1991-结构与性能 川大 PM!t"[@&
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1、试从聚合物的本体结构和极性扼要叙述能够相互容混的聚合物应满足的条件。相容同晶型高分子共混物和相容络合高分子共混物是如何形成的?如何测定多组分聚合物体系的相容性? | V,jd
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答:能够相互容混的聚合物应满足的条件为:结构和极性上组分聚合物之间应相近或相似,或不同聚合物间能形成化学键或氢键。相容同晶型高分子共混物是由于组成共混物的组分聚合物间相容性好且它们的结晶晶型相同,共混后不同聚合物间共同形成结晶,从而形成相容同晶型高分子共混物;相容络合高分子共混物是聚合物共混后能在不同聚合物间形成络合作用,从而形成相容络合高分子共混物。 O \8G~V
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多组分聚合物体系的相容性的测定方法有:1)将共混物溶解在溶剂中观察是否发生相分离;2)将共混物溶液浇铸成膜,观察膜的透明性及脆性来了解其相容性的好坏3)测Tg,观察是否只有一个Tg;4)动态力学方法及动态流变方法5)显微技术6)小角X射线衍射。 @ ]wem
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2、试根据分子结构和分子间作用能,论述下列各聚合物的强度、耐热性和聚集态结构等。 )wv[!cYyW
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聚合物 4Olv8nOe<
内聚能密度(兆焦/米3) P3ev4DL
聚合物 J*KBG2+13
内聚能密度(兆焦/米3) )60f
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聚乙烯 ~V"cLTj"
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PMMA f<4q ]HCa
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聚异丁烯 HT=Am
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聚醋酸乙烯酯 ) a\DS yr
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聚丁二烯
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丁苯橡胶 $x_52 j\j
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天然橡胶 [T[9*6
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尼龙66 &kjwIg{
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聚丙烯腈 tC@zM.v%
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答:聚合物的内聚能密度是反映聚合物分子间作用力大小的物理量,一般来说,对于内聚能密度小于290兆焦/米3的聚合物,都是非极性聚合物,由于它们的分子链上不含有极性基团,分子间主要是色散力,分子间相互作用较弱,加上分子链的柔顺性好,使这些聚合物材料易于变形,富有弹性,可用作橡胶,只有聚乙烯是个例外,它易于结晶而失去弹性,只能作为塑料应用;内聚能密度大于420兆焦/米3的聚合物,由于分子链有强极性基团,或者分子间能形成氢键,分子间作用力大,因而有较好的机械强度和耐热性,加上分子链结构比较规整,易于结晶、取向,使强度更高,成为优良的纤维材料或工程塑料;内聚能密度在290—420兆焦/米3之间的聚合物,分子间作用力居中,适合于作塑料使用。 VkTl
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3、试扼要说明分子量及其分布、温度、压力和剪切速率对聚合物熔体粘度的影响。为何嵌段和接枝共聚物的熔体粘度高于按按该共聚物分子量和组成的估算值? v<7Gln
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答:分子量及其分布(一般情况下,分子量越大,粘度越大;在平均分子量相同时,在高剪切速率下分子量分布越宽,粘度越小)、温度(温度上升,粘度降低,刚性分子对温度的变化表现出更大的敏感性)、压力(压力越大,粘度越大)和剪切速率和剪切应力(对刚性分子链和柔性分子链,粘度对剪切速率和剪切应力的依赖性不同,柔性分子比刚性分子有更大的敏感性,即随剪切速率增加和剪切应力,柔性分子的粘度降低更明显)。 >\?z37:T
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因为通过嵌段和接枝,聚合物分子间通过化学键结合,聚合物分子间作用力增强,比具有相同组成的未嵌段和接枝的高聚物分子间的作用力强,因此嵌段和接枝共聚物的熔体粘度高于按按该共聚物分子量和组成的估算值。 |:(23O
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4、A、在低温下为何经过增塑的半晶性聚合物的硬度或脆性反而更大? t;LX48TQ
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因为在低温下增塑剂在半晶性聚合物中可能起到晶核作用,促进聚合物的结晶,使聚合物的结晶度增加,从而导致其脆性变大;另外在该情况下增塑剂也可能起到破坏聚合物结晶完整性的作用,使聚合物结晶中含有更多的缺陷,导致聚合物力学性能变坏。 AJ#m6`M+EK
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B、在应力作用下为何高分子在不良溶剂中比在优良溶剂中容易断链?
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因为高分子在优良溶剂中分子链的自由度更大,在受到应力作用时,分子链可以通过键的内旋转来抵消应力的作用,相当于这时分子链的柔性增加;而在不良溶剂中,这时分子链的旋转受到限制,使分子可能更快地达到化学键断裂的程度,因此应力作用下为何高分子在不良溶剂中比在优良溶剂中容易断链。 }dd k}wga
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5、试扼要叙述下列分析技术在聚合物结构研究方面的应用: FM9X}%5nu9
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a) DSC;b)WAXD;c)TEM;d)FTIR ib(>vp$V
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答: a)DSC:1、测Tg、Tm、Td;2、测结晶度及结晶动力学3、测共聚物结构及共混复合物的相分离行为4、测聚合物的热稳定性(如热氧化、热降解等)等方面。b)WAXD:1)聚合物晶体尺寸及完整性的测定2)晶体取向分析3)结晶度的研究4)聚合物构象的研究5)聚合物形变和退火的研究6)聚合物晶体中分子运动的研究,7)高分子溶液的研究等。c)TEM:1)内部细微的形态与结构;2)聚合物的晶格;3)聚合物网络;4)微孔大小分布;5)分子量分布。d)FTIR:1)测端基计算聚合物的平均分子量;2)测定反应动力学及相对速度;3)测化学变化;4)测化学结构;5)测聚合物构型;6)测构象及结晶;7)测支化度;8)测聚合物共混;9)测分子间作用力等方面。 yNrinYw
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1991(上)-结构与性能 wUK7um
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1、试扼要叙述下列方析技术在聚合物结构研究中的应用: lJ:M^.Em0
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a、 FTIR;b、GPC;c、DTA及DSC;d、TEM;e、SAXS ${eY9-r_%
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答:a、FTIR:1)测端基计算聚合物的平均分子量;2)测定反应动力学及相对速度;3)测化学变化;4)测化学结构;5)测聚合物构型;6)测构象及结晶;7)测支化度;8)测聚合物共混;9)测分子间作用力等方面。;b、GPC:1)测分子量及分子量分布;2)与粘度或分子量测定相结合,研究聚合物的长链支化度;3)测定高分子和共聚物的组成分布;4)分离高分子,制备标准样品等方面;c、DTA及DSC:研究聚合热、反应热、及固反应和高分子反应等物理特性,同时用于测定Tg,聚合物在空气和惰性气体中的受热情况,研究聚合物中单体含量对Tg的影响,共聚物结构的研究,研究纤维的拉伸取向,用DSC直接计算热量和测定结晶度,橡胶交联度与Tg关系的研究,研究聚合物的结晶动力学等;d、TEM:1)内部细微的形态与结构;2)聚合物的晶格;3)聚合物网络;4)微孔大小分布;5)分子量分布。;e、SAXS:研究高分子溶液中高分子的尺寸和形态,研究固体聚合物中的空隙及空隙的尺寸和形状。(比较:SALS在聚合物研究中的应用:用Hv散射法测定聚合物球晶的尺寸,对球晶结构的研究,对聚合物薄膜拉伸过程中球晶变化情况的研究,聚合物结晶过程的研究,用于共混体系的研究等) +9CEC1-l
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2、试述下列高分子材料的结构特征。 2gd<8a' '
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(1) 互穿聚合物网络(IPN):是两种交联的聚合物相互贯穿而形成的宏观交织网络。 AezvBY0'`z
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(2) 液晶高分子:形成液晶的的物质通常具有刚性的分子结构,分子的长度和宽度的比例即轴比R≥1,呈棒状或近似棒状的结构,同时还须具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的凝聚力,这样的结构特征常常与分子中含有对位苯撑、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联系,此外,液晶的流动性要求分子结构上还必须含有一定结构的柔性部分。 {J,6iP{>ZN
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(3) 梯形聚合物:高分子链中原子之间不是以单个单键,而是以两个或两个以上单键并联起来的一条带状或梯子形分子链。 <`R|a *
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(4) 光致导电高分子:是指高分子受到光激化时,电子电导栽流子数目比热平衡状态时多,分子链须含有诸如“线性π共轭、平面型π共轭、侧链或主链含多环芳烃、侧链或主链含杂环化合物、电荷复合转移物及其他”这样的结构特点。
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(5) 热收缩高分子材料:分子链结构柔性较好,在熔融拉伸状态下易于取向排列,并且其取向态在受热后易于解取向,使分子链容易恢复卷曲状态而使材料产生收缩,即要求分子链结构比较规整,柔性较好,同时为了使分子链取向能够保持,也要求分子间有适当的作用力,如取向后能形成一定结晶或分子链间有一定交联或形成氢键等。 ^Yj"RM$;N
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1996(2)结构与性能 _\
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1、A、B两聚合物不相容混,试扼要叙述提高A和B聚合物容混性可采用哪些方法;如何用玻璃化转变温度来确定两聚合物的容混性,举出两中测定玻璃化转变温度的方法。 PUbaS{J7
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答:方法有(1)加入含有能与A、B两种聚合物作用的嵌段或接枝共聚物作为增容剂,;(2)加入带有官能团的聚合物,在共混过程中通过反应形成增容剂,;(3)通过反应性共混就地形成嵌段共聚物作为增容剂,;(4)通过对基体树脂进行部分氧化,或用γ射线、电子束、微波、紫外光等辐射或辐射接枝,达到增加基体树脂与分散相间的浸润性,增加两相间的相容性;(5)在加工过程中通过力化学方法进行自增容。 iD>G!\&