的破坏和类石墨微晶生成的转变。
在活化反应过程中，纤维的结晶结构不仅没有破坏，而从XRD的结果来看，晶粒尺寸反而略有增大。
53.请从元素组成、表面化学官能团和体相结构三方面简述活性碳纤维的化学结构特点。
答：元素组成：活性碳纤维主要由碳原子组成，碳元素含量约80%以上，还含有微量氢（约0.4%-1.9%），少量氧（2%-20%），部分活性碳纤维还含有少量N、S等杂原子。
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“材料研究方法与测试技术”课程练习题第二章红外光谱法1.为什么说红外光谱是分子振动光谱？分子吸收红外光的条件是什么？双原子基团伸缩振动产生的红外光谱吸收峰的位置主要与哪些因素有关？答案：这是由于红外光谱是由样品分子振动吸收特定频率红外光发生能级跃迁而形成的。
分子吸收红外光的条件是：（1）分子或分子中基团振动引起分子偶极矩发生变化；（2）红外光的频率与分子或分子中基团的振动频率相等或成整数倍关系。
双原子基团伸缩振动产生的红外光谱吸收峰的位置主要与双原子的折合质量（或质量）和双原子之间化学键的力常数（或键的强度；或键的离解能）有关。
2.用诱导效应、共轭效应和键应力解释以下酯类有机化合物的酯羰基吸收峰所处位置的范围与饱和脂肪酸酯的酯羰基吸收峰所处位置范围（1735～1750cm-1）之间存在的差异。
芳香酸酯：1715～1730cm-1α酮酯：1740～1755cm-1丁内酯：～1820cm-1答案：芳香酸酯：苯环与酯羰基的共轭效应使其吸收峰波数降低；α酮酯：酯羰基与其相连的酮羰基之间既存在共轭效应，也存在吸电子的诱导效应，由于诱导效应更强一些，导致酯羰基吸收峰的波数上升；丁内酯：四元环的环张力使酯羰基吸收峰的波数增大。
3.从以下FTIR谱图中的主要吸收峰分析被测样品的化学结构中可能存在哪些基团？分别对应哪些吸收峰？答案：3486cm-1吸收峰：羟基（-OH）；3335cm-1吸收峰：胺基（-NH2或-NH-）；2971cm-1吸收峰和2870cm-1吸收峰：甲基（-CH3）或亚甲基（-CH2-）；2115cm-1吸收峰：炔基或累积双键基团（-N=C=N-）；1728cm-1吸收峰：羰基；1604cm-1吸收峰、1526cm-1吸收峰和1458cm-1吸收峰：苯环；1108cm-1吸收峰和1148cm-1吸收峰：醚基（C-O-C）。
1232cm-1吸收峰和1247cm-1吸收峰：C-N。
第三章拉曼光谱法1. 影响拉曼谱峰位置（拉曼位移）和强度的因素有哪些？如果分子的同一种振动既有红外活性又有拉曼活性，为什么该振动产生的红外光谱吸收峰的波数和它产生的拉曼光谱峰的拉曼位移相等？答案：影响拉曼谱峰位置的因素主要有：样品分子的化学结构和样品的聚集态结构。
影响拉曼谱峰强度的因素有：入射光的强度，入射光的频率，分子结构，分子数量或浓度，温度。
由于分子振动发生能级跃迁吸收红外光的频率与分子振动频率相等，而该分子振动形成的拉曼散射光的频率与入射光的频率之差即拉曼位移也与其振动频率相等，因此反映在谱图上就是同一种分子振动的红外光谱吸收峰的波数与其拉曼光谱峰的拉曼位移相等。
2. 从全方位角度（包括原理、谱图、仪器构造、谱图、制样和应用等）比较红外光谱法和拉曼光谱法的相同点和不同点答案：相同点：（1）红外光谱和拉曼光谱的产生都与分子振动有关；（2）红外光谱图和拉曼光谱图的横坐标都是以波数为单位；（3）影响红外光谱峰位置和拉曼光谱峰位置的因素相同。
不同点：（1）红外光谱是吸收光谱，而拉曼光谱是散射光谱；（2）红外光谱与分子振动引起的偶极矩变化有关，而拉曼光谱与分子振动引起的极化度变化有关；（3）红外光谱图的纵坐标是透光率或吸光度，而拉曼光谱图的纵坐标是光强度；（4）红外光谱图的横坐标是入射的红外光的频率，而拉曼光谱图的横坐标是入射光和拉曼散射光的频率之差，即拉曼位移；（5）红外光谱仪使用的光源是具有连续波长的中红外光，而拉曼光谱仪使用的是具有单一波长的可见光或近红外光；（6）红外光谱仪检测的是入射光方向透过样品的光，而拉曼光谱检测的是与入射光方向垂直的散射光；（7）红外光谱分析要求样品是厚度小于50μm的透明或半透明薄片，不含水，不能是黑色，不能装在玻璃容器中，而拉曼光谱分析对样品的尺寸、形状、颜色和透明度没有任何要求，可分析含水或黑色样品，样品可装在玻璃容器内；（8）红外光谱主要分析分子中的极性基团，而拉曼光谱主要分析分子中的非极性基团；（9）红外光谱主要分析高分子链中的特征基团，而拉曼光谱主要分析高分子的骨架链结构。
3. 为什么说与红外光谱法相比，拉曼光谱法研究碳材料结构有明显的优势？碳材料拉曼光谱图中常见的D峰和G峰对应的拉曼位移大致是多少？各归属于碳材料化学结构中的何种基团？G峰变强变窄意味着碳材料的结构发生了什么变化？答案：拉曼光谱法研究碳材料结构有以下优势：（1）由于碳材料多为黑色，对红外光产生强吸收，不适合做红外光谱分析，而拉曼光谱检测的是散射光，与样品颜色无关，因此适合做拉曼光谱分析；（2）碳材料的化学结构中主要含极性非常弱的C-C、C=C基团，这些基团的红外活性很弱，而拉曼活性较强，因此也适合做拉曼光谱分析。
D峰的拉曼位移大约为1330cm-1，G峰的拉曼位移大约为1580cm-1。
D峰归属于碳材料化学结构中的C-C基团，而G峰归属于碳材料化学结构中的C=C基团。
G峰变强变窄意味着碳材料的结构中C=C基团增多，而且逐渐形成了更多的石墨结构，分子链排列更加规整，由此形成的微晶尺寸更大。
第四章核磁共振波谱法1. 分子结构中处于不同化学环境的氢原子或碳原子产生核磁共振吸收的电磁波频率为何不同？为什么氢谱（1H NMR）和碳谱（13CNMR）中绝大部分谱峰都出现在参比物四甲基硅烷（TMS）谱峰的左边？导致1H NMR谱峰发生分裂的原因是什么？答：分子结构中处于不同化学环境的氢原子或碳原子的核外电子云密度不一样，导致它们的核外电子云对外加磁场H0产生的屏蔽效应即屏蔽常数σ不同，根据公式ω＝γ（1－σ）H0，因此它们产生核磁共振吸收电磁波的频率ω也不同。
由于硅（Si）的电负性比有机物中常见元素如C、O、N、H等的都要小，因此TMS中Si原子对直接相连的碳原子核外电子云及其碳原子连接的氢原子核外电子云的影响很小，因此TMS中氢原子或碳原子核外电子云的屏蔽常数σ比绝大部分有机物中相应原子的σ都要大，这样有机物中氢原子或碳原子的化学位移一般都比TMS中碳原子或氢原子的化学位移大，结果造成氢谱和碳谱中绝大部分谱峰都出现在TMS 谱峰的左边。
导致1H NMR谱峰发生分裂的原因是相邻碳上氢原子之间的自旋偶合作用。
2. 用教材中公式（3－21）、（3－22）和（3－23）和表3－4、表3－5和表3－6计算对氯甲基苯乙烯分子中所有H原子的化学位移（以氘代氯仿为溶剂），计算结果标在它的分子式上。
如何用1H NMR来研究该单体产生聚合反应的动力学？对氯甲基苯乙烯产生聚合反应过程中，连在双键碳上氢原子的1HNMR 谱峰面积逐渐减小，其它氢原子的谱峰面积应该不变，因此可用连在双键碳上3个氢原子的谱峰面积与苯环上四个氢原子的谱峰面积之比，或用连在双键碳上3个氢原子的谱峰面积与氯甲基中两个氢原子的谱峰面积之比来计算聚合反应的转化率，从而研究该单体的聚合反应动力学。
3. 以下是某种聚合物以氘代氯仿为溶剂测得的宽带去偶碳谱（13C NMR ）、DEPT90碳谱和DEPT135碳谱（注：同一种碳在三个谱图中的化学位移略有差别），根据这三张谱图首先判断1－9谱峰中哪个是溶剂的碳峰，再判断余下8个谱峰分别代表聚合物结构中的哪种碳原子以及它们分别可能处于哪种化学环境或基团中？ 7.384.715.61 5.186.637.387.277.27宽带去偶碳谱5 1 2 3 46 789DEPT90碳谱DEPT135碳谱答案：谱峰6：溶剂碳峰谱峰1：季碳，可能处于碳化二亚胺（-N=C=N-）或甲亚胺基团中。
谱峰2：季碳，可能处于苯环中谱峰3－5：叔碳，可能处于苯环中谱峰7：仲碳，可能处于-CH2O-化学环境中谱峰8：季碳，可能处于－C－N＝化学环境中谱峰9：伯碳，可能处于CH3-C 化学环境中第五章裂解气相色谱－质谱联用分析法1. 简述用裂解气相色谱－质谱联用分析法分析高分子链结构的原理。
为什么说选择合适的裂解温度对准确分析高分子链结构很重要？答案：高分子材料样品首先在一定温度的裂解器中裂解形成分子量较小的碎片，然后通过气相色谱进行分离，分离后的小分子碎片再进入质谱中分析它的化学结构，最后根据所有小分子碎片的化学结构推断高分子的链结构。
裂解温度太低，形成的裂解产物中有的分子量大，沸点高，难以通过气相色谱进入质谱，由于质谱检测到的裂解产物种类少，不利于推断高分子材料的链结构；若裂解温度太高，形成的大多是分子量很小的裂解产物，种类偏少且不具有特征性，也难以推断高分子材料的链结构。
因此选择合适的裂解温度对准确分析高分子链结构很重要。
2. 用学过的高分子化学知识解释为什么聚甲基丙烯酸甲酯在高温下裂解形成的是单体，而聚氯乙烯形成的不是单体而是苯。
答案：根据高分子热降解机理，影响高分子热降解产物的主要因素是热解过程中自由基的反应能力（即稳定性），及参与链转移反应的氢原子的活泼性。
如高分子链裂解后生成的自由基被取代基所稳定，一般按解聚机理进行裂解，形成的产物就是单体。
如聚甲基丙烯酸甲酯就是按照解聚机理进行裂解，因为它的分子链末端受热断裂后形成的自由基被取代的甲基和酯基所稳定。
而对侧基以杂原子与主链碳原子相连的高分子，由于碳原子与杂原子之间的键能较弱，因此在受热的情况下易发生侧基脱除的消除反应，在主链上形成碳碳不饱和键。
如聚氯乙烯，受热发生脱除HCl的消除反应，形成碳碳双键。
当相邻的三个碳碳双键形成共轭结构后，主链发生断裂形成稳定性较高的产物苯。
4.用红外光谱法、拉曼光谱法、核磁共振波谱法和裂解气相色谱－质谱联用分析法分析高分子链结构各得到哪些信息？答案：红外光谱法主要获得高分子链中含有哪些极性基团的信息；拉曼光谱法主要获得高分子链的骨架结构信息；核磁共振波谱法主要获得高分子链中碳原子和氢原子的化学环境信息，进而可推断高分子链的重复单元结构和序列结构；裂解气相色谱－质谱法可获得高分子链的重复单元结构信息以及序列结构信息。
第六章扫描电子显微镜－X射线能谱法1. 二次电子和背散射电子是如何产生的？它们的产率主要与什么因素有关？二次电子像和背散射电子像分别反映样品什么信息？答案：二次电子是被入射电子轰击出来的样品核外电子，背散射电子是被样品中原子反射出来的一部分入射电子；二次电子产率主要与入射电子束和样品表面法线方向所形成的夹角有关，背散射电子产率主要与样品中原子的原子序数有关。
二次电子像反映样品的表面形貌信息，而背散射电子像反映样品表面化学组成分布的信息。
2.特征X射线是如何产生的？利用特征X射线能得到样品哪些信息？答案：样品中原子的内层电子被入射电子轰击出来后，相邻外层能量较高的电子会迅速发生跃迁，填补内层电子空位。
由于原子内外层电子存在能量差，因此外层电子跃迁到内层的过程中会释放具有特定能量或波长的X射线。
利用特征X射线可判断样品表面含何种元素及其相对含量。