东华大学材料物理与化学考研习题集

2019-04-17 14:51

1.自由基聚合是连锁聚合还是逐步聚合反应?自由基聚合特点是什么?请进行阐述。

? 答:连锁聚合。。

? 1.自由基聚合包含有链引发、链增长、链终止、链转移等基元反应,各步反应速率和活化能相差很大;其中链引发反应速率最小,是控制聚合过程的关键。

? 2.慢引发,快增长,速终止。

? 3. 从单体转化为大分子的时间极短,瞬间完成。体系中不存在聚合度递增的中间状态。聚合度与聚合时间基本无关

? 反应连锁进行,转化率随时间的延长而增加; 单体浓度随聚合时间逐步降低,聚合物浓度逐步提高 。延长聚合时间是为了提高单体转化率。 ? 6.反应是不可逆的。

? 7.少量阻聚剂(0.01-0.1%)足以使自由基聚合终止。

2.自由基聚合中,引发剂的分解反应为动力学一级反应,即分解速率Rd与引发剂浓度[I]成正比。 d[I]?kd[I] Rd??dt

ln20.6930.693??如何计算半衰期t1/2? t12?kdkdAde?EdRT

3.什么是缩聚反应?缩聚反应的特点?

? 单体间相互反应而成高分子化合物,同时还生成小分子(如水、氨等)的聚合反应叫做缩合聚合反应,简称缩聚反应。 ? 1. 没有特定的反应活性中心(等活性)

? 2.随着时间延长,DP增加,单体转化率基本不变 ? 3. 无所谓链引发、链增长和链终止 ? 4. 是逐步、可逆平衡反应

? 5. 所用单体至少有两个相互作用的官能团。 反应过程中有小分子析出,高聚物的化学组成与单体不同。 ? 6.复杂性。副反应

4.从元素组成和产物结构、DP和单体转化率、可逆性、基元反应等,说出缩聚反应与加聚反应的不同点有哪些? 自由基聚合是加聚反应

·缩聚反应主链由C O H和其他杂原子组成,产物主链机构为杂链高分子。。加聚主链只有C H , 产物主链为碳链。

·缩聚随着时间延长,DP增加,单体转化率基本不变。加聚反之 ·缩聚可逆。加聚反之

·缩聚机缘反应是官能团反应,加聚由链引发,增长,转移,终止反应组成 5.高分子的化学反应有哪些?请分别举出一些例子。

? 聚合度基本不变的反应:侧基和端基变化(纤维素化学反应) ? 聚合度变大的反应:交联、接枝、嵌段、扩链 ? 聚合度变小的反应:降解,解聚

6.高聚物的分子间作用力有什么?各有什么特点?

范德华力 静电力:极性分子永久偶极之间的引力。13-21kJ/mol

诱导力:分子间(极性或极性+非极性)相互作用力。6-13kJ/mol 色散力:分子瞬时偶极之间的相互作用力。0.8-8kJ/mol

(无饱和性和方向性,永久存在于一切分子之间) 氢键: 氢键具有饱和性、方向性。 X、Y电负性越大,Y半径越小,氢键越强。 ≦40kJ/mol 分子内氢键和分子间氢键

7.高聚物的结晶形态有哪些?至少举出3种。 ·折叠链片晶 ·球晶:

·伸直链片晶,孪晶

8.试画出球晶生成、生长过程的示意图,并进行文字标识、说明。

分子链轴方向

链带发展方向

高分子链

晶片

单晶

折叠链带

(或针状晶体)

球晶

9. 在偏光显微镜的两正交偏振片之间,球晶呈示出什么图象? ·黑十字图象

10.球晶尺寸对材料力学性能的影响?如何控制球晶的尺寸?

晶核的数目?,球晶的数目?,球晶相互碰撞机会?,球晶尺寸?,抗冲击强度?,破裂?,透明性? 。 控制球晶大小: ? 1.急速冷却 ? 2.共聚

? 3.添加成核剂

11.如何根据比容或密度的加和性,由高聚物的密度来计算高聚物的结晶度?请对式中所用的符号进行标注。

从比容的加和性,假定有:从密度的加和性,假定有:

12.Avrami 方程用于高聚物的结晶动力学: (Vt-V?)/ (V0-V?)=exp(-Ktn)

如何来计算K 和n。并对式中各式的意义,如Vt、V0、V∝、K、n的意义进行解释或标注。

? K:结晶速率常数;n:Avrami 指数,V是聚合物比容 ? t1/2=(ln2/K)1/n 13.什么是高聚物的取向?取向有哪些类型?发生取向的结构单元有哪些?分别在什么条件下发生?

·聚合物分子由于结构上悬殊的不对称性,在受到剪切流动或受力拉伸时不可避免地沿受力方向作平行排列,称为取向作用。 ·单轴取向,双轴取向 ·链段取向(小尺寸):通过单键的内旋转造成链段运动,高弹态下进行;低温、小力作用下,先进行; ·分子链取向(大尺寸):需要大分子各链段的协同运动才能实现,只在粘流态进行;高温、大力作用下,后进行。 14.高聚物溶解过程的特点?

·溶解慢(溶剂分子小,聚合物分子大),先溶胀后溶解 ·溶剂不同,排除体积效应不同 ·溶解度与分子量:

? 分子量大,溶解度小;分子量小,溶解度大。 ? 交联高聚物的溶胀(不可能溶解 ·溶解与聚集态有关:

非晶态较易溶解(分子堆砌较松散,分子间力较小);晶态态难溶解(分子排列规整,堆砌紧密)。

15.选择高聚物溶剂的原则有什么? ·极性相近原则

·溶度参数相近原则

16.如何测定高聚物的溶度参数? ·利用物理常数估算

·实验法:常用稀溶液的粘度法或测定交联网溶胀度的方法来估算δ。 17.高聚物的分子运动特点是什么? ·运动单元多重性

·松弛过程:分子运动的时间依赖性

·松弛时间与温度的关系:分子运动的温度依赖性 18.时温等效原理是什么?某聚合物 Tg = - 10 ℃。在一恒定外力作用下,25 ℃时模量降到某一数值约需要 2 年。如何根据WLF方程

log???8.86T?TST 101.6?T?TS

来计算80 ℃下模量降到同一数值需要的时间? ? 温度与时间具有等效的关系

温度下降相当于延长观察时间 等效性

温度上升相当于缩短观察时间

?????T1= 25 OC T2= 80 OC TS= 40 OClog?T?log?1?8.86?T?TS???2.50?S101.6??T?TS?log?T?log?2?8.86?T?TS????1.5?S101.6??T?TS?log?2?log?2?log?1??4.0?1?2??1?10?4??T?2??1?2年??10?4?100分 19.请画出非线性高聚物、轻度结晶聚合物、高度结晶聚合物、交联高聚物的温度-形变曲线(热-机曲线),并进行标注。

②高度结晶形变③轻度结晶M1?M2①非晶态温度TgTf?TmTf? 20.高弹性的本质是什么性?请阐述高聚物高弹性的特点? ·高弹性的本质是熵弹性

·弹性形变大、可逆:最高可达1000%,而金属材料弹性形变一般不超过1%; ·弹性模量E小:约为105N/m2,而一般金属的弹性模量可达1010N/m2; 时间依赖性:橡胶在受到外力时,应变是随时间发展的,但最终趋于一个平衡值;

·形变时有明显的热效应:在快速拉伸时,高弹材料的温度升高;回缩时下降,金属相反。

·温度依赖性:高弹模量E随温度升高而正比增加;而金属材料的弹性模量随温度增加而减小; 21.请进行阐述高聚物粘性流动的特点?什么是非牛顿流体?非牛顿流体主要有哪几种类型?

·高分子的流动通过链段的位移运动完成 ·高分子的流动不符合牛顿流体的流动规律

一般, ?随剪切速率增大反而减小,这种情况称为非牛顿流体(非稳定流体)。


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