1、第一章 材料科学概述1.简要说明材料与物质的区别。答：具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质称为材料。对于材料而言，可采用“好”或“不好”等字眼加以评价，对于物质则不能这样，材料总是和一定的用场相联系。材料可由一种或多种物质构成，同一种物质，由于制备方法或加工方法的不同，可成为用场各异的不同类型的材料。2.举例说明材料的主要类别答：a.按化学组成分类：金属材料、无机材料、有机材料（高分子材料）；b.按状态分类：气态、液态、固态（又分为单晶、多晶、非晶及复合材料）、（液晶）；c.按材料所起作用分类：结构材料和功能材料；d.按使用领域分类：建筑材料、耐火材料、研磨材料、电子材料、耐蚀
2、材料、医用材料。3.举例说明结构材料和功能材料。答：结构材料：主要使用其机械力学性能，这类材料是机械制造、工程建筑、交通运输、能源利用等方面的物质基础。 功能材料：利用其各种物理和化学特性，在电子、红外、激光、能源、通讯等方面起关键作用。例如：铁电材料、压电材料、光电材料、超导材料、声光材料、电光材料等。第二章 高分子材料的制备反应1.写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、尼龙-6,6的英文缩写和分子式。答：P202.均聚物与共聚物有何不同?答：均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物。如：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等。 共聚物：由两种及两种以上单体聚合而成的聚
3、合物。如：尼龙-6、尼龙-66。3.写出有机玻璃、涤纶、电木的化学名称和英文缩写。答：有机玻璃：聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA涤纶:聚酯纤维 电木：酚醛塑料 PF4.聚合物的分类方法有哪些？答：a.按来源分类：天然高分子和合成高分子。b.按功能分类：通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子等。c.按聚合物主链结构分类：碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机高分子。d.按聚合物性能和用途分类：塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂及功能高分子。5.高分子与高分子材料涵义的区别。答：高分子化合物仅是由聚合物组成，而大多数高分子材料则是以聚合物为基体组分的材料。除基本组分外，为获得具有各种实用性能或改善其成
4、型加工性能，一般还有各种添加剂，如塑料中普遍加入的增塑剂、稳定剂、填料、增强剂、颜料、润滑剂、增韧剂等等。第四章 通用高分子材料1.塑料如何分类？塑料的组成及其作用。答：a.按受热形态性能表现分为：热塑性塑料和热固性塑料；b.按组分数目分为：单组分塑料和多组分塑料；c.按使用性能和范围分为：通用塑料、工程塑料以及特种塑料。塑料的组成：聚合物基体与各种添加剂。填料：增加制品的体积，降低成本；增强剂：提高塑料的强度以及刚度;偶联剂：增加填料与增强剂与聚合物之间的作用力；增塑剂：削弱聚合物分子之间的次价键力，进而增加聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子的结晶度；抗氧化剂、热稳定剂、防老化剂：抑制或
5、延缓聚合物在正常或较高温度下的氧化及分解；润滑剂：改善塑料熔融状态下的流动性，减少熔体对设备的摩擦和粘附，改进制品表面的光洁度等；抗静电剂：消除以及防止制品表面产生静电荷；阻燃剂：能够阻止或延缓高分子材料的燃烧，增加物质的耐燃性；着色剂：赋予塑料制品各种色泽；发泡剂：做具有许多气孔的发泡塑料时使用；固化剂：在热固性塑料成型时，使树脂由线型分子结构转变为体型交联结构。2.填料如何分类？各举出一些例子。答：a.按化学组成分为：有机填料与无机填料。b.按来源分为：矿物填充剂、植物填充剂和合成填充剂。c.按外观形状分为：粉末状（TiO2）、颗粒状、薄片状、纤维状、树脂状和中空微球等。3.增塑剂如何分类
6、？对增塑剂性能有何要求？答：a.按相容性的差异分为：主增塑剂和辅助增塑剂；b.按作用方式分为：内增塑剂和外增塑剂；c.按分子量差异分为：单体型和聚合型；d.按应用特性分为：通用型和特殊型；e.按化学结构分为：苯二甲酸脂、脂肪族二元酸脂、脂肪酸单脂、二元醇脂肪酸脂、磷酸酯、环氧化物、聚酯、含氯化合物、苯多酸脂、石油脂等。对增塑剂性能的基本要求：增塑剂和聚合物树脂有良好的相容性；塑化效率高；低挥发性；耐寒性好；耐老化性好；耐久性好；电绝缘性好；具有难燃性能；要求尽可能无色、无臭、无毒；耐霉菌性强；良好的耐化学药品和耐污染性；价格低廉。4.PVC中最常用的增塑剂有哪些？解释增塑机理。答：邻苯二甲酸脂
7、、脂肪族二元酸脂、磷酸酯、环氧化合物、聚酯。增塑机理：当增塑剂添加到聚合物中时，削弱了聚合物分子链间的范德华力，从而增加了聚合物分子链的移动性，导致分子间距增大，从而降低了聚合物分子的结晶度，增加了聚合物的塑性。具体表现为聚合物硬度、软化温度及玻璃化温度下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性得到提高。5.抗氧化剂的分类、作用机理与选用原则。抗氧剂的分类：a.按作用机理不同分为：链终止型抗氧化剂和预防型抗氧化剂；b.按分子量差别分为：低分子量抗氧化剂和高分子量抗氧化剂；c.按化学结构分为：胺类、酚类、含硫、含磷化合物、有机金属盐类等;d.按用途分为：塑料抗氧化剂、橡胶防老化剂、石油抗氧化剂及食品抗氧化剂
8、等。作用机理：a.链终止型抗氧化剂：这类氧化剂可以与R.、RO2.反应而使自动氧化链反应中断，从而起稳定作用；b.预防型抗氧化剂：除去自由基的来源，抑制或延缓引发反应。选用原则： 溶解性；挥发性；稳定性；变色和污染性。6.举出主/辅抗氧剂协同应用的例子，并说明其机理。答：抗氧剂B215（抗氧剂1010与抗氧剂168的（1/2）复合物）和抗氧剂B225（抗氧剂1010与抗氧剂168的(1/1)复合物）。作用机理：主抗氧剂中含有不稳定的H，可以与自由基或增长链发生作用，阻止自由基或增长链从聚合物中夺取H，从而使氧化降解反应被终止。辅助抗氧剂则使氢过氧化物分解成非自由基型的稳定化合物，避免因氢过氧化
9、物分解成自由基而引起的一系列降解反应。7.PVC常用的热稳定剂有哪些？各举出一些例子。答：a.盐基性铅盐类稳定剂（三盐基性硫酸铅、盐基性亚硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅）；b.金属皂类稳定剂（硬脂酸钡、硬脂酸钙、月桂酸钡）；c.有机锡类稳定剂（二月桂酸二丁基锡、十二硫醇二丁锡基）；d.复合型稳定剂（锡钡、钡锌、钡锡等复合物、有机酸，如:脂肪酸、苯甲酸、水杨酸等）；e.有机化合物热稳定剂（多元醇、亚磷酸酯）。8.热稳定剂的作用机理是什么？答：热稳定剂能置换高分子链中存在的活泼原子（如烯丙基氯原子），捕捉自由基，得到稳定的化学键，减小引发脱氯化氢反应的可能性，能够迅速与脱落下来的氯化氢结合，从而抑制其自
10、动催化作用。9.无毒热稳定剂有哪些？答：a.稀土热稳定剂：硬脂酸稀土型;b.有机锑热稳定剂:羧酸锑、硫醇锑、硫醇盐锑、巯基羧酸脂锑用羧酸巯基锑;c.钙锌复合热稳定剂:钙皂、锌皂、多元醇、环氧大豆油等。10.光屏蔽剂种类有哪些？作用机理分别是什么？答：a.炭黑b.氧化锌c.二氧化钛作用机理：吸收或反射紫外线，使光不能进入高分子内部，有效地抑制了光氧化降解，从而起到保护高分子的作用。11.润滑剂分类依据是多少？举出应用的例子。答：a.按作用机理分为：内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂主要有高级脂肪醇、脂肪酸脂、液体石蜡。外润滑剂包括石蜡烃、28个C以上的高级脂肪醇、PE蜡、矿物油、氟烃等。b.按化学结构
11、可分为：烃类、脂肪酸类、脂肪酸酰胺类、脂类、醇类、金属皂类、复合润滑剂。常见的润滑剂主要有：饱和烃类：如液体、固体、微晶石蜡，低分子量聚乙烯和氯化石蜡等金属皂类：PbSt、 LiSt、CaSt、ZnSt、BaSt脂肪族酰胺：N,N-亚乙基双硬脂酸铵，N,N-亚乙基双蓖麻醇酸酸铵脂肪酸类：硬脂酸，羟基硬脂酸脂肪酸脂类：硬脂酸丁酯，单硬脂酸甘油酯脂肪醇类：硬脂醇，季戊四醇12.说明表面活性剂型抗静电剂的作用机理。答：由极性相似规则，表面活性剂分子的碳氢链部分倾向与高分子链段接触，极性基团部分倾向与空气中的水接触。高分子材料作为疏水材料，抗静电剂在其表面形成规则的面向空气中的水的亲水吸附层。13.阻
12、燃剂如何分类？阻燃剂作用机理有哪些？各举出一些例子答：a.按组成分类：b.按使用方法分类：a.添加型阻燃剂：磷酸酯、卤代烃和氧化锑等；b.反应型阻燃剂：卤代酸酐和含磷多元醇。作用机理：a.阻隔机理：阻燃剂在高温下形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的综合作用，从而达到阻燃目的。例如：磷酸、偏磷酸、多聚磷酸等； b.抑制链反应机理：阻燃剂作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。例如：一些含卤阻燃剂；c.吸热机理：阻燃剂发生强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度,有效地抑
13、制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。如：三聚氰胺、氢氧化铝、氢氧化镁等；d.稀释机理：阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃气体和氧气的浓度稀释到燃烧下限以下。如：三聚氰胺尿酸盐MCA等。14.举出阻燃剂中利用协同效应的例子。答：含卤磷酸酯兼具阻燃和增塑功能。常用的有TCEP、TOP、TPP、DMMP。其中的磷系可以使含氧聚合物脱水，对不含氧的聚合物产生水蒸气，促使碳质焦粒的形成，使塑料表面结焦从而对燃烧有阻缓作用。而卤系通过阻止气相中的自由基链反应实现阻燃，效率高。二者并用，效果显著，且可以大大减少阻燃剂的使用量。15.卤素阻燃剂的缺点以及无卤阻燃剂的种类有哪些？答：腐蚀性强；着火时烟雾大；分解
14、产生大量有害物质；在自然界能长期存在，造成环境污染；会在生物体内残留积累。无卤阻燃剂主要有：氮系；无机磷系；Al(OH)3和Mg(OH)2;ZB、MoO3。16.着色剂如何分类？常用塑料着色方法有哪些？着色剂的分类着色剂颜料（固体微粒）染料（分子）无机颜料有机颜料不溶性颜料色淀颜料 塑料着色方法：a.干法着色；b.糊状着色剂着色；c.色粒着色；d.色母粒着色。17.发泡剂如何分类？各举出一些例子。答：a.按气体产生方式分为：物理发泡剂和化学发泡剂。 b.根据化学结构可分为：无机发泡剂和有机发泡剂。无机发泡剂主要是碳酸氢钠和碳酸氢铵，有机发泡剂则主要有偶氮类化合物、亚硝基化合物、磺酰肼类化合物等
15、。18.说明硅烷偶联剂处理玻璃纤维的作用机理。答：当硅烷偶联剂应用于玻璃纤维表面处理时，硅烷偶联剂分子中X部分首先在水中水解形成反应性活泼的多羟基硅醇，然后与玻璃纤维表面的羟基缩合而牢固结合，而偶联剂的另一端即Y基团与高分子树脂长链或缠结，或发生反应。19.钛酸酯偶联剂有哪些种类？使用中注意事项有哪些？答：单烷氧基型；单烷氧基焦磷脂基型；螫合型；配位型；其他注意事项：氧化锌、硬脂酸等表面活性剂应在填料与偶联剂作用之后加入，否则会干扰或降低偶联剂在界面的反应；大多数钛酸酯偶联剂会与聚酯型增塑剂产生脂交换反应，所以应在偶联剂作用之后加入聚酯型增塑剂，石油衍生物增塑剂无问题，故可用来稀释偶联剂，使偶联剂更好的分散，与填料更好的作用；钛酸酯偶联剂的用量一般为填料量的0.1-2%之间，最佳用量由实验确定。20.举例说明固化剂的作用。答：在热固性塑料成型时，线型聚合物转变为体型交联结构；在固化过程中对固化起催化作用或本生直接参加固化反应。21.PE如何分类？简述LDPE、HDPE、LLDPE合成方法、结构、性能与用途的差异。22.聚乙烯的共聚物有哪些？各有何特点？23.UHMWPE为什么可以作为工程塑料？24.简述PP-H、PP-B、PPR结构、性能与用途的差异。
