2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——聚合物的結(jié)構(gòu)與性能測(cè)定方法考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題2分，共10分）1.聚合度2.相對(duì)分子質(zhì)量3.結(jié)晶度4.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度5.凝膠滲透色譜二、填空題（每空1分，共20分）1.聚合物大分子鏈的基本結(jié)構(gòu)單元是________，連接單體之間的化學(xué)鍵主要是________。2.根據(jù)單體連接方式不同，聚合反應(yīng)可分為________聚合和________聚合。3.聚合物鏈的構(gòu)象中，鍵長(zhǎng)和鍵角都保持正常鍵合狀態(tài)，分子鏈緊密卷曲的結(jié)構(gòu)稱為________。4.紅外光譜主要用于鑒定聚合物的________結(jié)構(gòu)，核磁共振波譜主要用于測(cè)定聚合物的________結(jié)構(gòu)。5.聚合物材料的熱性能指標(biāo)主要包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、熔融峰溫（Tm）和________。6.差示掃描量熱法（DSC）可以用來測(cè)定聚合物的________、________等熱力學(xué)參數(shù)。7.用質(zhì)譜法測(cè)定聚合物分子量時(shí)，通常需要先測(cè)定其________，然后根據(jù)質(zhì)譜圖中峰的位置進(jìn)行計(jì)算。8.聚合物結(jié)晶度通常用________或________來表示。9.X射線衍射（XRD）主要用于測(cè)定聚合物的________和________。10.動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）不僅可以測(cè)定聚合物的Tg，還可以用來研究聚合物的________和________。三、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種聚合物屬于無規(guī)共聚物？（）A.苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）B.苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）C.苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）D.丁苯橡膠（BR）2.下列哪種方法主要用于測(cè)定聚合物的結(jié)晶度？（）A.紅外光譜（IR）B.核磁共振（NMR）C.熔融峰溫（DSC）D.凝膠滲透色譜（GPC）3.聚合物材料在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，其主要運(yùn)動(dòng)單元是（）。A.整個(gè)大分子鏈B.鏈段C.氫鍵D.單體4.下列哪種方法屬于熱分析方法？（）A.紅外光譜（IR）B.核磁共振（NMR）C.差示掃描量熱法（DSC）D.凝膠滲透色譜（GPC）5.聚合物分子量分布越寬，通常其（）。A.力學(xué)性能越好B.加工性能越差C.熱穩(wěn)定性越好D.對(duì)環(huán)境變化的敏感性越低6.用紅外光譜法可以很容易地區(qū)分（）。A.聚乙烯和聚丙烯B.聚苯乙烯和聚氯乙烯C.苯乙烯和丙烯腈D.苯乙烯和丁二烯7.下列哪種聚合物通常具有較高的結(jié)晶度？（）A.腈綸（PAN）B.聚丙烯（PP）C.聚碳酸酯（PC）D.聚丙烯腈（PAN）8.質(zhì)譜法測(cè)定聚合物分子量時(shí)，通常使用的是（）。A.凝膠滲透色譜（GPC）B.紅外光譜（IR）C.質(zhì)譜（MS）D.核磁共振（NMR）9.聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)能力越強(qiáng)，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度通常（）。A.越高B.越低C.不變D.不確定10.下列哪種方法可以用來測(cè)定聚合物的交聯(lián)度？（）A.紅外光譜（IR）B.核磁共振（NMR）C.動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）D.拉伸試驗(yàn)四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述聚合物大分子鏈的構(gòu)象及其對(duì)聚合物性能的影響。2.簡(jiǎn)述紅外光譜法測(cè)定聚合物官能團(tuán)的基本原理。3.簡(jiǎn)述凝膠滲透色譜法測(cè)定聚合物分子量的基本原理。4.簡(jiǎn)述聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的含義及其影響因素。五、論述題（每小題10分，共20分）1.試述聚合物結(jié)晶過程對(duì)聚合物性能的影響，并舉例說明。2.試述選擇聚合物結(jié)構(gòu)表征方法時(shí)應(yīng)考慮的因素，并比較紅外光譜法和核磁共振法在聚合物表征中的優(yōu)缺點(diǎn)。---試卷答案一、名詞解釋1.聚合度：指聚合物分子鏈中重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目。解析：考察對(duì)聚合物基本概念“聚合度”定義的掌握。2.相對(duì)分子質(zhì)量：指聚合物分子質(zhì)量的平均值，常用數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量、質(zhì)均相對(duì)分子質(zhì)量、重均相對(duì)分子質(zhì)量表示。解析：考察對(duì)聚合物分子量及其不同表示方法的理解。3.結(jié)晶度：指聚合物中結(jié)晶部分所占的分?jǐn)?shù)，常用質(zhì)重法、密度法或X射線衍射法測(cè)定。解析：考察對(duì)聚合物結(jié)晶度概念及其測(cè)量方法的掌握。4.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：指聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)（或從橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)）的轉(zhuǎn)變溫度，是聚合物重要的熱性能指標(biāo)。解析：考察對(duì)聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度定義及其物理意義的理解。5.凝膠滲透色譜：一種基于分子大小進(jìn)行分離的色譜技術(shù)，主要用于測(cè)定聚合物的分子量分布。解析：考察對(duì)GPC基本原理和用途的了解。二、填空題1.單體；化學(xué)鍵解析：考察對(duì)聚合物基本結(jié)構(gòu)單元和連接方式的掌握。2.加成；縮合解析：考察對(duì)聚合反應(yīng)兩大基本分類方法的了解。3.剛性鏈解析：考察對(duì)聚合物鏈構(gòu)象中一種理想化結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。4.官能團(tuán)；化學(xué)結(jié)構(gòu)解析：考察對(duì)紅外光譜和核磁共振在聚合物結(jié)構(gòu)表征中不同側(cè)重點(diǎn)的理解。5.熱分解溫度（或熱穩(wěn)定性）解析：考察對(duì)聚合物主要熱性能指標(biāo)的掌握。6.熔融峰溫（Tm）；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）解析：考察對(duì)DSC主要測(cè)定熱力學(xué)參數(shù)的掌握。7.端基解析：考察用質(zhì)譜法測(cè)定聚合物分子量時(shí)需要預(yù)先確定的內(nèi)容。8.相對(duì)結(jié)晶度；結(jié)晶指數(shù)解析：考察對(duì)結(jié)晶度常用表示方法的了解。9.結(jié)晶類型；結(jié)晶度解析：考察對(duì)XRD主要應(yīng)用領(lǐng)域的掌握。10.動(dòng)態(tài)模量；損耗模量解析：考察對(duì)DMA可以研究的聚合物動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的掌握。三、選擇題1.D解析：考察對(duì)不同共聚類型結(jié)構(gòu)的區(qū)分。A為嵌段共聚，B為嵌段共聚，C為嵌段共聚，D為無規(guī)共聚。2.C解析：考察對(duì)不同表征方法適用范圍的掌握。DSC可通過熔融峰峰面積或峰位判斷結(jié)晶度。3.B解析：考察對(duì)聚合物在不同溫度區(qū)域運(yùn)動(dòng)單元的理解。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下是鏈段運(yùn)動(dòng)為主的區(qū)域。4.C解析：考察對(duì)熱分析方法分類的掌握。DSC是典型的熱分析方法。5.B解析：考察對(duì)聚合物分子量分布與加工性能關(guān)系的理解。寬分布可能導(dǎo)致加工困難。6.A解析：考察對(duì)紅外光譜特征吸收峰的識(shí)別能力。聚乙烯和聚丙烯在C-H伸縮振動(dòng)和C-C伸縮振動(dòng)峰位不同。7.B解析：考察對(duì)不同聚合物結(jié)晶度的普遍認(rèn)知。PP通常具有較高的結(jié)晶度。8.C解析：考察對(duì)質(zhì)譜法測(cè)定分子量原理的掌握。MS是直接測(cè)定分子質(zhì)量的方法。9.B解析：考察對(duì)聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)能力與Tg關(guān)系的理解。鏈段運(yùn)動(dòng)能力越強(qiáng)，Tg越低。10.C解析：考察對(duì)DMA應(yīng)用范圍的掌握。DMA可以用于研究交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和性能。四、簡(jiǎn)答題1.聚合物大分子鏈的構(gòu)象是指分子鏈在空間中的具體形態(tài)。常見的構(gòu)象有球狀、線狀、折疊鏈等。構(gòu)象的不同會(huì)影響聚合物分子鏈的緊密程度、鏈間相互作用以及鏈段運(yùn)動(dòng)能力，進(jìn)而影響聚合物的力學(xué)性能、熱性能、溶解性等。例如，規(guī)整性高的聚合物易于結(jié)晶，具有較高的強(qiáng)度和耐熱性；而無規(guī)構(gòu)象的聚合物則難以結(jié)晶，通常表現(xiàn)為無定形態(tài)，具有較好的柔韌性。解析：要求回答構(gòu)象的定義、類型，并闡述構(gòu)象對(duì)性能的影響，需有一定理論深度。2.紅外光譜法測(cè)定聚合物官能團(tuán)的基本原理是利用分子中化學(xué)鍵的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷吸收紅外輻射。不同化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不同，因此在不同波數(shù)區(qū)域有特征吸收峰。通過測(cè)定聚合物紅外光譜圖中的吸收峰位置、強(qiáng)度和形狀，可以識(shí)別聚合物分子中的官能團(tuán)種類、含量以及分子結(jié)構(gòu)信息。解析：要求回答紅外光譜法的基本原理，涉及分子振動(dòng)、能級(jí)躍遷和特征峰等概念。3.凝膠滲透色譜法測(cè)定聚合物分子量的基本原理是基于不同大小的聚合物分子在多孔填料色譜柱中具有不同的滲透能力和保留時(shí)間。當(dāng)聚合物溶液流經(jīng)色譜柱時(shí)，大分子由于難以進(jìn)入孔內(nèi)而被快速洗脫，小分子則可以進(jìn)入孔內(nèi)并在柱內(nèi)停留時(shí)間更長(zhǎng)，從而被滯后洗脫。通過測(cè)定不同洗脫體積（或洗脫時(shí)間）下洗脫出的聚合物濃度，可以得到一組數(shù)據(jù)，稱為洗脫曲線。利用這組數(shù)據(jù)，并根據(jù)合適的分離機(jī)制模型（如Stokes-Einstein-Radius或Mark-Houwink-Sakurada方程），可以計(jì)算出聚合物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量、質(zhì)均相對(duì)分子質(zhì)量、重均相對(duì)分子質(zhì)量以及分子量分布。解析：要求回答GPC的基本原理、過程和數(shù)據(jù)處理方法，涉及分離機(jī)制和分子量計(jì)算概念。4.聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是指聚合物從硬而脆的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀南鹉z態(tài)（或從橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)）的轉(zhuǎn)變溫度。在Tg以下，聚合物中的鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，表現(xiàn)為硬而脆的固體狀態(tài)；在Tg以上，鏈段開始運(yùn)動(dòng)，聚合物變得柔軟而有彈性。Tg是聚合物重要的熱性能指標(biāo)，影響其使用溫度范圍、力學(xué)性能和加工性能。影響聚合物Tg的因素主要包括分子量、鏈段運(yùn)動(dòng)能力、分子間作用力、結(jié)晶度以及側(cè)基體積和極性等。通常，分子量越大、鏈段運(yùn)動(dòng)能力越弱、分子間作用力越強(qiáng)、結(jié)晶度越高，則Tg越高。解析：要求回答Tg的定義、物理意義，并列舉主要影響因素及其影響規(guī)律。五、論述題1.聚合物結(jié)晶過程對(duì)聚合物性能有顯著影響。結(jié)晶度是影響聚合物性能的關(guān)鍵因素之一。結(jié)晶度越高，聚合物分子鏈排列越規(guī)整，鏈間作用力越強(qiáng)，因而其力學(xué)性能（如強(qiáng)度、模量）通常越好，耐熱性也越高。此外，結(jié)晶度高的聚合物通常密度較大，透明度較低。例如，高密度聚乙烯（HDPE）具有較高的結(jié)晶度和強(qiáng)度，而低密度聚乙烯（LDPE）結(jié)晶度較低，具有較好的柔韌性。結(jié)晶過程還會(huì)影響聚合物的加工性能，如結(jié)晶速度和結(jié)晶度會(huì)影響熔融溫度和加工窗口。此外，結(jié)晶形態(tài)（如球晶大小和形態(tài)）也會(huì)影響聚合物的光學(xué)性能和力學(xué)性能。因此，控制聚合物的結(jié)晶過程對(duì)于獲得具有特定性能的聚合物材料至關(guān)重要。解析：要求全面論述結(jié)晶過程對(duì)力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、加工等性能的影響，并結(jié)合實(shí)例說明，需要較強(qiáng)的綜合分析能力。2.選擇聚合物結(jié)構(gòu)表征方法時(shí)應(yīng)考慮以下因素：首先，待測(cè)聚合物的性質(zhì)和形態(tài)，如分子量大小、分子量分布范圍、是否結(jié)晶、有無交聯(lián)、樣品量多少等。其次，需要測(cè)定的結(jié)構(gòu)信息類型，如官能團(tuán)、化學(xué)結(jié)構(gòu)單元、分子量、分子量分布、結(jié)晶度、晶型、熱轉(zhuǎn)變溫度、交聯(lián)度、微觀形貌等。第三，方法的靈敏度和分辨率是否滿足要求。第四，實(shí)驗(yàn)條件的要求，如是否需要特殊的溶劑或環(huán)境。第五，實(shí)驗(yàn)成本和可及性。紅外光譜法主要用于測(cè)定官能團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu)單元，具有操作簡(jiǎn)單、快速、樣品用量少