2026年高分子化學(xué)專業(yè)期末考試高分子材料性能及應(yīng)用方向模擬題一、單項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分，合計(jì)20分）要求：下列每小題只有一個(gè)最符合題意的選項(xiàng)。1.在高分子材料性能測(cè)試中，測(cè)定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）最常用的方法是（）。A.熱重分析（TGA）B.動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）C.紅外光譜（IR）D.核磁共振（NMR）2.下列哪種高分子材料在高溫環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性和抗蠕變性？（）A.聚乙烯（PE）B.聚四氟乙烯（PTFE）C.聚丙烯腈（PAN）D.聚碳酸酯（PC）3.在汽車輕量化應(yīng)用中，替代傳統(tǒng)金屬材料的高分子復(fù)合材料應(yīng)優(yōu)先考慮其（）。A.拉伸強(qiáng)度B.成本效益C.阻燃性能D.介電常數(shù)4.制造醫(yī)療器械（如導(dǎo)管、植入物）的高分子材料必須滿足以下哪個(gè)關(guān)鍵要求？（）A.高柔韌性B.強(qiáng)酸強(qiáng)堿耐受性C.生物相容性D.高耐磨性5.下列哪種加工方法最適合制備形狀復(fù)雜的高分子部件？（）A.注塑成型B.擠出成型C.吹塑成型D.模壓成型6.在電子封裝材料中，要求高分子材料具有低介電常數(shù)和低損耗角正切，最適合的材料是（）。A.聚酰亞胺（PI）B.聚苯醚（PPO）C.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）D.聚氯乙烯（PVC）7.高分子材料的黏度隨分子量增加而增大的現(xiàn)象，主要?dú)w因于（）。A.分子間作用力增強(qiáng)B.分子鏈纏結(jié)增加C.鏈段運(yùn)動(dòng)受阻D.以上都是8.在航空航天領(lǐng)域，要求高分子材料具有高強(qiáng)度重量比，以下哪種材料最符合要求？（）A.聚氨酯（PU）B.聚醚醚酮（PEEK）C.聚乙烯醇（PVA）D.聚丙烯（PP）9.高分子材料的熱分解溫度與其分子鏈中的（）。A.極性基團(tuán)數(shù)量成正比B.芳香環(huán)含量成正比C.主鏈柔順性成正比D.以上都不是10.在光伏封裝膠膜中，要求高分子材料具有優(yōu)異的紫外線阻隔性，通常添加的助劑是（）。A.紫外線吸收劑（UVabsorber）B.氧化穩(wěn)定劑C.增塑劑D.抗靜電劑二、填空題（共5題，每空1分，合計(jì)10分）要求：根據(jù)題意填入最合適的化學(xué)式或?qū)I(yè)術(shù)語(yǔ)。1.聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)的平均距離稱為______，它是影響材料黏彈性的關(guān)鍵參數(shù)。2.在高分子材料改性中，通過(guò)引入親水性基團(tuán)（如______）可以提高材料的吸水性和生物相容性。3.高分子材料的熱分解通常分為兩個(gè)階段：______（無(wú)揮發(fā)分）和______（有揮發(fā)分）。4.用于制備電子器件的柔性高分子材料，要求具備______（抗彎疲勞）和______（低遷移率）的特性。5.在塑料回收領(lǐng)域，通過(guò)______技術(shù)可以將廢棄聚酯（PET）轉(zhuǎn)化為高附加值材料。三、簡(jiǎn)答題（共4題，每題5分，合計(jì)20分）要求：簡(jiǎn)述關(guān)鍵概念或工藝原理。1.簡(jiǎn)述高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）及其對(duì)材料應(yīng)用的影響。2.解釋高分子材料黏度與分子量的關(guān)系，并舉例說(shuō)明其在加工中的意義。3.比較聚合物增塑劑的作用機(jī)理與傳統(tǒng)塑料與橡膠的區(qū)別。4.高分子材料在醫(yī)療器械中的應(yīng)用面臨哪些挑戰(zhàn)？如何通過(guò)改性解決這些問題？四、計(jì)算題（共2題，每題10分，合計(jì)20分）要求：根據(jù)公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果，并說(shuō)明意義。1.某聚合物樣品的密度為1.25g/cm3，分子量為50,000g/mol，假設(shè)鏈段長(zhǎng)度為0.5nm，計(jì)算該聚合物的鏈段體積分?jǐn)?shù)（假設(shè)鏈段運(yùn)動(dòng)為自由體積模型）。2.已知某高分子材料在60°C時(shí)的動(dòng)態(tài)模量為1.2×103MPa，在120°C時(shí)模量降至2.0×102MPa，計(jì)算其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。（提示：模量隨溫度變化的經(jīng)驗(yàn)公式）五、論述題（共1題，20分）要求：結(jié)合行業(yè)實(shí)際，分析高分子材料性能與具體應(yīng)用的匹配性。題目：結(jié)合中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，論述高分子復(fù)合材料在電池殼體、電機(jī)絕緣材料及輕量化車身中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)，并提出改進(jìn)方向。答案與解析一、單項(xiàng)選擇題答案1.B（DMA通過(guò)測(cè)量損耗模量隨溫度變化來(lái)測(cè)定Tg）2.B（PTFE具有優(yōu)異的耐高溫性和抗蠕變性，適用于航空航天）3.A（汽車輕量化需高強(qiáng)度、低密度的材料）4.C（醫(yī)療器械需生物相容性，如醫(yī)用級(jí)硅橡膠）5.A（注塑成型適合復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)）6.A（聚酰亞胺介電常數(shù)低，適用于電子封裝）7.D（黏度與分子間作用力、纏結(jié)、鏈段運(yùn)動(dòng)均相關(guān)）8.B（PEEK強(qiáng)度重量比高，用于航空航天）9.B（芳香環(huán)增多，熱分解溫度升高）10.A（紫外線阻隔劑可保護(hù)光伏材料）二、填空題答案1.自由體積2.-OH或-COOH3.裂解階段；熱解階段4.抗彎疲勞；低遷移率5.化學(xué)回收三、簡(jiǎn)答題解析1.Tg解析：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是聚合物從剛性玻璃態(tài)到柔性高彈態(tài)的臨界溫度。高于Tg，聚合物鏈段可運(yùn)動(dòng)，材料具有黏彈性；低于Tg，材料表現(xiàn)為脆性固體。應(yīng)用中需根據(jù)需求選擇Tg（如PCTg≈150°C，適用于高溫電子設(shè)備）。2.黏度與分子量解析：高分子溶液的黏度隨分子量增加而指數(shù)增長(zhǎng)（Mark-Houwink方程）。加工中需考慮黏度對(duì)擠出、注塑速率的影響（如高分子量PET需預(yù)干燥以降低吸濕導(dǎo)致的加工困難）。3.增塑劑解析：增塑劑通過(guò)插入分子鏈間，削弱分子間作用力，降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使材料更柔韌。與傳統(tǒng)塑料相比，環(huán)保增塑劑（如環(huán)氧大豆油）可減少鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)危害。4.醫(yī)療器械挑戰(zhàn)解析：生物相容性、抗菌性、耐老化是關(guān)鍵。改性方法包括：①表面改性（如等離子體處理提高親水性）；②共聚改性（如醫(yī)用級(jí)PVA提高力學(xué)性能）；③納米復(fù)合（如碳納米管增強(qiáng)導(dǎo)聯(lián)線絕緣性）。四、計(jì)算題解析1.鏈段體積分?jǐn)?shù)計(jì)算：-鏈段體積V_s=0.5nm3=5×10?2?m3-鏈段數(shù)N=分子量/單體量=50,000/100≈500（假設(shè)單體量100g/mol）-總鏈段體積=N×V_s=500×5×10?2?m3=2.5×10?1?m3-體積分?jǐn)?shù)=總鏈段體積/樣品體積=2.5×10?1?/(1.25×103×1×10?2?m3)≈0.022.Tg計(jì)算：-使用WLF方程：log(η?/η?)=(T-Tg)/(Tg-T?)×C?-代入數(shù)據(jù)：log(2.0×102/1.2×103)=(120-Tg)/(Tg-60)×8.86-解得Tg≈110°C（經(jīng)驗(yàn)常數(shù)C?≈8.86）五、論述題解析（示例框架）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：-電池殼體：聚合物復(fù)合材料（如環(huán)氧/碳纖維）輕量化、耐電化學(xué)腐蝕、絕緣性好。-電機(jī)絕緣：聚酰亞胺薄膜耐高溫、低介電損耗，適用于800°C以上電機(jī)。-車身：長(zhǎng)纖維增強(qiáng)PP/ABS可替代鋼材，降低車重20%以上（如比亞迪刀片電池包外殼）。挑戰(zhàn)與改進(jìn)：-挑戰(zhàn)：電池殼需高導(dǎo)電性散熱，但需平衡絕緣性；電機(jī)材料需耐高壓脈沖，但傳統(tǒng)聚合物易老化。-改