名词解释
第一章 概论 P .26
7. 写出下列高分子的重复单元的结构式:
(1) PE;(2) PS;(3) PVC;(4) POM;(5) 尼龙-6; (6) 涤纶 PET (聚对苯二甲酸乙二酯)
CH 2
解:(1)
CH 2
CH 2
CH 2
(2)
O
CH
*聚合度(DP ):尼龙-66 有两个结构单元,DP=2n
14、平均相对分子质量为100万的超高相对分子质量PE 的平均聚合度是多少? 解:DP =100×10000/28=35700
主链(Main Chain):构成高分子骨架结构,以化学键合的原子集合。
侧链或侧基(Side Chain or Side Group ):连接在主链原子上的原子或原子几何,又称支链。支链较小,称为侧基;可以较大,称为侧链。 单体(Monomer ):通常将生成高峰自的那些低分子原料称为单体。 结构单元(Structural Unit):由一种单体分子通过聚合反应而进入聚合物重复单元的那一部分。
重复单元 (Repeating Unit):大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单位。 单体单元(Monomer Unit):与单体的化学组成完全相同只是化学结构不同的结构单元。 聚合度(DP ):聚合物分子中,结构单元的数目叫聚合度。
合成题/计算题
第三章 链式聚合反应
单体对聚合机理的选择
自由基聚合:基元反应:链引发(反应最慢),链增长(快),链终止(偶合/歧化终止,双基终止)
P .150
5.自由基聚合时,转化率和相对分子质量随时间的变化有何特征?与聚合机理有何关系? 解:(一开始大,随着时间变大,变化不大)自由基聚合时,引发剂是在较长时间内逐渐分解释放自由基的,因此单体是逐次与 产生的自由基作用增长的,故转化率随时间延长而逐渐增加。而对产生的一个活性中心来说,它与单体间反应的活化能很低,kp 值很大,因此瞬间内就可生成高聚物。因此,从反应一开始有自由基生成时,聚合物分子量就很大,反应过程中任一时刻生成的聚合物分子量相差不大。
机理
下列单体适合于何种机理聚合:自由基聚合,阳离子聚合或阴离子聚合?并说明理由。 CH2=CHCl, CH2=CHCN,CH2=C(CN)2, CH2=C(CH3)2, CH2=CHC6H5, CF2=CF2, CH2=C(CN)COOR, CH2=C(CH3)-CH=CH2 ,CH2=CHCH3
1. CH2=CH-Cl,氯原子的诱导效应和共轭效应作用相反,且均较弱,所以离子聚合困难,
只能自由基聚合。
2. CH2=CH-CN,氰基为吸电子基团,可降低双键的电子云密度,可进行阴离子和自由基聚合,在一定条件下还可进行陪位聚合。
3. CH2=CH(CN)2,两个氰基的诱导吸电子作用过强,只能进行阴离子聚合。
4. CH2=C(CH3)2,两个甲基能产生较强的给电子效应,可进行阳离子聚合。在一定条件下
可发生配位聚合。 5. CH2=CH-C6H5,共轭体系,π电子流动性大,易极化,可发生自由基、阴离子、阳离子
聚合。 6. CF2=CF2,四个氟原子均产生吸电子诱导作用,但结构对称,机化度小,同时氟原子体积小,可发生自由基聚合。
7. CH2=C(CN)COOR,两个吸电子基产生很强的吸电子诱导作用,只可进行阴离子聚合。
8. CH2=C(CH3)CH=CH2,共轭体系,π电子流动性大,发生自由基、阴离子、阳离子聚合。
9. CH2=CHCH3,甲基可产生供电超共轭效应,但强度不大,同时聚合产生的烯丙基自由
基稳定,不会增长为大分子,故不发生自由基和离子聚合,只在特殊的络合引发剂作用下进行配位聚合。
*引发剂在最终聚合物上有多少片段
32、以四氢呋喃为溶剂,正丁基锂为引发剂,使500 kg苯乙烯聚合,要求生成聚合物的分子量为104000,问应加多少重量的正丁基锂?
解:n =(104000/104)=1000
(104000/64)=(500/X)X=0.3077 kg =307.7 g
36、有一正在进行聚合反应的苯乙烯聚合体系,请用最直观、方便的实验方法判断该体系是 自由基、阳离子还是阴离子聚合类型。
答:①若反应液呈深蓝(紫)或红色,则反应为阴离子聚合。
②在体系中投入DPPH ,反应终止则为自由基聚合,否则为离子型聚合;若为离子型聚
合,在体系中通入CO2,若反应终止为阴离子聚合,无变化则为阳离子聚合。
计算题
第四章 逐步聚合反应
缩聚类型 :
1:按反应热力学分类:(1)平衡缩聚(2)不平衡缩聚
2:按生成聚合物的结构分类:(1)线型缩聚(2)体型缩聚 3:按参加反应的单体种类分类:(1)均缩聚(2)混缩聚(3)共缩聚 4:按反应中形成的键分类:聚酯化反应、聚酰胺化反应、聚醚化反应 P .155 官能团之间的反应逐步进行 逐步聚合的类型:(1)缩聚反应 (2)逐步加成聚合 相对分子质量随t 的升高而增大 t
c
反应程度p(定义) :参加反应的官能团数(N 0-N )占起始官能团数N 0的分率。(为了表示反
应到底进行了多少)
*公式
官能团非等当量
1写结构 ○
2算聚合度 ○
3根据公式 ○
P .193
7、用等物质的量的己二胺与已二酸制备尼龙66, 应加多少乙酸才能在反应程度达99.7%时, 得到分子量为16000的聚合物?
9、等物质的量二元醇和二元酸经外加酸催化缩聚,试证明从开始到p=0.98所需的时间与p 从0.98到0.99的时间相近。(计算自催化和外加酸聚酯化反应时不同反应程度p 下Xn 、[c]/ [c]0与时间t 值的关系,用列表作图说明。)
16、计算下列单体混合后反应到什么程度必然成为凝胶。 (a )苯酐和甘油等摩尔比; (b )苯酐:甘油=1.5:0.98;
(c )苯酐:甘油:乙二醇=1.5:0.99:0.002; (d )苯酐:甘油:乙二醇=1.5:0.5:0.7
解:(a )苯酐官能度为2,甘油官能度为3,等摩尔比,所以有:
第五章 聚合物的化学反应
聚合物化学反应的影响因素:
1、 物理因素:结晶性、溶解性、温度
1邻近基团效应(位阻效应、静电效应)2官能团孤立化效2、 化学因素:高分子效应
应(概率效应)>
*用聚合物相似转变成聚合物
P .200
1、引入新基团:经过适当的化学处理在分子链上引入新基团。
2、基团的转化:通过适当的化学反应将聚合物分子链上的基团转化为其他基团,常用来对聚合物进行改性。
*聚合度变小的化学转变——聚合物的降解
P .212
老化:聚合物在使用过程中收物理-化学因素综合的影响,物理性能变坏,这种现象称为老化,其中主要反应也是降解,有时也有可能伴有交联。
水解、化学降解和生化降解
热降解:聚合物在单纯热的作用下发生的降解反应,主要有(降解方式)无规则断链、解聚、侧基脱除三类。
第六章 聚合物的结构
高分子链的二级结构
1、 高分子链的内旋转构象子链总体卷曲的形态。(内旋转只能改变构象) 2、 高分子链的柔顺性P .227 影响因素
高分子链由于内旋转能够不断改变其构象的性质称为柔顺性。这是高聚物的许多性能不同于低分子物质的主要原因。柔性相反的概念是刚性。高分子链柔性或刚性的大小,主要取决于结构因素。
1、 主链结构:-Si-O- > -C-O- > -C-C-
1主链全部由单键组成的高分子一般柔顺性较好; ○
2主链含芳环或杂环时,由于芳环不能内旋转,使可旋转的单键数目减少, ○
所以这类分子链柔顺性较差,芳环越多柔顺性越差。 3双键:共轭~变差;非共轭~变好。 ○
2.侧基:
1对于非对称性取代,侧基的极性越大或数目越多,相互作用力越大,分子链内旋转受 ○
阻,柔性变差。另一方面,侧基的体积越大,空间位阻越大,内旋转也越困难,柔性也越 差;
2对于对称取代,偶极矩抵消了一部分,整个分子极性减小,柔性增加。 ○
3.分子链的长短:一般分子链越长,构象数目越多,链的柔性越好。
4、分子内和分子间作用力:氢键,结晶,交联柔性差,刚性大。
除分子结构的影响以外,温度、外力等外界因素也会影响柔顺性:温度越高,柔性越大,另一方面外力作用速度越慢,柔性越容易显示出来。
P .256 *比较柔顺性
Tg 玻璃化转变温度
*比较柔顺性
1、 聚乙烯 2、聚氯乙烯
单键构成结构 多—X 取代的侧链。侧链对聚合物的柔顺性 (对称柔顺性好)非对称取代且—Cl 有电荷效应
3、聚丙烯腈 4、聚异戊二烯
—CN 极性比—Cl 强(吸电子) 柔顺性更差 非共轭双键
5、聚对苯二甲酰胺
含两个苯环,柔顺性差
柔顺性从大到小排序为: 4 > 1 > 2 > 3 >5
高分子链的三级结构
1、 结晶结构(常见类型:球晶、单晶、串晶)
(1)单晶:一般聚合物的单晶只能从极稀溶液(质量浓度小于0.01wt%)中缓慢结晶而成。
(2)球晶:从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。 (3)串晶:形成于外力下。
2、 结晶能力影响(什么聚合物易结晶?)
有化学结构和结合结构的对称性/规整性(有序性)才能结晶;柔顺性是结晶生长时链段向结晶表面扩散并排列所必须的。
P .256
13、将下列两组聚合物的结晶难易程度排列成序。
(1)PE , PVC , PS;
(2)聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚间苯二甲酸乙二醇酯,聚己二酸乙二醇酯。 答:(1)PE > PVC > PS
(2)聚己二酸乙二醇酯 > 聚对苯二甲酸乙二醇酯 >聚间苯二甲酸乙二醇酯
15、聚乙烯和聚丙烯都是有一定刚性的半透明塑料,为什么65%乙烯和35%丙烯的共聚物却是柔软且透明的橡胶?
答:它是无规共聚物丙烯上的甲基在分子链上是无规则排列,因此不能结晶,所以得到可以是柔软且透明的橡胶。
第七章 聚合物性质
溶液性质 P .309
4、指出下列结构的聚合物,其溶解过程各有何特征?
(1) 非极性非晶态聚合物;
(2) 非极性晶态聚合物; (3) 低交联度的聚合物
解(1)非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂;
(2)非极性晶态聚合物难溶,选择溶度参数相近的溶剂,且升温至熔点附近才可溶解; (3)低交联度聚合物只能溶胀而不能溶解。
热性质:形变温度曲线
三态:①玻璃态:硬而脆Tg 以下 ②高弹态:Tg ~ Tf 橡胶 ③粘流态:Tg 以上 材料加工而言
P .311 作业30,33
玻璃化转变:①Tg :对于塑料,Tg 是使用最高的温度; 对于橡胶,Tg 是使用最低的温度。
影响Tg 的因素:化学结构(柔顺性越好,玻璃转变温度越低。);相对分子质量增加,Tg 增加。 ②Tf :是加工的最低温度。高分子熔体是非牛顿流体;流动时伴有高弹形变。
力学性质: 1、应力应变曲线
①弹性形变
②屈服点
③大形变—强迫高弹形变P .313 ④应变硬化 ⑤断裂
玻璃态聚合物拉伸时的应力-应变曲线图
软而脆—聚合物凝胶;
硬而脆—聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛塑料; 硬而强—硬聚氯乙烯;
软而韧—橡胶、增塑聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯; 硬而韧—尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯、醋酸纤维素。
聚合物的应力—应变曲线类型
2、材料粘弹性:力学性质随时间变化的现象称为力学松弛活粘弹性现象。
粘弹性现象包括:蠕变、应力松弛两类静态力学行为和滞后、内耗两类动态力学行为。
P .311
30、玻璃化转变的机理如何?说明塑料、橡胶、合成纤维的使用温度上限对应什么转变? 答:(1)玻璃化转化机理为自由体积理论,自由体积理论认为聚合物的体积是由两部分组成:高分子链本身所占的体积和高分子链间未被占据的空隙。高分子链间未被占据的空隙称自由体积。自由体积是分子链进行构象转变和链段运动所需的活动空间。 当聚合物冷却时,自由体积逐渐减小,当达到某一温度时,自由体积收缩到最低值,聚合物的链段运动因失去活动空间而被冻结,聚合物进入玻璃态。
(2)塑料、橡胶、合成纤维的使用上限温度分别对应Tg 、Td 、Tm
33. 比较以下聚合物的Tg ,并简要说明理由
1、 2、 3、
4、 5、
答: Tg 排列顺序:5
51、强迫高弹形变产生的原因和条件是什么?
答:在外力作用下,玻璃态聚合物中本来被冻结的链段被强迫运动,使高分子链发生伸展,产生大的形变。
填空题
1. 无规结团、折叠链。螺旋链等。
2. 3. 分子间作用力:①氢键 ②结晶 ③交联
4. 5. 6. 聚合物的取向一般有两种方式:
7. 取向的应用:8. 9. 10. 11.
12. 13. 材料受力方式主要有三种基本类型:14. 聚合物在电场下会发生一下几种极化:
姚顺嵩
高分子科学简明教程期末复习
简答题
1、 怎样保证纤维既有较高的强度又有较好的弹性?
答:利用分子取向慢而链段取向快的特点,首先用慢的取向过程(牵伸)使整个高分子链得到良好的取向,以达到高强度,然后用快的热处理过程(称为热定型)使链段解开,使纤维获得弹性。
2、 为什么在形变-温度曲线上Tf 的转折不如Tg 清晰的原因?
答:Tf 是整个高分子链开始运动的温度,虽然在粘流态高分子链的运动是通过段相继跃迁来实现的,但毕竟分子链重心发生了位移。因而Tf 收到相对分子质量影响较大,相对分子质量越大,分子的位移运动越不容易,Tf 越高,不存在临界相对分子质量。由于相对分子质量分布的多分散,所以聚合物常常没有明确的Tf 值,而是一个较宽的温度区域。
3、 强迫高弹形变和高弹形变的定义以及比较异同点。
11 / 11
名词解释
第一章 概论 P .26
7. 写出下列高分子的重复单元的结构式:
(1) PE;(2) PS;(3) PVC;(4) POM;(5) 尼龙-6; (6) 涤纶 PET (聚对苯二甲酸乙二酯)
CH 2
解:(1)
CH 2
CH 2
CH 2
(2)
O
CH
*聚合度(DP ):尼龙-66 有两个结构单元,DP=2n
14、平均相对分子质量为100万的超高相对分子质量PE 的平均聚合度是多少? 解:DP =100×10000/28=35700
主链(Main Chain):构成高分子骨架结构,以化学键合的原子集合。
侧链或侧基(Side Chain or Side Group ):连接在主链原子上的原子或原子几何,又称支链。支链较小,称为侧基;可以较大,称为侧链。 单体(Monomer ):通常将生成高峰自的那些低分子原料称为单体。 结构单元(Structural Unit):由一种单体分子通过聚合反应而进入聚合物重复单元的那一部分。
重复单元 (Repeating Unit):大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单位。 单体单元(Monomer Unit):与单体的化学组成完全相同只是化学结构不同的结构单元。 聚合度(DP ):聚合物分子中,结构单元的数目叫聚合度。
合成题/计算题
第三章 链式聚合反应
单体对聚合机理的选择
自由基聚合:基元反应:链引发(反应最慢),链增长(快),链终止(偶合/歧化终止,双基终止)
P .150
5.自由基聚合时,转化率和相对分子质量随时间的变化有何特征?与聚合机理有何关系? 解:(一开始大,随着时间变大,变化不大)自由基聚合时,引发剂是在较长时间内逐渐分解释放自由基的,因此单体是逐次与 产生的自由基作用增长的,故转化率随时间延长而逐渐增加。而对产生的一个活性中心来说,它与单体间反应的活化能很低,kp 值很大,因此瞬间内就可生成高聚物。因此,从反应一开始有自由基生成时,聚合物分子量就很大,反应过程中任一时刻生成的聚合物分子量相差不大。
机理
下列单体适合于何种机理聚合:自由基聚合,阳离子聚合或阴离子聚合?并说明理由。 CH2=CHCl, CH2=CHCN,CH2=C(CN)2, CH2=C(CH3)2, CH2=CHC6H5, CF2=CF2, CH2=C(CN)COOR, CH2=C(CH3)-CH=CH2 ,CH2=CHCH3
1. CH2=CH-Cl,氯原子的诱导效应和共轭效应作用相反,且均较弱,所以离子聚合困难,
只能自由基聚合。
2. CH2=CH-CN,氰基为吸电子基团,可降低双键的电子云密度,可进行阴离子和自由基聚合,在一定条件下还可进行陪位聚合。
3. CH2=CH(CN)2,两个氰基的诱导吸电子作用过强,只能进行阴离子聚合。
4. CH2=C(CH3)2,两个甲基能产生较强的给电子效应,可进行阳离子聚合。在一定条件下
可发生配位聚合。 5. CH2=CH-C6H5,共轭体系,π电子流动性大,易极化,可发生自由基、阴离子、阳离子
聚合。 6. CF2=CF2,四个氟原子均产生吸电子诱导作用,但结构对称,机化度小,同时氟原子体积小,可发生自由基聚合。
7. CH2=C(CN)COOR,两个吸电子基产生很强的吸电子诱导作用,只可进行阴离子聚合。
8. CH2=C(CH3)CH=CH2,共轭体系,π电子流动性大,发生自由基、阴离子、阳离子聚合。
9. CH2=CHCH3,甲基可产生供电超共轭效应,但强度不大,同时聚合产生的烯丙基自由
基稳定,不会增长为大分子,故不发生自由基和离子聚合,只在特殊的络合引发剂作用下进行配位聚合。
*引发剂在最终聚合物上有多少片段
32、以四氢呋喃为溶剂,正丁基锂为引发剂,使500 kg苯乙烯聚合,要求生成聚合物的分子量为104000,问应加多少重量的正丁基锂?
解:n =(104000/104)=1000
(104000/64)=(500/X)X=0.3077 kg =307.7 g
36、有一正在进行聚合反应的苯乙烯聚合体系,请用最直观、方便的实验方法判断该体系是 自由基、阳离子还是阴离子聚合类型。
答:①若反应液呈深蓝(紫)或红色,则反应为阴离子聚合。
②在体系中投入DPPH ,反应终止则为自由基聚合,否则为离子型聚合;若为离子型聚
合,在体系中通入CO2,若反应终止为阴离子聚合,无变化则为阳离子聚合。
计算题
第四章 逐步聚合反应
缩聚类型 :
1:按反应热力学分类:(1)平衡缩聚(2)不平衡缩聚
2:按生成聚合物的结构分类:(1)线型缩聚(2)体型缩聚 3:按参加反应的单体种类分类:(1)均缩聚(2)混缩聚(3)共缩聚 4:按反应中形成的键分类:聚酯化反应、聚酰胺化反应、聚醚化反应 P .155 官能团之间的反应逐步进行 逐步聚合的类型:(1)缩聚反应 (2)逐步加成聚合 相对分子质量随t 的升高而增大 t
c
反应程度p(定义) :参加反应的官能团数(N 0-N )占起始官能团数N 0的分率。(为了表示反
应到底进行了多少)
*公式
官能团非等当量
1写结构 ○
2算聚合度 ○
3根据公式 ○
P .193
7、用等物质的量的己二胺与已二酸制备尼龙66, 应加多少乙酸才能在反应程度达99.7%时, 得到分子量为16000的聚合物?
9、等物质的量二元醇和二元酸经外加酸催化缩聚,试证明从开始到p=0.98所需的时间与p 从0.98到0.99的时间相近。(计算自催化和外加酸聚酯化反应时不同反应程度p 下Xn 、[c]/ [c]0与时间t 值的关系,用列表作图说明。)
16、计算下列单体混合后反应到什么程度必然成为凝胶。 (a )苯酐和甘油等摩尔比; (b )苯酐:甘油=1.5:0.98;
(c )苯酐:甘油:乙二醇=1.5:0.99:0.002; (d )苯酐:甘油:乙二醇=1.5:0.5:0.7
解:(a )苯酐官能度为2,甘油官能度为3,等摩尔比,所以有:
第五章 聚合物的化学反应
聚合物化学反应的影响因素:
1、 物理因素:结晶性、溶解性、温度
1邻近基团效应(位阻效应、静电效应)2官能团孤立化效2、 化学因素:高分子效应
应(概率效应)>
*用聚合物相似转变成聚合物
P .200
1、引入新基团:经过适当的化学处理在分子链上引入新基团。
2、基团的转化:通过适当的化学反应将聚合物分子链上的基团转化为其他基团,常用来对聚合物进行改性。
*聚合度变小的化学转变——聚合物的降解
P .212
老化:聚合物在使用过程中收物理-化学因素综合的影响,物理性能变坏,这种现象称为老化,其中主要反应也是降解,有时也有可能伴有交联。
水解、化学降解和生化降解
热降解:聚合物在单纯热的作用下发生的降解反应,主要有(降解方式)无规则断链、解聚、侧基脱除三类。
第六章 聚合物的结构
高分子链的二级结构
1、 高分子链的内旋转构象子链总体卷曲的形态。(内旋转只能改变构象) 2、 高分子链的柔顺性P .227 影响因素
高分子链由于内旋转能够不断改变其构象的性质称为柔顺性。这是高聚物的许多性能不同于低分子物质的主要原因。柔性相反的概念是刚性。高分子链柔性或刚性的大小,主要取决于结构因素。
1、 主链结构:-Si-O- > -C-O- > -C-C-
1主链全部由单键组成的高分子一般柔顺性较好; ○
2主链含芳环或杂环时,由于芳环不能内旋转,使可旋转的单键数目减少, ○
所以这类分子链柔顺性较差,芳环越多柔顺性越差。 3双键:共轭~变差;非共轭~变好。 ○
2.侧基:
1对于非对称性取代,侧基的极性越大或数目越多,相互作用力越大,分子链内旋转受 ○
阻,柔性变差。另一方面,侧基的体积越大,空间位阻越大,内旋转也越困难,柔性也越 差;
2对于对称取代,偶极矩抵消了一部分,整个分子极性减小,柔性增加。 ○
3.分子链的长短:一般分子链越长,构象数目越多,链的柔性越好。
4、分子内和分子间作用力:氢键,结晶,交联柔性差,刚性大。
除分子结构的影响以外,温度、外力等外界因素也会影响柔顺性:温度越高,柔性越大,另一方面外力作用速度越慢,柔性越容易显示出来。
P .256 *比较柔顺性
Tg 玻璃化转变温度
*比较柔顺性
1、 聚乙烯 2、聚氯乙烯
单键构成结构 多—X 取代的侧链。侧链对聚合物的柔顺性 (对称柔顺性好)非对称取代且—Cl 有电荷效应
3、聚丙烯腈 4、聚异戊二烯
—CN 极性比—Cl 强(吸电子) 柔顺性更差 非共轭双键
5、聚对苯二甲酰胺
含两个苯环,柔顺性差
柔顺性从大到小排序为: 4 > 1 > 2 > 3 >5
高分子链的三级结构
1、 结晶结构(常见类型:球晶、单晶、串晶)
(1)单晶:一般聚合物的单晶只能从极稀溶液(质量浓度小于0.01wt%)中缓慢结晶而成。
(2)球晶:从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。 (3)串晶:形成于外力下。
2、 结晶能力影响(什么聚合物易结晶?)
有化学结构和结合结构的对称性/规整性(有序性)才能结晶;柔顺性是结晶生长时链段向结晶表面扩散并排列所必须的。
P .256
13、将下列两组聚合物的结晶难易程度排列成序。
(1)PE , PVC , PS;
(2)聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚间苯二甲酸乙二醇酯,聚己二酸乙二醇酯。 答:(1)PE > PVC > PS
(2)聚己二酸乙二醇酯 > 聚对苯二甲酸乙二醇酯 >聚间苯二甲酸乙二醇酯
15、聚乙烯和聚丙烯都是有一定刚性的半透明塑料,为什么65%乙烯和35%丙烯的共聚物却是柔软且透明的橡胶?
答:它是无规共聚物丙烯上的甲基在分子链上是无规则排列,因此不能结晶,所以得到可以是柔软且透明的橡胶。
第七章 聚合物性质
溶液性质 P .309
4、指出下列结构的聚合物,其溶解过程各有何特征?
(1) 非极性非晶态聚合物;
(2) 非极性晶态聚合物; (3) 低交联度的聚合物
解(1)非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂;
(2)非极性晶态聚合物难溶,选择溶度参数相近的溶剂,且升温至熔点附近才可溶解; (3)低交联度聚合物只能溶胀而不能溶解。
热性质:形变温度曲线
三态:①玻璃态:硬而脆Tg 以下 ②高弹态:Tg ~ Tf 橡胶 ③粘流态:Tg 以上 材料加工而言
P .311 作业30,33
玻璃化转变:①Tg :对于塑料,Tg 是使用最高的温度; 对于橡胶,Tg 是使用最低的温度。
影响Tg 的因素:化学结构(柔顺性越好,玻璃转变温度越低。);相对分子质量增加,Tg 增加。 ②Tf :是加工的最低温度。高分子熔体是非牛顿流体;流动时伴有高弹形变。
力学性质: 1、应力应变曲线
①弹性形变
②屈服点
③大形变—强迫高弹形变P .313 ④应变硬化 ⑤断裂
玻璃态聚合物拉伸时的应力-应变曲线图
软而脆—聚合物凝胶;
硬而脆—聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛塑料; 硬而强—硬聚氯乙烯;
软而韧—橡胶、增塑聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯; 硬而韧—尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯、醋酸纤维素。
聚合物的应力—应变曲线类型
2、材料粘弹性:力学性质随时间变化的现象称为力学松弛活粘弹性现象。
粘弹性现象包括:蠕变、应力松弛两类静态力学行为和滞后、内耗两类动态力学行为。
P .311
30、玻璃化转变的机理如何?说明塑料、橡胶、合成纤维的使用温度上限对应什么转变? 答:(1)玻璃化转化机理为自由体积理论,自由体积理论认为聚合物的体积是由两部分组成:高分子链本身所占的体积和高分子链间未被占据的空隙。高分子链间未被占据的空隙称自由体积。自由体积是分子链进行构象转变和链段运动所需的活动空间。 当聚合物冷却时,自由体积逐渐减小,当达到某一温度时,自由体积收缩到最低值,聚合物的链段运动因失去活动空间而被冻结,聚合物进入玻璃态。
(2)塑料、橡胶、合成纤维的使用上限温度分别对应Tg 、Td 、Tm
33. 比较以下聚合物的Tg ,并简要说明理由
1、 2、 3、
4、 5、
答: Tg 排列顺序:5
51、强迫高弹形变产生的原因和条件是什么?
答:在外力作用下,玻璃态聚合物中本来被冻结的链段被强迫运动,使高分子链发生伸展,产生大的形变。
填空题
1. 无规结团、折叠链。螺旋链等。
2. 3. 分子间作用力:①氢键 ②结晶 ③交联
4. 5. 6. 聚合物的取向一般有两种方式:
7. 取向的应用:8. 9. 10. 11.
12. 13. 材料受力方式主要有三种基本类型:14. 聚合物在电场下会发生一下几种极化:
姚顺嵩
高分子科学简明教程期末复习
简答题
1、 怎样保证纤维既有较高的强度又有较好的弹性?
答:利用分子取向慢而链段取向快的特点,首先用慢的取向过程(牵伸)使整个高分子链得到良好的取向,以达到高强度,然后用快的热处理过程(称为热定型)使链段解开,使纤维获得弹性。
2、 为什么在形变-温度曲线上Tf 的转折不如Tg 清晰的原因?
答:Tf 是整个高分子链开始运动的温度,虽然在粘流态高分子链的运动是通过段相继跃迁来实现的,但毕竟分子链重心发生了位移。因而Tf 收到相对分子质量影响较大,相对分子质量越大,分子的位移运动越不容易,Tf 越高,不存在临界相对分子质量。由于相对分子质量分布的多分散,所以聚合物常常没有明确的Tf 值,而是一个较宽的温度区域。
3、 强迫高弹形变和高弹形变的定义以及比较异同点。
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