聚合物表征試卷及答案

1、北京化工大學20072008學年第一學期聚合物表征期末考試試卷 一 選擇題（下面每個選擇題中有一個或多個正確答案，每題2分，共40分）1. 最早發(fā)現(xiàn)X射線的人是 D 。A. 傅立葉 B. 布拉格 C. 勞厄 D. 倫琴2. 中紅外光譜的波數(shù)范圍是指 B 。A. 400013000cm-1 B. 4004000 cm-1 C.600013000 cm-1 D.0400cm-13. 在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的DSC曲線圖中，介于玻璃化溫度和熔點之間有時會出現(xiàn)一放熱峰，產生此峰對應的結構變化是 C 。A晶型轉變 B.僵化的分子鏈段開始運動 C冷結晶 D.不完善晶區(qū)熔融4. 紅外光譜圖解析的基

2、本的要素是 A B C 。A. 峰的位置 B. 峰的強度 C. 峰的形狀 D. 峰的朝向5. 動態(tài)力學分析儀可以進行 A B C D 等多種掃描模式的實驗。A. 溫度 B. 時間 C.頻率 D. 應變6聚合物的平衡熔點總是 B 其測定到的熔點。A. 低于 B. 高于 C. 等于 7. GPC譜圖的橫坐標如果以“保留體積”表示，“保留體積”的含義是 C 。A. 分子鏈體積 B. 流體力學體積 C. 泵輸送的流動相溶劑的體積 D. 抽取樣品的量 8. 可用 A 和 B 等方法測定聚合物結晶度。A. X射線衍射（XRD）B. 差示量熱掃描（DSC） C. GPC D. 毛細管流變儀9. GPC儀器中

3、正確的連接是 A 。A泵-進樣器-色譜柱-檢測器 B. 進樣器-泵-色譜柱-檢測器 C. 進樣器-色譜柱-泵-檢測器 D. 泵-進樣器-檢測器- 色譜柱10. 采用 D 可同時獲知粘合劑固化后的玻璃化溫度及模量.ADTA B.TGA C. DSC D. DMTA11將聚合物鏈插入無機納米粘土的層間，形成的納米插層結構，導致XRD譜圖上相應的衍射峰如何移動 A 。A. 向低角度移動 B. 向高角度移動 C.不發(fā)生移動 12. 紅外光譜實驗中所使用的載體是 C 。 A. 玻璃片 B. 透明體 C. 溴化鉀晶體 D. 水13.做一次DSC實驗需要的樣品量大約是 A 。A3mg B. 3g C. 30

4、g D. 300g14. 一種聚和物材料的熔融指數(shù)值越高，說明其熔體 B 。A流動性越差 B. 流動性越好 C. 越容易發(fā)生交聯(lián) D. 越容易發(fā)生降解15. 差熱掃描量熱儀（DSC）測量的是維持樣品和參比物處于相同溫度所需要的熱流率差；它反映了樣品 C 的變化率。A內能 B.自由能 C.焓 D.溫度16. 熱塑性聚合物材料在發(fā)生玻璃化轉變時，其儲能模量通常隨著溫度的上升而 B ，隨著頻率的增加而 A 。A上升 B.下降 C.先升后降 D.先降后升17. 從動態(tài)熱機械分析(DMTA)的溫度譜可得到的信息有 A B C D 。A動態(tài)模量 B.損耗角正切 C.玻璃化溫度 D. 次級轉變溫度18. 人

5、們經常用帶加熱臺的 C 顯微鏡直接觀測聚合物液晶轉變溫度。A相差 B.電子 C.偏光 D.原子力19. X射線衍射可用于分析結晶性聚合物的 A B C D 。A結晶度 B.微晶取向 C.晶粒平均尺寸 D 不同晶型20. 布拉格衍射公式的正確表達方式是 B 。Adsin= B.2dsin= C.dsin2= D.dsin=221.聚合物相對分子質量分布系數(shù)的表達式是 D 。 A.Mn/Mw B.Mn/Mv C.Mv/Mw D.Mw/Mn22.聚合物紅外光譜的普帶源于 A 振動對同頻率紅外光的吸收。 A分子 B.核外電子 C.質子 D.原子核23.可用 C D 表征聚合物熱穩(wěn)定性 A.差熱分析 B

6、.DMTA C.轉矩流變儀 D.熱失重24.環(huán)氧樹脂固化過程可用 A B C 表征. A.DSC B.DMTA C.FTIR XRD25.表征聚合物分子化學結構的方法有 A B C D A.紅外光譜 B.紫外光譜 A.拉曼光譜 D.核磁共振26.取相同量的CaCO3分別在N2,Air和CO2氣氛下做TG曲線，失重溫度最低的是 C 失重溫度最高的是 A AN氣氛 B.Air氣氛 C.CO2氣氛 D.完全一樣27.紅外光譜圖縱坐標為 AD 橫坐標為BC A.吸光度 B.波長 C.波數(shù) D.透光度28.將聚合物鏈插入無機納米粘土的層間，形成的納米層間結構，導致XRD普圖上相應的衍射峰如何移動 A A

7、.向低角度移動 B.向高角度移動 C.不發(fā)生移動29.填充了油和炭黑的乙丙橡膠樣品的TG曲線：在N2氣氛中出現(xiàn)兩段失重，切換成Air氣氛后繼續(xù)加熱又出現(xiàn)最后一段失重，這三段失重從低溫到高溫依次對應 D A.乙丙橡膠，油，炭黑 B.油，炭黑，乙丙橡膠 C.炭黑，乙丙橡膠，油 D.油，乙丙橡膠，炭黑1 分別用文字、譜圖或示意圖分別說明利用XRD和DSC方法測定聚合物材料結晶度的原理及步驟。（1）DSC原理：結晶性聚合物熔融時，只有結晶部分發(fā)生變化，因此熔融熱實際上就是破壞結晶結構所需的熱量，即熔融熱和結晶度是成正比的其中, Xc -試樣結晶度（%） Hf -試樣熔融熱（cal/g或 cal/mol

8、） H0-結晶度為100%的相同聚合物的熔融熱（cal/g或 cal/mol）H0有三個來源：1.查文獻。2.外推法得到:取一組已知結晶度（用其它方法測得）樣品，將熔融熱對結晶度作圖，為一直線，外推到結晶度為100%得到H0。3.用100%結晶樣品直接測定其熔融熱焓。（2）X射線衍射如圖所示，結晶聚合物的衍射圖中，基線以上的峰被認為是非晶散射與結晶衍射之和。在確立扣除了非晶散射線后，便可得到結晶部分的衍射峰。用衍射峰面積除以基線以上總面積，就得到結晶度指數(shù)(Xc) IScSa22畫出一個含有20%增塑劑DOP和30%無機填料SiO2的PVC樣品的熱失重（TG）曲線，并對曲線各段進行相應的文字說

9、明。100X1%DOP 80W %HClPVCX2%30SiO2X3%T/°C200(1)圖中第一段失重為20%增塑劑DOP;(2)第二段為主體樹脂PVC失重,又分成兩段,第一段為PVC中脫出HCl,第二段為PVC的主鏈發(fā)生斷裂.(3)第三段為樣品中殘留的無機填料SiO2的平臺.3. 寫出聚合物材料作紅外光譜實驗中的三種樣品制備的方法，并說明各種方法適用于哪種類型的樣品。溶液注膜法1： 適用于可溶于某種易揮發(fā)溶劑的聚合物。 試樣較多時，選擇某種易揮發(fā)溶劑將其溶解，配成一定濃度的溶液。再將適量溶液倒入干凈的表面皿中，待溶劑充分揮發(fā)后，剝下聚合物膜。溶液注膜法2： 適用于可溶于某種易揮發(fā)

10、溶劑的聚合物。 選擇某種易揮發(fā)溶劑將其溶解，配成一定濃度的溶液。用潔凈工具蘸取少量溶液，點滴在溴化鉀晶體片上，使溶劑充分揮發(fā)。溴化鉀壓片法：適用于粉體聚合物（如：由熱固性材料制成的聚合物粉末） 將少量粉體試樣到瑪瑙研缽中，再取溴化鉀粉末適量到研缽中，經研磨混合后，取該混合物適量填入專用模具，利用壓制工具，將粉體混合物壓制成片。溶液涂膜法： 適用于粘稠物或液體。 用潔凈工具蘸取少量試樣，將其適量涂抹在溴化鉀晶體片上。4寫出凝膠滲透色譜（GPC）中校正曲線的建立步驟。普適校正的應用條件及原理。(1)校正曲線建立方法取一系列已知分子質量的窄分布標樣（一般多于10個）配置成聚合物溶液，流經色譜柱，記錄

11、標樣的出峰時間，通過曲線回歸得到校正曲線。在有機物中最常使用的標準樣品就是陰離子聚合得到的聚苯乙烯(PS). (2) 普適校正的應用條件當被測聚合物與標樣具有不相同的化學組成、化學結構及組裝結構時，需要使用普適校正。無機填料(3) 普適校正的原理對于相同的分子流體力學體積，在同一個保留時間流出，既兩種柔性高分子鏈的流體力學體積相等。其數(shù)學表達式為：n1M1= n2M2 依據(jù)Mark-Houwink方程： n= KM K1M1 1+1= K2M22+1 K、值與聚合物種類、相對分子質量范圍、分子鏈形狀，溶劑種類及實驗溫度等多種因素有關。許多聚合物手冊和文獻上會給出不同實驗條件下的具體數(shù)值。5圖為

12、某橡膠與某塑料共混試樣的DMTA溫度譜圖，試分析從圖中可以得到那些信息（已知Tg,橡膠=-13，Tg,塑料=110）。（1） 從曲線可以E曲線可以看出，該試樣的E值從-100到160溫度范圍內有兩個明顯的下降過程。第一個過程是由于橡膠相Tg的轉變引起，E下降了1.321×109Pa；第二段則是塑料相Tg轉變引起，E下降了2.478×107Pa。（2） 從tan曲線可以看出，橡膠相的Tg= -12.485，塑料相的Tg= 109.5，而且橡膠的tan峰明顯高于塑料。說明橡膠發(fā)生Tg轉變時的內耗較大（內摩擦阻力大）。（3） 從兩相Tg轉變的位置可以看出，共混物中兩相的Tg與各自

13、純組分的Tg基本一樣，變化很小，表明該共混物中兩組分的相容性很差。6. 根據(jù)兩組分是否相容，二元聚合物共混物可以分為三種類型，即完全相容性，部分相容性和完全不相容性三種類型的共混物。請用玻璃化轉變溫度為判斷標準，簡述兩種高分子材料分別形成上述三種類型的聚合物共混物時，共混物中玻璃化轉變溫度如何隨組成變化，以及可以運用哪些研究手段來研究共混物的相容性。對于兩種聚合物A和B，其玻璃化轉變溫度為Tga和Tgb。如果兩種高分子材料形成完全相容性聚合物共混物，則共混物只出現(xiàn)單一的隨組成變化的Tg。；如果兩種高分子材料形成完全不相容性聚合物共混物，則共混物將出現(xiàn)兩個與純組分相同或相近的玻璃化轉變溫度，且不

14、受組成的影響；如果兩種高分子材料形成部分相容性聚合物共混物，則共混物將出現(xiàn)兩個玻璃化轉變溫度，并且隨組成的變化二者都越來越偏離純組分的玻璃化轉變溫度可用DSC,DMTA,FTIR,NMR等方法研究聚合物共混物的相容性。 7現(xiàn)有一塑料制品，其主體成分為PVC，另外還有增塑劑DOP及無機填料CaCO3。若其它少量成分忽略不計，采用熱失重（TG）法測定以上三種成分的含量，試用TG示意圖表示該樣品在空氣氣氛下的失重曲線的大致模樣、標注關鍵失重點坐標、并寫出以上三組分各自百分含量的表達式。40500400300（假定在空氣氣氛下DOP在160-200°C完成失重， PVC起始分解溫為200&#

15、176;C，在600°C樣品中有機物全部分解揮發(fā)）DOP X1% 50W %X2%HClPVCX3%CaCO3200室溫700600500400300100T/°C20DOP %=100 %X1 %PVC %=X1 % X3 %CaCO3 %=X 3% 圖中（X1%X2%）為失重段，是PVC的第一段失重（釋放HCl）8. 聚乳酸（PLA）為一種醫(yī)用聚合物材料，為改善其親水性，使之以乙二醇（EG：HO-CH2 CH2-OH ）為單體在一定反應條件下通過縮合聚合進行擴鏈反應，制備嵌段聚合物PLA-PEG（即： PLA-（OCH2CH2）n -OH ）。請選用兩種表征方法， 并用

16、示意圖和文字說明，反應產物確系擴鏈聚合產物。PLAPLA-PEGmvt(min)凝膠色譜法(GPC):（8分）(1).嵌段聚合物PLA-PEG的分子量大于嵌段前聚乳酸（PLA）的分子量。(2).在GPC譜圖中；聚合物分子相對分子質量越大，流體力學體積越大，對應保留時間越小。(3).GPC測定接支前和接支后的數(shù)均相對分子質量。如上圖所示。紅外光譜法（IR）：（4分）因（OCH2CH2）n 鏈段中醚鍵的存在，PLA括鏈后，所得共聚物的紅外光譜將表現(xiàn)出明顯的醚鍵特征吸收。9無機粘土微觀上呈現(xiàn)納米級層狀周期結構，通過X射線衍射（XRD）低角度的衍射峰可表征其層狀周期的存在和周期尺寸。用無機粘土與某種聚合物通過某種工藝制備有機 / 無機“納米插層”復合物，使聚合物分子鏈插入層狀粘土間隙，構成由聚合物層與粘土層周期交替的 “納米插層結構”。請用XRD示意圖及布拉格衍射公式說明，表征復合物中存在“納米插層”的判據(jù)。（簡化的Bragg衍射公式：2d si