高分子物理试题.docx

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A．整链运动 B．链段运动 C．链节运动7．以下一组高聚物分子中，柔性最大的是〔 A 〕。

以下一组高聚物中，最简洁结晶的是( A ).
B. 聚邻苯二甲酸乙二酯 C. 聚间苯二甲酸乙二酯
模拟线性聚合物的蠕变全过程可承受〔 C 〕模型。
Maxwell B. Kelvin C. 四元件
在半晶态聚合物中，发生以下转变时，判别熵值变大的是〔 A 〕。
〔1〕熔融〔2〕拉伸取向〔3〕结晶 〔4〕高弹态转变为玻璃态
以下一组高聚物分子中，按分子 刚性的大小从小到大的挨次
〔 ADBFC 〕。
聚甲醛；；；D. 聚乙烯；F. 聚苯醚
7．.假塑性流体的特征是〔 B 〕。
A．剪切增稠 B．剪切变稀 C．〔 B 〕。
A．球晶 B．伸直链晶体 C．枝晶
以下高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是〔 B 〕。
高交联酚醛树脂；B. 低交联酚醛树脂；
高分子-溶剂相互作用参数χ 的溶剂中
〔 A 〕聚合物能溶解在所给定
1
χ
<1/2 B. χ
1
>1/2 C. χ
1
=1/2
1
推断以下表达中不正确的选项是〔 C 〕。
结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所得球晶越小；
全部热固性塑料都是非晶态高聚物； C．在注射成型中，高聚物受到肯定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。
推断以下表达中不正确的选项是〔 C 〕。 A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态； B．结晶高聚物中晶片的取向在热力学上是稳定的； C．取向使材料的力学、光学、热性能各向同性。
关于高聚物和小分子物质的区分，以下( D )说法正确
⑴ 高聚物的力学性质是固体弹性和液体粘性的综合；⑵ 高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成居于固体和液体的一系列中间体系；⑶ 高分子会消灭高度的各向异性。
A. ⑴ ⑵对 B. ⑵ ⑶对 C. ⑴ ⑶ 对 D.
全对
三、问答题：
高分子具有柔顺性的本质是什么？简要说明影响高分子链柔顺性的因素主要有哪些？
键，根具热力学熵增原理，自然界中一切过程都自发地朝熵增增大的方向进展。高分子链在无外力的作用下总是自发地取卷曲的形态，这就是高分子链柔性的实质。
影响因素主要有：1．主链的构造；2．取代基; 3．氢键; 4．交联。
试用玻璃化转变理论的自由体积理论解释：冷却速度越快，测得的Tg 越高。
对高聚物熔体进展冷却时，聚合物的体积收缩要通过分子的构象重排来实现，明显需要时间。温度高于 Tg 时，高聚物中的自由体积足以使链段自由运动，构象重排瞬时即可完成，此时的体积为平衡体积。如连续冷却，链段运动松弛时间将按指数规律增大，构象重排速率降低，将跟不上冷却速率，此时的体积总是大于该温度下的平衡体积。、应力松弛现象？
蠕变是指材料肯定的温度下和远低于该材料的断裂强度的恒定应力作用下，形变随时间增大的现象。应力松驰是在肯定的温度下， 试样维持恒定的应变所需的应力随时间渐渐衰减的现象。
？为什么聚合物具有高弹性？
，而形变很大； ； ； 橡胶是由线性长链分子组成的，由于热运动，这种长链分子在不断的 转变着自己的外形，因此在常温下橡胶的长链分子处于卷曲状态。卷 曲分子的均方末端距比完全伸直的分子的均方末端距小 100-1000 倍， 因此卷曲分子拉直就会显示出形变量很大的特点。橡胶受到外力作用
时，链段伸展，发生大形变。因是一熵减过程，所以不稳定。热运动会促使分子链回到卷曲状态，此时假设受热，则热运动加剧，回缩力加大，足以抵抗使分子链伸展的外力而回缩。 6．以构造的观点争论以下聚合物的结晶力量：聚乙烯、尼龙66、聚异丁烯
高分子的构造不同造成结晶力量的不同，影响结晶力量的因素有： 链的对称性越高结晶力量越强；链的规整性越好结晶力量越大；链的 柔顺性越好结晶力量越好；交联、分子间力是影响高聚物的结晶力量； 氢键有利于结晶构造的稳定。
聚乙烯对称性最好，最易结晶；尼龙 66，对称性不如聚乙烯，但仍属对称构造，还由于分子间可以形成氢键，使结晶构造的稳定，可以结晶，聚异丁烯由于构造不对称，不易结晶。
7. 试述聚合物的溶解特点。
一、选择题(多项选择题，每题 2 分，共 20 分)
3. 以下一样分子量的聚合物，在一样条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D )
(A)高支化度聚合物 (B)中支化度聚合物 (C)低支化度聚合物 (D)线性聚合物
下面有关玻璃化转变的描述，正确的选项是( A, B, D, E)
(A)聚合物玻璃态与高弹态之间的转变 (B)链段由运动到冻结的转变(C)分子链由冻结到运动的转变 (D)自由体积由随温度下降而削减到不随温度发生变化的转变 (E)链段由冻结到运动的转变
韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，以下说法正确的选项是〔B, C, D 〕。
(A) 与拉伸方向平行 (B) 有明显的双折射现象
(C) 分子链沿外力作用方向高度取向 (D) 剪切带内部没有空隙
聚合物加工中的挤出胀大〔巴拉斯效应〕现象是由于〔C, D 〕
高分子熔体热胀冷缩
高弹形变的储能超过抑制粘滞阻力的流淌能量时产生的不稳定流淌
流淌时有法向应力差，由此产生的弹性形变在出口模后要回复
高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性形变，来不及完全松弛掉要回复
9. 粘弹性是高聚物的重要特征，在适当外力作用下，〔 C 〕有明显的粘弹性现象。
(A) T
g
以下很多 (B) T
g
四周 (C) T
g
以上很多 (D) T 以上
f
二、推断题(每题 分，共 15 分)
1. 聚丙烯分子链中碳－碳键是可以旋转的，因此可以通过单键的内旋转使全同立构聚丙烯转变为间同立构聚丙烯。( ´ )
5. 聚合物的取向态是一种热力学稳定状态。( ´ )
应力－应变曲线下的面积，反映材料的拉伸断裂韧性大小。
( Ö )
WLF 方程的适用温度范围为Tg～Tg＋50℃。( ´ )
橡胶试样快速拉伸，由于熵减小放热等缘由导致温度上升。
( Ö )
高聚物的应力松弛现象，就是随时间的延长，应力渐渐衰减到零的现象。( ´ )
四、计算题〔每题 5 分，共 15 分〕
3. 在一次拉伸试验中，试样夹具之间试样的有效尺寸为：长 50mm、宽 10mm、厚 4mm，假设试样的杨氏模量为 35MPa，问加负荷 100N 该试样应伸长多少。
解：E=σ/ε, ε=(l-l )/ l , σ=F/A
, σ=100/(4×10)=,
0 0 0
ε=σ/E==, l-l =50×=
0
五、问答题 (共 35 分)
在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时，假设没有该聚合物的标样，但是有其它聚合物的标样，如何对所测聚合物的分子量进展普适标定？需要知道哪些参数？(8 分)
参考答案：可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋
log ([η ]M )= log ([η ]M )
1
1
2
2
洗体积一样时，二者的特性粘数与分子量的乘积相等，即：
依据Mark-Houwink 方程有： logM =
2
1 + a
1
1+ a
2

logM +
1
1
1+ a
2
K
log K 1
2
所以需要知道被测聚合物和标样的K，a 值(在GPC 试验所用的溶剂中)
聚合物纤维熔融纺丝时，在拉伸和冷却工序之后，通常还有一道热定形工序，从高分子物理的角度谈谈该工序的作用。(8 分)
参考答案：
聚合物纺丝时，在拉伸过程中聚合物链产生取向，此时高分子整链和高分子链段都发生取向。但是，由于高分子取向是热力学不稳定状态， 在放置过程中聚合物链发生松弛，倾向于发生解取向。聚合物链段的长度远小于整链长度，它的松弛时间也远小于整链长度的松弛时间。因此在放置过程中，聚合物链段的松弛格外简洁发生，导致聚合物纤维的外形发生变化。热定形工序就是在肯定温度下使聚合物链段发生快速的解取向，使得聚合物纤维在放置和使用过程中不易发生变形。
What is the time-temperature superposition principle？What is the significance of the principle? (7 分)
参考答案：
对同一个力学松弛现象，既可以在较高温度下、较短时间内观看到， 也可以在较低高温度下、较长时间内观看到。因此，上升温度与延长观看时间对分子运动是等效的，对高聚物的粘弹行为也是等效的。借助转换因子可将在某一温度下测定的力学数据转变成另一温度下的 力学数据。
影响聚合物力学内耗的因素是什么？(12 分) 参考答案：
内耗的大小与高聚物本身的构造有关：分子链上没有取代基，链段运动的内摩擦阻力较小，内耗较小；有较大或极性的侧基，链段运动的内摩擦阻力较大,内耗较大;侧基数目很多，内耗就更大。
内耗受温度影响较大：Tg 以下，高聚物受外力作用形变很小，只有键长和键角变化，速度很快，几乎跟得上应力的变化，内耗很小； 温度上升，向高弹态过渡，由于链段开头运动，而体系粘度还很大， 链段运动时受到摩擦阻力比较大，因此高弹形变显著落后于应力的变化，内耗也大；温度进一步上升，链段运动比较自由，内耗就变
小了，因此在玻璃化转变区域消灭内耗峰；温度连续上升，向粘流态过渡时，由于分之间相互滑移，因而内耗急剧增加。
内耗与频率的关系；频率很低时，高分子的链段运动完全跟得上外力的变化，内耗很小，高聚物表现出橡胶的高弹性；在频率很高时， 链段运动完全跟不上外力的变化，内耗也很小，高聚物显得刚性， 表现出玻璃态的力学性质；在中间区域，链段运动跟不上外力的变化，内耗在肯定的频率范围消灭极大值，这个区域中，材料的粘弹性表现得很明显。