何谓均相催化和非均相催化,分别举列说明?
答案是:1.均相催化是指催化剂和反应物在反应体系中处于同一.相态, 通常是液相或气相。均相催化的优点晨区应速率快,催化剂易王加入和分离,区应条件易于控制。赏见的均相催化反应有酸碱催化、金属催化、酶催化等。例如,酸碱催化可以促进酯化、酰化、加成反应等,金属催化可以促进氧化、还原、羰基化等,酶催化可以促进生物合成、降解等。
2.非均相催化是指催化剂和反应物在反应体系中处于不同相态,通常是固相和液相或气相。非均相催化的优点是催化剂易于回收和重复使用,反应条件可以更加温和,反应产物纯度高。常见的非均相催化反应有氧化、加氢、脱氢、裂解等。例如,氧化反应可以利用过渡金属氧化物催化剂促进烷烃氧化为醛、酮、酸等,加氢反应可以利用贵金属催化剂促进烯烃加氢为烷烃,脱氢反应可以利用氧化物催化剂促进醇、醛、酮等脱氢为烯烃,裂解反应可以利用酸性催化剂促进烃类分子裂解为小分子化合物。
按各种组分作用的不同催化剂可分为哪三个组成部分,各起什么作用?
答案是:催化剂通常分为三种类型:均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。
均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态(固态、液态、或者气态)。
多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。
生物催化剂是利用酶或微生物细胞或动植物细胞作为生物催化剂进行催化反应。
太阳能与生物质能及其材料的特点是什么?
答案是:1.太阳能是一种把太阳光转换成电能的绿色可再生能源;
与其它常规能源相比,具有以下几个特点:
①太阳能取之不尽,之不竭。据估算,-年之中投射到地球的太阳能,其能量相当于137万亿吨标准煤所产生的热量,大约为目前全球-年内利用各种能源所产生能量的两万倍;
②太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染;
③太阳能资源遍及全球,可以分散地、区域性地开采。我国约有2分之3的地区可以较好利用太阳能资源;
④光伏发电是间歇性的,有阳光时才发电,且发电量与阳光的强弱成正比关系;
⑤光伏发电是静态运行,没有运动部件,寿命长,无需或极少需要维护;
⑥光伏系统模块化,可以安装在靠近电力消耗的地方,在远离电网的地区,可以降低输电和配电成本,增加供电设施的可靠性。
2.生物质能:
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。属再生能源。据计算,生物质储存的能量为270亿千瓦,比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。
生物质能源的特点:
①可再生性,生物质能源是从太阳能转化而来,通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能,储存在生物质内部的能量,与风能、 太阳能等同属可再生能源,可实现能源的永续利用。
②清洁、低碳。生物质能源中的有害物质含量很低,属于清洁能源。同时,生物质能源的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质,生物质能源的使用过程又生成二氧化碳和水,形成氧化碳的循环排放过程,能够有效
减少人类二氧化碳的净排放量,降低温室效应。
③替代优势。利用现代技术可以将生物质能源转化成可替代化石燃料的生物质成型燃料、生物质可燃气生物质液体燃料等。在热转化方面,生物质能源可以直接燃烧或经过转换,形成便于储存和运输的固体、气体和液体燃料,可运用于大部
分使用石油、煤炭及天然气的工业锅炉和窑炉中。国际自然基金会2011年2月发布的《能源报告》认为,到2050 年,将有60%的工业燃料和工业供热都采用生物质能源。
④原料丰富。生物质能源资源丰富,分布泛。根据世界自然基金会的预计,全球生物质能源潜在可利用量达350EJ/年(约合82.12 亿吨标准油,相当于2009年全球能源消耗量的73%)。
简述清洁能源的发展趋势。
答案是:未来,中国能源将实现两个目标:一是到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15%左右;二是到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。
如今,中国已经成为全球清洁能源投资第一大国。
据2012年全球清洁能源投资报告显示,2012年全球投资总额为2687亿美元,相当于2004年的5倍。其中,中国在清洁能源方面的投资达到创纪录的677亿美元,较2011年增加20%,投资总额位居世界第一,成为全球清洁能源领头羊。
什么是清洁能源?
答案是:清洁能源(clean energy),又称绿色能源,是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源。
清洁能源可分为狭义和广义两种概念,狭义的清洁能源仅指可再生能源,如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能等;广义的清洁能源则包括在能源的生产、及其消费过程中,选用对生态环境低污染或无污染的能源,除了上述可再生资源外,还包括非再生资源,如核能、天然气、清洁煤等。
为什么分子筛在吸附分离和催化过程中具有择形效应?
答案是:择形催化作用原理和反应类型分子筛的择形作用基础是它们具有一种或多种大小分立的孔径其孔径具有分子大小的数量级因而具有筛分效应。择形催化是一种将化学反应与分子筛吸附及扩散特性结合的科学通过它可以改变已知反应途径及产物的选择性。从现有的实验数据和认识水平来看择形催化产生的原因包括扩散约束作用和空间位阻作用或者两种作用兼而有之。择形催化中不仅由于分子穿透分子筛孔口受到限制而产生择形作用而且在分子进入内孔后还会受到传质的限制。特别是当反应物或产物分子直径与分子筛孔口直径接近时由于受到内孔壁场的作用及各种能垒的阻碍分子在晶内扩散将会受到各种限制。在这种条件下发生的扩散与气态分子在非晶多孔物中常见的Kundsen扩散及一般气相扩散不同。分子筛孔径或扩散分子直径的微小变化都会导致扩散系数的显著变化。这种变化归结于分子透过分子筛孔口时构型的变化。此时扩散不仅与分子的长度有关而且还和分子内部运动有关。这种扩散Weisz称之为构型扩散大多发生在0.41.0nm范围内一个受构型扩散限制的反应其反应速率将受到催化剂晶粒大小和活性的影响。空间位阻择形性的出现不同于约束择形过程的机理它的活性中心在沸石微晶内所处的位置和空间的大小有关系。因为反应能否进行要看反应分子与活性中心的碰撞机会以及反应中间物能否在此空间生成。例如二甲苯在ZSM-5分子筛上异构化的速率常数比歧化反应的速率常数大上千倍。这是由于前者为单分子反应后者为双分子反应。而在受约束的空间内在某一催化中心上提供成功的双分子碰撞并形成反应中间物要比单分子困难得多。
简述生物酶催化的特点。
答案是:1、其特性如下:高效性:用酶作催化剂,酶的催化效率是一般无机催化剂的10^7~10^13倍。
2、专一性:一种酶只能催化一类物质的化学反应,即酶是仅能促进特定化合物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。
3、生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,大部分为蛋白质,也有极少部分为RNA。
4、生物酶的制造和应用领域逐渐扩大,生物酶在纺织工业中的应用也日臻成熟,由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶,至现在在纺织染整的各领域的广泛应用,体现了生物酶在染整工业中的优越性。
5、酶在人体皮肤护理领域也于2016年获得了重要突破,已进入临床应用阶段。
简述膜渗透汽化的过程及特点。
答案是:1.过程能耗低;高效;过程简单;系统具有较高的适应性;可以在常温、常压进行。
2.过程中不引入其他试剂,产品和环境不会受到污染。
3.适用于近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离,对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机污染物的分离具有明显的技术上和经济上的优势。
简要说明常见聚合物膜材料的种类和特点。
答案是:1.纤维素类(CA\CN\CN-CA)
材料特性:来源广;易制备;成膜好;耐氯强;表面光洁;不易结垢;耐污染,蛋白吸附量低,但 PH值适用范围窄,PH=3-7,使用温度低,耐化学性差,易于水解,压密性较差,抗菌性差。
2.再生纤维素(RC)
材料特性:RC 亦称cellulose ⅡI.通常由天然纤维素经过化学方法溶解后再经沉淀析出而得.其分子罩一般低于天然纤维素低,结晶度较低.具有较好的亲水性,耐污染性强,通最衰减低,具有较好的耐溶剂性能,可以耐绝大多数有机溶剂.耐醇类\耐酮类\耐饱和烃\耐芳香烃\耐氯代烃\脂类及质子性强极性溶剂(如:二甲基甲酰胺等).对生物无毒副作用,具有良好的生物相容性,非特异性吸附量低耐。
3.聚酰胺类(尼龙-6、尼龙-66)
材料特性:主要由二元酸和二元胺或氢基酸内酰胺经缩聚或自聚而得。因有酰胺基团,易形成氢键,有较强的机械强度及具有良好的亲水性。尼龙-66与尼龙-6相较,有更高的机械强度,更高的耐温性,更好的耐低温性。两者均有较好的耐碱性,良好的耐有机溶剂性能,耐脂耐油(矿物油和植物油)不耐酸。蛋白吸性较高。
4.聚砜(PS)类\聚醚砜(PES)类
材料特性:双酚A型聚砜是最常用的制膜材料聚醚砜双称聚苯醚砜.为了改善该材料的亲水性,常常对其磺化,两者均的优良的耐化学溶剂性能.除了强极性溶剂,浓硫酸、浓硝酸外,对一般的酸、碱、盐、醇、脂肪烃等化学试剂稳定。耐蒸汽性能好,能经受到50mg/L游离氯的长期侵蚀。但耐紫外线性能较差。它们均溶于氯代烃,并在酮类和酯类发生溶胀,部分溶解。
5.聚四氟乙烯(PTFE)
材料特性:聚四氟乙烯从分子结构看是直链状热塑性聚合物。具有极其优秀的化学稳定性及极好的耐侯性。除了金属钠,氟元素及其化合物对它有一定的侵蚀作用外,能耐其它任何强酸、强碱、油脂及有机溶剂。天然的强疏水性。
6.聚丙烯(PP)
材料特性:因分子链在空间排列上差异分等规和无规聚丙烯,膜的用材料为等规聚丙烯。等规聚丙烯是一种高度结晶热塑性树脂。有较好的耐热性及优异化学稳定性,在常温下,能耐受绝大多数化学溶剂除强氧化剂外。
什么是膜?其主要分类是什么?
答案是:膜是分离两相的中间相。有分离作用的膜称之为分离膜,通常亦简称为膜。
分类:
1.按来源分为:天然膜、合成膜
2.按状态分为:固体膜、液膜、气膜
3.按材料分为:有机膜、无机膜
4.按结构分为:对称膜(微孔膜、均质膜)、非对称膜、复合膜
5.按电性分为:非荷电膜、荷电膜
6.按形状分为:平板膜、管式膜、中空纤维膜
7.按制备方法分为:烧结膜、延展膜、径迹刻蚀膜、相转换膜、动力形成墨
8.按分离体系分为:气-气、气-液、气-固、液-液、液-固分离膜
9.按分离机理分为:吸附性膜、扩散性膜、离子交换膜、选择性膜、非选择性膜
10.按分离过程分为:反渗透膜、渗透膜、气体分离膜、电渗析膜、渗析膜、渗透蒸发膜
什么是纳米材料?
答案是:
纳米级结构材料简称为纳米材料,广义上是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。根据2011年10月18日欧盟委员会通过的定义,纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状、团块状的天然或人工材料,这一基本粒的一个或多个维度尺寸在1纳米至100纳米之间,并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50%以上。
简述绿色高分子材料的概念
答案是:绿色高分子材料相对于常规高分子材料来说,在材料合成、制造、加工和使用过程中不会对环境产生危害, 也称环境友好高分子材料。广义的讲,具有耐用、性价比高、易于清洁生产、可回收利用和可环境消纳等性能的高分子材料, 都属于绿色高分子材料研究开发和推广的范畴。
什么是聚氨酯材料?
答案是:PU即聚氨酯材料,是聚氨基甲酸酯的简称,英文全称是polyurethane,它是一种高分子材料。
PU是一种新兴的有机高分子材料,被誉为“第五大塑料”,因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。[1]产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。
用于涂料基料的合成树脂主要有哪几种,各有什么特点?
答案是:涂料的性能主要由基料所决定,而涂料用基料包括(半)干性油、天然树脂、人造树脂和合成树脂等等。天然树脂有松香、虫胶、干酪素、沥青、阿拉伯树脂胶、安息香酯、生漆等;人造树脂是对天然高分子物质进行加工制得的树脂,包括石灰松香、松香甘油酯、季戊四醇松香、顺丁烯二酸酐松香酯、硝基纤维素、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、乙基纤维素、氯化橡胶、环化橡胶等。由植物油、天然树脂和人造树脂调配的涂料,施工性能和应用性能均有局限性,只能作低档涂料使用。
简述涂料的基本组成。
答案是:1、成膜物质——是涂料的基础,它对涂料和涂膜的性能起决定性的作用,它具有粘结涂料中其它组分形成涂膜的功能。可以作为成膜物质的使用的物质品种很多,当代的涂料工业主要使用树脂。树脂是一种无定型状态存在的有机物,通常指高分子聚合物。
2、颜料——是有颜色的涂料(色漆)的一个主要的组分。颜料使涂膜呈现色彩,使涂膜具有遮盖被涂物体的能力,以发挥其装饰和保护作用。有些颜料还能提供诸如:提高漆膜机械性能、提高漆膜耐久性、提供防腐蚀、导电、阻燃等性能。
3、溶剂——能将涂料中的成膜物质溶解或分散为均匀的液态,以便于施工成膜,当施工后又能从漆膜中挥发至大气的物质,原则上溶剂不构成涂膜,也不应存留在涂膜中。很多化学品包括水、无机化合物和有机化合物都可以作为涂料的溶剂组分。
4、助剂——也称为涂料的辅助材料组分,但它不能独立形成涂膜,它在涂料成膜后可以作为涂膜的一个组分而在涂膜中存在。助剂的作用是对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。不同品种的涂料需要使用不同作用的助剂。即使同一类型的涂料,由于其使用的目的,方法或性能要求的不同,而需要使用不同的助剂。一种涂料中可使用多种不同的助剂,以发挥其不同作用。
碳纤维在现代工业领域中的典型应用有哪些?
答案是:碳纤维之所以能够在各种工业领域获得广泛领域,主要得益于其优异特性如密度低可大幅降低结构件重量,高强度、高模量特性可以赋予结构件高刚度,而优异的耐磨损特性又使其可以长期使用。对于特殊作业环境如高温高湿、化学环境等,碳纤维结构件又具有耐疲劳、耐腐蚀等特性。
鉴于上述优异特性,目前碳纤维复合材料在各种工业机械部件获得广泛应用,如造纸辊筒通过采用碳纤维复合材料后,不仅大幅减轻重量,而且有效提高了构件刚度;用于大型LCD 面板运输的机器人手臂,之所以采用碳纤维复合材料,主要依赖的正是碳纤维的轻质与超高刚度
纤维如何进行分类?
答案是:(1)、棉纤维:横截面形态:腰圆形,有中腰纵面形态:扁平带状,有天然转曲。
(2)、麻(苎麻、亚麻、黄麻)纤维:横截面形态:腰圆形或多角形,有中腔纵面形态:有横节,竖纹。
(3)、羊毛纤维:横截面形态:圆形或近似圆形,有些有毛髓纵面形态:表面有鳞片。
(4)、兔毛纤维:横截面形态:哑铃型,有毛髓纵面形态:表面有鳞片。
(5)、桑蚕丝纤维:横截面形态:不规则三角形纵面形态:光滑平直,纵向有条纹。
(6)、普通粘纤:横截面形态:锯齿形,皮芯结构纵面形态:纵向有沟槽。
(7)、富强纤维:横截面形态:较少齿形,或圆形,椭圆形纵面形态:表面平滑。
(8)、醋酯纤维:横截面形态:三叶形或不规则锯齿形纵面形态:表面有纵向条纹。
(9)、腈纶纤维:横截面形态:圆形,哑铃形或叶状纵面形态:表面平滑或有条纹。
(10)、氯纶纤维:横截面形态:接近圆形纵面形态:表面平滑。
(11)、氨纶纤维:横截面形态:不规则形状,有圆形,土豆形纵面形态:表面暗深,呈不清晰骨形条纹。
(12)、涤纶、锦纶、丙纶纤维:横截面形态:圆形或异形纵面形态:平滑。
(13)、维纶纤维:横截面形态:腰圆形,皮芯结构纵面形态:1~2根沟槽。
简述PTFE的性质特点和主要应用。
答案是:聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene),英文缩写为PTFE。
聚四氟乙烯(PTFE)特性1.强度(高强度-重量比)2.化学惰性3.生物适应性4.高热阻5.严酷环境中的高化学阻抗6.低可燃性7.低摩擦系数8.低介电常数9.低吸水性10.良好的风化属性
聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型;也可制成水分散液,用于涂层、浸渍或制成纤维。 聚四氟乙烯在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等,使之成为不可取代的产品。
简述有机氟性质特点及在化学工业中的主要应用。
答案是:(1)氟医药由于含氟有机化合物具有特异的生物活性和生物体适应性,含氟药物的疗效比一般药物均强好几倍,其开发最为活跃。世界上已商品化和正在开发的含氟医药有近百种。部分重要产品有:镇静剂氟哌利多;抗肿瘤药氟脲嘧啶;消炎药二氟拉松;激素类药氟氢可的松、氟氯耐德、,氟氢缩松、氟地卡松;抗心率失常药氟卡尼;抗真菌药氟康唑、氟胞嘧啶;抗癌药磷酸氟达拉宾;催眠药氟马西尼;抗哮喘药氟尼缩松;抗忧郁药氟西汀(百忧解,抗忧郁药类世界销量第一);减肥药氟拉明。
(2)氟农药70年代以来我国开始了含氟农药的研究,先后开发了伏草隆、氟乐灵、乙氧氟草醚等除草剂和氟蚜蝗、除虫脲、含氟拟除虫菊酯等杀虫剂,其中氟乐灵实现了工业化生产,果尔、虎畏、除虫脲等也有批量生产。以杂环类化合物为原料的农药本身具有较强的性能,氟的引入使其性能更进一步得到了提高。如含氟吡啶衍生物制成的除草剂吡氟禾草灵(稳杀特)的性能提高了1倍多;杀虫剂氯氟脲(定虫隆)兼有杀虫和不育功能。
国内含氟农药的品种、数量都满足不了市场需求,大量依赖进口。
(3)氟染料氟元素的引入能增强染料的光泽和艳度,提高其耐晒、耐水、耐有机溶剂的性能。如含氟氯嘧啶型活性基的F型活性染料取代K型、KN型丝印染料,其反应性、固色率和牢度等均有显著提高。**染料中间体2,6-二氟-3-硝基吡啶还具有杀菌作用,可用作口香糖添加剂。
在含氟染料方面,国内先后合成出了大红色基VD、桔橙色基RD、含氟色淀澄、三聚氟氰、热敏染料、FT2等品种。北京服装学院有三聚氟氰、热敏染料等技术的提供。
(4)有机氟中间体有机氟中间体主要包括芳香族氟化物和脂肪族氟化物,其中又以芳香族氟化物为主。芳香族氟化物有:多氟苯类;氯、溴、碘氟苯类;氟硝基苯类;氟苯胺类;氟苯酚类;氟苯甲醛类;氟苯丙酮类;氟苯甲酸类;苯甲酚氯类;氟甲苯类和其它氟苯类;以及单三氟甲苯类;双三氟甲苯类;氟吡啶类;三氟甲基吡啶类等。
芳香族氟化物是合成医药,农药和染料的重要中间体,如:2,4-二氯氟苯用于抗感染喹酮类药环丙沙星、氟氧沙星、氟哌酸等的合成;对氟苯酚用于消炎抗风湿类药硫茚酸、醛糖还原酶制剂索比尼尔合成;对氟苯甲酰氯用于心脑血管类药有氟伐他汀钠合成;3-氯-4-氟苯胺用于氟喹酮类抗菌药合成;4-溴-2-氟苯胺用于消炎药布洛芬合成;4-氯-4-氟苯甲酮用于医用驱虫剂氟苯咪唑合成;另外,脂肪族氟化物氟溴甲烷是头孢类药头孢氟铵的重要中间体。
(1)氟医药由于含氟有机化合物具有特异的生物活性和生物体适应性,含氟药物的疗效比一般药物均强好几倍,其开发最为活跃。世界上已商品化和正在开发的含氟医药有近百种。部分重要产品有:镇静剂氟哌利多;抗肿瘤药氟脲嘧啶;消炎药二氟拉松;激素类药氟氢可的松、氟氯耐德、,氟氢缩松、氟地卡松;抗心率失常药氟卡尼;抗真菌药氟康唑、氟胞嘧啶;抗癌药磷酸氟达拉宾;催眠药氟马西尼;抗哮喘药氟尼缩松;抗忧郁药氟西汀(百忧解,抗忧郁药类世界销量第一);减肥药氟拉明。
(2)氟农药70年代以来我国开始了含氟农药的研究,先后开发了伏草隆、氟乐灵、乙氧氟草醚等除草剂和氟蚜蝗、除虫脲、含氟拟除虫菊酯等杀虫剂,其中氟乐灵实现了工业化生产,果尔、虎畏、除虫脲等也有批量生产。以杂环类化合物为原料的农药本身具有较强的性能,氟的引入使其性能更进一步得到了提高。如含氟吡啶衍生物制成的除草剂吡氟禾草灵(稳杀特)的性能提高了1倍多;杀虫剂氯氟脲(定虫隆)兼有杀虫和不育功能。
国内含氟农药的品种、数量都满足不了市场需求,大量依赖进口。
(3)氟染料氟元素的引入能增强染料的光泽和艳度,提高其耐晒、耐水、耐有机溶剂的性能。如含氟氯嘧啶型活性基的F型活性染料取代K型、KN型丝印染料,其反应性、固色率和牢度等均有显著提高。**染料中间体2,6-二氟-3-硝基吡啶还具有杀菌作用,可用作口香糖添加剂。
在含氟染料方面,国内先后合成出了大红色基VD、桔橙色基RD、含氟色淀澄、三聚氟氰、热敏染料、FT2等品种。北京服装学院有三聚氟氰、热敏染料等技术的提供。
(4)有机氟中间体有机氟中间体主要包括芳香族氟化物和脂肪族氟化物,其中又以芳香族氟化物为主。芳香族氟化物有:多氟苯类;氯、溴、碘氟苯类;氟硝基苯类;氟苯胺类;氟苯酚类;氟苯甲醛类;氟苯丙酮类;氟苯甲酸类;苯甲酚氯类;氟甲苯类和其它氟苯类;以及单三氟甲苯类;双三氟甲苯类;氟吡啶类;三氟甲基吡啶类等。
芳香族氟化物是合成医药,农药和染料的重要中间体,如:2,4-二氯氟苯用于抗感染喹酮类药环丙沙星、氟氧沙星、氟哌酸等的合成;对氟苯酚用于消炎抗风湿类药硫茚酸、醛糖还原酶制剂索比尼尔合成;对氟苯甲酰氯用于心脑血管类药有氟伐他汀钠合成;3-氯-4-氟苯胺用于氟喹酮类抗菌药合成;4-溴-2-氟苯胺用于消炎药布洛芬合成;4-氯-4-氟苯甲酮用于医用驱虫剂氟苯咪唑合成;另外,脂肪族氟化物氟溴甲烷是头孢类药头孢氟铵的重要中间体。
简述硅橡胶的改性目的与主要改性方法。
答案是:一、硅橡胶的改性目的
硅橡胶是一种高分子有机材料,以硅基和氧基为主要骨架单元,具有良好的耐高温、耐电性、耐腐蚀等性能,广泛应用于电子、化工、航天等领域。但硅橡胶在某些方面还存在一些缺陷,例如硬度、强度、耐磨损性等方面不够理想,这就需要通过改性来提高其性能,以适应更多的应用场合。
硅橡胶改性的主要目的包括:
1. 提高硅橡胶的硬度、强度、韧性等机械性能;
2. 提高硅橡胶的耐高温、耐腐蚀、耐电性等特殊性能;
3. 改善硅橡胶的加工性能、降低成本等。
二、硅橡胶的主要改性方法
1. 填料改性
填料可用于改善硅橡胶的机械性能、热性能等,填料种类有炭黑、白炭黑、氧化铝等。其中,炭黑是最常用的填料,可提高硅橡胶的强度、硬度、耐磨性等。但填料过多会降低硅橡胶的伸长性和静态和动态热应力。
2. 交联改性
硅橡胶的交联密度可以通过硫化剂、有机过氧化物、电子束辐照等方法进行调节,交联改性可提高硅橡胶的强度、耐热性、耐腐蚀性等性能。
3. 化学改性
化学改性主要是通过在硅橡胶分子中引入新的官能团进行的。具体方法包括在硅橡胶分子链上引入双键、羰基、脂肪基等活性基团,或通过将其他有机物质与硅橡胶进行共混反应、交联反应等方法进行。
综上所述,通过适当的改性方法,可以有效地克服硅橡胶存在的缺陷,提高其性能,适应更多的应用场合。
简述有机硅材料的结构特点与性能。
答案是:硫化硅橡胶有两种主要形式:(1)作为室温硫化(RTV)弹性体,是将低分子量液体浇铸或模制成所需形状,然后在室温下交联的低分子量液体,以及(2) 高温硫化(HTV)弹性体,它们是高分子量的口香糖,像其他弹性体一样进行混合和加工。硅橡胶通常通过填充剂来增强,例如二氧化硅。其他填料混合在一起以增加体积和颜色。硅橡胶因其电绝缘性能,化学稳定性和在很宽的温度范围内保持弹性而受到重视,主要用于O形圈,耐热密封件,填缝胶,垫圈,电绝缘体,柔性模具和(由于对其化学惰性)进行手术植入。
试述医用高分子材料的发展趋势。
答案是:我国的高分子基础研究处于世界一流,但是药用高分子的应用发展相对滞后,品种不够多、规格不完整、质量不稳定,导致制剂研发能力与国际产生差距。国内市场规模前10大种类分别为明胶胶囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1,2-丙二醇、PVP、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、微晶纤维素、HPC、乳糖。高端药用高分子材料几乎全部依赖进口。专业药用高分子企业则存在规模小、品种少、技术水平低、研发投入少的问题。
硅橡胶在医疗卫生、生物医学工程中的主要应用有哪些?
答案是:硅橡胶目前广泛应用于药物发现、细胞研究、免疫诊断和疾病治疗等领域。在药物发现领域,硅橡胶可用于降低临床前药物研究的成本,减少不必要的试验重复,提高药物发现的效率。硅橡胶也被广泛用于细胞研究,如细胞夹及细胞冻存器,硅橡胶的可塑性可以满足有关等离子体形状的各种要求。在免疫诊断方面,硅橡胶夹可以避免实验试剂的药物反应同时保护抗体的活性。在疾病治疗领域,硅橡胶常用于植入物,如组织工程中的骨组织和肉毒杆菌毒素注射器等,它可用于确定药物释放状况,以实现有效缓解病情。
医用高分子材料作为一类特殊用途的材料,这就要求高分子材料满足哪些要求?
答案是:医用高分子材料应该满足:①无毒,且化学性质是惰性的;②与人体组织和血液相容性好;③具有较高的机械性能;④容易制备、纯化、加工和消毒。
高分子吸附剂的主要应用有哪些?
答案是:高分子表面活性剂降低表面张力的能力一般,也不形成胶束,其去污力、气泡力和参透力都较低,分子量数万以下的适合用作分散剂。但高分子表面活性在各种界面和表面上有良好的吸附能力,分散性和凝聚、增溶性能俱佳。由于高分子表面活性剂具有良好的保湿作用、增稠作用,具有成膜性粘附力高,所以也具有相当的乳化稳定性,可作防水、防油,消泡、抗静电等。分子量百万以上的多可用作絮凝剂。
试介绍高分子功能膜分离机理。
答案是: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。
简述功能高分子材料的特点。
答案是:( 1 )与普通高分子材料明显不同的物理化学性能,并具有某些特殊功能; ( 2 )具有技术密集、品种多、产量少、专用性强、附加值高、制造工艺复杂; ( 3 )可方便地与其它的高分子材料通过化学或物理的方式复合,并且结构和配方的可设计性强; ( 4 )某些功能高分子材料同时具有很高的力学性能和尺寸稳定性,可应用于制作结构部件,单独使用,也可与其它材料复合,实现结构 / 功能一体化。
什么是硫化作用?
答案是:硫化作用还原态式无机硫化物,如H2 S.S或fes2等。在微生物作用下进行氧化,最后生成硫酸及其盐类的过程称为硫化作用
天然橡胶的化学特性是什么?
答案是:物理特性:天然橡胶在常温下具有较高的弹性,稍带塑性,具有非常好的机械强度,滞后损失小,在多次变形时生热低,因此其耐屈挠性也很好,并且因为是非极性橡胶,所以电绝缘性能良好。
化学特性:因为有不饱和双键,所以天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质,光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化,不耐老化是天然橡胶的致命弱点,但是,添加了防老剂的天然橡胶,有时在阳光下曝晒两个月依然看不出多大变化,在仓库内贮存三年后仍可以照常使用。
耐介质特性:天然橡胶有较好的耐碱性能,但不耐浓强酸。由于天然橡胶是非极性橡胶,只能耐一些极性溶剂,而在非极性溶剂中则溶胀,因此,其耐油性和耐溶剂性很差,一般说来,烃、卤代烃、二硫化碳、醚、高级酮和高级脂肪酸对天然橡胶均有溶解作用,但其溶解度则受塑炼程度的影响,而低级酮、低级酯及醇类对天然橡胶则是非溶剂。
复合材料的特点有哪些?
答案是:1、含两种或两种以上物理性质不同并可用机械方法分离的材料;
2、可人为控制将一种材料分布到其它材料中,以达最佳性能;
3、性能优于单独组分材料,并具独特性能。
复合材料:由两个或两个以上的独立物理相,包含基体材料和增强材料所组成的一种固体产物。
聚合物合金的主要制备方法有哪些?
答案是:1.共混聚合法.2,直接混合法,熔融共混,溶液共混,乳液共混。
与传统的金属和无机非金属材料相比,聚合物基复合材料有哪些突出特点?
答案是:聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体,连续纤维为增强材料组合而成,与传统的金属材料相比,聚合物及复合材料具有高比强度,高比刚度,耐腐蚀,耐疲劳,易成型等特点
简述UHMWPE的分子结构特点。
答案是:耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能
UHMWPE还具有优良的电气绝缘性能
请描述塑料制品生产的加工过程。
答案是:配料,制作塑料的第一步就是准备材料,除了聚乙烯、聚丙烯这类聚合物之外,还需要准备辅助材料,例如增塑剂、着色剂、稳定剂以及润滑剂等,添加的这些辅助材料不仅可以在一定程度上增加塑料的性能,还可以降低制作塑料的成本。
成型,这一步就是通过各种加工工艺将塑料原料加工成塑料坯件。在一步骤时,有很多的塑料成型加工工艺可以选择,而选择加工工艺需要结合塑料原料的特性、最终塑料成品的一些特性、塑料起始的形状与大小等方面来进行考量。比如说,如果塑料原料是热塑性塑料,我们可以选择的加工工艺有注塑、吹塑、挤出以及热成型等方式;而如果我们使用的原料是热固性塑料,可以选择的加工工艺则有模压、传递模塑等。
请按照不同的标准对塑料进行分类。
答案是:通用塑料:通常是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种,即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物。
2、工程塑料:指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。
3、特种塑料:是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料,如氟塑料和有机硅等。
4、热塑性塑料:指加热后会熔化,可流动至模具冷却后成型,再加热后又会熔化的塑料;即可运用加热及冷却,使其产生可逆变化,是所谓的物理变化。
5、热固性塑料:指在受热或其它条件下能固化和具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、环氧塑料等。
6、膜压塑料:多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料。
7、层压塑料:是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料。
7、注射、吹塑、挤出塑料:多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料。
8、浇铸塑料:是指能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等。
9、应注射塑料:是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料,如聚氨酯等。
高分子材料在化工防腐中有哪些应用?
答案是:在化工行业中,所谓腐蚀是指材料表面与周围介质发生化学作用而受到破坏的现象。其结果除了材料的直接损失外,还会导致连续生产的中断,生产能力的下降。因设备腐蚀引起的跑、冒、滴、漏,既污染环境,又危及人身安全,而大气腐蚀还会破坏厂房建筑。不少产品因设备腐蚀而不合格甚至无法生产。腐蚀给化工生产带来了严重的经济损失和安全事故,因此能否解决好防腐问题,直接关系到厂房和设备的使用寿命及人身安全,影响企业的经济效益。文章重点就高分子材料在化工防腐中的应用进行研究分析。。。
什么是化工新材料?
答案是:化工新材料是指发展和正在发展之中,具有传统化工材料不具备的优异性能或某种特殊功能的新型化工材料。
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