2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——聚合物材料表面改性技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在題后括號內(nèi)）1.聚合物材料表面改性主要是為了改善其（）。A.本體力學(xué)性能B.透明度C.與環(huán)境或其他材料的相互作用D.熱穩(wěn)定性2.在聚合物表面改性方法中，利用輝光放電或等離子體處理材料表面，屬于（）。A.化學(xué)氣相沉積法B.物理氣相沉積法C.等離子體處理法D.溶劑活化法3.通過在聚合物表面接枝或涂覆一層具有特定功能的物質(zhì)來改變表面性質(zhì)的方法，稱為（）。A.等離子體刻蝕B.表面涂層法C.偶聯(lián)劑處理D.輝光放電改性4.下列哪種方法通常不涉及引入化學(xué)鍵合鍵來連接改性層和聚合物基體？（）A.表面接枝聚合B.偶聯(lián)劑法C.氧化法D.溶劑活化法5.要提高聚合物吸附劑的比表面積和表面活性，常采用的表面改性方法是（）。A.表面涂層B.等離子體刻蝕C.表面氧化D.活化法（如用等離子體或高溫）6.在資源化學(xué)領(lǐng)域，利用聚合物表面改性技術(shù)提高對某種特定離子或分子的選擇性吸附，主要目的是（）。A.增加吸附量B.降低吸附成本C.實(shí)現(xiàn)特定資源的富集或分離D.改善聚合物耐高溫性能7.下列哪個(gè)參數(shù)通常用于表征聚合物表面的親疏水性？（）A.拉伸強(qiáng)度B.表面能C.斷裂伸長率D.密度8.在聚合物與無機(jī)填料復(fù)合時(shí)，通過表面改性改善兩者界面結(jié)合力的主要目的是（）。A.提高復(fù)合材料的密度B.增強(qiáng)復(fù)合材料的導(dǎo)電性C.防止界面脫粘，提高整體性能D.降低復(fù)合材料的成本9.X射線光電子能譜（XPS）主要用于分析聚合物表面的（）。A.形貌和粗糙度B.化學(xué)元素組成和化學(xué)狀態(tài)C.熱穩(wěn)定性D.力學(xué)性能10.下列哪種表面改性方法通常在較低溫度下進(jìn)行？（）A.高溫?zé)崽幚鞡.等離子體輝光放電C.激光表面改性D.原位聚合法接枝二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.聚合物表面改性旨在改變其表面的__________、__________或__________等性質(zhì)，以適應(yīng)特定應(yīng)用需求。2.表面能是衡量表面__________的物理量，具有__________趨勢。3.等離子體處理法通過引入__________、__________或__________等活性粒子來改性聚合物表面。4.化學(xué)氣相沉積（CVD）等方法能在聚合物表面形成一層__________的薄膜，通常具有特定的__________。5.偶聯(lián)劑分子通常具有兩端，一端能與__________反應(yīng)，另一端能與__________反應(yīng)，起到“橋梁”作用。6.在資源化學(xué)中，聚合物表面改性可用于制備高效__________材料、選擇性吸附劑或__________膜。7.表面潤濕性是評價(jià)聚合物表面親疏性的重要指標(biāo)，常用__________來衡量。8.氧化改性通?？梢蕴岣呔酆衔锉砻娴腳_________和__________。9.表面改性效果的表征方法除了XPS外，還有__________、__________、接觸角測量等。10.選擇合適的聚合物表面改性方法時(shí)，需要考慮聚合物基體的__________、改性目的、__________以及成本效益等因素。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.表面改性2.表面能3.等離子體處理4.偶聯(lián)劑5.表面潤濕性四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述聚合物表面改性技術(shù)相較于改變聚合物本體性質(zhì)的優(yōu)勢。2.簡述等離子體處理法改性聚合物表面的基本原理。3.簡述選擇聚合物表面改性方法時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。4.簡述表面改性技術(shù)在提高聚合物吸附性能方面的應(yīng)用原理。五、論述題（每小題10分，共20分）1.論述聚合物表面改性技術(shù)在資源回收與利用方面的應(yīng)用前景，并舉例說明。2.論述聚合物表面改性技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展方向。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.D5.D6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.化學(xué)組成，物理結(jié)構(gòu)，表面能2.自由能，最低3.離子，自由基，中性粒子4.連續(xù)，功能5.聚合物基體，改性物質(zhì)/填料6.吸附，分離7.接觸角8.親水性，極性9.AFM，STM10.化學(xué)/物理性質(zhì)，環(huán)境條件三、名詞解釋1.表面改性：通過物理或化學(xué)方法改變聚合物材料表面層的化學(xué)組成、微觀結(jié)構(gòu)或表面性能的技術(shù)。2.表面能：單位表面積物質(zhì)的自由能，是衡量表面具有做功能力的物理量，總是趨向于最低。3.等離子體處理：利用低氣壓放電產(chǎn)生的包含離子、電子、自由基等高活性粒子的等離子體與聚合物表面相互作用，從而改變其表面性質(zhì)的方法。4.偶聯(lián)劑：一種具有雙官能團(tuán)的化學(xué)物質(zhì)，一端能與聚合物基體發(fā)生化學(xué)鍵合或強(qiáng)物理吸附，另一端能與無機(jī)填料或其他改性物質(zhì)反應(yīng)，起到連接有機(jī)和無機(jī)組分的作用。5.表面潤濕性：液體在固體表面鋪展的能力，常用接觸角來衡量，是評價(jià)表面親疏性的重要指標(biāo)，接觸角越小，親水性越強(qiáng)。四、簡答題1.優(yōu)勢：①改性程度相對較淺，對聚合物本體性能影響??；②可保持聚合物原有的優(yōu)良性能；③可針對特定表面區(qū)域或功能進(jìn)行改性，實(shí)現(xiàn)“批量化”定制；④改性方法多樣，選擇范圍廣；⑤成本相對較低，尤其對于已有產(chǎn)品進(jìn)行表面修飾。2.原理：利用氣體放電在低氣壓下產(chǎn)生包含高活性離子、電子、自由基等的等離子體。這些高活性粒子與聚合物表面發(fā)生物理吸附、化學(xué)反應(yīng)或?yàn)R射等過程。通過引入新的官能團(tuán)、刻蝕表面、沉積薄膜或去除污染物，從而改變聚合物表面的化學(xué)組成、微觀形貌和物理化學(xué)性質(zhì)。3.考慮因素：①聚合物基體的性質(zhì)（如化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性、穩(wěn)定性）；②改性目的（如提高親水性、疏水性、吸附性、耐磨性等）；③所需達(dá)到的表面性能指標(biāo)；④改性方法的適用性（如設(shè)備要求、溫度、時(shí)間限制）；⑤環(huán)境條件（如溫度、濕度、潔凈度要求）；⑥成本效益分析（包括改性成本、效果持久性等）。4.應(yīng)用原理：通過表面改性，可以在聚合物表面引入特定的官能團(tuán)或構(gòu)筑特定的微觀結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)其對目標(biāo)物質(zhì)（如離子、分子）的物理吸附或化學(xué)鍵合能力。例如，引入含氧官能團(tuán)（-OH,-COOH）可增加表面極性和親水性，提高對極性物質(zhì)的吸附；引入含氮或含硫官能團(tuán)可增加表面電荷，用于靜電吸附；通過納米結(jié)構(gòu)或粗糙化表面可增加比表面積，提高吸附容量；通過引入特定識別位點(diǎn)（如配位基團(tuán)）可實(shí)現(xiàn)選擇性吸附。五、論述題1.應(yīng)用前景：聚合物表面改性技術(shù)因其高效、靈活、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在資源回收與利用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。例如：①制備高效吸附材料：改性聚丙烯酰胺、聚氨酯等聚合物，用于選擇性吸附廢水中的重金屬離子（如Pb2?,Cd2?）、稀土元素、核素（如鈾）或有機(jī)污染物（如染料、農(nóng)藥），實(shí)現(xiàn)污染物的去除和資源回收；②制備分離膜：改性聚酰胺、聚烯烴等膜材料，提高其對特定氣體（如CO?分離）、液體（如油水分離、溶劑萃?。┑倪x擇透過性，用于高效分離過程；③改善復(fù)合材料界面：通過改性聚合物基體或無機(jī)填料表面，增強(qiáng)兩者間的界面結(jié)合力，提高復(fù)合材料的性能，用于制備輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕的復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)廢棄資源的高值化利用；④開發(fā)新型傳感材料：改性聚合物表面可實(shí)現(xiàn)對特定離子或分子的識別和檢測，用于環(huán)境監(jiān)測或資源勘探?？傊?，聚合物表面改性技術(shù)有助于開發(fā)綠色、高效、智能的資源利用與回收技術(shù)。2.挑戰(zhàn)與發(fā)展方向：挑戰(zhàn)：①改性效果的持久性與穩(wěn)定性：改性層可能與聚合物基體結(jié)合不牢固，或在應(yīng)用環(huán)境中發(fā)生降解、脫落；②改性均勻性與可控性：尤其是在復(fù)雜形狀的基體上實(shí)現(xiàn)均勻、精確的表面改性；③環(huán)境友好性與可持續(xù)性：許多改性方法能耗高、使用有機(jī)溶劑、產(chǎn)生廢棄物；④原位、實(shí)時(shí)表征技術(shù)的缺乏：難以精確跟蹤改性過程和評價(jià)改性效果；⑤成本控制：對于工業(yè)化應(yīng)用，改性成本仍需降低。發(fā)展方向：①開發(fā)綠色、環(huán)保、低能耗的改性方法：如低溫等離子體、紫外光催化、電化學(xué)改性、生物酶改性等；②發(fā)展精準(zhǔn)、可控的改性技術(shù)：如激光誘導(dǎo)改性、原子層沉積（ALD）、微納加