高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)考點(diǎn)梳理姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫(xiě)您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫(xiě)您的答案。一、選擇題1.高分子材料的分類中，下列哪一種不屬于聚合物？

a.聚乙烯

b.聚氯乙烯

c.纖維素

d.水泥

2.高分子材料的熱塑性塑料通常具有以下哪種性質(zhì)？

a.熔融后可冷卻成型

b.熔融后不可冷卻成型

c.冷卻后可再次加熱成型

d.加熱后不可冷卻成型

3.高分子材料的力學(xué)功能中，下列哪種不屬于強(qiáng)度指標(biāo)？

a.拉伸強(qiáng)度

b.壓縮強(qiáng)度

c.斷裂伸長(zhǎng)率

d.彈性模量

4.下列哪種高分子材料的耐熱性較差？

a.聚己內(nèi)酯

b.聚乙烯醇

c.聚苯硫醚

d.聚酰亞胺

5.下列哪種高分子材料的耐化學(xué)性較好？

a.聚氯乙烯

b.聚乙烯醇

c.聚四氟乙烯

d.聚苯乙烯

6.高分子材料在加工過(guò)程中，下列哪種現(xiàn)象屬于降解反應(yīng)？

a.熔融

b.混合

c.熱氧老化

d.熔接

7.高分子材料的溶劑選擇與下列哪種因素關(guān)系不大？

a.相溶性

b.熔點(diǎn)

c.針對(duì)性

d.成型溫度

8.下列哪種高分子材料的電絕緣功能較好？

a.聚氯乙烯

b.聚乙烯醇

c.聚酰亞胺

d.聚苯乙烯

答案及解題思路：

1.答案：d

解題思路：聚乙烯、聚氯乙烯和纖維素都是高分子材料，而水泥是一種無(wú)機(jī)材料，不屬于聚合物。

2.答案：a

解題思路：熱塑性塑料在加熱后可以熔融，冷卻后可以成型，再次加熱后可以重新成型，因此熔融后可冷卻成型。

3.答案：d

解題思路：拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都是高分子材料的強(qiáng)度指標(biāo)，而彈性模量是描述材料抵抗變形的能力，不屬于強(qiáng)度指標(biāo)。

4.答案：b

解題思路：聚己內(nèi)酯、聚苯硫醚和聚酰亞胺都具有較好的耐熱性，而聚乙烯醇的耐熱性較差。

5.答案：c

解題思路：聚四氟乙烯具有極好的耐化學(xué)性，而聚氯乙烯、聚乙烯醇和聚苯乙烯的耐化學(xué)性相對(duì)較差。

6.答案：c

解題思路：熱氧老化是指高分子材料在高溫和氧氣作用下發(fā)生分解的現(xiàn)象，屬于降解反應(yīng)。

7.答案：b

解題思路：溶劑選擇主要考慮材料的相溶性、針對(duì)性和成型溫度，而熔點(diǎn)不是溶劑選擇的主要因素。

8.答案：c

解題思路：聚酰亞胺具有較高的介電常數(shù)和良好的耐熱性，因此電絕緣功能較好。二、填空題1.高分子材料的組成主要包括（單體）、（聚合物）、（添加劑）等。

2.高分子材料的熔融溫度與（分子結(jié)構(gòu)）、（分子量分布）、（結(jié)晶度）等因素有關(guān)。

3.高分子材料的力學(xué)功能包括（拉伸強(qiáng)度）、（彎曲強(qiáng)度）、（沖擊強(qiáng)度）、（硬度）等。

4.高分子材料的耐化學(xué)功能主要取決于（化學(xué)結(jié)構(gòu)）、（分子間作用力）、（環(huán)境因素）等因素。

5.高分子材料的加工方式主要包括（注射成型）、（擠出成型）、（吹塑成型）、（熱壓成型）等。

答案及解題思路：

答案：

1.單體、聚合物、添加劑

2.分子結(jié)構(gòu)、分子量分布、結(jié)晶度

3.拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、硬度

4.化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子間作用力、環(huán)境因素

5.注射成型、擠出成型、吹塑成型、熱壓成型

解題思路：

1.高分子材料是由單體通過(guò)聚合反應(yīng)形成的高分子聚合物，以及為了改善功能而添加的少量添加劑組成。

2.高分子材料的熔融溫度受其分子結(jié)構(gòu)、分子量分布和結(jié)晶度的影響。分子結(jié)構(gòu)越緊密，分子量分布越窄，結(jié)晶度越高，熔融溫度越高。

3.高分子材料的力學(xué)功能是衡量其抗拉伸、彎曲、沖擊和硬度等能力的重要指標(biāo)。

4.高分子材料的耐化學(xué)功能主要與材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子間作用力以及所處環(huán)境因素有關(guān)，這些因素決定了材料在化學(xué)環(huán)境中的穩(wěn)定性和抗腐蝕性。

5.高分子材料的加工方式多樣，包括注射成型、擠出成型、吹塑成型和熱壓成型等，這些加工方式根據(jù)材料特性和產(chǎn)品要求選擇合適的方法。三、判斷題1.高分子材料的熔融溫度越高，其流動(dòng)性越好。（×）

解題思路：實(shí)際上，高分子材料的熔融溫度與其流動(dòng)性并沒(méi)有直接的正比關(guān)系。熔融溫度高的材料可能在較高的溫度下流動(dòng)性較好，但這并不意味著熔融溫度越高，流動(dòng)性越好。流動(dòng)性還受到材料種類、分子結(jié)構(gòu)、加工速率等多種因素的影響。

2.高分子材料的拉伸強(qiáng)度越高，其抗斷裂功能越好。（√）

解題思路：拉伸強(qiáng)度是衡量高分子材料抗拉伸變形能力的重要指標(biāo)，通常拉伸強(qiáng)度越高，材料在拉伸過(guò)程中承受的最大應(yīng)力也越高，因此抗斷裂功能越好。

3.高分子材料的耐熱性越好，其加工溫度越高。（√）

解題思路：耐熱性好的高分子材料可以在較高溫度下保持穩(wěn)定性和物理功能，因此在進(jìn)行加工時(shí)可以承受更高的溫度，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4.高分子材料的電絕緣功能越好，其導(dǎo)電性越好。（×）

解題思路：電絕緣功能好的高分子材料意味著它們不易導(dǎo)電，因此電絕緣功能與導(dǎo)電性成反比。電絕緣功能好的材料導(dǎo)電性差。

5.高分子材料的降解反應(yīng)主要受到溫度、氧氣、紫外線等因素的影響。（√）

解題思路：高分子材料的降解確實(shí)受到多種因素的影響，包括溫度、氧氣、紫外線等。這些因素能夠破壞高分子材料的化學(xué)鍵，導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)變化和功能下降。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述高分子材料的組成及各部分的作用。

答：高分子材料主要由以下幾部分組成：

聚合物主鏈：提供材料的骨架和基本功能，如強(qiáng)度、韌性等。

支鏈或側(cè)鏈：增加材料的柔韌性、耐熱性等功能。

填料：提高材料的剛性和強(qiáng)度，降低成本。

添加劑：改善材料的加工功能、穩(wěn)定性和使用功能。

解題思路：首先明確高分子材料的組成，然后針對(duì)每一部分描述其具體作用。

2.簡(jiǎn)述高分子材料的熔融溫度對(duì)其加工功能的影響。

答：高分子材料的熔融溫度對(duì)其加工功能有顯著影響：

熔融溫度低，材料易于加工成型，但可能影響產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。

熔融溫度高，材料加工難度增加，但有利于提高產(chǎn)品的力學(xué)功能和尺寸穩(wěn)定性。

解題思路：分析熔融溫度對(duì)材料流動(dòng)性和成型功能的影響，以及如何影響最終產(chǎn)品的功能。

3.簡(jiǎn)述高分子材料的力學(xué)功能對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響。

答：高分子材料的力學(xué)功能對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重要影響：

彈性模量高的材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以承受更大的載荷。

斷裂伸長(zhǎng)率高的材料，在受到拉伸時(shí)不易斷裂，適用于需要一定柔韌性的結(jié)構(gòu)。

拉伸強(qiáng)度高的材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以承受更大的拉伸力。

解題思路：結(jié)合具體的應(yīng)用案例，分析不同力學(xué)功能如何影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性。

4.簡(jiǎn)述高分子材料的耐化學(xué)功能在工業(yè)應(yīng)用中的重要性。

答：高分子材料的耐化學(xué)功能在工業(yè)應(yīng)用中：

耐化學(xué)功能好的材料可以抵抗腐蝕、磨損等化學(xué)作用，延長(zhǎng)使用壽命。

在石油、化工、食品等特殊行業(yè)，耐化學(xué)功能是保證設(shè)備安全運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

解題思路：列舉具體行業(yè)和案例，說(shuō)明耐化學(xué)功能如何影響工業(yè)應(yīng)用的安全性和效率。

5.簡(jiǎn)述高分子材料加工方式對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

答：高分子材料的加工方式對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響：

注塑加工可以生產(chǎn)出尺寸精確、表面光滑的產(chǎn)品。

擠壓加工適合生產(chǎn)連續(xù)的板材或管材，但可能存在表面缺陷。

熔噴加工適合生產(chǎn)纖維材料，但纖維的均勻性可能受影響。

解題思路：分析不同加工方式對(duì)材料流動(dòng)、成型和最終產(chǎn)品特性的影響。五、論述題1.論述高分子材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)。

（1）高分子材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用

汽車工業(yè)：輕量化、高強(qiáng)度的高分子復(fù)合材料

電子電器：絕緣材料、密封材料、功能性高分子材料

醫(yī)療衛(wèi)生：生物相容性高分子材料、醫(yī)用包裝材料

建筑材料：防水、保溫、隔音高分子材料

紡織服裝：功能性高分子纖維、高功能纖維

消費(fèi)品：包裝材料、日用品、裝飾材料

（2）高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)

新材料研發(fā)：智能化、多功能、輕量化、高強(qiáng)度

綠色環(huán)保：生物降解、環(huán)保材料

納米技術(shù)：納米材料、納米復(fù)合技術(shù)

3D打印技術(shù)：個(gè)性化定制、高效加工

2.論述高分子材料的加工工藝對(duì)材料功能的影響。

（1）加工工藝對(duì)材料功能的影響

流變功能：熔融指數(shù)、粘度、拉伸強(qiáng)度等

熱功能：熱變形溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等

力學(xué)功能：拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等

光學(xué)功能：透光率、折射率等

（2）加工工藝對(duì)材料功能影響的案例分析

注塑工藝：提高熔體壓力和溫度，提高材料密度和力學(xué)功能

擠出工藝：控制擠出速度，提高材料厚度和均勻性

熱壓工藝：提高溫度和壓力，提高材料復(fù)合度和力學(xué)功能

3.論述高分子材料的降解反應(yīng)及其對(duì)環(huán)境的影響。

（1）高分子材料的降解反應(yīng)

光降解：光氧化、光催化等

水解降解：酸、堿、酶等催化劑

生物降解：微生物、酶等生物催化劑

（2）降解反應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響

污染：高分子材料降解產(chǎn)物對(duì)土壤、水體和大氣污染

能量：降解反應(yīng)過(guò)程中的能量消耗和排放

生物降解：減少環(huán)境污染，但生物降解過(guò)程緩慢，需優(yōu)化降解工藝

4.論述高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用及其前景。

（1）新能源領(lǐng)域的高分子材料應(yīng)用

太陽(yáng)能電池：導(dǎo)電聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管等

鋰離子電池：正負(fù)極材料、隔膜等

燃料電池：質(zhì)子交換膜、電極材料等

（2）高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用前景

提高能源轉(zhuǎn)換效率：優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)，提高材料功能

降低成本：規(guī)模化生產(chǎn)，降低材料成本

環(huán)保：使用環(huán)保材料，降低環(huán)境污染

5.論述高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。

（1）生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的高分子材料應(yīng)用

組織工程：支架材料、生物可降解材料

藥物傳遞：納米載體、緩釋材料

醫(yī)療器械：導(dǎo)管、膜、支架等

（2）高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

生物相容性：減少對(duì)人體組織的刺激和排斥

生物可降解性：降低環(huán)境污染，減少醫(yī)療廢物

功能性：提高醫(yī)療器械和藥物的療效

答案及解題思路：

1.答案：高分子材料在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如汽車、電子、醫(yī)療、建筑、紡織、消費(fèi)品等。發(fā)展趨勢(shì)包括新材料研發(fā)、綠色環(huán)保、納米技術(shù)和3D打印。

解題思路：梳理高分子材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，分析材料在新能源、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用及其前景。

2.答案：加工工藝對(duì)高分子材料的功能有顯著影響，如流變功能、熱功能、力學(xué)功能和光學(xué)功能。案例分析注塑、擠出和熱壓工藝對(duì)材料功能的影響。

解題思路：分析加工工藝對(duì)材料功能的影響，結(jié)合實(shí)例說(shuō)明不同加工工藝對(duì)材料功能的作用。

3.答案：高分子材料的降解反應(yīng)包括光降解、水解降解和生物降解。降解反應(yīng)對(duì)環(huán)境有污染，但生物降解過(guò)程緩慢，需優(yōu)化降解工藝。

解題思路：概述高分子材料的降解反應(yīng)類型，分析降解反應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響，提出優(yōu)化降解工藝的思路。

4.答案：高分子材料在新能源領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如太陽(yáng)能電池、鋰離子電池和燃料電池。應(yīng)用前景包括提高能源轉(zhuǎn)換效率、降低成本和環(huán)保。

解題思路：梳理高分子材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，分析材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

5.答案：高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括組織工程、藥物傳遞和醫(yī)療器械。優(yōu)勢(shì)包括生物相容性、生物可降解性和功能性。

解題思路：分析高分子材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，闡述材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。六、計(jì)算題1.已知某高分子材料的密度為1.5g/cm3，熔融溫度為180℃，求其熔融熱。

解：熔融熱是指單位質(zhì)量的材料從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)所需吸收的熱量。熔融熱的計(jì)算公式為：

\[Q=M\timesL_f\]

其中，Q為熔融熱（J/kg），M為材料的密度（kg/m3），L_f為材料的熔融熱（J/kg）。

先將密度單位換算為kg/m3：

\[\rho=1.5\times10^3\,\text{kg/m}^3\]

假設(shè)材料的熔融熱L_f為300kJ/kg（根據(jù)材料種類和文獻(xiàn)資料）。

代入公式計(jì)算：

\[Q=1.5\times10^3\,\text{kg/m}^3\times300\,\text{kJ/kg}\]

\[Q=450,000\,\text{kJ/m}^3\]

將結(jié)果換算為J/cm3：

\[Q=450,000\,\text{J/cm}^3\]

答案：該高分子材料的熔融熱為450,000J/cm3。

2.已知某高分子材料的拉伸強(qiáng)度為80MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為500%，求其彈性模量。

解：彈性模量是指材料在受力過(guò)程中，應(yīng)力和應(yīng)變之間的比例關(guān)系。彈性模量的計(jì)算公式為：

\[E=\frac{S}{\epsilon}\]

其中，E為彈性模量（Pa），S為拉伸強(qiáng)度（Pa），\(\epsilon\)為斷裂伸長(zhǎng)率。

將拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率代入公式：

\[E=\frac{80\times10^6\,\text{Pa}}{5}\]

\[E=16\times10^6\,\text{Pa}\]

答案：該高分子材料的彈性模量為16MPa。

3.已知某高分子材料的電絕緣電阻為10^12Ω，求其導(dǎo)電性。

解：導(dǎo)電性是指材料對(duì)電流的傳輸能力。電絕緣電阻越大，導(dǎo)電性越差。一般情況下，當(dāng)電絕緣電阻大于10^12Ω時(shí)，可以認(rèn)為材料具有良好的電絕緣性，導(dǎo)電性較差。

答案：該高分子材料的導(dǎo)電性較差。

4.已知某高分子材料的耐熱溫度為200℃，求其在200℃下的分解速率常數(shù)。

解：分解速率常數(shù)是指材料在特定溫度下分解反應(yīng)的速率。分解速率常數(shù)與溫度有關(guān)，通常用阿倫尼烏斯方程來(lái)描述。阿倫尼烏斯方程為：

\[k=A\timese^{\frac{E_a}{RT}}\]

其中，k為分解速率常數(shù)（s?1），A為頻率因子，E_a為活化能（J/mol），R為氣體常數(shù)（8.314J/(mol·K)），T為溫度（K）。

根據(jù)題目給出的耐熱溫度和文獻(xiàn)資料，假設(shè)該高分子材料的活化能為50kJ/mol。

將溫度換算為開(kāi)爾文：

\[T=200273=473\,\text{K}\]

代入公式計(jì)算：

\[k=A\timese^{\frac{50\times10^3}{8.314\times473}}\]

\[k\approx4.5\times10^{8}\,\text{s}^{1}\]

答案：該高分子材料在200℃下的分解速率常數(shù)約為4.5×10??s?1。

5.已知某高分子材料的熔融指數(shù)為100g/10min，求其在150℃下的加工流動(dòng)性。

解：加工流動(dòng)性是指材料在特定溫度和壓力下，通過(guò)模具的能力。熔融指數(shù)（MFI）是衡量高分子材料加工流動(dòng)性的指標(biāo)，通常在一定的溫度和壓力下進(jìn)行測(cè)定。MFI的計(jì)算公式為：

\[MFI=\frac{m}{t}\]

其中，MFI為熔融指數(shù)（g/min），m為10min內(nèi)通過(guò)模具的質(zhì)量（g），t為時(shí)間（min）。

將題目給出的熔融指數(shù)和溫度代入公式計(jì)算：

\[MFI=\frac{100\,\text{g}}{10\,\text{min}}\]

\[MFI=10\,\text{g/min}\]

答案：該高分子材料在150℃下的加工流動(dòng)性為10g/min。七、應(yīng)用題1.分析某高分子材料在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域的應(yīng)用，并說(shuō)明其優(yōu)勢(shì)和不足。

答案：

應(yīng)用材料：聚丙烯酸酯（PMA）

優(yōu)勢(shì)：

良好的耐沖擊性和耐磨性

良好的耐熱性和耐化學(xué)性

易于加工和成型

豐富的色彩和裝飾性

不足：

易老化，耐候性較差

部分產(chǎn)品存在易揮發(fā)有機(jī)化合物（VOC）的釋放問(wèn)題

對(duì)紫外線較為敏感，耐紫外線能力較弱

解題思路：

首先選擇聚丙烯酸酯作為案例分析材料。

分析該材料在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域的應(yīng)用，結(jié)合