功能高分子材料真题精选.docx
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功能高分子材料真题精选
功能高分子材料真题精选
[单项选择题]
1、下列关于新型有机高分子材料的说法中，不正确的是（）
A.高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等
B.复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂
C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度
参考答案：
D
参考解析：
医用高分子材料一般具有优异的生物兼容性，较少受到排斥，可满足人工器官对材料的苛刻要求。
[单项选择题]
2、2012年6月29日神舟九号飞船返回舱成功着陆。
为了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧，应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面，这种材料应该具有的性质是（）
A.良好的导电性
B.密度较大，以增大飞船的惯性
C.轻质防热，可承受上千摄氏度的高温
D.质地柔软，以利于飞船的变形
参考答案：
C
参考解析：
为了防止飞船在升空和着陆时因摩擦产生高温而燃烧，覆盖在飞船表面的物质应具备受热易挥发的特点，受热分解挥发时吸收热量而使飞船表面的温度降低。
[单项选择题]
3、科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯（）与水的混合物，使其与沙粒结合，形成既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水的作用。
下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是（）①聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2===CHCOOR②聚丙烯酸酯没有固定的熔沸点③聚丙烯酸酯能发生加成反应④合成聚丙烯酸酯的反应属于缩聚反
A.③④
B.①②
C.①②③
D.①②③④
参考答案：
B
参考解析：
聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子化合物；由于聚丙烯酸酯属于混合物，因此没有固定的熔沸点。
[填空题]
4感光性高分子也称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，其结构简式为:
已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试推断这两种单体的结构简式（）、（）。
参考答案：
参考解析：
由题中的结构式可知，链节中含酯的结构，且是由双键加聚得到。
[填空题]
5功能高分子材料按其功能性可以分为几类？
参考答案：
功能高分子可从以下几个方面分类：
1.力学功能材料：
1）强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；
2）弹性功能材料，如热塑性弹性体等。
2.化学功能材料：
1）分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；
2）反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；
3）生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
3.物理化学功能材料：
1）耐高温高分子，高分子液晶等；
2）电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等；
3）光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，光敏性高分子等；
4）能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高分子等。
4.生物化学功能材料：
1）人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；
2）高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；
3）生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
[填空题]
6功能高分子材料
参考答案：
指与常规聚合物相比，除了具有一定的力学性能之外，还具有特定功能（如导电性、光敏性、催化性、化学活性和生物活性等）的高分子材料。
[填空题]
7说明离子交换树脂的类型及作用机理？
试述离子交换树脂的主要用途。
参考答案：
1.阳离子交换树脂。
机理：
解离出阳离子、并与外来阳离子进行交换；
R.SO3H+M+——R-SO3M+H+
2.阴离子交换树脂。
机理：
解离出阴离子、并与外来阴离子进行交换。
R.N+H3OH-+X-——RN+H3X-+OH-
3.应用：
1）水处理：
包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备。
2）冶金工业：
分离、提纯和回收铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属。
3）原子能工业：
包括核燃料的分离、提纯、精制、回收等，还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。
4）海洋资源利用：
从海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、镁等重要化工原料，用以海水制取淡水。
5）食品工业：
制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛地应用。
6）医药工业：
例如在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、中和及中草药有效成分的提取等。
7）化学工业：
在化学实验、化工生产上是重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯、浓缩和回收等。
8）环境保护：
在废水、废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、工业废气等治理。
[填空题]
8功能高分子材料化学
参考答案：
以功能高分子材料为研究对象，研究它们的结构和组成、物理化学性质、制备方法及其应用的科学，就称为功能高分子材料化学。
[填空题]
9按膜的功能简述高分子分离膜的分类及其分离机理。
参考答案：
1.微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳米滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
2.机理：
1）微孔膜：
是以静压差为推动力，利用膜孔对溶液中的悬浮微粒的“筛分”作用进行分离的膜过程。
小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，大于孔径的微粒被截留。
2）超过滤膜：
过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约5～10nm，在0.1～0.5MPa的静压差推动下截留各种可溶性大分子
3）反渗透膜：
通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力，使得原液中的溶液压到半透膜的另一边。
4）纳米滤膜：
截留粒径在0.1～1nm，分子量为1000左右的物质，可使一价盐和小分子物质透过，具有较小的操作压（0.5～1MPa）。
其被分离物质的尺寸介于反渗透膜和超滤膜之间。
[填空题]
10结构型功能高分子材料
参考答案：
是指在大分子链中具有特定功能基团的高分子材料，这种材料所表现的特定功能是由于高分子本身的结构因素决定的。
[填空题]
11在膜的分离过程中，可以有哪些驱动力？
它们各自驱动的膜过程是什么？
参考答案：
有压力差、浓度差或电位差等驱动力。
1.压力差：
通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力，使得原液中的溶液压到半透膜的另一边。
分离截留的机理为筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，大于孔径的微粒被截留。
2.浓度差：
高浓度水溶液向低浓度水溶液一侧迁移。
3.渗透压：
低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移
4.反渗透：
在高浓度水溶液一侧加压，使高浓度水溶液侧与低浓度水溶液侧的压差大于渗透压，则高浓度水溶液中的水将通过半透膜流向低浓度水溶液侧。
[填空题]
12复合型功能高分子材料
参考答案：
是指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能（如导电、导磁等）的其它材料进行复合而制得的功能材料。
[填空题]
13高吸水性树脂为什么能大量吸水并保水？
参考答案：
1.大量吸水的原因：
具有一定的交联度，少量交联后，吸水率会成百上千倍地增加，是一种三维空间网络结构，使其吸水方式既有物理吸附，又有化学吸附和网络吸附。
分子中含有亲水性基团和疏水性基团：
当亲水性基团与水分子接触时，会相互作用形成各种水合状态。
高分子网状结构中的疏水基团因疏水作用而易于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒状结构，使进入网格的水分子局部冻结，失去活动性，形成“伪冰”（Falseice）结构。
高吸水性树脂中的网状结构对吸水性有很大的影响。
2.分子中大量的-COOH、－OH和酰氧基团与H2O之间的强烈范德华力吸收水分子，并由网状结构的橡胶弹性作用将水分子牢固地束缚在网格中，水分子的热运动受到限制，不易重新从网格中逸出。
吸足水后，即形成溶胀的保水能力很强的凝胶体，即使加压也不易挤出。
[填空题]
14渗透系数
参考答案：
是指在单位时间、单位膜面积通过的被测物与单位膜厚度所施加的驱动力的比值。
[填空题]
15简述联度对吸水性的影响。
参考答案：
在未经交联前，一般为水溶性，吸水性很低，少量交联后，吸水率会成百上千倍地增加；但是交联密度过高，造成网格太小而影响水分子的渗透，同时，橡胶弹性的作用增大，不利于水分子向网格内的渗透，吸水能力降低。
2.水解度对吸水率的影响：
吸水率一般随水解度的增加而增加，但当水解度高于一定数值后，吸水率反而下降。
3.被吸液的pH值与盐分对吸水率的影响：
酸碱盐的存在一般会降低树脂的吸水率和吸水性。
4.受形状所影响：
树脂的比表面积越大，吸水速率也越快。
[填空题]
16高分子骨架的邻位效应
参考答案：
在功能高分子材料中，高分子骨架上邻近功能基团的一些结构和基团对功能基的性能具有明显的影响力，这种作用称为高分子的邻位效应。
[填空题]
17什么是掺杂？
为什么掺杂后的共轭高聚物的电导率可大幅度提高？
参考答案：
“掺杂”一词源于半导体化学，指在纯净的无机半导体材料中加入少量具有不同价态的第二种物质，用以改变半导体材料中空穴和自由电子的分布状态。
高聚物中因添加电子受体或电子给体而提高电导率的方法称为“掺杂”。
掺杂的结果是亚能带间的能量差减小，电子的移动阻力降低，使线性共轭导电聚合物的导电性能从半导体进入金属导电范围。
[填空题]
18高分子骨架的模板效应
参考答案：
模板效应是指利用高分子骨架的空间结构，包括构型和构象，在其周围建立起特殊的局部空间环境，在有机合成和其他应用场合提供一个类似于工业上浇铸过程中使用的模板的作用。
[填空题]
19简述正性胶和负性胶的作用原理。
参考答案：
光致抗蚀剂根据光照后溶解度变化的不同分为正胶和负胶。
负性光刻胶是在光照下，涂层的溶解度下降，在溶解过程中（也称为显影过程）被保留下来，在化学腐蚀过程中（也称为刻蚀过程）保护氧化层。
正性光刻胶的性能正好相反，感光胶被光照后溶解度增加，在显影过程中被除去，其所覆盖部分在刻蚀过程中被腐蚀掉。
[填空题]
20聚合物的半透性
参考答案：
指聚合物对某些气体或液体有一定透过性，而对另外一些物质没有透过性，或者透过性很小。
[填空题]
21液晶分子的主要组成单元是什么？
各自的作用是什么？
参考答案：
1.液晶分子的主要组成单元是致晶单元（X），连接单元（Y），柔性基团（Z）。
2.致晶单元通过刚性连接单元（Y），又称中心桥键，连接组成，这个刚性连接单元能够阻止两个环的旋转，扩大刚性部分尺寸的基团，使刚性单元的几何形状呈扁、平、长的形状。
在致晶单元的端部通常有一个柔软、易弯曲的基团Z，这个端基单元是各种极性或非极性基团，对形成液晶具有一定的稳定作用，是不可缺少的结构因素。
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[填空题]
22一次功能
参考答案：
指向材料输入的能量和从材料输出的能量同种形式时，即材料仅起能量传送作用时的这种功能称为一次功能。
[填空题]
23溶致型液晶高分子和热致型液晶高分子有哪些主要区别？
参考答案：
1.形成条件不同：
热致型液晶是依靠温度的变化，在某一温度范围形成的液晶态物质。
多数液晶是热致型液晶。
溶致型液晶是因加入溶剂（在某一浓度范围内）而呈现液晶态的物质。
2.形成溶致型高分子液晶的分子结构必须符合两个条件：
分子应具有足够的刚性和相当的溶解性。
主要应用在高强度、高模量纤维和薄膜的制备方面。
3.从结构上看，热致型液晶高分子相当于在刚性的线型分子链中，嵌段地或无规地接入柔性间隔基团。
这类液晶具有高结合度和高熔点，不能在热分解温度以上生成液晶相。
[填空题]
24二次功能
参考答案：
指向材料输入的能量和输出的能量不同形式时，即材料起能量转换作用时的这种功能称为二次功能。
[填空题]
25对于医用高分子材料与常规高分子材料相比，其要求有何不同？
参考答案：
与常规高分子材料相比，医用高分子材料要求其具有生物功能性、生物相容性、生物安全性。
1.生物功能性：
生物医学材料在植入后行使功能的能力，或为执行功能，其自身和植入位置应当满足的适当的物理化学要求。
2.生物相容性：
生命体组织与非生命材料产生合乎要求的反应（生物学行为）的一种性能，决定于材料与活体间的相互作用。
3.生物安全性：
采用生物学方法检测材料对受体的毒副作用，从而预测该材料在医学实际应用中的安全性。
[填空题]
26功能高分子材料的多功能复合
参考答案：
将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，形成的新的功能材料具有任何单一功能高分子均不具备的性能，这一结合过程被称为功能高分子材料的多功能复合过程。
[填空题]
27环境可降解高分子材料可以分几类？
请举例说明。
参考答案：
按降解机理不同，可分为全生物降解高分子材料（Biodegradablepolymers）和生物破坏型高分子材料（Biodestructiblepolymers）。
1.全生物降解高分子材料包括：
天然高分子材料及其衍生物，如纤维素及其衍生物、甲壳素和壳聚糖、热塑性淀粉；
合成高分子材料，如脂肪族聚酯、聚乙烯醇及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚氨酯及其改性物；
微生物合成高分子材料：
脂肪族聚酯、聚乳酸等生物聚酯、其他微生物合成高分子。
2.生物破坏型高分子材料包括：
淀粉与生物惰性高分子的共混物、合成脂肪族聚酯与生物惰性高分子的共混物、天然矿物粉、合成脂肪族聚酯与生物惰性高分子的共混物。
[填空题]
28阳离子交换树脂阴离子交换树脂
参考答案：
阳离子交换树脂带有酸性基团（即可解离的反离子是H+或金属阳离子），能与阳离子进行交换反应的称作阳离子交换树脂。
阴离子交换树脂带有碱性基团（即可解离的反离子是OH-或其它酸根离子），能与阴离子进行交换反应的称作阴离子交换树脂。
[填空题]
29什么是功能高分子或功能高分子材料？
功能高分子的特点有哪些？
参考答案：
与常规的聚合物相比具有明显不同的物理化学性能，并且具有某些特殊功能（如化学活性、光敏性、导电性等）的聚合物大分子都属于功能高分子材料。
特点：
a.产量小、产值高、制造工艺复杂；
B.具有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功能；
C.既可以单独使用，也可以与其他材料复合制作成结构件，实现结构功能一体化。
[填空题]
30交换容量
参考答案：
交换容量也叫交换量，是指一定数量的离子交换树脂所带的可交换离子的数量。
通常把交换容量分为总交换容量、工作交换容量和再生交换容量。
[填空题]
31试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。
参考答案：
特种高分子：
具有高强度、耐冲击、耐高温、特优电绝缘性能或兼而有之的一类高分子。
精细高分子：
包括高分子化的精细化学品，和有特殊性能的功能高分子材料。
[填空题]
32总交换容量
参考答案：
表示单位重量（或体积）树脂中所具有的可交换离子的总数，它反映了离子交换树脂的化学结构特点。
[填空题]
33功能高分子材料应具有哪些功能？
参考答案：
物理功能（导电、超塑性、磁记录等）、
化学功能（离子交换、催化、氧化还原等）、
介于化学和物理之间的功能（吸附、膜分离、表面活性等）、
生物或生理功能（组织适应性、血液适应性、非吸附性等）。
[填空题]
34工作交换容量
参考答案：
是指离子交换树脂在一定工作条件下表现出的交换量，它是离子交换树脂实际交换能力的量度。
[填空题]
35按照功能划分功能高分子材料可以分哪些类别？
参考答案：
物理功能高分子材料、化学功能高分子材料、生物功能和医用高分子材料、其他功能高分子材料
[填空题]
36再生交换容量
参考答案：
是离子交换树脂在指定再生剂用量条件下的交换容量。
[填空题]
37按照性质和功能划分，功能高分子材料可以分为哪些类型？
参考答案：
反应型高分子、光敏型高分子、电活性高分子、膜型高分子材料、吸附型高分子、高性能功能材料、高分子智能材料、医用高分子、其他功能高分子。
[填空题]
38高吸水性树脂
参考答案：
是指含有强亲水性基团并具有一定交联度，能吸收数百倍至数千倍于自身重量水的功能性高分子材料。
[填空题]
39功能高分子材料的主要结构层次有哪些？
参考答案：
元素组成、官能团结构、链结构和分子结构、微观构象和聚集态、宏观结构。
[填空题]
40絮凝作用
参考答案：
凡具有吸附架桥或表面吸附而导致分散相成絮团沉降的过沉叫做絮凝作用。
起絮凝作用的药剂即絮凝剂。
[填空题]
41在功能高分子中官能团所起的作用有哪些？
参考答案：
（1）官能团的性质对材料的功能性起主要作用；
（2）官能团与聚合物骨架的协同作用决定了功能高分子的功能性；
（3）聚合物骨架本身具有官能团的作用；
（4）官能团对功能高分子的功能起辅助作用。
[填空题]
42高分子化学试剂
参考答案：
小分子试剂经过高分子化，或者将某些聚合物功能化，使聚合物骨架与具有反应活性的官能团相连接，得到的具有化学反应功能的高分子化合物称为高分子化学试剂。
[填空题]
43在功能高分子中常见高分子效应有哪几种？
参考答案：
物理效应、支撑作用、模板效应、邻位效应、包络作用和半透性、其他效应。
[填空题]
44均相化学反应
参考答案：
在化学反应中如果原料、试剂、催化剂相互间互溶，在反应体系中处在同一相态中（相互混溶或溶解），称此反应为均相化学反应。
[填空题]
45举一例说明从已知结构和功能的化合物设计功能的高分子。
参考答案：
（选一种）西瓜含水量极高的原因是西瓜中有一种纤维素，仿照西瓜纤维素的构造可以设计超吸水性树脂，它能够吸收超越自身重量数百倍到数千倍的水分；竹子在其表皮组织有密集的纤维束，在内部这样的结构却很稀少，这样形成了一种高强度材料。
[填空题]
46多相化学反应
参考答案：
在化学反应中，如果原料、试剂和催化剂中至少有一种在反应体系中不溶解或不混溶，因而反应体系不能处在同一相态中，这种类型的反应称为多相化学反应。
[填空题]
47化学方法制备功能高分子时制备功能可聚合单体应该注意什么？
参考答案：
可聚合基团的选择要根据在高分子化过程中使用的聚会方法，功能性小分子的结构特点、生成功能聚合物的使用条件和所需要的性能要求等多种因素综合考虑。
需考虑可聚合基团与功能化基团之间不要相互干扰，必要时对敏感基团加以保护。
[填空题]
48液晶
参考答案：
就是液态晶体,指既具有像晶体一样的各向异性,又具有液体流动性的物质。
[填空题]
49对通用高分子材料的功能化可以采用哪些途径来实现？
参考答案：
A.化学功能化：
利用接枝反应在主链上引入活性功能基，从而改变聚合物的物理化学性质，赋予其新的功能；
B.物理方法：
通过小分子功能化合物与聚合物的共混和复合来实现；
C.功能高分子材料的多功能复合；
D.在同一种分子中引入多种功能基。
[填空题]
50液晶态
参考答案：
某些物质的晶体在熔融或溶解时，可形成一种兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态。
[填空题]
51什么是吸附选择性和吸附性分离？
什么是吸附分离功能高分子材料？
参考答案：
固体物质对液体或气体中的不同组分的吸附性有差别。
即具有吸附选择性；利用吸附选择性可以分离复杂物质和进行产品提纯，这种利用吸附现象实现分离某些物质的方法，称为吸附性分离。
吸附分离功能高分子材料，又称高分子吸附剂或高分子树脂，它是利用高分子材料与被吸附物质之间的各种相互作用，使其发生暂时或永久性结合，从而发生各种功能的材料。
[填空题]
52热致液晶
参考答案：
某些物质熔融后在一定温度范围内形成的液晶。
[填空题]
53列举吸附分离功能高分子材料的优势和分类。
参考答案：
优势：
a.在聚合物骨架内可以通过化学或物理作用引入不同结构与性能的基团进行改性，从而得到本性性能与表面性能均十分优异的各种用途的吸附剂；
B.通过调整制备工艺，可以制作各种规格的多孔性材料，使吸附剂有效吸附面积大大增加；
C.具有一定交联度的聚合物在溶剂中溶胀后，充分扩张的三维结构又为吸附的动力学过程提供便利条件；
D.强度高，寿命长，耐氧化，耐辐射，耐热，易再生和回收。
分类：
非离子型的高分子吸附树脂、离子型的高分子吸附树脂、金属离子配位型的螯合树脂、亲水性的高分子吸水剂、亲油性的高分子吸油剂、离子交换膜、高分子电解质絮凝剂。
[填空题]
54液晶基元
参考答案：
由中心桥键和苯环或其它环状基团结合的有一定刚性的中心骨架称为液晶基元。
[填空题]
55试分析影响吸附分离功能的因素有哪些？
参考答案：
内因：
（1）聚合物的化学组成（基本元素的影响、官能团的影响）
（2）聚合物链结构和超分子结构
（3）吸附树脂的宏观结构
外因：
温度、周围介质的影响、pH值。
其他：
流动相的流速、溶液粘度、被吸附物质的扩散系数等动力学因素。
[填空题]
56吸附分离高分子致孔的方法有哪些？
参考答案：
（1）惰性溶剂致孔：
（2）线形高分子致孔：
（3）后交联成孔：
（4）无极纳米微粒致孔：
[填空题]
57物理相互作用吸附物质的吸附树脂可分为非极性、中极性和强极性三类，它们各有什么特点，对它们的制备各举一例。
参考答案：
（1）非极性：
主要通过范德华力从水溶液中吸附具有一定疏水性的物质。
以聚苯乙烯和二乙烯苯共聚得到的吸附树脂为非极性吸附树脂。
（2）中极性：
从水中吸附物质，除范德华力外，也有氢键的作用。
中极性单体聚合得到，如聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯。
（3）强极性：
主要是通过氢键与偶极-偶极相互作用对吸附物质进行吸附。
含氰基的吸附树脂，可由悬浮聚合法合成，如将DVB与丙烯腈共聚，得到含氰基的树脂。
[填空题]
58什么是离子交换树脂？
阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别含有哪些官能团？
参考答案：
离子交换树脂，又称为离子交换与吸附树脂，是指在聚合物骨架上含有离子交换基团，能够通过静电引力吸附反离子，并通过竞争吸附使原被吸附的离子被其他离子所取代，从而使物质发生分离的功能高分子材料。
阳离子：
-SO3H、-COOH、-PO3H2、-AsO3H2等。
阴离子：
-N+（CH3）3、-N+（CH3）2（CH3））CH2OH等。
[填空题]
59表征离子交换树脂物理性能指标有哪些？
参考答案：
粒度、密度、孔性能指标、比表面积、含水量。
[填空题]
60离子交换树脂有哪些主要功能？
试述离子交换树脂的用途。
参考答案：
（1）主要功能：
离子交换功能、催化功能、吸附功能、脱水功能、脱色功能。
（2）用途：
水处理、环境保护、海洋资源利用、冶金工业、原子能工业、食品工业、化学合成。
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