北京化工大學(xué)2025年化學(xué)工程與技術(shù)（高分子化工）專業(yè)考試備考復(fù)習資料試題及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項前的字母填在括號內(nèi)）1.下列單體中，通常屬于加成聚合單體的是（）。A.乙二醇B.丙三醇C.苯酚D.乙烯2.在自由基聚合反應(yīng)中，引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基的過程，主要受（）影響。A.溫度B.壓力C.濃度D.A和B3.聚合物鏈段的運動能力與其分子鏈柔順性密切相關(guān)，下列聚合物中，通常柔順性最好的是（）。A.聚酰胺6B.聚乙烯C.聚苯乙烯D.聚四氟乙烯4.對于線性聚合物，其重均分子量(Mw)與數(shù)均分子量(Mn)的關(guān)系是（）。A.Mw>MnB.Mw<MnC.Mw=MnD.不確定，取決于分子量分布5.高分子材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的最低溫度稱為（）。A.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)B.熔點(Tm)C.沸點D.冷凝點6.在聚合物加工過程中，影響熔體粘度的主要因素不包括（）。A.溫度B.剪切速率C.分子量D.添加劑種類7.下列聚合物加工方法中，通常適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的制品的是（）。A.擠出B.吹塑C.注塑D.壓延8.凝膠滲透色譜法(GPC)主要用于測定聚合物的（）。A.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度B.分子量及其分布C.熔點D.晶度9.將線型聚合物加熱到熔融狀態(tài)，然后在壓力下使其定向，再冷卻固化，所得材料的主要力學(xué)性能特點是（）。A.高強度、高韌性B.低強度、高韌性C.高強度、低韌性D.低強度、低韌性10.下列聚合物中，屬于熱塑性彈性體的是（）。A.聚氯乙烯B.腈-丁二烯橡膠(CBR)C.聚碳酸酯D.聚氨酯二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.聚合物的大分子鏈結(jié)構(gòu)主要包括鏈的構(gòu)型、構(gòu)象和______。2.縮聚反應(yīng)通常伴隨著______的生成。3.影響聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的主要因素包括分子量、鏈段運動能力和______。4.在聚合物熔體流動過程中，表現(xiàn)出剪切速率增大而粘度反而減小的現(xiàn)象稱為______。5.傅里葉變換紅外光譜(FTIR)主要用于鑒定聚合物的______。6.高分子材料在受力變形時，若去除外力能完全恢復(fù)原狀，則稱為______變形。7.聚合物共混改性可以通過______或______來改善材料的性能。8.聚合物加工過程中的剪切作用可能導(dǎo)致聚合物分子鏈的______和降解。9.凝膠滲透色譜法(GPC)分離聚合物是基于分子尺寸大小的______效應(yīng)。10.聚合物結(jié)晶過程通常包括鏈段運動、______和晶粒長大等階段。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述自由基聚合反應(yīng)的連鎖反應(yīng)機理的三個基本步驟。2.解釋高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，并簡述影響其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的主要因素。3.簡述聚合物熔體在毛細管流變儀中表現(xiàn)出剪切稀化現(xiàn)象的物理原因。4.簡述聚合物共聚改性相比單一聚合物的優(yōu)勢。四、計算題（每小題10分，共30分）1.某自由基聚合反應(yīng)活化能Ea=150kJ/mol，指前因子A=10^6L/mol·s。當反應(yīng)溫度從250K升高到300K時，求該聚合反應(yīng)的速率常數(shù)k的變化倍數(shù)？（已知R=8.314J/(mol·K)）2.某聚合物樣品，其數(shù)均分子量Mn=10^4g/mol，重均分子量Mw=2.5×10^4g/mol。求該聚合物的多分散指數(shù)(PDI=Mw/Mn)。3.簡述影響聚合物熔體擠出過程擠出量的主要因素，并說明這些因素是如何影響擠出量的。五、論述題（15分）結(jié)合聚合物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，論述如何通過控制聚合反應(yīng)條件或進行聚合物改性來制備具有特定力學(xué)性能（如高韌性或高強度）的聚合物材料。請分別說明聚合反應(yīng)條件和改性方法對最終材料性能的影響機制。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.B4.A5.A6.D7.C8.B9.A10.D二、填空題1.分子間作用力2.小分子副產(chǎn)物（或水、醇等）3.環(huán)境因素（如溶劑、壓力）4.剪切稀化5.化學(xué)結(jié)構(gòu)（或官能團）6.彈性7.共混（或物理共混）/化學(xué)改性8.斷裂（或降解）9.排阻（或滲透）10.分子鏈排列（或結(jié)晶）三、簡答題1.解析思路：回答連鎖反應(yīng)的三個基本步驟：引發(fā)（單體分子在引發(fā)劑作用下裂解產(chǎn)生自由基）、增長（自由基與單體分子反應(yīng)，鏈增長，生成新的自由基繼續(xù)反應(yīng)）、終止（兩個自由基相遇或通過其他方式失去活性，反應(yīng)停止）。2.解析思路：解釋玻璃化轉(zhuǎn)變是高分子材料從固態(tài)（玻璃態(tài)）轉(zhuǎn)變?yōu)轲棏B(tài)（高彈態(tài)或橡膠態(tài)）的物理過程，發(fā)生在一定溫度范圍內(nèi)。影響因素：分子量（通常分子量越大，Tg越低，但達到一定后影響減弱）；鏈段運動能力（柔性鏈比剛性鏈Tg低）；分子間作用力（作用力越大，Tg越高）；側(cè)基/支鏈（體積大的側(cè)基/支鏈阻礙鏈段運動，使Tg升高）。3.解析思路：解釋剪切稀化是因為聚合物熔體是粘性流體，分子鏈之間存在纏結(jié)。在剪切力作用下，分子鏈被拉直、解纏，鏈段運動加劇，分子間有效接觸減少，導(dǎo)致粘度下降。剪切速率越大，這種效應(yīng)越明顯。4.解析思路：說明共聚改性可以通過引入其他單體，實現(xiàn)：改善材料的綜合性能（如耐熱性、耐溶劑性、強度等）；制備具有特殊功能或形態(tài)的材料（如梯度材料、液晶共聚物）；降低成本；提高材料的加工性能。四、計算題1.解析思路：利用阿倫尼烏斯方程對數(shù)形式ln(k2/k1)=Ea/R*(1/T1-1/T2)進行計算。先代入已知數(shù)值計算ln(k2/k1)，再取指數(shù)得到k2/k1的倍數(shù)。計算：ln(k2/k1)=(150000J/mol)/(8.314J/(mol·K))*(1/250K-1/300K)=150000/8.314*(3-2)/750=7210.8/750≈9.614k2/k1=e^(9.614)≈16650答案：聚合反應(yīng)速率常數(shù)約增大16650倍。2.解析思路：直接利用多分散指數(shù)的定義PDI=Mw/Mn進行計算。計算：PDI=2.5×10^4g/mol/10^4g/mol=2.5答案：該聚合物的多分散指數(shù)為2.5。3.解析思路：說明影響擠出量的主要因素：熔體粘度（粘度越大，擠出量越小）、剪切速率（通常在一定范圍內(nèi)，剪切速率越大，擠出量越大，但過大會導(dǎo)致剪切降解）、螺桿設(shè)計參數(shù)（如長徑比、螺桿直徑、螺槽深度、壓縮比等，這些參數(shù)影響熔體在螺桿中的受力狀態(tài)和前進動力）、機筒溫度（溫度影響熔體粘度）、加料速率（加料不均或過快可能導(dǎo)致擠出量不穩(wěn)定）。簡述這些因素如何影響擠出量，例如粘度與擠出量成反比，剪切速率在適宜范圍內(nèi)與擠出量成正比。五、論述題解析思路：*結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系：首先闡述高分子材料的力學(xué)性能（強度、韌性）與其分子結(jié)構(gòu)（鏈結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、分子量、鏈段運動能力）密切相關(guān)。*聚合反應(yīng)條件控制：*分子量：通過控制聚合反應(yīng)時間或引發(fā)劑濃度，可以控制聚合物的分子量。通常在一定范圍內(nèi)，分子量越高，材料的強度和韌性越好。*分子量分布：通過選擇合適的引發(fā)劑體系或采用特定工藝，可以控制分子量分布。較窄的分子量分布通常有利于提高材料的強度和韌性。*支化與交聯(lián)：控制聚合反應(yīng)條件（如加入支化劑或交聯(lián)劑）可以改變分子鏈的形態(tài)。適量的支化可以增加材料的韌性，但過多會降低強度。交聯(lián)會顯著提高材料的強度和耐熱性，但會使材料變脆，失去熱塑性。*共聚組成與序列結(jié)構(gòu)：通過選擇不同的單體和調(diào)整共聚組成，可以調(diào)控材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、結(jié)晶度等，從而影響其力學(xué)性能。特定的序列結(jié)構(gòu)可能帶來獨特的性能。*聚合物改性方法：*物理共混：將兩種或多種聚合物共混，可以實現(xiàn)性能互補。例如，將硬質(zhì)聚合物與軟質(zhì)聚合物共混，可以同時提高材料的強度和韌性。選擇合適的共混比例和界面相容性是關(guān)鍵。*填充/增強：在聚合物基體中加入填料（如玻璃纖維、碳纖維、納米填料等）可以顯著提高材料的強度、模量和剛性。填料的種類、含量、分散狀態(tài)對最終性能至關(guān)重要。