高分子物理試卷2答案

1、 2006至2007 學(xué)年 第二 學(xué)期 高分子物理(A卷) 試題標(biāo)準(zhǔn)答案擬 題 人： 張萍，閻業(yè)海 書寫標(biāo)準(zhǔn)答案人： 程俊梅 擬題學(xué)院（系）： 高分子科學(xué)與工程學(xué)院 適用專業(yè)： 高材04級（本科） （答案要注明各個(gè)要點(diǎn)的評分標(biāo)準(zhǔn)）一、名詞解釋（每題1.5分，共15分）鍵接異構(gòu)大分子鏈結(jié)構(gòu)單元的鍵接順序不同所引起的異構(gòu)體。雙軸取向取向單元沿兩個(gè)相互垂直方向的取向，其面積增大，厚度減小。脆性斷裂屈服前的斷裂，拉伸中試片均勻形變，斷面較平整。Boltzmann原理聚合物的力學(xué)松弛行為是其整個(gè)受力歷史上諸松弛過程的線性加和的結(jié)果。熔限高聚物熔融開始至終了的溫度區(qū)間。力學(xué)狀態(tài)高聚物的力學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的

2、特征狀態(tài)；時(shí)溫等效原理升高溫度和延長時(shí)間對分子運(yùn)動(dòng)及高聚物的粘彈行為是等效的，可用一個(gè)轉(zhuǎn)換因子T將某一溫度下測定的力學(xué)數(shù)據(jù)變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)。銀紋質(zhì)（體）聯(lián)系起兩銀文面的束狀或高度取向的聚合物。柔順性高分子鏈能夠不斷改變其構(gòu)象的性質(zhì)或高分子能夠卷曲成無規(guī)線團(tuán)的能力。零切黏度 剪切速率趨向于零時(shí)的熔體黏度，即流動(dòng)曲線的初始斜率。二、填空（每題3分，共36分）1. 自由結(jié)合鏈的均方末端距= nl2 ，自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距= nl2(1+cos)/(1-cos) ，等效自由結(jié)合鏈均方末端距= nele2 。2. 一般情況下，高聚物的結(jié)晶溫度區(qū)域?yàn)?Tg-Tm_，在此區(qū)間較高溫度下結(jié)晶可使高聚

3、物的Tm 較高，熔限 較窄，結(jié)晶尺寸 較大 。3. 膜滲透壓法測定的是 數(shù)均Mn 分子量；凝膠色譜法（GPC）測定可得到 Mn， Mw， Mz， M ， d=Mw/Mn= Mz/ Mw ，從色譜柱中最先分離出來的是 分子量較大的級份 。4. PE、等規(guī)PP的溶解過程為 先熔融 ，后溶脹 ，再溶解，硫化橡膠遇溶劑后 只溶脹 ，不溶解 。5. 良溶劑狀態(tài)時(shí)， <0 ， <1/2 ， >0 。6. 動(dòng)態(tài)粘彈性一般用 儲能模量（E）， 損耗模量(E”) ，損耗因子（tan）等參數(shù)來表征；從分子結(jié)構(gòu)來講，順丁橡膠、丁苯橡膠、丁晴橡膠、丁基橡膠四種橡膠中內(nèi)耗最大的是丁基橡膠（IIR）。7

4、. 大多數(shù)聚合物熔體屬 假塑性 流體，其n值為 <1，表明它們具有 剪切變稀 特性。8. 橡膠彈性熱力學(xué)方程為 ，交聯(lián)橡膠的狀態(tài)方程為 ，當(dāng)溫度升高時(shí)橡膠彈性模量會 增大。9. 共混高聚物是指 兩種或以上的高聚物通過物理或化學(xué)方法制備的高分子-高分子混合物，其聚集態(tài)特征為 亞微觀非均相，宏觀均相。10. 玻璃態(tài)高聚物發(fā)生冷拉（強(qiáng)迫高彈形變）的溫度區(qū)間是 TbTg，結(jié)晶聚合物的冷拉溫度區(qū)間是Tb(Tg) Tm 。11. 順丁橡膠分子鏈的結(jié)構(gòu)單元化學(xué)組成屬 碳鏈高聚物，鍵接結(jié)構(gòu)屬 1-4鍵接 ，構(gòu)型屬 順式構(gòu)型 。12. 高密度PE與低密度PE相比，其支化度 低 ，結(jié)晶度 高 ，熔點(diǎn) 高 拉

5、伸強(qiáng)度高 ，沖擊強(qiáng)度 低 。三、問答題（49分）1、試說明結(jié)晶高聚物的微觀結(jié)構(gòu)具有哪些特征？高結(jié)晶度材料的分子鏈應(yīng)具備什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？（10分）答：1 ： （5分）1) 一條大分子穿過數(shù)個(gè)晶胞；2) 晶體中分子鏈取穩(wěn)定構(gòu)象，并構(gòu)象固定；3) 晶胞的各向異性；4) 具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象；5) 結(jié)晶的不完善性。2：鏈的對稱性：高分子鏈的結(jié)構(gòu)對稱性越高，越容易結(jié)晶； （2分） 鏈的規(guī)整性：規(guī)整性越高，越易結(jié)晶，鍵接順序應(yīng)規(guī)整，構(gòu)型應(yīng)是全同或間同立構(gòu)；對于二烯類聚合物，反式的結(jié)晶能力大于順式； （2分） 鏈的柔順性應(yīng)適中：一定的柔順性是結(jié)晶時(shí)鏈段向結(jié)晶表面擴(kuò)散和排列所必需的。高度結(jié)晶材料應(yīng)同時(shí)具備以上三個(gè)要

6、求，缺一不可。 （1分）2、請分別畫出低密度PE，輕度交聯(lián)橡膠的下列曲線，并說明理由。（10分）（1）溫度形變曲線 （3分）（2）蠕變及回復(fù)曲線 （3分）（3）應(yīng)力-應(yīng)變曲線（并標(biāo)明拉伸強(qiáng)度） （4分）答：（1） 圖中：1為輕度交聯(lián)橡膠的溫度形變曲線；2為低M低密度PE的溫度形變曲線；3為高M(jìn)低密度PE的溫度形變曲線；a：低密度PE的Tg ； b：輕度交聯(lián)橡膠的Tg；c：低密度PE的Tm； d：高分子量低密度PE的Tf。原因：因?yàn)槭禽p度交聯(lián)，仍有明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變，由于交聯(lián)作用，沒有熔融和粘流。 低密度PE由于結(jié)晶含量較少，有明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變和熔融轉(zhuǎn)變，對于低分子量的PE，其Tf低于Tm，所以熔

7、融后直接進(jìn)入粘流態(tài)；對于高分子量PE，其Tf高于Tm，有明顯的粘流轉(zhuǎn)變。（2）圖中：1：普彈形變；2：高彈形變；3：塑性形變。 輕度交聯(lián)橡膠 低密度PE原因：輕度交聯(lián)橡膠因交聯(lián)鍵的限制，無明顯的塑性形變，但有普彈形變和高彈形變； 低密度PE中的結(jié)晶部分類似于交聯(lián)點(diǎn)，但由于結(jié)晶含量較低，所以在外力的作用下，除發(fā)生普彈和高彈形變外，非晶部分仍能發(fā)生塑性形變。（3） 原因：輕度交聯(lián)橡膠室溫拉伸時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變屬高彈形變，無屈服和冷拉，一般來說，拉伸強(qiáng)度等于斷裂強(qiáng)度； 低密度PE屬低結(jié)晶度高聚物，拉伸時(shí)有屈服，有時(shí)有冷拉（與低密度PE的分子量大小有關(guān)），但應(yīng)力應(yīng)變曲線與高結(jié)晶度PE明顯不同，即低密度PE冷

8、拉不完全，屈服之前有明顯的非線性區(qū)。3、寫出下列高聚物的結(jié)構(gòu)式，比較Tg的高低，并說明理由。（9分）（1）順丁橡膠、聚乙烯、 聚氯乙烯 、 氯丁橡膠、 聚苯乙烯 （3分）答：分子鏈的柔順性愈好，其Tg越低； （手工畫結(jié)構(gòu)式）從上面的結(jié)構(gòu)式可以看出，BR主鏈不含側(cè)基，且有孤立雙鍵，所以柔性最好，Tg最低；PE與BR相比缺少孤立雙鍵，柔性次之；CR中雖有孤立雙鍵，但有極性側(cè)基氯原子，柔性降低，Tg升高； PVC中無孤立雙鍵，有極性側(cè)基氯原子，柔性降低；聚苯乙烯中無孤立雙鍵，有剛性側(cè)基苯環(huán)，Tg最高 。既主鏈連含有孤立雙鍵，柔性增加；側(cè)基體積增大，或極性增大，柔性降低。Tg：順丁橡膠<聚乙烯&

9、lt;氯丁橡膠< 聚氯乙烯<聚苯乙烯（2）聚異丁烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯 （3分） （手工畫結(jié)構(gòu)式）Si-O主鏈鍵長鍵角均大于C-C主鏈，且O上無取代基，取代基對稱，所以柔性最好；其余三者主鏈組成相同，側(cè)基都對稱，側(cè)基極性甲基小于CL和氟原子，但氟原子體積小于氯原子，所以排列如下：Tg：聚二甲基硅氧烷<聚異丁烯<聚偏二氟乙烯<聚偏二氯乙烯（3）聚苯撐、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯 （3分） （手工畫結(jié)構(gòu)式）主鏈苯環(huán)含量增加，Tg增大；酯基含量增加，Tg減??；Tg：聚對苯二甲酸乙二醇酯<聚碳酸酯<聚苯撐4、畫出模擬高聚物應(yīng)力松弛過程的力學(xué)模型，給出應(yīng)力松弛方程，并說明該模型適合于描述何種高聚物的應(yīng)力松弛過程，為什么？（10分）答：Maxwell模型：彈簧串聯(lián)粘壺； （3分）應(yīng)力松弛方程： =/E：松弛時(shí)間 （4分）當(dāng)t時(shí)，（t）0,應(yīng)力可以完全松弛掉，所以只適合于模擬線型高聚物。 （3分）5、試分析討論分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶、交聯(lián)、取向?qū)Ω呔畚锢鞆?qiáng)度的影響。 （10分）答：（1）凡使分子柔性減小的因素及分子間力增大如生成氫鍵等都有利于高聚物拉伸強(qiáng)度的提高；分子量增大，拉伸強(qiáng)度提高，但有極大值，之后變化