高分子物理期末復習題

1、高分子物理期末復習題集（沒有參考答案）第一章 高分子鏈的結構教學大綱本章的主要內容是介紹鏈的近程結構和遠程結構。其中近程結構介紹了高分子鏈結構單元的化學組成、鍵接方式、立體構型、支化與交聯(lián)和端基等內容；遠程結構包括高分子的大小及柔順性，著重介紹柔順性的成因、影響因素和定量描述。 近程結構 結構單元的化學組成鍵接方式立體構型支化與交聯(lián)端基共聚結構 遠程結構高分子的大小柔順性（內旋轉、構象、影響因素及定量描述）要求掌握：1、高分子鏈近程結構和遠程結構的主要內容，并能舉例說明各自對性能的影響； 2、構象、構型 、柔順性和鏈段等基本概念； 3、影響柔順性的因素有哪些?并能判斷不同分子鏈間柔順性的大小。

2、要求理解：1、平衡態(tài)柔順性的表征方法（q狀態(tài)測量法、幾何算法和高斯統(tǒng)計法）及異同； 2、自由聯(lián)接鏈、等效自由聯(lián)結鏈和高斯鏈的異同 3、正確理解和初步運用以下公式 （1） （2） （3） （4） （5）要求了解：（1）幾何算法計算自由旋轉鏈的末端距； （2）高斯統(tǒng)計算法計算高斯鏈的假設、計算過程及幾種末端距的結果。習題一、名詞解釋：有規(guī)立構高分子、立構規(guī)整度、鏈段、等效自由連接鏈、高斯鏈、聚合物的鏈結構、有規(guī)立構高分子：其分子可以僅用一個以，一種簡單序列排列的構型重復單元描述的規(guī)整高聚物。立構規(guī)整度：指高聚物中含有全同立構與間同立構的總的百分數(shù)。鏈段：大分子中能夠完全自由取向的最小單元。高斯鏈：

3、末端距分布以及鏈段分布符合高斯分布函數(shù)的鏈。等效自由結合鏈：高分子鏈段與鏈段自由結合，并且無規(guī)取向。稱為等效自由結合鏈二、判斷題（1） 低溫度可以使聚丙烯的鏈處于凍結狀態(tài)，其構象數(shù)減少，規(guī)整度提高。X（2） 大部分高分子主鏈上都含有s單鍵，任何條件下都能內旋轉。X（3） 立構規(guī)整度高的聚合物都能結晶。X（4） 溫度越高內旋轉異構體的數(shù)目越多。（5） 結晶高聚物的構象數(shù)比取向高分子的構象數(shù)少。X（6） 同一高分子玻璃態(tài)的末端距大于其粘流態(tài)的末端距。X（7） 自由結合鏈就是高斯鏈。X（8） 鏈段的長度是由高斯統(tǒng)計理論計算得來的。X（9） 高斯統(tǒng)計理論只能用來計算柔順鏈的末端距。（10） 幾何計算得

4、到的末端距一定小于無擾狀態(tài)的末端距。（11） 自由旋轉鏈的末端距公式說明記鍵角越大、鍵長越長、鍵的個數(shù)越多末端距越大。（12） 支化高分子的柔順性比無支化鏈的柔順性好。X（13） 交聯(lián)使高分子鏈的柔順性下降。X（14） 分子量增大高分子鏈的柔順性提高。X三、填空題（1） 端基對聚合物的_熱穩(wěn)定性_影響很大，例如聚碳酸酯的_羥基端_和酰氯端基存在使其_熱穩(wěn)定性_降低。（2） 順序異構體對聚合物的性質也有一定的影響，例如聚乙烯醇做維尼綸中只_頭尾鍵合_結構才能與甲醛縮合，而_頭頭鍵合_結構的存在使維尼綸中含有_羥_基，它具有親水性，使維尼綸縮水且強度下降。（3） 輕度交聯(lián)可使材料強度_提高_、模量

5、_增大_、彈性_變好_、粘流溫度_升高_、蠕變_減少_、應力松弛_不會為0_、損耗因子_變小_。（4） 共聚物的類型有_無規(guī)_、_交替_、_嵌段_和接枝共聚。（5） 高分子的構型包括_等規(guī)_、_間同_、_順式_、_反式_和無規(guī)立構。（6） 大分子鏈在空間的形態(tài)包括_伸直鏈_、_無規(guī)線團_、_折疊鏈_和螺旋鏈。（7） 聚苯醚的結構式為_，其中_芳環(huán)_使其具有剛性，_ C-O鍵_使其具有可塑性。（8） 自由結合鏈、自由旋轉鏈、受阻旋轉鏈、等效自由結合鏈計算得到的末端距分別是_( ） _( ) _( ) _( ) (括號內注明參數(shù)的物理意義)（9） 柔順性的大小可以用_無擾均方末端距_、_鏈段長度_

6、來表征。（10） 聚合物是_分子量不等的_同系物的混合物，聚合物分子量的不均一性稱為_分子量的多分散性_。（11） _b_現(xiàn)象可用聚合物存在鏈段運動來解釋。 a.聚合物泡在溶劑中有溶脹； b.聚合物受力可發(fā)生彈性變形；c.聚合物熔體粘度很大。（12） 定量描述高分子鏈柔順性的參數(shù)是_bc_。 a.均方末端距 b.無擾均方末端距 c.Flory極限特征比（13） 理想柔性鏈的均方末端距等于_，完全剛性鏈的末端距為_。（14） 自由旋轉鏈的末端距_于_條件下真實鏈的末端距。（15） 高斯鏈的末端距_于_條件下真實鏈的末端距。四、簡答及論述題1、大分子的結構分幾個層次？近程結構和遠程結構各包括哪些內

7、容？2、構型和構象有什么不同？試討論結晶聚丙烯和非晶聚丙烯構型和構象的情況。構型是通過化學鍵固定的分子中原子的空間排列。構象是表示單鍵周圍的原子與原子基團的旋轉產生的空間排列。改變構型需要化學鍵的斷裂與重組，而改變構象不需要。3、什么叫有規(guī)立構聚合物？舉例說明有規(guī)立構聚合物和無規(guī)立構聚合物在物性上有何不同？有規(guī)立構聚合物其分子可以僅用一個以一種簡單序列排列的構型重復單元描述的規(guī)整高聚物。全同與間同立構聚合物通稱有規(guī)立構聚合物。有規(guī)立構聚合物易結晶，熔點高機械強度高，密度高。4、烯類單體CH2=CHR在聚合過程中可能有哪些鍵接方式？頭頭（尾尾）接，頭尾接。 5、分子量相同的情況下，分子鏈的柔性與

8、鏈段長度的關系如何？為什么？鏈段長度降低，柔順性升高。由于空間位阻作用，能夠完全自由取向的最小單元的長度降低內旋轉就越容易。6、比較下列各組高分子柔順性的大小，分別寫出它們的結構式并說明柔順性不同的原因。（1） 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚-乙烯基萘（2） 聚甲基丙烯酸乙酯 聚甲基丙烯酸正丙酯 聚甲基丙烯酸正丁酯 聚甲基丙烯酸正辛酯（3） 聚丙烯 聚1-丁烯 聚1-己烯（4） 聚丙烯酸 聚丙烯酸甲酯 聚丙烯酸鋅（5） 聚偏二氟乙烯 聚氟乙烯 聚氯乙烯（6） 聚丙烯 聚氯乙烯 聚丙烯腈（7） 聚氯乙烯 聚偏二氟乙烯 聚異丁烯（8） 聚丙烯 聚氯丁二烯 聚異戊二烯（9） 聚丁二烯 聚苯乙烯 丁苯橡

9、膠（10）聚異丁烯 聚二甲基硅氧烷（11）聚己二酸乙二酯 聚對苯二甲酸乙二酯 聚碳酸酯7、高斯鏈的末端距在何種條件下求得？為什么？ 8、何謂高分子鏈的均方旋轉半徑？它與什么均方末端距之間有一定的比例關系？關系式如何？ 對所有鏈段，所有可能構象的旋轉半徑的平方取平均即均方旋轉半徑。五、計算題1、聚乙烯的聚合度為2000，C-C鍵長為1.54埃，鍵角為109.5o，求完全伸直鏈的末端距今Lmax及自由旋轉鏈的均方根末端距（hf2）1/2，并說明二者比值大小與柔順性的關系。第二章 高聚物的聚集態(tài)結構教學要求：本章的主要內容有：高聚物的聚集態(tài)結構與分子間作用力的關系高聚物結晶形態(tài)、結晶過程、結晶能力及

10、結晶結構與材料性 能的關系高聚物的取向結構及取向對材料性能的影響高分子的無定形結構模型高分子液晶的簡單介紹高分子多相體系的種類典型的多相材料的應用本章的重點是：掌握高分子結晶的行態(tài)與結晶條件（結晶溫度 、冷卻速度）的關系結晶速度及結晶能力與鏈結構及外界條件（結晶溫度、冷卻速度）的關系結晶形態(tài)對高聚物性能的影響結晶及非結晶高聚物的取向過程及取向對性能的影響本章的難點是： 對結晶過程的理解要求掌握的內容：（1） 高聚物晶體的形態(tài)及性能（密度、強度、模量、伸長率、溶解特性） 的關系 （2）結晶過程的動力學方程 （3）結晶能力與鏈結構及外因的關系 （4）結晶形態(tài)與結晶溫度及冷卻速度的關系 （5）取向的

11、機理及取向對材料性能的影響理解內容： （1）高聚物的結晶模型 （2）無定形結構模型 （3）結晶及取向在工業(yè)上的應用實例 （4）結晶度的測量及計算方法了解內容： （1）高分子液晶的種類、結構及應用 （2）研究結晶的方法 （3）高分子多相體系的種類 （4）典型的多相材料的應用習題一、名詞解釋單晶、 球晶 、取向 、 熔限、 結晶度 、 取向度 、 均相成核 、 內聚能密度、 液晶 （1）單晶：一般是在極稀溶液中（濃度約0.01-0.1%），無外力作用下緩慢結晶生成的具有規(guī)則幾何形狀的薄片晶體。（3）取向：高分子的取向是指在外力作用下分子鏈、鏈段或結晶高分子中的結晶結構沿外力作用方向排列的現(xiàn)象。（4

12、）熔限：高分子結晶從剛開始熔化到完全熔化時的溫度。（5） 結晶度：試樣中結晶部分所占的質量百分數(shù)或體積百分數(shù)。（6）取向度：是表征材料取向程度的重要參數(shù)，一般用F 表示：（7）均相成核：是由熔體中的高分子鏈段靠熱運動形成有序排列的鏈束為晶核的成核方式。（8）內聚能密度：單位體積內的內聚能。內聚能為克服分子間的作用力，把一摩爾液體或固體分子移到其分子間的引力范圍之外所需要的能量。（9)液晶：具有明顯各向異性的有序流體，是除氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)外物體可以存在的另一種穩(wěn)定的熱力學相態(tài)。二、填空題（1） 高聚物的結晶形態(tài)有_單晶_、_球晶_、_串晶_和完全伸直鏈晶體。（2） 高分子材料內部抵抗形變的力可能

13、有_范德華力_（包括_靜電力、色散力、誘導力_）、_鍵合力_、_氫鍵_等。（3） 高聚物的單晶一般只能在_極稀聚合物溶液_中_緩慢冷卻_生成，而在熔體或濃溶液中外力較小時形成_球晶_它在偏光顯微鏡下具有_黑十字消光_現(xiàn)象，在極強外力作用下或對熔體進行_加壓加熱_處理則能形成_伸直鏈片晶_這種晶體的特性是_、_、_等。（4） 高密度聚乙烯與低密度聚乙烯相比其支化度_低_、分子的規(guī)整性_好_、結晶度_高_、熔點_高_、密度_大_、硬度_大_、強度_高_。（5） 描述結晶結構的模型有_纓狀膠束模型_、_折疊鏈模型_、_插線板模型 _、等，它們分別描述了 _結晶和非結晶獨立存在_、_、_的特征。（6）

14、 描述非晶結構的模型有_無規(guī)線團模型_、_局部有序模型_。（7） 液晶包括_近晶型_、_向列型_和_膽甾型_，它們的結構特征分別是_、_、_，典型的特征分別是_、_和_。（8） 高分子的取向單元有_分子鏈_和_鏈段_，取向的類型包括_單軸取向_和_雙軸取向_。（9） 有一聚合物在均相熔體結晶過程觀察到球晶，根據結晶理論，其Avrami指數(shù)應為 _C_。 a. 2 b. 3 c. 4（10） 結晶性共聚物在_C_的溫度下結晶時，得到的晶體較完整，晶粒尺寸較大，且熔點較高、熔限較窄。 a. 略低于Tm b. 略高于Tg c. 在最大結晶速率（11） 聚丙烯的螺旋型鏈屬于_B_問題。 a.構型 b.

15、構象 c.聚集態(tài)（12） 內聚能近似等于_A_。 a.蒸發(fā)熱 b.分解熱 c.溶解熱（13） 聚乙烯晶體中采用_平面鋸齒_構象，而聚丙烯晶體中構象_螺旋構象_。三、簡答及論述題1、高分子聚集態(tài)結構包括哪些內容？舉例說明聚集態(tài)結構的特點與成型條件及制品性能的關系。高分子的聚集態(tài)結構包括：晶態(tài)結構，非晶態(tài)結構，液晶態(tài)結構。2、高聚物為什么只有固態(tài)、液態(tài)而無氣態(tài)？因為高分子的分子間力超過了組成它的化學鍵的鍵能，高分子受熱，能量不足以克服范德華力的時候，高分子的主價鍵已遭到了破壞，發(fā)生了高分子的降解。3、與小分子晶體比較，高聚物晶體的特征是什么？（1）晶胞由鏈段組成；（2）高分子鏈在大多數(shù)情況下以折疊

16、鏈片晶形態(tài)構成高分子晶體；（3）構成高分子晶體的晶胞結構重復單元b有時與其化學重復單元a不相同；（4）結晶不完善；（5）結構的復雜性與多重性，熔點不是一個單一溫度值，而是一個溫度范圍。4、聚乙烯在下列條件下緩慢結晶，各生成什么樣的晶體？（1） 從極稀溶液中緩慢結晶； 單晶（2） 從熔體中結晶； 球晶（3） 在極高壓力下固體擠出； 伸展鏈晶體（4） 在溶液中強烈攪拌下結晶 串晶5、聚乙烯全同聚丙烯均為塑料，為什么乙烯和丙烯的共聚物為橡膠？ PE由于鏈節(jié)最規(guī)整，最對稱，且體積最小，因此非常容易結晶，由于結晶是緊密堆砌，限制了鏈段的運動，使彈性表現(xiàn)不出來，所以只能做塑料。全同聚丙烯也是結構規(guī)整易于結

17、晶的高聚物故只用作塑料。但是乙丙共聚物中引入了無規(guī)排列的側甲基，破壞了鏈的規(guī)整性，使之結晶能力下降。當乙烯與丙烯在共聚物重達到一定比例時，此乙丙共聚物就完全不結晶，在室溫下彈性能充分表現(xiàn)出來，所以可以做橡膠用。6、根據Tm=|DH/DS|，說明耐熱性結晶高分子材料分子結構特點。 7、已知某一高聚物結晶態(tài)的密度為0.963g /cm3，完全非晶態(tài)的密度為0.854 g /cm3，現(xiàn)制得某制品的密度為0.900 g /cm3，問該制品的結晶度為多少？8、常用研究高聚物結晶過程的方法在哪幾種？試簡述之。膨脹劑法，偏光顯微鏡法9、討論結晶溫度與冷卻速率對熔融結晶高聚物的結晶速率的影響。并舉例說明控制高

18、聚物結晶條件的實用意義。結晶性高分子熔體驟冷可得到非晶或結晶度很低的晶體；而緩慢冷卻，甚至進行熱處理，則得到的是高結晶度的大晶粒的聚集體。10、在注射成型加工中，所得制品的表面具有雙折射現(xiàn)象，而內部為球晶，試解釋之。注射成型加工中，制品表面遇到冷的模具壁，迅速降溫，取向態(tài)被凍結，所以表面具有雙折射現(xiàn)象。而制品內部溫度較高，分子鏈可以解取向，緩慢冷卻過程中可以生成球晶。11、高分子液晶有哪些類型？如何劃分？高分子液晶具有什么重要性質特征？按分子排列方式和自序性分：近晶型，向列型，膽甾型液晶 按液晶原的位置分：主鏈型液晶，側鏈型液晶。 按成型方法分：溶致型液晶、熱致型液晶性質特征：具有晶態(tài)物質分子

19、的有序性排列；具有液態(tài)物質的流動行12、物理改性高聚物材料的性能有哪些途徑？就你較為熟悉的一種作一說明。 物理共混：機械共混，溶液共混和乳液共混。第三章 高分子溶液的性質及分子量學習要求：主要內容 （1）高聚物溶解的特點 （2）溶劑的選擇原則 （3）高分子稀溶液熱力學性質 （4）滲透壓法、粘度法、GPC法測分子量及分子 量分布的方法難點內容： 高分子稀溶液的熱力學理論掌握內容：（）高聚物溶解的特點 （）溶劑的選擇原則 （）溫度、Huggins參數(shù)、第二維利系數(shù)A2的概 念及物理意義 （）各種粘度、溶脹比、平均網鏈分子量的概念 （）滲透壓法、粘度法、GPC測定分子量及分子 量分布的方法 理解內容

20、 ：（）理解高分子溶解過程的熱力學解釋 （）Flory-Huggins稀溶液理論 （）交聯(lián)高聚物的溶脹平衡公式的物理意義 了解內容 ：（）Flory-Huggins稀溶液理論的公式的推導 （）交聯(lián)高聚物的溶脹平衡公式的推導 習題一、名詞解釋： 溶脹 、 溶解度參數(shù)、 溶劑化作用 、 Huggins參數(shù) 、 溶脹平衡 、 第二維利系數(shù)、 特性粘數(shù) 、 溶脹平衡、 狀態(tài)溶脹：高聚物溶解過中，溶劑分子滲入高聚物內部,使高聚物體積膨脹的過程.溶解度參數(shù)：為內聚能密度的平方根,溶劑化作用：指溶質與溶劑的基團間所產生的物理化學作用,這種作用是溶質間分離而溶于溶劑中.Huggins參數(shù)：即，反映了高分子與溶

21、劑混合過程中相互作用能的變化.溶脹平衡：交聯(lián)高聚物在溶脹過程中一方面溶劑滲入高聚物內部使體積膨脹導致網狀分子鏈向三維空間伸展時,分子網因受應力而產生彈性回縮,力圖使分子網回縮,當這兩種相互作用達到平橫時,就稱為溶脹平衡. 第二維利系數(shù)：是高分子鏈段與鏈段之間以及高分子與溶劑分子之間相互作用的一種量度,它與溶劑化作用和高分子在溶液里的形態(tài)有密切的關系.特性粘數(shù)：表征聚合物分子量的一個參數(shù).通過測定一系列聚合物稀溶液的粘度和溶劑的粘度,可以得到相對粘度和增比粘度,然后結合溶液粘度C以或向外推作圖,在縱軸上的截距即為特性粘數(shù)二、填空題：（1） 通常=K中的值在0.51之間，故同一樣品的Mn，Mw，M

22、值的大小順序是MnM, 高分子鏈處于伸展狀態(tài)；T=, 高分子鏈處于無繞狀態(tài)；T的高分子，運動單元之就由原子過渡到分子鏈，沒有經過鏈段運動的高彈態(tài)。11、現(xiàn)有具有下列化學結構單元的幾組高聚物，試估計各組高聚物的g高低順序，寫出其結構式并說明理由：（） PE PP PAN PVC（） -O(CH2)6OCO(CH2)6CO- -NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO- NH (CH2)6NHCO- -CO （） -O(CH2)8OCO(CH2)8CO- -O- -OCO(CH2)3CO- -O CH2 - - CH2OCO CH2 - -CH2CO- （）聚乙烯尼龍聚對苯二架酸乙二酯 （）聚苯乙

23、烯聚碳酸酯聚苯（）聚二甲基硅氧烷聚氯乙烯順,聚丁二烯聚苯乙烯聚乙烯（）線型聚乙烯聚丙烯乙烯丙烯共聚物（）聚氯乙烯聚氯乙烯含有重量含量的鄰苯二甲酸二辛酯聚氯乙烯含有重量含量的鄰苯二甲酸二 丁酯12、高聚物成型加工的上限溫度和下限溫度分別是什么？其下限溫度由哪些因素決定？ 1、 塑料 非晶 上限 下限 結晶 上限 時，下限 2、 橡膠 上限 下限a.分子量， b分子結構，柔順性好 c加增塑劑，。加穩(wěn)定劑 d外力 ，。外力作用時間，13甲苯的玻璃化溫度為160，若以甲苯作聚苯乙烯的增塑劑，試估計含而不露20%體積分數(shù)的聚苯乙烯的玻璃化溫度是多少？ Tg =100*（1-20%）+(-160)*20%

24、 =48()14已知某高聚物樣品中，丁二烯的含量為25%，苯乙烯的含量為75%，用什么方法可以證明該樣品是共聚物而不是均聚物的共混物？可測量該樣品的玻璃化轉變溫度Tg.若測得兩個Tg轉變，且分別接近于純丁二烯與純苯乙烯的，則說明此樣品為均聚物的共混物 若測得兩個Tg轉變，且都小于純苯乙烯的，并都大于純聚丁二烯的，則說明此樣品可能是嵌段共聚物或接枝共聚物。 若只測得有一個Tg轉變，說明此樣可能是無規(guī)共聚物或交替共聚物。15. 試述橡膠、纖維和塑料的使用溫度范圍。 16. 試簡述高分子晶體與結晶的特點。它與低分子結晶有何不同？17. 物的結晶速率溫度曲線分區(qū)示意圖中說明、三種溫度區(qū)域的結晶情況及有

25、何特點。三個區(qū)域結晶所得的聚合物其性能有何不同？第五章 聚合物的高彈性和粘彈性教學大綱本章的內容包括：1. 高彈性的特點及橡膠狀態(tài)方程的建立、應用2. 粘彈性的概念、特征、現(xiàn)象3. 線性粘彈性模型4. 玻爾茲曼迭加原理、時溫等效原理及應用難點：（）動態(tài)粘彈性的理解 （）時溫等效原理的理解 （）松弛譜的概念掌握內容：（）高彈性的特征和本質，橡膠的熱力學和交聯(lián)橡膠狀態(tài)的物理意義； （）蠕變、應力松弛及動態(tài)力學性質的特征、分子運動機理及影響因素； （）線性粘彈性的Maxwell模型、Keliv模型、三元件模型及四元件模型。 理解內容（）高彈形變的熱力學分析和統(tǒng)計理論 （）線性粘彈性模型的推導 （）疊

26、加原理及實踐意義了解內容：松弛譜的概念習題一：名詞解釋普彈性 高彈性 粘彈性 拉伸應變 剪切應變 應力松弛 蠕變 內耗 損耗因子 動態(tài)力學性質 Maxwell模型 Keliv模型 Boltzmann疊加原理普彈性：高分子材料在外應力的作用下被拉伸時，在屈服點之前只產生小的線性可逆形變，其應力和應變服從虎克彈性定律，此種性質稱為普彈性。高彈性：高分子材料所具有的模量小，形變量大且可以迅速恢復的性質。粘彈性：高聚物所表現(xiàn)出的機具有粘性又具有彈性的性質，它是聚合物材料由于其分子運動要克服內摩檫，故它在外力作用下的形變產生與除去外力后的形變恢復與時間有關的性質。 拉伸應變：在拉伸式樣中，測試樣的伸長度

27、與標準長度之比，即單位原長度的長度變化。為無因次量。剪切應變：又稱正切應變，剪切時的相對形變量。即由于剪切應力的作用而產生的應變。應力松弛：物質體系在恒定的應變下，應力隨時間而衰減的現(xiàn)象。蠕變：物質體系在恒應力作用下，應變隨時間而逐漸增加的現(xiàn)象。內耗 ：材料在交變應力作用之下產生的以熱量形式散失的損耗。損耗因子：定義tg=E”/E，其中，E”為損耗模量，E為儲能模量，他表示在一起的形變過程中損耗模量與最大儲能模量之比。動態(tài)力學性質：物體在交變的應力或應變作用下的力學行為。常用復數(shù)模量或復數(shù)柔亮等物理量來表示。高聚物的動態(tài)力學性質可隨溫度和時間而變化明顯。 Maxwell模型：由一個理想彈簧和一

28、個理想粘壺串聯(lián)而成，模型受力時，兩個模型的應力與總應力相等1=2=，而總應變等于兩個元件的應變之和=1+2Keliv模型：由一個理想彈簧和一個理想粘壺并聯(lián)而成，模型受力時，兩個模型的應變相等=1=2，而總應力等于兩個元件的應力之和=1+2. 。Boltzmann疊加原理：高聚物的力學松弛行為是時其整個歷史上諸松弛過程線性加和的結果。二、填空題（1）對于各向同性材料，其楊氏模量、剪切模量及體積模量之間的關系是_（）（V）_。（2）理想高彈性的主要特點是 模量低，形變量大可迅速恢復，模量隨溫度的升高而增大，高彈形變有明顯的熱效應。（3） 理想的交聯(lián)橡膠的狀態(tài)方程為 = N0KT(-2)= (-2)

29、 ；當考慮大分子末端無貢獻得到的修正方程為 =（1-(-2) ；各參數(shù)的物理意義分別是：_為_拉伸比_，_為_氣體常數(shù)_，為高聚物密度，_MC_為_有效鏈的平均分子量。_，Mn為橡膠硫化前的數(shù)均分子（4） 粘彈性現(xiàn)象有_蠕變_、_應力松弛_和_動態(tài)力學性能_。（5） 聚合物材料的蠕變過程的形變包括_普彈形變_、_高彈形變_和粘性流動_。（6） 交變外力作用下，作用頻率一定時，在_理想彈性流動_時高分子的復數(shù)模量等于它的實部模量，在_理想粘性流動_時它的復數(shù)模量等于它的虛部模量。（7） 橡膠產生彈性的原因是拉伸過程中B_。 a.內能的變化； b.熵變； c.體積變化。（8） 可以用時溫等效原理研

30、究聚合物的粘彈性，是因為_A_。a高聚物的分子運動是一個與溫度、時間有關的松弛過程；a. 高聚物的分子處于不同的狀態(tài)；b. 高聚物是由具有一定分布的不同分子量的分子組成的。（9） 高分子材料的應力松弛程度與_B_有關。 a.外力大??； b.外力頻率； c.形變量。三、判斷題（1）高彈性是指材料能夠產生大形變的能力。錯，在較小的外力下產生的大形變。（2）只要鏈段運動就能產生高彈形變。錯（3）理想高彈性服從虎克彈性定律。錯，理想普彈性服從虎克彈性定律。（4）復數(shù)模量中實部描述了粘彈性中的理想彈性，而虛部描述的是理想粘性。對（5）Boltzmann原理說明最終形變是各階段負荷所產生形變的簡單加和。錯

31、，Boltzmann原理說明最終形變是其整個歷史上諸松弛過程線性加和的結果。四、簡答及論述題1、高彈性的特點是什么？高彈性的本質是什么？如何通過熱力學分析和高彈性的統(tǒng)計理論來說明這些特點？運用熱力學第一、第二定律推導說明其物理意義，并以此解釋為什么能產生很大的形變、形變可逆及拉伸時放熱。（1）高彈性的特點：模量低；形變量大，可以迅速恢復；形變需要時間；模量隨溫度的升高而增大；拉伸和壓縮過程有明顯的熱效應。（2）高彈性的本質是熵彈性是外力作用促使高聚物主鏈發(fā)生內旋轉的過程，是鏈段的運動。（3）根據橡膠拉伸時發(fā)生的高彈性變，除去外力后可以恢復原狀，即形變可逆，因此可以利用熱力學第一和第二定律進行分

32、析。2、 什么叫松弛過程？舉例說明某一松弛過程的運動單元、觀察條件（時間、溫度）和現(xiàn)象。 （1）松弛過程：從一種平衡狀態(tài)到另一種平衡狀態(tài)所經歷的過程。（2）應力松弛，運動單元為鏈段，實驗觀察時間同數(shù)量級，溫度在Tg附近，現(xiàn)象：應力隨時間的延長而減少。3、 高聚物為什么會產生應力松弛？用分子運動論的觀點解釋之。 當高聚物一開始被拉伸時，其中分子處于不平衡的構象，要逐漸過渡到平衡的構象，也就是鏈段順著外力的方向運動，直至整個分子鏈質心發(fā)生移動，分子鏈相互滑脫，產生不可逆的粘性形變，消除彈性形變時所產生的內應力。4、 分別畫出線性和交聯(lián)高聚物的蠕變曲線，寫出其線性時間關系式，并用分子運動論的觀點解釋

33、之。 由于受到外力作用，線性和交聯(lián)高聚物均隨時間發(fā)生一定的形變。外力除去后現(xiàn)行高聚物由于分子間的相對滑移，形變不能完全回復，而交聯(lián)高聚物分子間形成交聯(lián)網狀結構，不存在分子間滑移，因而去除外力后可以完全回復。5、 試比較未硫化膠與硫化膠在室溫下的應力松弛曲線。未硫化膠應力松弛過程中隨時間的延長橡膠的回復力逐漸減小，這是由于內部應力在逐漸減小，甚至達到了零。而交聯(lián)橡膠，分子間不能滑移，應力不會松弛到零，只能松弛到某一數(shù)值。6、 垂直懸掛一砝碼于橡膠帶下，使之呈拉伸狀態(tài)，當環(huán)境溫度升高時，將觀察到什么現(xiàn)象？解釋之。 環(huán)境溫度升高時，E將會增大，減小，因此膠帶回縮。7、 下列模型分別描述什么樣的粘彈現(xiàn)

34、象？8、 何為內耗？產生內耗的原因是什么？內耗用什么表示？ 當外界給予粘彈性材料一定機械能時，材料出了一彈性形變的形式儲存一部分能量之外，另一部分能量將以熱量的形式消耗掉，后者即為內耗。產生內耗的原因是由于分子鏈間的摩擦以及鏈段運動的內摩擦。內耗用損耗角的正切，即損耗因子來表示：tg=E”/E 9、 分別畫出內耗溫度、內耗頻率曲線，并說明二者的聯(lián)系。10、何為動態(tài)粘彈性？它與靜態(tài)粘彈性有何異同？說明為什么天然橡膠的Tg為70，而在交變力場中10時就失去了彈性？ 動態(tài)粘彈性是指在交變應力的作用之下發(fā)生的滯后現(xiàn)象和力學損耗。靜態(tài)粘彈性是指蠕變和應力松弛等在靜態(tài)應力應變的作用之下的粘彈行為。在交變應

35、力場中，隨頻率的上升，分子鏈變得剛硬，表現(xiàn)在玻璃態(tài)轉變上為玻璃化溫度升高，因而在交變場中10時就失去了彈性11、動態(tài)模量E*由哪幾部分組成？各自的物理意義是什么？在什么情況下（溫度、頻率）E*= E，在什么情況下E*= E？12、在橡膠的應力應變曲線中存在滯后現(xiàn)象，試解答： （1）畫出橡膠的拉伸回復損耗示意圖； （2）對應于同一應力，回縮時的形變值大于拉伸時的形變值的原因； （3）拉伸曲線及回縮曲線下的面積及滯后圈所包圍的面積的物理意義； （4）推導拉伸回縮滯后圈面積大小W和最大儲能的值W，回答二者比值的意義及與tg的關系。第六章：聚合物的屈服和斷裂教學大綱：本章介紹了材料在形變過程中的分子運

36、動及產生的宏觀力學行為。主要內容包括： （1）研究材料變形的實驗方法 （2）各類高聚物的應力應變 曲線及表征的物理意義 （3）高聚物的強度概念及補強機理 （4）高聚物的增韌機理掌握內容： （1）應力應變曲線測量的條件、方法 （2）玻璃態(tài)、結晶態(tài)高聚物分別在不同的溫度范圍內 測得的曲線及曲線中所代表的物理意義 （3）強度的概念及增強的機理、補強措施 （4）影響強度的結構因素及環(huán)境因素 （5）增韌的方法及優(yōu)缺點理解內容： （1）材料的強度理論及破壞機理 （2）脆韌轉變及增韌機理了解內容： （1）表征材料斷裂強度的實驗方法 （2）測量材料韌性的實驗方法習題一、名詞解釋屈服強度脆性破壞韌性破壞強迫高彈

37、性冷拉應變硬化剪切帶應變軟化活性填料銀紋增韌脆化溫度惰性填料增強屈服強度：材料發(fā)生屈服時的臨界應力值，也是附近應變范圍內的應力極大值。它是材料的實際使用極限。脆性破壞：材料出現(xiàn)屈服之前發(fā)生的斷裂。韌性破壞；材料因發(fā)生較大的永久形變而引起的緩慢破壞。強迫高彈性：玻璃態(tài)聚合物在大外力作用下產生大形變的性能，其本質是鏈段運動的結果。冷拉；拉伸實驗中試樣成頸后的塑性變形過程應變硬化：應力應變曲線的斜率在高應變處上升的現(xiàn)象。取向可能是聚合物在拉伸方向上更強的反抗伸長，從而導致應變硬化；對于天然橡膠這樣的聚合物，在伸長很高時的應變誘導結晶也可導致應變硬化。剪切帶；當將韌性高聚物拉伸或壓縮時，部分材料形變時集結而成的窄條的形變帶。其平面一般與拉伸或壓縮的方向成45度或55度角，剪切帶中的分子鏈與周圍相比有明顯的再取向。應變軟化：聚合物受應力作用超過屈服點時，其應力應變曲線斜率（或僅是應力本身）減小的現(xiàn)象。當應力用表觀應力表示時，它可簡單的解釋為由于樣品截面積的減小而使表觀應理值下降?；钚蕴盍希阂话闶侵赣靡蕴岣呔酆衔锊牧蠌姸鹊奈镔|，分為無機增強劑和有機增強劑。銀紋：在應力環(huán)境因素作用下使高分子材料表面或內部形成的在光照下呈乳白色的微小的裂紋。增韌：通過共混高聚物或化學的方法，將具有增韌作用的物質分散到脆性物質中，增加其韌性，提高其沖擊強度的方法。脆化溫度：又稱脆化點或脆點。當溫度降至聚合物