1、材料导论期末考试复习题 一： 基础知识 1.生物和生命科学、纳米技术、能源与环境、电子与信息、材料 是目前科学技术的七大热点和重点领域。 2.材料、能源和信息 并列成为现代科学技术的三大支柱。 3.材料的分类 ： 金属（金属、金属合金）、非金属（有机 高分子材料、无机非金属材料 ） 4.高分子材料的定义 ： 包含 由小分子通过共价键形成长链的天然或人工合成的材料。 5.高分子材料的分类： 弹性体、热固性及热塑性树脂。 6.材料技术的发展趋势： 从均质材料向复合材料发展、由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展、材料结构的尺度向越来越小的方向发展、由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展
2、、通过仿生途径来发展新材料。 7.塑料 ： 塑料是以合成树脂为主要成分，另加有（或不加）改性用的添加剂或加工助剂，在一定温度、压力条件下可塑化成型、并在常温下保持其形状的材料。有时还包括塑料的半成品，如压塑粉、注塑粒料等。经过成型加工，可制成具有特定形状又具有实用价值的塑料制品。 8.塑料的 分类： 合成塑料、天然塑料（按来源）；热塑性塑料、热固性塑料（按热行为）；通用塑料、工程塑料（使用范围和用途）。 9.塑料的特性 ： 质轻、耐腐蚀、电绝缘、加工性能好；不耐热、易变形、不耐老化、易燃、原料受石化资源制约 10.常用的塑料加工方式 ： 挤出成型、注射成型、压延成型。 11.橡胶的定义： 橡胶
3、是一类线形柔性高分子聚合物。其分子链柔顺性好，在外力作用下可产生较大的变形，除去外力后能迅速恢复原状。 12.橡胶的分类： 天然橡胶、合成橡胶（ 按来源 ） ；热固性橡胶、热塑性橡胶（按加工性）。 13.橡胶配方的五大体系 ： 生胶、填充补强、硫化促进、防老、软化增塑体系。 14.纤维的定义 ： 指长度比直径大很多倍并且有一定的柔韧性的纤细物质。 15.涂料的定义 和组成 ： 涂料是合成树脂另一种应用形式，用来涂覆物体表面，形成保护或装饰膜层。 主要有三种组分：成膜物、颜料、溶剂。 16.黏合剂的定义 ： 黏合剂也称胶黏剂，是一种把各种材料紧密地结合在一起的物质。黏合剂一般是多组分体系。 17
4、.熔体流动指数（ MFI）： 在规定的温度和压力下，试样熔体每 10min 通过标准出料模孔的总重量 (克 )。单位 :g/10min。 18.热变形温度（ HDT）： 塑料试样在静弯曲负荷作用下，浸入一种等速升温的液体 (或空气 )传热介质中，当试样受热变形，变形量达到一定时的温度。 19.维卡温度 ： 是指测定高分子材料在合适的液体传热介质中，在一定的负荷、一定的等速升温条件下，试样被 1 毫米 2 压针头压入 1 毫米时的温度。 20.高密度聚乙烯 (HDPE)： 通过乙烯均聚 -Ziegler-Natta 法制备。 只有少量的短支链。 低密度聚乙烯 (LDPE)： 通过乙烯均聚 -自由
5、基法制备。 存在大量的长支链和短支链。 线性低密度聚乙烯 （ LLDPE）： 通过 乙烯与少量 -烯烃共聚 制备。 短支链数目与 LDPE 相当，但没有长支链。 21.PE 的性能： 优异的耐化学药品性、优异的电绝缘性、柔韧性好；耐热性差、力学性能较低、环境应力开裂现象严重。 22 PE 的交联 ： 辐射交联、过氧化物交联和有机硅烷交联 23.聚丙烯 （ PP） ： Zieglar-Natta 催化剂催化的阴离子配位聚合制成等规 PP。 分为等规、间规和无规三种不同立体构型。 24.PP 的性能： 较好的耐热性、优异的电绝缘性、优良的耐化学药品性、优异的抗弯曲疲劳性；耐老化性差、抗冲击，特别低
6、温冲击性差 。 25.聚氯乙烯（ PVC）： 聚氯乙烯树脂是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物 。一般可通过悬浮、乳液、本体、溶液法聚合制备。 26.PVC 的性能： 电绝缘性较好、耐溶剂性和耐腐蚀性较好、阻燃性较好、力学性能一般；热敏性明显、耐热性差、加工性能较差。 27.PVC 的降解和稳定： 降解机理 ： PVC 分子链中的“缺陷”是导致降解的主要内因。热、光、机械应力是导致 PVC 降解的外因。 PVC 的稳定 ： 与其他单体共聚；加入化学稳定剂。 28.聚苯乙烯（ PS）： 聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基 聚合而成的聚
7、合物 。可通过本体、悬浮、乳液、溶液聚合制备。 29.PS 的结构： 无轨线性分子，存在少量短支链；为无定型聚合物。 30.PS 的性能 ： 拉伸强度和弯曲模量都很高，但抗冲击性和耐低温性差 ；耐热性差、导热率低、线膨胀系数大； 具有良好的电绝缘性 ； 化学稳定性较好； 加工性好，但加工时易产生内应力。 31.PS 的改性： PS 与顺丁或丁苯橡胶 共聚 或共混 制备高抗冲 PS。 32.ABS 树脂： ABS 树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。 33.聚酰胺（ PA）： 分子主链上含有酰胺基团（ -NHCO-）的高分子化合物。 分为脂肪族（ P 型和 mp 型）、芳香族和透明 PA。
8、其中 p 型聚酰胺的聚合可以通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合。 mp 型 PA是通过二元胺与二元酸缩合而成的。 34.PA 的性能： 良好的力学性能， 且 具有很好的耐磨性； 电绝缘性在干燥的条件下良好；熔融温度比较高，但热变形温度低； 具有良好的化学稳定性和耐溶剂性。 35.透明 PA： 透明 PA 就是在 PA 分子链上引入侧基，破坏链的规整性，使其不能结晶。 例如 聚对苯二甲酰三甲基己二胺和聚 2,2-双（ 4-氨基环己基）丙烷 -壬二酸 -己二酸三元共聚物 。 36.聚碳酸酯 （ PC） ： 分子主链中含有碳酸酯基的聚合物统称为聚碳酸酯，可看作二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。 可通过光
9、气法和酯交换法制备。 37.PC 的性能： 良好的力学性能 ，具有优异的抗冲击性能 ； 具有较好的耐热性和耐寒性；有较好的电绝缘性；耐化学药品性一般；具有良好的耐臭氧性。 38.PC 的改性： 制品残余内应力大、不耐溶剂、高温易水解；不耐磨损。 一般用纤维增强和制成合金来改性。 39.聚四氟乙烯（ PTFE）： 四氟乙烯的均聚 制备。可通过本体、悬浮、乳液聚合制备。 40.PTFE 的性能 ： 力学性能不高，但 有良好的自润滑性 ； 具有优异的耐热性和耐寒性；具有极高的化学稳定性。电绝缘性良好； 表面自由能很低，几乎和所有的材料都无法黏附。 但加工性不好，不能采用一般热塑性塑料的加工方式。 4
10、1.酚醛树脂 （ PF） ： 酚类化合物与醛类化合物经缩聚而得到的树脂统称为酚醛树脂。其中以苯酚和甲醛缩聚而得得树脂最为重要，是目前应用最广泛得一类热固性树脂 41.PF 的 固化： 热塑性 PF（ 六次甲基四胺 固化）；热固性 PF（热固化、酸固化）。 42.PF 的性能： 力学性能较好，但 抗冲击性能差；耐化学药品性优良；电绝缘性良好；阻燃性好，吸水率高； 43.环氧树脂 （ ER） ： 环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的线性有机高分子化合物。 一般分为缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、脂环脂肪族类 。 44.ER 的固化： 一般使用反应性固化剂（固化剂本身可以与 ER 上的
11、环氧基和叔羟基反应）或催化性固化剂（身不能与 ER 反应但可催化环氧基间聚合）固化。ER 的固化毒性小，反应活性低，树脂储存期长；固化速度慢，可加催化剂改善；固化产物具有良好的力学性能、电性能、更高的热稳定性 ; 45.ER 的性能： 综合力学性能优良；化学稳定性优良；具有优良的电性能；尺寸稳定高 。 46.不饱和聚酯 （ UP） ： 不饱和聚酯是由二元酸（饱和二元酸和不饱和二元酸）同二元醇，经过缩聚反应而成的一种线型聚合物， 通常采用直接酯化或酯交换反应制备。 47.UP 的固化 交联体系 ： 包括引发剂、交联剂、促进剂和阻聚剂 。 48.UP 的性能： 通过调节 UP 的化学组成，可以在很
12、大范围上调整 UP 的性能，满足不同的需要。 49.橡胶与热塑性弹性体 ： 橡胶 指具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度（ Tg）低，分子量往往很大，大于几十万。 热塑性弹性体 指在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状，常温下具有橡胶的弹性，高温下可塑化成型的一类弹性体。 50.通用橡胶 ： NR、 SBR、 BR、 EPDM、 IIR、 NBR、 CR； 特种橡胶 ： SiR、 ACM、FKM 51.橡胶弹性的来源于高分子链的熵弹性 ： 当高分子
13、材料受到外力发生较大的形变时，其分子链通过分子内旋转发生变形，整体的熵值减少。当外力去除，变形了的高分子链有向熵值较高的原始状态自发回复的趋势。 52.弹性体材料对结构的要求 ： 1.大分子链要有足够的柔性； 2. 在使用温度下要不结晶或结晶很少； 3. 在使用温度下分子链间相对滑移要小，否则制品会产生很大的永久变形。 53.橡胶 材料 的 不同 分类 方法 54.橡胶的配合 指为了满足橡胶制品的性能、加工工艺和成本的要求，确定橡胶以及各种配合剂的种类和用量。 55.橡胶配合的 5 大体系 及其作用 ： （ 1）生胶体系 母体和基体材料 （ 2）硫化体系 使橡胶产生交联 （ 3）填充增强体系
14、提高力学性能、降低成本 （ 4）软化增塑体系 提高加工性能、提高制品柔软度和耐寒性 （ 5）防护体系 提高橡胶的耐老化性能 56.拉伸强度，断裂伸长率 ，定伸应力，硬度，撕裂强度，疲劳性能，耐磨性能的定义 57.NR 的分子量分布呈 双峰分布 规律 ， 低分子量部分 有利于 NR 的加工 ， 高分子量 的部分使 NR 具有较高的强度。 58.NR 的结构组成及各个组成部分的作用： 橡胶烃，丙酮抽出物，蛋白质，灰分，水分 。 59.分析 NR 的结构特点与其性能的关系。 60.丁苯橡胶是 丁二烯 和 苯乙烯 的共聚物 ， SBR 是 用量最大 的一种合成橡胶 。 61.SBR 的 宏观结构参数
15、： 单体比例，平均分子量、分子量分布、分子结构的线性程度、凝胶含量； 微观结构参数： 丁二烯链段中顺 1， 4；反 1， 4 和 1， 2 结构的比例；苯乙烯、丁二烯单元的分布（嵌段共聚 /无规共聚）。 62.SBR 中苯乙烯单体比例对于丁苯橡胶各项性能的影响： 随着苯乙烯含量的提高，玻璃化转变温度提高，模量（定伸强度）提高、弹性下降、加工性能变好。 苯环还具有分散应力提高耐磨性的作用。耐热氧老化性能提高，耐寒性下降。 综合各种性能，普通 SBR 的苯乙烯含量一般为 23.5。 63.乳聚 SBR 和溶聚 SBR 结构性能对比 SBR 品种 高温 E - SBR 低温 E - SBR S -
16、SBR 数均分子量 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 枝化 大量 中等 少量 分子量分布系数 7 .5 4 6 1 .5 2 . 0 苯乙烯含量 % 2 3 . 5 2 3 . 5 2 0 2 5 顺式 17 9 .5 34 36 反式 46 55 38 29 乙烯基 14 12 8 10 序列特征 无规 无规 无规与嵌段 低温 ESBR 比高温 ESBR 具有更好的综合性能。与低温 ESBR 相比， SSBR 的弹性高、内耗低，滚动阻力小；耐磨性能提高、抗湿化性不变或稍有提高。但 S-SBR突出缺点是加工性能不好。 注意 ：除了橡胶本身的结构， 增强填料
17、与橡胶间的相互作用 强弱及 其在橡胶中分散 的均匀性也对材料最终的动态损耗特性起到了决定性的作用。 64.聚丁二烯 (BR)的结构对性能的影响： 1). 乙烯基 ： 含量增大，也会导致 Tg增大，弹性下降、加工性能、橡胶与地面的摩擦系数提高，橡胶抗湿滑性提高；但耐磨性能会略有下降。 2).顺式 1， 4 结构 :分子链的回弹性高；其含量增高会导致弹性增大、加工性能与强度的下降。 3). 反式 1， 4 结构 :分子链的对称性高，分子间排布较紧密；其含量增多，弹性减小、模量和加工性能变好。 65.顺丁橡胶的结构特点及性能 66.丁基橡胶是异丁烯与少量异戊二烯的共聚物。缩写 IIR。 是在低温下（
18、 -100-90oC）下，通过阳离子聚合机理得到的。 67.IIR 的结构特点及优缺点， IIR 高耐热性、耐透气性和阻尼减振性优异的结构各是什么？ 68.氯丁橡胶 由 2-氯 1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合而来的橡胶。缩写 CR。其性能特点为： 结晶性橡胶 纯胶强度高，交联纯胶的强度略高于交联纯 NR。 弹性低、动态内耗大、耐寒性差。含有大量 Cl 取代基团 阻燃性、耐烷烃油好、黏和强度高、但电绝缘性差。 C Cl和 C C 的共扼 耐热性、耐候性和耐 O3 性优异，但低于 IIR 和 EPDM。 69.乙丙橡胶 是乙烯与丙烯在 齐格勒 纳塔 型催化剂催化下的 无规共聚物 。 根据是否加入
19、第三种双烯类共聚单体分为：二元乙丙橡胶（缩写 EPM）和三元乙丙橡胶（缩写 EPDM）。 70.乙丙橡胶的结构特点 及性能影响 ： 高饱和性，乙烯丙烯比例 ，分子量和分子量分布。 71.乙丙橡胶的性能优点和缺点。 72.丁腈橡胶 通过 丁二烯 和 丙烯腈 单体 乳液自由基聚合 而制得的高分子弹性体。缩写 NBR。 是在耐油橡胶中用量最大的一种 。 73.NBR 中，丙烯腈、丁二烯的含量及结构对于 NBR 性能是如何影响的？ 74.HNBR 的结构特点和性能。 75.硅橡胶 (SiR)是一种分子链 兼具无机和有机 性质的高分子弹性材料，其分子主链由硅原子和氧原子交替组成（ SiOSi）。分子 侧
20、链 是与硅原子相连接的碳氢 或取代 碳氢的有机基团 。 硅橡胶属于一种半无机的饱和、杂链、非极性弹性体。 76.氟橡胶（ Fluoro Rubber)是 指主链或侧链上的碳原子上含有 氟原子 的一种合成高分子弹 性体。 分子 主链高度饱和； 氟原子的原子半径小，极性非常大， 分子间作用力大。 属于 碳链饱和极性橡胶 。 77.氟橡胶优点： 优异的耐油性能 ， 在所有橡胶中最好 ； 优异的耐高温性能 ， 长期使用 250，短期 350 ； 良好的阻燃性 ； 耐高真空性 ， 气密性优于 IIR。 缺点：弹性差、低温性能差、加工性能差 ； 耐水性和极性物质性能较差 ； 需要二段硫化 ；价格高。 78
21、.聚丙烯酸是一种 结晶性 的 塑料 或 纤维 材料。 但经过 醇酯化 后， 烷基屏蔽了极性基 ，降低了分子间作用力，提高了分子链的柔性，可以用作弹性体。 丙烯酸酯橡胶是由丙烯酸酯（主要是烷基酯），与少量供交联反应的活性单体共聚而成的弹性体。 缩写 ACR。 79.热塑性弹性体是指在 常温 下具有 橡胶的弹性 ， 高温 下具有 可塑化成型 的一类弹性体材料。热塑性弹性体可以采用类似热塑性树脂的加工工艺来反复加工和 回收再利用 。 80.共聚型 TPE 是采用嵌段共聚的方式将 柔性链（软段）同刚性链（硬段）交替连接 成大分子。 81.TPU 由 二异氰酸酯 和 聚醚 或 聚酯多元醇 以及低分子量二
22、元醇类扩链剂反应而的。 氨基甲酸酯链段（硬段）间可形成氢键 硬段的聚集微区呈 结晶态 。 82.TPU 性能： 由于物理交联点为结晶微区 TPU 具有优异的力学性能（ 2570MPa）、耐磨性、抗撕裂性能。耐非极性溶剂、但不耐水和极性溶剂；最高使用温度为 120oC硬段结晶熔点。 聚酯型 TPU具有更好的力学强度和耐磨性、耐非极性溶剂性； 聚醚型 TPU 具有更好的弹性、低温性能、热稳定性、耐水性和耐生物降解性。 83.高性能 TPV 的本质特征： 高弹性、优良的热塑流动性和可反复加工及使用性能。 84.长丝（ Continuous filament） ： 长度很长（一般以千米计）的单根或多根
23、连续的化学纤维丝条； 单丝（ Monofil）： 一根单纤维的连续丝条，用单孔喷丝头纺成；也包括 3 6 根单丝的少孔丝 ； 鬃丝： 较粗的合成纤维单丝（直径 0.08 2mm） ；复丝（ Multi- filament）： 由数十根单纤维组成的丝条。化学纤维的复丝一般 8100 根单纤维组成。 帘线丝： 用于轮胎帘子线的复丝，一般由一百多根到几百根单纤维经拉伸、加捻、合股制成。 85.异 形纤维： 经一定的几何形状（非圆形）的喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维，也称“异形截面纤维”。贯通纤维轴向具有空腔的化学纤维称为中空纤维（ Hollow fiber），一般也归入异形纤维。 86.复
24、合纤维： “双组分纤维”或“多组分纤维”，由两种或两种以上聚合物用复合纺丝法纺制而成。（将两种或两种以上的纺丝液，分别输入同一纺丝组件，在适当部位汇合，从同一喷丝孔喷出形成一根纤维。） 87.共混纤维： 是指通过两种或多种聚合物混合后纺成的化学纤维。 88.高性能纤维： 超高分子量聚乙烯纤维、高强维纶、芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、碳纤维、聚苯并咪唑纤维、酚醛树脂纤维、聚四氟乙烯纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等 。 89.高性能纤维特点：高强高模，耐高温，耐化学药品 。 90.功能纤维： 在一般纤维具 有的物理机械性能基础上，具有某种特殊功能的纤维 。 物理、力学、物理化学、反应化学
25、、生物等功能 ： 防水、防火、防油、防污、防臭、防蛀、抗皱、抗起球、抗紫外线、抗红外线、抗静电、抗微波、耐疲劳、耐腐蚀、耐冷、耐压及高强、高亮、高弹性、高透气、高吸湿、高保暖性。 91.成纤聚合物的一般要求： 大分子必须是线型的、能伸直的分子，支链尽可能少，没有庞大侧基；分子之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性的化学结构和空间结构；具有适当高的平均分子量和较窄的分子量分布；具有一定的热稳定性，其熔点或软化点应比允许使用温度高得多。 92.纤维重要的机械性能定义： 初始模量，屈服点及屈服应力 /应变，断裂强力，断裂强度，断裂长度，强度极限等。 93.聚酯纤维 是由大分子链中的各链节通过酯基相
26、连的成纤高聚物纺制而成的合成纤维，目前， 聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯纤维。 94.聚丙烯腈纤维（ acrylic fibers） 是指由聚丙烯腈或丙烯腈含量占 85以上的线型聚合物所纺制的纤维。 我国聚丙烯腈纤维的商品名称为腈纶。 95.涂料定义： 涂布在物体表面而形成的具有保护装饰或特殊作用 (如绝缘、防腐、标志等 )的膜层材料。 96.涂料作用： 保护作用，装 饰作用，标志作用，特殊作用。 97.涂料组成： 一般包含 成膜物质、颜料和溶剂 三种组分，此外还包括催干剂、填充剂、增塑剂、增稠剂和稀释剂等 98.成膜物质： 也称基料，是涂料的最主要成分。其性质对涂料的性能（如保护性能、力
27、学性能等）起主要作用。成膜物质应能溶解于适当的溶剂，而且必须与物体表面和颜料具有良好的结合能力。与塑料、橡胶、纤维等所用聚合物最大差别是，涂料所用聚合物的平均分子量一般较低。 99.颜料： 主要起遮盖、赋色和装饰作用，并对表面起抗腐蚀的保护作用。一般分两种，一种为无机颜料，常见的钛白粉，铬黄等，还有种为有机颜料，如炭黑，大红粉等。 100.溶剂： 用以溶解成膜物质的易挥发性有机液体。常用的有甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮和乙酸乙酯等。溶剂的挥发是涂料对大气污染的主要根源，溶剂的安全性、对人体的毒性也是选择溶剂时应该考虑的。目前以水作为溶剂的水性涂料很大程度降低了污染和对人的毒性。 101.醇酸树脂涂
28、料 是以醇酸树脂为成膜物质的一类涂料。醇酸树脂是由多元醇、多元酸与一元酸经酯化缩聚反应制得的涂料用树脂。 原 料：多元醇、多元酸和单元酸（油）。 102.丙烯酸树脂涂料 以丙烯酸树脂为主要成膜物质的涂料 。 103.凡是用 异氰酸酯或其反应产物为原料 的涂料都统称为 聚氨酯涂料 。 104.环氧树脂涂料是以环氧树脂为基料的涂料。 105.聚酯树脂是由二元醇、三元醇和二元酸缩聚得到的线 形树脂 ，主要品种为羟基过量的端羟基树脂，羧基过量的聚酯用于制备粉末涂料 。 106.硝基漆 (硝酸纤维素漆 )是以 硝酸纤维素 (硝化棉 )为主要成膜物、并加入不干性醇酸树脂和改性松香甘油酯以及增韧剂、溶剂、颜
29、料等混合调配而成。 107.粘合剂 （ Bonding agent）又称胶黏剂，是通过粘附作用使被粘物结合在一起的物质，是最重要的辅助材料之一。能将同种或两种或两种以上同质或异质的制件（或材料）连接在一起，固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质，习惯上简称为胶。 108.合成胶粘剂 由 主剂和助剂 组成，主剂又称为主料、基料或粘料 ； 主剂 是胶粘剂的主要成分，主导胶粘剂粘接性能，同时也是区别胶粘剂类别的重要标志。主剂一般由一种或两种，甚至三种高聚物构成，要求具有良好的粘附性和润湿性等；助剂 有固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等，根据要求与用途还可以包括阻燃剂、发泡剂、消泡剂、着色剂和防霉剂等成分。 109.粘接（胶结）是用粘合剂将被粘物表面连接在一起的过程。要达到良好的粘接，必须具备 两个条件 ： 1）粘合剂要能很好地润湿被粘物表面； 2）粘合剂与被粘物之间要有较强的相互作用； 涉及理论： 吸附理论；化学键形成理论；扩散理论；静电理论；机 械作用力理论。
