东华大学材料结构表征及其应用作业答案

合集下载

东华大学苏州大学江南大学考研纺织材料学试题及答案

东华大学苏州大学江南大学考研纺织材料学试题及答案

东华大学苏州大学江南大学考研纺织材料学试题及答案一名词解释1.吸湿微分热:纤维吸着一克水,放出热量;2.松弛:受力恒定,变形随时间延长的现象;3.品质长度:试样中长度超过主体长度的那部分纤维的重量加权平均长度;4纬密:经向,单位长度纬纱根数。

5.滑脱长度:纱线受力断裂,从断面中抽出的最长纤维的长度;6.327B:指3指锯齿白棉,手扯长度为27mm,马克隆直B级;7.极限氧指数:氧气体积/(氧气体积+氮气体积);8.结晶度:结晶区占整个材料的体积,百分比;9、热定型:温度大于玻璃化温度,外力作用下变形,保型冷却,变形固定;10、回潮率:水重/干重,百分率;二、简答题1、纺织纤维是如何分类的?答:天然,化学纤维,略向下展开;2、纤维的长度和细度对纱线性能有何影响?答:越长越细,纱线强力,高细度小,均匀度好;3、试述影响纤维吸湿的机制及理由。

答:亲水性基团,表面积,空洞,结晶度,伴生物;温度,湿度,大气压;4、不同吸湿性的纤维吸湿后力学性质有何变化?并解释。

答:吸湿上升强力下降,伸长上升,刚度下降(棉麻例外);5、讨论加捻对纱线结构和性能的影响。

捻缩;长度,直径;强力先上升,后下降;伸长增加;6、画出纱线变异——长度曲线,并作说明。

答:7、织物的透通性包含什么方面内容?透气,透汽,透湿,透水;8、介绍织物起毛起球的过程。

毛茸产生,茸球的形成,茸球脱落。

三、问答题(4×10=40分,任选4题)1、试比较常见纤维素纤维在结构和性能上的异同点。

纤维素纤维→棉、麻、粘胶结构→大分子结构,超分子结构,形态结构。

性能→机械,湿,热,光电,化学2何谓羊毛的缩绒性?分析其产生的机理,防止缩绒性有何方法?羊毛,集合体,毡化机理内因;鳞片;卷曲;弹性外因:热湿;机械外力树脂法;氯化法。

3、纤维受热时,力学状态发生变化或转变的基本机理及解释。

力学三态,热转变点;从大分子链段冻结,大分子运动角度解释。

4、纺织纤维在加工和使用过程中为何会产生静电现象?说明纤维带静电的危害。

2021,2021东华大学纺织材料学真题名词解释答案

2021,2021东华大学纺织材料学真题名词解释答案

2021,2021东华大学纺织材料学真题名词解释答案20211、纳米:纳米:长度单位,一微米为千分之一毫米,一纳米等于千分之一微米。

相当于发丝的十万分之一,没有技术属性。

)2、短/短(S/S)及短/长(S/F)复合纺纱:利用两种或两种以上不同性状的单纱或长丝束加工成的一根纱线。

具有复合效应及特殊的外观。

有不同种类短纤的并合及长丝与短纤纱的并合。

3、织物的耐久性:一般是指材料与使用寿命有关的力学、热学、光学、电学、化学、生物老化等性质,还涉及织物形态、颜色、外观的保持性,即织物性状的持久与稳定。

狭义的耐久性是指力学性质的持久与稳定。

4、纤维的形态特征及原纤:纤维的形态特征:指纤维长短、粗细、截面形态、卷曲和转曲的表达和测量,是纤维性状定量描述的基本内容,也是确定纺织加工工艺参数的先决条件。

原纤:纤维是柔软的细长物,其微细结构的基本组成单元大多为细长纤维状的物质,统称为原纤。

5、品质长度及短绒率:品质长度(右半部平均长度):比主体长度长的那部分纤维的平均长度。

短绒率:某一界限以下的纤维所占的百分率(表示长度整齐度的指标)。

6、针织物的未充满系数:δ为线圈长度与纱线直径的比值。

可以表示织物在相同排列密度条件下,因纱线粗细对针织物稀密程度的影响。

未充满系数越大,说明织物线圈全部面积中被纱线直径所覆盖的面积越小,即织物越稀疏。

7、各向异性:材料在各个方向的力学和物理性能呈现差异的特性。

8、接触角及浸润滞后性:接触角:气-液切面与固-液界面间含液体的夹角。

浸润滞后性:固体表面第一次浸润和第二次浸润间存在的差异,且第一次浸润角恒大于第二次浸润角。

9、混纺织物:混纺织物:是以单一混纺纱线织成的织物。

10、纺织材料的耐热性及热稳定性:纺织材料的耐热性:纤维经热作用后力学性能的保持性;纺织材料的热稳定性:指纤维在热作用下的结构形态和组成的稳定性。

20211、分子间引力:纤维大分子间的作用力与大分子链间的相对位置,链的形状、大分子排列的密度及链的柔曲性等有关。

材料结构分析试题及答案

材料结构分析试题及答案

材料结构分析试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料科学中,X射线衍射分析可以用来确定材料的:A. 化学成分B. 晶体结构C. 表面形貌D. 热处理状态答案:B2. 透射电子显微镜(TEM)主要用于观察材料的:A. 宏观结构B. 微观结构C. 表面形貌D. 宏观形貌答案:B3. 扫描电子显微镜(SEM)可以提供材料的:A. 化学成分分析B. 晶体结构分析C. 表面形貌分析D. 内部结构分析答案:C4. 原子力显微镜(AFM)通常用于研究材料的:A. 宏观形貌B. 微观形貌C. 晶体结构D. 化学成分答案:B5. 利用X射线衍射可以测定材料的:A. 密度B. 弹性模量C. 晶格常数D. 电导率答案:C6. 材料的热分析技术中,差示扫描量热法(DSC)主要用于研究材料的:A. 热稳定性B. 热导率C. 热膨胀系数D. 热电效应答案:A7. 通过光学显微镜观察材料的:A. 微观结构B. 宏观结构C. 表面形貌D. 晶体结构答案:B8. 利用红外光谱分析可以确定材料的:A. 晶体结构B. 化学成分C. 表面形貌D. 热处理状态答案:B9. 核磁共振(NMR)技术通常用于研究材料的:A. 晶体结构B. 化学成分C. 表面形貌D. 微观结构答案:B10. 利用电子探针显微分析(EPMA)可以确定材料的:A. 晶体结构B. 化学成分C. 表面形貌D. 热处理状态答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 在材料科学中,_________是一种用于分析材料晶体结构的常用技术。

答案:X射线衍射2. 透射电子显微镜(TEM)的分辨率通常比_________高。

答案:光学显微镜3. 扫描电子显微镜(SEM)的成像依赖于电子束与材料相互作用产生的_________。

答案:二次电子4. 原子力显微镜(AFM)的工作原理是基于探针与样品表面的_________。

答案:原子间相互作用力5. 差示扫描量热法(DSC)可以测量材料在加热或冷却过程中的_________变化。

东华大学织物组织与结构课后答案

东华大学织物组织与结构课后答案

东华大学织物组织与结构课后答案
1、纤维内部结构层次有哪些描述?棉和麻纤维的分子结构单元是否相同?他们的超分子结构和形态结构有何异同?
答案: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;棉纤维的结晶度为百分之70,麻纤维的为百分之90;麻纤维的取向度很高,接近于1,强度大形态结构上:棉纤维由棉籽细胞长成,一个细胞发育成一根纤维,从里到外可分为三个层次:胞腔,次生胞壁,初生胞壁;麻纤维是茎秆韧皮层成分,单根麻纤维是壁厚,两端封闭,内有狭窄胞腔的长条细胞。

2、描述纤维发生导向溶胀的现象,并解释产生原因。

答案:天然纤维素纤维在浓碱中,由于钠离子的水合作用,在形成纤维素纳的同时,大量的水被带到纤维内部,使纤维内部发生剧烈溶胀。

棉纤维的这种现象不仅发生在无定形区,也发生在部分结晶区。

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。

东华大学材料结构表征及其应用作业答案

东华大学材料结构表征及其应用作业答案

“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。

(99-05)东华大学纺织材料学历年真题及答案

(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。

近几年东华大学纺织材料学试题及答案

近几年东华大学纺织材料学试题及答案

近几年东华大学纺织材料学试题及答案2001年一、名词解释(30分)1、织物的舒适性织物服用性能之一,是指人们在穿着时的感觉性能。

狭义的舒适性是指在环境-服装-人体系列中,通过服装织物的热湿传递作用,经常维持人体舒适满意的热湿传递性能。

隔热性、透气性、透湿性以及表面性能对舒适性影响很大。

广义的舒适性除了包括上述屋里因素外,还包括心理、生理因素。

2、变形纱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、网络丝等。

3、织物的悬垂性:织物因自重下垂时的程度和形态4、机织物的紧度和针织物的未充满系数紧度-纱线的投影面积占织物面积的百分比,本质上是纱线的覆盖率或覆盖系数。

未充满系数:δ=线圈长度/纱线直径,可表示纱线粗细不同时的针织物稀密程度;δ越大,说明针织物越稀疏。

5、捻系数表示纱线加捻程度的指标之一,可用来比较同品种不同粗细纱线的加捻程度。

捻系数与纱线的捻回角及体积重量成函数关系。

特数制捻系数at=Tt Nt;Tt特数制捻度(捻回数/10cm),Nt特(tex) 公制捻系数at=Tm/Nm;Tm公制捻度(捻回数/m),Nm公制支数(公支),捻系数越大,加捻程度越高。

6、羊毛品质指数沿用下来的指标,曾表示该羊毛的可纺支数,现表示直径在某一范围的羊毛细度。

支数越高,纤维越细,可纺纱支数越高。

7、玻璃化温度非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的温度。

8、吸湿滞后性同样的纤维在一定的大气温湿度条件下,从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡,两种平衡回潮率不相等,前者大于后者,这种现象称之。

9、蠕变与应力松弛蠕变:指一定温度下,纺织材料在一定外力作用下其变形随时间而变化的现象。

应力松弛:在一定温度下,拉伸变形保持一定,纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的现象称为应力松弛。

10、高聚物热机械性能曲线:高聚物受力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。

2015东华大学《纺织材料学》考研试题参考答案详解

2015东华大学《纺织材料学》考研试题参考答案详解

东华大学2015硕士学位研究生招生考试试题(参考答案)考试科目:001-883纺织材料学答题说明:1 解答“名词对”题时,在分别解释好两个(或三个)名词后,一定要说明它们之间的关系,5分的题中有1分是给名词之间的关系的;2 名词之间的关系可能包括因果关系、平行关系、包含关系、大小关系、无关等,要从名词的针对的对象、关注点、反应的作用等角度将之描述清楚;3 回答名词解释时,下定义要精准,学会用图形、数据和符号进行表达,适当结合语言表达;4 当一个名词不能进行精准表达时,可采用“取全”的方法,将该名词可能包含的内容都罗列出来;5 回答问答题时,不要纠结于不会的题,每年的考题的问答中都会涉及纤维、纱线、织物的结构、性能、特征、特点等,既涉及理论也涉及实用,可能会遇到不会的问答题,此时要先回答会答的题目。

对于完全不会的题,也不要放弃,要从你所知道的最根本的概念说起,回到最本质的物理概念,去推导结论,把能说的都说上,但不要乱说、瞎说。

这样也给判卷者给分的理由;6 回答问题要抓住重点,简单明确,主体突出。

要理解问题在考你什么,要把关键词说出来。

比如如果问你影响织物性能的因素,就应当从纤维、纱线、织物的结构、性能,环境条件(温度、湿度、大气压)及测试方法、条件与测试参数(拉伸速度、试样长度、预加张力、测试原理)等角度全面回答;如果要你回答影响束纤维强力的因素,考察的关键在于“断裂不同时性”,则主要从纤维的长度分布、测试根数、纤维排列平行度等角度回答问题,至于纤维结构与性能,测试环境和测试条件等因素则不作为主要回答内容;7 回答问题时,对于不明确的东西,不要简单作是非判断,比如好坏、高低、越大越好、越来越大,……等。

一、名词解释(每小题6分,共60分)1、纺织材料的结构与性能(重复2014年考题)纺织材料是指纤维及其制品,具体表现为纤维、纱线、织物及其复合物。

纺织材料的结构是指纤维及纤维制品间的几何排列和相互作用,比如纤维材料的分子组成与结构、大分子的聚集态结构及纤维的形态结构,纱线材料中纤维、单纱的排列、转移与缠绕等结构,织物中纤维、纱线的交织、线圈穿套及成网加固结构等。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

“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。

相关文档
最新文档