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1、第1頁(yè)第一章第一章材料科學(xué)概述材料科學(xué)概述1.1.簡(jiǎn)要說(shuō)明材料與物質(zhì)的區(qū)別。簡(jiǎn)要說(shuō)明材料與物質(zhì)的區(qū)別。答:答:具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)稱為材料。對(duì)于材料而言,可采用“好”或“不好”等字眼加以評(píng)價(jià),對(duì)于物質(zhì)則不能這樣,材料總是和一定的用場(chǎng)相聯(lián)系的。材料可由一種或多種物質(zhì)構(gòu)成,同一種物質(zhì),由于制備方法或加工方法的不同,可成為用場(chǎng)各異的不同類型的材料。2.舉例說(shuō)明材料的主要類別。舉例說(shuō)明材料的主要類別。答:答:a.
2、按化學(xué)組成分類:金屬材料、無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料(高分子材料)。b.按狀態(tài)分類:氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)(又分為單晶、多晶、非晶及復(fù)合材料)、(液晶)。c.按材料所起作用分類:結(jié)構(gòu)材料和功能材料。d.按使用領(lǐng)域分類:建筑材料、耐火材料、研磨材料、電子材料、耐蝕材料、醫(yī)用材料。3.舉例說(shuō)明結(jié)構(gòu)材料和功能材料。舉例說(shuō)明結(jié)構(gòu)材料和功能材料。答:答:結(jié)構(gòu)材料:主要使用其機(jī)械力學(xué)性能,這類材料是機(jī)械制造、工程建筑、交通運(yùn)輸、能源利用等方面的物質(zhì)基礎(chǔ);功能材料
3、:1利用其各種物理和化學(xué)特性,在電子、紅外、激光、能源、通訊等方面起關(guān)鍵作用。例如:鐵電材料、壓電材料、光電材料、超導(dǎo)材料、聲光材料、電光材料等。2化學(xué)功能高分子材料:反應(yīng)性高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜、高分子催化劑、高分子試劑及人工臟器等3生物功能和醫(yī)用高分子材料:生物高分子、模擬器、高分子藥物及人工骨材料第二章第二章高分子材料的制備反應(yīng)高分子材料的制備反應(yīng)1.1.寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、尼龍寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚
4、丁二烯、尼龍6666的英文縮寫和分子式。答:的英文縮寫和分子式。答:P202.2.均聚物與共聚物有何不同均聚物與共聚物有何不同答:答:均聚物:由一種單體聚合而成的聚合物。如:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等。共聚物:由兩種及兩種以上單體聚合而成的聚合物。包括:無(wú)規(guī)共聚物(Romcopolymer)交替共聚物(Alternativecopolymer)嵌段共聚物(Blockpolymer)接枝共聚物(
5、Graftcopolymer)如:尼龍66、酚醛樹脂、滌綸、聚砜等。3.寫出有機(jī)玻璃、滌綸、電木的化學(xué)名稱和英文縮寫。寫出有機(jī)玻璃、滌綸、電木的化學(xué)名稱和英文縮寫。答:答:有機(jī)玻璃:聚甲基丙烯酸甲酯PMMA滌綸:聚對(duì)苯二甲酸乙二脂PET電木:酚醛塑料PF4.4.聚合物的分類方法有哪些?聚合物的分類方法有哪些?答:答:a.按來(lái)源分類:天然高分子和合成高分子。b.按功能分類: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
6、主鏈結(jié)構(gòu)分類:碳鏈聚合物、雜鏈聚合物和元素有機(jī)高分子。d.按聚合物性能和用途分類:塑料、橡膠、纖維、涂料、膠黏劑及功能高分子。5.5.高分子與高分子材料涵義的區(qū)別。高分子與高分子材料涵義的區(qū)別。答:答:高分子化合物僅由聚合物組成,而大多數(shù)高分子材料則是以聚合物為基體組分的材料。除基本組分外,為獲得具有各種實(shí)用性能或改善其成型加工性能,一般還加有各種添加劑,如塑料中普遍加入的增塑劑、穩(wěn)定劑、填料、增強(qiáng)劑、顏料、潤(rùn)滑劑、增韌劑等等。第四章第
7、四章通用高分子材料塑料通用高分子材料塑料1.1.塑料如何分類?塑料的組成及其作用。塑料如何分類?塑料的組成及其作用。答:答:a.按受熱形態(tài)性能表現(xiàn)分為:熱塑性塑料(受熱時(shí)軟化或熔融、冷卻后硬化,韌性好,可反復(fù)成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。)和熱固性塑料(在加熱、加壓并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后即固化為不溶、不熔的堅(jiān)硬制品,不可再生。具有更好耐熱性和抗蠕變能力。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機(jī)硅
8、樹脂等).b.按組分?jǐn)?shù)目分為:?jiǎn)谓M分塑料和多組分塑料。c.按使用性能和范圍分為:通用塑料(產(chǎn)量大用途廣價(jià)格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等)、工程塑料(具有較高性能,能替代金屬制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等)以及特種塑料(導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、感光塑料等。)。塑料的組成:塑料的組成:聚合物基體與各種添加劑。填料:增加制
9、品的體積,降低成本;增強(qiáng)劑:提高塑料的強(qiáng)度和剛度;偶聯(lián)劑:增加填料與增強(qiáng)劑與聚合物之間的作用力;增塑劑:削弱聚合物分子之間的次價(jià)鍵力,進(jìn)而增加聚合物分子鏈的移動(dòng)性,從而降低聚合物分子的結(jié)晶度;抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、防老化劑:抑制或延緩聚合物在正?;蜉^高溫度下的氧化及分解;潤(rùn)滑劑:改善塑料熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性,減少熔體對(duì)設(shè)備的摩擦和粘附,改進(jìn)制品表面的光潔度等;抗靜電劑:消除以及防止制品表面產(chǎn)生靜電荷;阻燃劑:能夠阻止或延緩高分子材料的燃燒,
10、增加物質(zhì)的耐燃性;著色劑:賦予塑料制品各種色澤;發(fā)泡劑:做具有許多氣孔的發(fā)泡塑料時(shí)使用;固化劑:在熱固性塑料成型時(shí),使樹脂由線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型交聯(lián)結(jié)構(gòu)。2.2.填料如何分類?各舉出一些例子。填料如何分類?各舉出一些例子。答:答:a.按化學(xué)組成分為:有機(jī)填料與無(wú)機(jī)填料。b.按來(lái)源分為:礦物填充劑、植物填充劑和合成填充劑。c.按外觀形狀分為:粉末狀(TiO2)、顆粒狀、薄片狀、纖維狀、樹脂狀和中空微球等。3.增塑劑如何分類?對(duì)增塑劑性能
11、有何要求?增塑劑如何分類?對(duì)增塑劑性能有何要求?答:答:a.按相容性的差異分為:主增塑劑(溶劑型增塑劑)(能和樹脂充分相容的增塑劑。既能進(jìn)入樹脂分子鏈的無(wú)定型區(qū),也能插入分子鏈的結(jié)晶區(qū),因此不會(huì)滲出而形成液滴,液膜,也不會(huì)噴霜而形成表面結(jié)晶??蓡为?dú)使用)和輔助增塑劑(一般不能進(jìn)入樹脂分子鏈的結(jié)晶第3頁(yè)1)吸收中和HCL抑制其自動(dòng)催化作用。這類穩(wěn)定劑包括鉛鹽類、有機(jī)酸金屬皂類、有機(jī)錫化合物、環(huán)氧化合物、酚鹽及金屬硫醇鹽等。它們可與HCL反
12、應(yīng)抑制PVC脫HCL的反應(yīng)。2)置換PVC分子中不穩(wěn)定的烯丙基氯原子抑制脫P(yáng)VC。如有機(jī)錫穩(wěn)定劑與PVC分子的不穩(wěn)定氯原子發(fā)生配位結(jié)合在配位體中有機(jī)錫與不穩(wěn)定氯原子置換。3)與多烯結(jié)構(gòu)發(fā)生加成反應(yīng)破壞大共軛體系的形成減少著色。不飽和酸的鹽或酯含有雙鍵與PVC分子中共軛雙鍵發(fā)生雙烯加成反應(yīng)從而破壞其共軛結(jié)構(gòu)抑制變色。4)捕捉自由基阻止氧化反應(yīng)。如加入酚類熱穩(wěn)定劑能阻滯脫HCL是由于酚給出的H原子自由基能與降解的PVC大分子自由基偶合形成不
13、能與O2反應(yīng)的物質(zhì)而具有熱穩(wěn)定作用。這種熱穩(wěn)定劑可具有一種或兼具幾種作用。9.9.無(wú)毒熱穩(wěn)定劑有哪些?無(wú)毒熱穩(wěn)定劑有哪些?答:答:a.稀土熱穩(wěn)定劑:硬脂酸稀土型;b.有機(jī)銻熱穩(wěn)定劑:羧酸銻、硫醇銻、硫醇鹽銻、巰基羧酸脂銻用羧酸巰基銻;c.鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑:鈣皂、鋅皂、多元醇、環(huán)氧大豆油等。d.光穩(wěn)定劑10.10.光屏蔽劑種類有哪些?作用機(jī)理分別是什么?光屏蔽劑種類有哪些?作用機(jī)理分別是什么?答:答:a.炭黑b.氧化鋅c.二氧化鈦?zhàn)饔脵C(jī)理
14、:作用機(jī)理:吸收或反射紫外線,使光不能進(jìn)入高分子內(nèi)部,有效地抑制了光氧化降解,從而起到保護(hù)高分子的作用。11.11.潤(rùn)滑劑分類依據(jù)是多少?舉出應(yīng)用的例子。潤(rùn)滑劑分類依據(jù)是多少?舉出應(yīng)用的例子。答:答:a.按作用機(jī)理分為:內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑。內(nèi)潤(rùn)滑劑主要有高級(jí)脂肪醇、脂肪酸脂、液體石蠟。外潤(rùn)滑劑包括石蠟烴、28個(gè)C以上的高級(jí)脂肪醇、PE蠟、礦物油、氟烴等。b.按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為:烴類(液體石蠟,天然石蠟,微晶石蠟,PE蠟,氯代烴,氟代烴)、
15、脂肪酸類(高級(jí)脂肪酸,羥基脂肪酸)、脂肪酸酰胺類(脂肪酰胺,烷撐雙脂肪酰胺)、脂類(脂肪酸低級(jí)醇酯和高級(jí)醇酯,脂肪酸多元醇酯,脂肪酸聚乙二醇酯)、醇類(高級(jí)脂肪醇,多元醇,聚乙二醇或聚丙二醇)、金屬皂類(硬脂酸鉛)、復(fù)合潤(rùn)滑劑等等。常見的潤(rùn)滑劑主要有常見的潤(rùn)滑劑主要有:飽和烴類:如液體石蠟、固體石蠟、微晶石蠟、低分子量聚乙烯,氧化聚乙烯蠟和氯化石蠟等;金屬皂類:PbSt、LiSt、CaSt、ZnSt、BaSt;脂肪族酰胺:NN亞乙基雙硬
16、脂酸銨、NN亞乙基雙蓖麻醇酸酸銨;脂肪酸類:硬脂酸、羥基硬脂酸;脂肪酸脂類:硬脂酸丁酯、單硬脂酸甘油酯;脂肪醇類:硬脂醇、季戊四醇。12.12.說(shuō)明表面活性劑型抗靜電劑的作用機(jī)理。說(shuō)明表面活性劑型抗靜電劑的作用機(jī)理。答:答:由極性相似規(guī)則,表面活性劑分子的碳?xì)滏湶糠謨A向與高分子鏈段接觸,極性基團(tuán)部分傾向與空氣中的水接觸。高分子材料作為疏水材料,抗靜電劑在其表面形成規(guī)則的面向空氣中的水的親水吸附層。13.13.阻燃劑如何分類?作用機(jī)理有哪
17、些?各舉出一些例子。阻燃劑如何分類?作用機(jī)理有哪些?各舉出一些例子。答:答:a.按組成分類:有機(jī)阻燃劑:磷系,磷氮系,磷鹵素系,氮系,鹵素系,其他無(wú)機(jī)阻燃劑:硼化合物,三氧化二銻,氫氧化鋁,其他b.按使用方法分類:添加型阻燃劑:磷酸酯、鹵代烴和氧化銻等;反應(yīng)型阻燃劑:鹵代酸酐和含磷多元醇。作用機(jī)理:作用機(jī)理:a.阻隔機(jī)理:阻燃劑在高溫下形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層,具有隔熱、隔氧、阻止可燃?xì)怏w向外逸出的綜合作用,從而達(dá)到阻燃目的。例如:磷
18、酸、偏磷酸、多聚磷酸等;b.抑制鏈反應(yīng)機(jī)理:阻燃劑作用于氣相燃燒區(qū),捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區(qū)的火焰密度下降,最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。例如:一些含鹵阻燃劑;c.吸熱機(jī)理:阻燃劑發(fā)生強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng),吸收燃燒放出的部分熱量,降低可燃物表面的溫度有效地抑制可燃性氣體的生成,阻止燃燒的蔓延。如:三聚氰胺、氫氧化鋁、氫氧化鎂等;d.稀釋機(jī)理:阻燃劑受熱時(shí)分解出不燃?xì)怏w,將可燃?xì)怏w和氧氣的濃度稀釋到燃燒下限以下。如
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