聚合物流變學(xué)復(fù)習(xí)題參考答案

聚合物流變學(xué)復(fù)習(xí)題參考答案聚合物流變學(xué)復(fù)習(xí)題參考答案聚合物流變學(xué)復(fù)習(xí)題參考答案V:1.0精細(xì)整理，僅供參考聚合物流變學(xué)復(fù)習(xí)題參考答案日期：20xx年X月1聚合物流變學(xué)復(fù)習(xí)題參考答案一、名詞解釋（任選5小題，每小題2分，共10分）：1、蠕變：在一定溫度下，固定應(yīng)力，觀察應(yīng)變隨時(shí)間增大的現(xiàn)象。應(yīng)力松弛：在溫度和形變保持不變的情況下，高聚物內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸衰減的現(xiàn)象?；驊?yīng)力松弛：在一定溫度下，固定應(yīng)變，觀察應(yīng)力隨時(shí)間衰減的現(xiàn)象.2.端末效應(yīng)：流體在管子進(jìn)口端一定區(qū)域內(nèi)剪切流動(dòng)與收斂流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大壓力降，消耗于粘性液體流動(dòng)的摩擦以及大分子流動(dòng)過(guò)程的高彈形變，在聚合物流出管子時(shí)，高彈形變恢復(fù)引起液流膨脹，管子進(jìn)口端的壓力降和出口端的液流膨脹都是與聚合物液體彈性行為有密切聯(lián)系的現(xiàn)象。2、時(shí)－溫等效原理：升高溫度和延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)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αT將某一溫度下測(cè)定的力學(xué)數(shù)據(jù)變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)。3、熔體破裂：聚合物熔體在高剪切速率時(shí)，液體中的擾動(dòng)難以抑制并易發(fā)展成不穩(wěn)定流動(dòng)，引起液流破壞的現(xiàn)象。擠出脹大：對(duì)粘彈性聚合物熔體流出管口時(shí)，液流直徑增大膨脹的現(xiàn)象。4、.熔融指數(shù)：在標(biāo)準(zhǔn)熔融指數(shù)儀中，先將聚合物加熱到一定溫度，使其完全熔融，然后在一定負(fù)荷下將它在固定直徑、固定長(zhǎng)度的毛細(xì)管中擠出，以十分鐘內(nèi)擠出的聚合物的質(zhì)量克數(shù)為該聚合物的熔融指數(shù)。5、非牛頓流體：凡不服從牛頓粘性定律的流體。牛頓流體：服從牛頓粘性定律的流體。6、假塑性流體：流動(dòng)很慢時(shí)，剪切粘度保持為常數(shù)，而隨剪切速率或剪切應(yīng)力的增大，粘度反常地減少——剪切變稀的流體。膨脹性流體：剪切速率超過(guò)某一個(gè)臨界值后，剪切粘度隨剪切速率增大而增大，呈剪切變稠效應(yīng)，流體表觀“體積”略有膨脹的的流體。7、粘流活化能：在流動(dòng)過(guò)程中，流動(dòng)單元（即鏈段）用于克服位壘，由原位置躍遷到附近“空穴”所需的最小能量。8、極限粘度：假塑性流體在第二牛頓區(qū)所對(duì)應(yīng)的粘度（即在切變速率很高時(shí)對(duì)應(yīng)的粘度）。10、拉伸流動(dòng)：當(dāng)粘彈性聚合物熔體從任何形式的管道中流出并受外力拉伸時(shí)產(chǎn)生的收斂流動(dòng)。或拉伸流動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)速度僅沿流動(dòng)方向發(fā)生變化的流動(dòng)。剪切流動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)速度僅沿著與流動(dòng)方向垂直的方向發(fā)生變化的流動(dòng)。12、粘流態(tài)：是指高分子材料處于流動(dòng)溫度（Tf）和分解溫度（Td）之間的一種凝聚態(tài)。13、賓漢流體：在流動(dòng)前存在一個(gè)剪切屈服應(yīng)力σy。只有當(dāng)外界施加的應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力才開(kāi)始流動(dòng)的流體。14、穩(wěn)定流動(dòng)：流動(dòng)狀態(tài)不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)。25、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。27、非牛頓性指數(shù)：冪律公式中的n是表征流體偏離牛頓流動(dòng)的程度的指數(shù)，稱為非牛頓指數(shù)。28、粘彈性：外力作用下，高聚物材料的形變行為兼有液體粘性和固體彈性的雙重特性，其力學(xué)性質(zhì)隨時(shí)間變化而呈現(xiàn)出不同的力學(xué)松弛現(xiàn)象的特性稱為粘彈性。29、表觀粘度：與牛頓粘度定義相類比，將非牛頓流體的粘度定義為剪切應(yīng)力與剪切速率之比，其值稱為表觀粘度，即。二、簡(jiǎn)答題（可任選答8題，每題5分，共40分）：第一章緒論1、簡(jiǎn)述聚合物流變行為的特征是什么？聚合物流變行為的多樣性和多元性、聚合物形態(tài)對(duì)溫度和時(shí)間的依賴性，是兩個(gè)表現(xiàn)特性。聚合物分子結(jié)構(gòu)構(gòu)象的復(fù)雜性是這些特性表現(xiàn)的根本原因。2、何為粘彈性為什么聚合物具有明顯的粘彈性舉例介紹塑料制品應(yīng)用和塑料加工中的粘彈性現(xiàn)象答案1力學(xué)性質(zhì)隨時(shí)間變化的現(xiàn)象稱為力學(xué)松弛現(xiàn)象或現(xiàn)象，現(xiàn)象主要包括蠕變、應(yīng)力松弛兩類靜態(tài)力學(xué)行為和滯后、內(nèi)耗兩類動(dòng)態(tài)力學(xué)行為答案2力學(xué)行為在通常情況下總是或多或少表現(xiàn)為彈性與粘性相結(jié)合的特性，而且彈性與粘性的貢獻(xiàn)隨外力作用的時(shí)間而異，這種特性稱之為粘彈性。粘彈性的本質(zhì)是由于聚合物分子運(yùn)動(dòng)具有松弛特性。例如塑料雨衣掛在釘子上，由于自身重量作用會(huì)慢慢伸長(zhǎng)，取下后不能完全恢復(fù)。橡膠松緊帶開(kāi)始使用時(shí)感覺(jué)比較緊，用過(guò)一段時(shí)間后越來(lái)越松。第二章基本物理量和線性粘性流動(dòng)1、簡(jiǎn)述線性彈性變形的特點(diǎn)。1、變形小在線性彈性變形中，只涉及聚合物分子中化學(xué)鍵的拉伸、鍵角變化和鍵的旋轉(zhuǎn)。因此，其變形量很小，變形時(shí)不涉及鏈段的運(yùn)動(dòng)或整個(gè)分子鏈的位移。2、變形無(wú)時(shí)間依賴性變形是瞬間發(fā)生的，且不隨時(shí)間而變化。3、變形在外力移除后完全回復(fù)變形能完全回復(fù)，且也是瞬時(shí)完成的，無(wú)時(shí)間依賴性。4、無(wú)能量損失外力在變形時(shí)轉(zhuǎn)化成材料的內(nèi)能貯存起來(lái)。外力釋放后，內(nèi)能釋放使材料完全回復(fù)。在整個(gè)變形和回復(fù)過(guò)程中無(wú)能量損失。因此，線性彈性也稱為能彈性。5、應(yīng)力與應(yīng)變成線性關(guān)系：σ=Eε2、聚合物的粘性流動(dòng)有何特點(diǎn)為什么與低分子物相比，聚合物的粘性流動(dòng)（流變行為，主要是指聚合物熔體，而不包括聚合物溶液）具有如下特征：1聚合物熔體流動(dòng)時(shí)，外力作用發(fā)生粘性流動(dòng)，同時(shí)表現(xiàn)出可逆的彈性形變。2聚合物的流動(dòng)并不是高分子鏈之間的簡(jiǎn)單滑移，而是運(yùn)動(dòng)單元依次躍遷的結(jié)果。3它的流變行為強(qiáng)烈地依賴于聚合物本身的結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、溫度、壓力、時(shí)間、作用力的性質(zhì)和大小等外界條件的影響。4絕大數(shù)高分子成型加工都是粘流態(tài)下加工的，如擠出，注射，吹塑等。5彈性形變及其后的松馳影響制品的外觀，尺寸穩(wěn)定性。之所以出現(xiàn)以上的特點(diǎn)，主要原因有：1.高分子的流動(dòng)是通過(guò)鏈段的協(xié)同運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的2.高分子的流動(dòng)不符合牛頓流體的流動(dòng)規(guī)律。第三章熔體流動(dòng)和彈性1、列舉改善下列高分子材料力學(xué)性能的主要途徑：1）提高結(jié)構(gòu)材料的抗蠕變性能；①材料在其Tg以下使用②使大分子產(chǎn)生交聯(lián)③主鏈引入芳雜環(huán)或極性基團(tuán)2）減小橡膠材料的滯后損失；提高硫化膠的交聯(lián)密度,則減小滯后損失,膠料中炭黑用量與滯后損失成正比。與橡膠相容性好的增塑劑有利于降低滯后損失。這些效果成為輪胎膠料配方的選擇原則。3）提高材料的拉伸強(qiáng)度；①在主鏈上加入芳環(huán)，主鏈有芳環(huán)，其強(qiáng)度和模量都提高②交聯(lián)增加了分子鏈間的聯(lián)系，使分子鏈不易滑移，拉伸強(qiáng)度提高③取向使分子鏈平行排列，斷裂時(shí)破壞主鏈化學(xué)鍵的比例大大增加，從而強(qiáng)度大為提高，因而拉伸取向是提高聚合物強(qiáng)度的主要途徑。4.添加增強(qiáng)劑。增強(qiáng)劑主要是碳纖維，玻璃纖維等纖維狀的物質(zhì)4）提高材料的沖擊強(qiáng)度。自由體積越大，沖擊強(qiáng)度越高。結(jié)晶時(shí)體積收縮，自由體積減少，因而結(jié)晶度太高時(shí)材料變脆。支化使自由體積增加，因而沖擊強(qiáng)度較高。2、聚合物的結(jié)晶熔化過(guò)程與玻璃化轉(zhuǎn)變過(guò)程本質(zhì)上有何不同？試從分子運(yùn)動(dòng)角度比較聚合物結(jié)構(gòu)和外界條件對(duì)這兩個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程影響的異同。聚合物的結(jié)晶熔化過(guò)程是隨著溫度的升高，聚合物晶區(qū)的規(guī)整結(jié)構(gòu)遭受破壞的過(guò)程。從熔點(diǎn)的熱力學(xué)定義出發(fā)，熔點(diǎn)的高低是由熔融熱△H與熔融熵△S決定的。一般的規(guī)律是，熔融熱△H越大，熔融熵△S越小，聚合物的熔點(diǎn)就越高。

聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變過(guò)程是隨溫度升高，分子鏈中鏈段運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，由此會(huì)導(dǎo)致一系列性質(zhì)的突變。因此，分子鏈的柔性越好，鏈段開(kāi)始運(yùn)動(dòng)所需要的能量越低，其玻璃化溫度就越低。3、試述溫度和剪切速率對(duì)聚合物剪切粘度的影響。并討論不同柔性的聚合物的剪切粘度對(duì)溫度和剪切速率的依賴性差異。答：（一）隨著溫度的升高，聚合物分子鍵的相互作用力減弱，粘度下降。但是各種聚合物熔體對(duì)溫度的敏感性不同。聚合物熔體的一個(gè)顯著特征是具有非牛頓行為，綺粘度隨剪切速率的增加而下降。（二）柔性高分子如PE、POM等，它們的流動(dòng)活化能較小，表觀粘度隨溫度變化不大，溫度升高100℃4、解釋如下現(xiàn)象：1）聚合物的Tg開(kāi)始時(shí)隨分子量增大而升高，當(dāng)分子量達(dá)到一定值之后，Tg變?yōu)榕c分子量無(wú)關(guān)的常數(shù)；2）聚合物中加入單體、溶劑、增塑劑等低分子物時(shí)導(dǎo)致Tg下降。6、兩個(gè)牽伸比相同的聚丙烯的紡絲過(guò)程中，A用冰水冷卻，B用333K的熱水冷卻。成絲后將這兩種聚丙烯絲放在363K的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)兩者的收縮率有很大不同。哪一種絲的收縮率高？說(shuō)明理由。7、提高聚合物的耐熱性的措施有哪些其中哪些是通過(guò)改變聚合物的分子結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的提高聚合物耐熱性的措施主要措施有：①提高分子中原子間的鍵能；②增加分子中的環(huán)結(jié)構(gòu)和共軛程度；③增加分子鏈間的交聯(lián)程度；④增加分子的取向度和結(jié)晶度；⑤加入穩(wěn)定劑。8、試述影響聚合物粘流溫度的結(jié)構(gòu)因素。1.分子鏈越柔順，粘流溫度越低；而分子鏈越剛性，粘流溫度越高。2.高分子的極性大，則粘流溫度高，分子間作用越大，則粘流溫度高。3.分子量分布越寬，粘流溫度越低。4..相對(duì)分子質(zhì)量愈大，位移運(yùn)動(dòng)愈不易進(jìn)行，粘流溫度就要提高。5.外力增大提高鏈段沿外力方向向前躍遷的幾率，使分子鏈的重心有效地發(fā)生位移，因此有外力對(duì)粘流溫度的影響，對(duì)于選擇成型壓力是很有意義的。6.延長(zhǎng)外力作用的時(shí)間也有助于高分子鏈產(chǎn)生粘性流動(dòng)，增加外力作用的時(shí)間就相當(dāng)于降低粘流溫度。9、不矛盾。原因：1.溫度升高，高分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子鏈趨于卷曲構(gòu)象的傾向更大，回縮力更大，故高彈平衡模量越高；2.實(shí)際形變?yōu)榉抢硐霃椥孕巫?，形變的發(fā)展需要一定是松弛時(shí)間，這個(gè)松弛過(guò)程在高溫時(shí)比較快，而低溫時(shí)較慢，松弛時(shí)間較長(zhǎng)，如圖。按常識(shí)觀察到的溫度越高，橡皮越軟就發(fā)生在非平衡態(tài)，即t<tO.10、對(duì)聚合物熔體的粘性流動(dòng)曲線劃分區(qū)域，并說(shuō)明區(qū)域名稱及對(duì)應(yīng)的粘度名稱，解釋區(qū)域內(nèi)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。第一牛頓區(qū)：低剪切速率時(shí),纏結(jié)與解纏結(jié)速率處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,表觀粘度保持恒定,定為0,稱零切粘度,類似牛頓流體。冪律區(qū)（假塑區(qū)）：剪切速率升高到一定值,發(fā)生構(gòu)象變化，解纏結(jié)速度快,再纏結(jié)速度慢,流體表觀粘度a隨剪切速率增加而減小,即剪切稀化,呈假塑性行為。為熔體成型區(qū)。第二牛頓區(qū)：剪切速率很高時(shí),纏結(jié)全部破壞,再纏結(jié)困難,纏結(jié)點(diǎn)幾乎不存在,表觀粘度再次維持恒定（達(dá)最低值）,稱牛頓極限粘度,又類似牛頓流體行為。11、為什么實(shí)際橡膠彈性中帶粘性，高聚物粘性熔體又帶彈性列舉它們的具體表現(xiàn)形式。如何減少橡膠的粘性在擠出成型中如何減小成型制品中的彈性成分實(shí)際橡膠彈性中帶粘性的原因：構(gòu)象改變時(shí)需要克服摩擦力。高聚物粘性熔體又帶彈性的原因：分子鏈質(zhì)心的遷移是通過(guò)鏈段的分段運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，鏈段的運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來(lái)構(gòu)象的變化。它們的具體表現(xiàn)形式：橡膠拉伸斷裂后有永久殘余應(yīng)變；橡膠快速拉伸會(huì)放熱；擠出脹大等。減少橡膠的粘性：適度交聯(lián)。大擠出成型中減少成型制品中的彈性成分：提高熔體溫度；降低擠出速率；增加口模長(zhǎng)徑比；降低分子量，特別要減少分子量分布中的高分子量尾端。12、對(duì)聚合物熔體的粘性流動(dòng)曲線劃分區(qū)域，并標(biāo)明區(qū)域名稱及對(duì)應(yīng)的粘度名稱，解釋區(qū)域內(nèi)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。第一牛頓區(qū)：低剪切速率時(shí),纏結(jié)與解纏結(jié)速率處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,表觀粘度保持恒定,定為0,稱零切粘度,類似牛頓流體。冪律區(qū)（假塑區(qū)）：剪切速率升高到一定值,發(fā)生構(gòu)象變化，解纏結(jié)速度快,再纏結(jié)速度慢,流體表觀粘度a隨剪切速率增加而減小,即剪切稀化,呈假塑性行為。為熔體成型區(qū)。第二牛頓區(qū)：剪切速率很高時(shí),纏結(jié)全部破壞,再纏結(jié)困難,纏結(jié)點(diǎn)幾乎不存在,表觀粘度再次維持恒定（達(dá)最低值）,稱牛頓極限粘度,又類似牛頓流體行為。13.熔融指數(shù)與相對(duì)分子質(zhì)量有什么關(guān)系，簡(jiǎn)述之。解：高聚物相對(duì)分子質(zhì)量大小對(duì)其黏性流動(dòng)影響極大。相對(duì)分子質(zhì)量增加，使分子間的作用力增大，顯然會(huì)增加它的黏度，從而熔融指數(shù)（MI）就小。而且相對(duì)分子質(zhì)量的緩慢增大，將導(dǎo)致表觀黏度的急劇增加和MI的迅速下降。表6-5可見(jiàn)，對(duì)LDPE，相對(duì)分子質(zhì)量增加還不到三倍，但是它的表觀黏度卻已經(jīng)增加了四、五個(gè)數(shù)量級(jí)，MI也就降低了四、五個(gè)數(shù)量級(jí)。14、簡(jiǎn)述聚合物熔體和溶液的普適流動(dòng)曲線，說(shuō)明η0和η∞的含義并以分子鏈纏結(jié)的觀點(diǎn)給以解釋。聚合物熔體和溶液的普適流動(dòng)曲線將流體流動(dòng)分為三個(gè)區(qū)域，第一牛頓區(qū)，假塑性區(qū)和第二牛頓區(qū)。從該曲線可以看出各區(qū)內(nèi)剪切粘度與剪切速率的關(guān)系。第一牛頓區(qū)：低剪切速率時(shí),纏結(jié)與解纏結(jié)速率處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,表觀粘度保持恒定,定為0,稱零切粘度,類似牛頓流體。剪切速率升高到一定值,發(fā)生構(gòu)象變化，解纏結(jié)速度快,再纏結(jié)速度慢,流體表觀粘度a隨剪切速率增加而減小,即剪切稀化,呈假塑性行為。為熔體成型區(qū)。剪切速率很高時(shí),纏結(jié)全部破壞,再纏結(jié)困難,纏結(jié)點(diǎn)幾乎不存在,表觀粘度再次維持恒定（達(dá)最低值）,稱牛頓極限粘度,,又類似牛頓流體行為。16.為什么高聚物的流動(dòng)活化能與相對(duì)分子質(zhì)量無(wú)關(guān)？解：根據(jù)自由體積理論，高分子的流動(dòng)不是簡(jiǎn)單的整個(gè)分子的遷移，而是通過(guò)鏈段的相繼躍遷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。形象地說(shuō)，這種流動(dòng)類似于蚯蚓的蠕動(dòng)。因而其流動(dòng)活化能與分子的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知當(dāng)碳鏈不長(zhǎng)時(shí)，Ea隨碳數(shù)的增加而增加，但當(dāng)碳數(shù)>30時(shí)，Ea不再增大，因此聚合物超過(guò)一定數(shù)值后，Ea與相對(duì)分子質(zhì)量無(wú)關(guān)。17.解釋為什么高速行駛中的汽車內(nèi)胎易爆破.解：汽車高速行駛時(shí)，作用力頻率很高，Tg上升，從而使橡膠的Tg接近或高于室溫。內(nèi)胎處于玻璃態(tài)自然易于爆破。18、舉例說(shuō)明和區(qū)分以下的聚合物熔體的流動(dòng)類型：1）層流和湍流；2）穩(wěn)定與不穩(wěn)定流動(dòng)；3）等溫與非等溫流動(dòng)；4）剪切流動(dòng)與拉伸流動(dòng)；5）壓力流動(dòng)與拖曳流動(dòng)。1Re<2000層流Re>4000湍流2如正常操作的擠出機(jī)中，塑料熔體沿螺桿螺槽向前流動(dòng)屬穩(wěn)定流動(dòng)如在注射模塑的充模過(guò)程中，塑料熔體的流動(dòng)屬于不穩(wěn)定流動(dòng)3塑料成型的實(shí)際條件下，聚合物熔體的流動(dòng)一般都呈現(xiàn)非等溫狀態(tài).一是由于成型工藝有要求將流程各區(qū)域控制在不同的溫度下；二是粘性流動(dòng)過(guò)程中有生熱和熱效應(yīng)4質(zhì)點(diǎn)速度僅沿流動(dòng)方向發(fā)生變化質(zhì)點(diǎn)速度僅沿著與流動(dòng)方向垂直的方向發(fā)生變化5如運(yùn)轉(zhuǎn)滾筒表面對(duì)流體的剪切摩擦而產(chǎn)生流動(dòng)。壓延成型片材等即為拖曳流動(dòng)塑料熔體注射成型和擠塑成型等，在流道內(nèi)的流動(dòng)屬于壓力梯度引起的剪切流動(dòng)19、何為不穩(wěn)定流動(dòng)聚烯烴熔體不穩(wěn)定流動(dòng)的類型有哪些舉例說(shuō)明提高流動(dòng)穩(wěn)定性的措施。1凡流體在輸送通道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)都隨時(shí)間而變化的流動(dòng)。2波浪形鯊魚(yú)皮形竹節(jié)形螺旋形不規(guī)則破碎形3PMMA于170℃、同應(yīng)力下發(fā)生不穩(wěn)定流動(dòng)，降低剪切應(yīng)力,提高流動(dòng)穩(wěn)定性.20、解釋聚合物熔體離模膨脹原因，簡(jiǎn)述影響因素。液體流出管口時(shí)，液流的直徑并不等于管子出口端直徑，對(duì)粘彈性聚合物熔體，液流直徑增大膨脹。后一種現(xiàn)象稱為擠出物脹大.影響因素：1）口模長(zhǎng)徑比L/D一定，剪切速率↑→Le或B↑。在發(fā)生熔體破裂的臨界剪切速率之前有個(gè)最大值Bmax，而后B值↓2）在低于臨界下，溫度T↑→Le或d/D↓。但Bmax隨T↑而↑，。3）在低于發(fā)生熔體破裂的臨界剪切應(yīng)力τc下，τ↑，B↑，在高于τc時(shí)，B↓4）當(dāng)恒定時(shí)，L/D↑→Le或B↓；在L/D超過(guò)某一數(shù)值時(shí)B為常數(shù)離模膨脹隨熔體在口模內(nèi)停留時(shí)間t呈指數(shù)關(guān)系減小。因停留期間高分子的彈性變形得到逐漸恢復(fù)，使正壓力有效減小6）分子量Mn↑→Le或B↑；分子量分布分布窄→Le或B↑。7）非牛頓性非牛頓指數(shù)n↓→Le或B↑。8）彈性模量E或剪切模量GE或G↑→Le或B↓。21、簡(jiǎn)述影響熔體破裂的因素。試分析塑料熔體在注射充模流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生熔體破裂的原因及對(duì)制品質(zhì)量的影響。影響因素：1）模頭流道流線化；2）出口流道的橫截面積；3）螺桿轉(zhuǎn)速；4）口模定型區(qū)的溫度；5）聚合物分子量和聚合物熔體粘度；6）外潤(rùn)滑劑。聚合物在加工過(guò)程中流動(dòng)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,其根源是高分子的長(zhǎng)鏈在分子水平上纏結(jié),導(dǎo)致高粘、慢松弛和高法向應(yīng)力[1],當(dāng)剪切速率超過(guò)臨界剪切速率時(shí),擠出物表面變得粗糙、失去光澤、粗細(xì)不均和扭曲,成為波浪形、竹節(jié)形或周期性螺旋形,在極端嚴(yán)重的情況下,甚至?xí)嗔殉蔀樾螤畈灰?guī)則的碎片或圓柱,即出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。聚丙烯(PP)在發(fā)泡成型過(guò)程中,常因擠出物發(fā)生“熔體破裂”而使發(fā)泡失敗。熔體破裂現(xiàn)象對(duì)發(fā)泡體的表觀質(zhì)量和泡體結(jié)構(gòu)影響巨大22、高聚物熔體產(chǎn)生彈性效應(yīng)的本質(zhì)是什么？高聚物熔體在外力作用下進(jìn)行粘性流動(dòng)，流動(dòng)的同時(shí)會(huì)伴隨一定量的高彈形變，這部分高彈形變是可逆的，外力消失以后，高分子鏈又蜷曲起來(lái)，因而整個(gè)形變要恢復(fù)一部分。23、高聚物熔體彈性效應(yīng)有哪些表現(xiàn)它們對(duì)高聚物制品的性能各有什么影響(入口效應(yīng)法向應(yīng)力效應(yīng),擠出脹大效應(yīng),不穩(wěn)定流動(dòng)和熔體破裂現(xiàn)象、無(wú)管虹吸效應(yīng)法向應(yīng)力效應(yīng)高聚物在孔內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于切應(yīng)力的作用，表現(xiàn)為法向應(yīng)力效應(yīng)，法向應(yīng)力差產(chǎn)生的彈性形變?cè)诔隹谀：蠡貜?fù)，因而擠出物脹大L/R較大（即管子較長(zhǎng)）時(shí)。粘性流體σ11=σ22，無(wú)彈性行為，出口流體縮小變細(xì)。粘彈性流體σ11-σ22>0，出口流體膨脹，壓力差越大，膨脹比越大。不穩(wěn)定流動(dòng)和熔體破裂現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)表明，高分子熔體從口模擠出時(shí)，當(dāng)擠出速率（或剪切應(yīng)力）超過(guò)某一臨界剪切速率（或臨界剪切應(yīng)力τc），容易出現(xiàn)彈性湍流，導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定，擠出物表面粗糙，失去光澤，類似于橘子皮。隨擠出速率進(jìn)一步增大，先后出現(xiàn)波浪形、鯊魚(yú)皮形、竹節(jié)形、螺旋形畸變，最后導(dǎo)致完全無(wú)規(guī)則的熔體破裂。擠出脹大現(xiàn)象是高分子液體具有彈性的典型表現(xiàn)。從彈性形變角度看，熔體在進(jìn)入口模前的入口區(qū)受到強(qiáng)烈拉伸作用，發(fā)生彈性形變。這種形變雖然在口模內(nèi)部流動(dòng)時(shí)得到部分松弛，但由于高分子材料的松弛時(shí)間一般較長(zhǎng)，直到口模出口處仍有部分保留，于是在擠出口模失去約束后，發(fā)生彈性恢復(fù)，使擠出物脹大。無(wú)管虹吸效應(yīng)該現(xiàn)象也與高分子液體的彈性行為有關(guān)。液體的這種彈性使之容易產(chǎn)生拉伸流動(dòng)，拉伸液流的自由表面相當(dāng)穩(wěn)定，因而能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的連續(xù)拉伸形變，具有良好的紡絲和成膜能力。何為擠出脹大現(xiàn)象？舉例說(shuō)明減少脹大比的措施。①液體流出管口時(shí)，液流的直徑并不等于管子出口端直徑，對(duì)粘彈性聚合物熔體，液流直徑增大膨脹。②擠出溫度升高，或擠出速度下降，或體系中加入填料而導(dǎo)致高分子熔體彈性形變減少時(shí)，擠出脹大現(xiàn)象明顯減輕，從而使脹大比減少。三、選擇題（在下列各小題的備選答案中，請(qǐng)把你認(rèn)為正確答案的題號(hào)填入題干的括號(hào)內(nèi)。每題分，共15分）1、Maxwell模型可以模擬：（A）A．線形聚合物的應(yīng)力松弛過(guò)程B.交聯(lián)聚合物的應(yīng)力松馳過(guò)程C.線形聚合物的蠕變過(guò)程D.交聯(lián)聚合物的蠕變過(guò)程2、下列三類物質(zhì)中具有粘彈性的是：（D）A．硬固的塑料B.硫化橡膠C.聚合物流體D.以上三者均有3、大多數(shù)聚合物流體屬于：（D）A．膨脹性流體（τ=kγn，n>1）B.膨脹性流體（τ=kγn，n<1）C.假塑性流體（τ=kγn，n>1）D.假塑性流體（τ=kγn，n<1）4、能有效改善聚甲醛的加工流動(dòng)性的方法有：（C）A．增大分子量B.升高加工溫度C.提高擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速5、下列方法中可以提高聚合物材料的拉伸強(qiáng)度的是：（B）A．提高支化程度B.提高結(jié)晶度C.加入增塑劑D.與橡膠共混6、下列方法中可以降低熔點(diǎn)的是：（D）A．主鏈上引入芳雜環(huán)B.降低結(jié)晶度C.提高分子量D.加入增塑劑7、下列方法中不能測(cè)定玻璃化溫度的是：（D）A．體膨脹計(jì)B.差示掃描量熱法C.動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀D.X射線衍射儀9、下列聚合物中剛性因子最大的是：（B）A．聚乙烯B.聚丙烯腈C.聚氯乙烯D.聚丙烯11、次方冪律適用于(C)。A、縮聚物B、低相對(duì)分子質(zhì)量加聚物C、高相對(duì)分子質(zhì)量加聚物12、已知[η]=KM，判斷以下哪一條正確（C）。A、Mη=MnB、Mη=MwC、Mη=Mn=MZ=Mw13、高聚物為假塑性流體，其粘度隨剪切速率的增加而（B）。A、增加B、減少C、不變16、下列材料哪種更易從模頭擠出（A）。A、假塑性材料B、脹塑性材料C、牛頓流體17、在設(shè)計(jì)制造外徑為5cm管材的模頭時(shí)，應(yīng)選擇哪種內(nèi)徑的模頭（A）。A、小于5cmB、5cmC、大于5cm18、聚合物擠出成型時(shí)，產(chǎn)生熔體破裂的原因是（A）。A、熔體彈性應(yīng)變回復(fù)不均勻B、熔體粘度過(guò)小C、大分子鏈取向程度低19、高聚物滯后現(xiàn)象的發(fā)生是什么原因（A）。A、運(yùn)動(dòng)時(shí)受到內(nèi)摩擦力的作用B、高聚物的惰性很大C、高聚物的彈性太大20、以下哪種現(xiàn)象可用聚合物存在鏈段運(yùn)動(dòng)來(lái)解釋（B）。A、聚合物泡在溶劑中溶脹B、聚合物受力可發(fā)生彈性形變C、聚合物熔體粘度很大21、粘彈性表現(xiàn)最為明顯的溫度是（B）。A、﹤TgB、Tg附近C、Tf附近22、聚合物熔體的爬桿效應(yīng)是因?yàn)椋˙）。A、普彈形變B、高彈形變C、粘流23、次方冪律是反映以下什么與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系（B）。A、溶液粘度B、零剪切粘度C、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度24、以下哪個(gè)過(guò)程與鏈段運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)（C）。A、玻璃化轉(zhuǎn)變B、巴拉斯效應(yīng)C、Tb（脆化點(diǎn)）25、對(duì)于假塑性流體，隨著剪切速率的增加，其表觀粘度（C）。A、先增后降B、增加C、減少26、下列聚合物的內(nèi)耗大小排列順序正確的為（C）。A、SBR﹥NBR﹥BRB、NBR﹥BR﹥SBRC、NBR﹥SBR﹥BR28、大多數(shù)聚合物流體屬于（C）A、膨脹型流體(，n>1)B、牛頓流體(，n=1)C、假塑性流體(，n<1)D、賓哈流體()29、在注射成型中能最有效改善聚甲醛熔體流動(dòng)性的方法是（C）A、增大分子量；B、提高加工溫度；C、提高注射速率30、橡膠產(chǎn)生彈性的原因是拉伸過(guò)程中___B____。a.內(nèi)能的變化；b.熵變；c.體積變化。可以用時(shí)溫等效原理研究聚合物的粘彈性，是因?yàn)開(kāi)_A___。高聚物的分子運(yùn)動(dòng)是一個(gè)與溫度、時(shí)間有關(guān)的松弛過(guò)程；高聚物的分子處于不同的狀態(tài)；高聚物是由具有一定分布的不同分子量的分子組成的。高分子材料的應(yīng)力松弛程度與_C__有關(guān)。a.外力大?。籦.外力頻率；c.形變量。33、同一種聚合物的三種不同熔體粘度，其大小順序?yàn)椋海–）＞（B）＞（A）（A）無(wú)窮剪切粘度；（B）表觀粘度；（C）零切粘度34、將下列三種聚合物用同樣的外力拉伸到一定長(zhǎng)度后，保持各自的應(yīng)變不變，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后測(cè)定其應(yīng)力，則其大小順序?yàn)椋海ˋ）＞（C）＞（B）（A）理想彈性體；（B）線形聚合物；（C）交聯(lián)聚合物35、剪切粘度隨剪切速率的增大而減小的流體屬于：(A)（A）假塑性流體；（B）脹塑性流體；（C）賓漢流體36、在聚合物的粘流溫度以上，描述表觀粘度與溫度之間關(guān)系的方程式是：（B）（A）Arrhenius（阿倫尼烏斯）方程；（B）WLF方程；（C）Arami方程37、Voigt模型可以用來(lái)描述：（A）（A）交聯(lián)高聚物的蠕變過(guò)程；（B）交聯(lián)高聚物的應(yīng)力松弛過(guò)程；（C）線形高聚物的應(yīng)力松弛過(guò)程；（D）線形高聚物的蠕變過(guò)程38、處在粘流態(tài)的聚合物，能夠運(yùn)動(dòng)的單元有：（C）（A）鏈節(jié)；（B）側(cè)基；（C）鏈段；（D）整個(gè)分子；（E）支鏈40、聚合物的粘流活化能越大，則其熔體粘度：（B）（A）越大；（B）對(duì)溫度越敏感；（C）對(duì)剪切速率越敏感41、結(jié)晶度增加，以下哪種性能增加（B）。A、透明性B、抗張強(qiáng)度C、沖擊強(qiáng)度42、WLF方程不能用于（B）。A、測(cè)粘度B、測(cè)結(jié)晶度C、測(cè)松弛時(shí)間42、四元件模型用于模擬（B）。A、應(yīng)力松弛B、蠕變C、內(nèi)耗48、對(duì)交聯(lián)高聚物，以下的力學(xué)松弛行為哪一條正確（A）。A、蠕變能回復(fù)到零B、應(yīng)力松弛時(shí)應(yīng)力能衰減到零C、可用四元件模型模擬51、剛性增加時(shí)，以下哪條不正確（A）。A、Tb增加B、Tf增加C、Tg~Tb增加53、以下哪個(gè)過(guò)程泊松比減少（C）。A、硬PVC中加入增塑劑B、硬PVC中加入SBS共混C、橡膠硫化的硫含量增加57、以下哪種過(guò)程與鏈段運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)（C）。A、屈服B、粘流C、流動(dòng)曲線中的拉伸流動(dòng)區(qū)58、某一聚合物薄膜，當(dāng)溫度升至一定溫度時(shí)就發(fā)生收縮，這是由于（A）。A、大分子解取向B、內(nèi)應(yīng)力釋放C、導(dǎo)熱不良59、應(yīng)力松弛可用哪種模型來(lái)描述（A）。A、理想彈簧與理想粘壺串聯(lián)B、理想彈簧與理想粘壺并聯(lián)C、四元件模型61、高聚物滯后現(xiàn)象的發(fā)生是什么原因（A）。A、運(yùn)動(dòng)時(shí)受到內(nèi)摩擦力的作用B、高聚物的惰性很大C、高聚物的彈性太大62、PVC中時(shí)，Tg和Tf均向低溫方向移動(dòng)（C）。A、填充劑B、穩(wěn)定劑C、增塑劑64、以下哪種現(xiàn)象可用聚合物存在鏈段運(yùn)動(dòng)來(lái)解釋（B）。A、聚合物泡在溶劑中溶脹B、聚合物受力可發(fā)生彈性形變C、聚合物熔體粘度很大65、粘彈性表現(xiàn)最為明顯的溫度是（B）。A、﹤TgB、Tg附近C、Tf附近66、塑料的使用溫度是（A）。A、﹤TgB、Tg~﹤TfC、Tg~Td68、當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量增加時(shí)，以下哪種性能減小或下降（B）。A、抗張強(qiáng)度B、可加工性C、熔點(diǎn)69、以下哪個(gè)因素增加時(shí)，Tg增加（B）。A、增塑劑含量增加B、交聯(lián)度增加C、主鏈上雜原子數(shù)增加70、高分子的柔順性增加，以下哪個(gè)方面增加（A）。A、結(jié)晶能力B、TmC、Tg75、下列哪個(gè)過(guò)程的熵變?cè)黾樱ˋ）。A、結(jié)晶熔化B、橡膠拉伸C、交聯(lián)76、共聚物的Tg一般總是于兩均聚物的的玻璃化溫度（C）。A、低B、高C、介于兩者之間77、高聚物處于橡膠態(tài)時(shí)，其彈性模量（C）。A隨著形變?cè)龃蠖龃驜、隨著形變的增大而減小C、與形變無(wú)關(guān)78、采用Tg為參考溫度進(jìn)行時(shí)溫轉(zhuǎn)換疊加時(shí)，溫度高于Tg的曲線，lgαT（C）。A、負(fù)，曲線向左移B、正，曲線向右移C、負(fù)，曲線向右移79、蠕變與應(yīng)力松弛速度（B）。A、與溫度無(wú)關(guān)B、隨溫度升高而增大C、隨溫度升高而減小80、有Tf的高聚物是（C）。A、PTFEB、UHMWPEC、PC81、指數(shù)方程中，在非牛頓性指數(shù)時(shí)，聚合物熔體為假塑性流體（C）。A、n=1B、n﹥1C、n﹤182、由二個(gè)聚合物組成的共聚體系，如果完全相容，則體系的Tg將產(chǎn)生下述變化（B）。A、相向移動(dòng)B、只有一個(gè)Tg且介于二者之間C、反向移動(dòng)83、WLF方程是根據(jù)自由體積理論推導(dǎo)出來(lái)的，它。(B)A、適用于晶態(tài)聚合物松弛過(guò)程B、適用于非晶態(tài)聚合物松弛過(guò)程C、適用于所有聚合物松弛過(guò)程86、在溫度范圍內(nèi)，玻璃態(tài)聚合物才具有典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。（A）A、Tb﹤T﹤TgB、Tg﹤T﹤TfC、Tg﹤T﹤Tm87、下列高聚物拉伸強(qiáng)度較低的是（B）。A、線形聚乙烯B、支化聚乙烯C、聚酰胺-6四、填空題（每空1分，共20分）1、理想高彈性的主要特點(diǎn)是形變量大、彈性模量小彈性模量隨溫度上升而增大力學(xué)松弛特性和形變過(guò)程有明顯熱效應(yīng)2.粘彈性現(xiàn)象有_蠕變應(yīng)力松弛滯后現(xiàn)象。(力學(xué)損耗)聚合物材料的蠕變過(guò)程的形變包括__普彈形變、_高彈形變_和粘性形變。7、松馳時(shí)間τ的定義為松馳過(guò)程完成%____所需的時(shí)間，τ越長(zhǎng)表示___彈___（彈/粘）性越強(qiáng)；損耗角δ的定義是在交變應(yīng)力的作用下，應(yīng)變____落后（滯后）于應(yīng)力的相位差，δ越大表示_粘_（彈/粘）性越強(qiáng)。9、根據(jù)時(shí)溫等效原理，當(dāng)溫度從高溫向低溫變化時(shí)，其移動(dòng)因子aT___大于___1。14、對(duì)于相同分子量，不同分子量分布的聚合物流體，在低剪切速率下，分子量分布___寬的粘度高，在高剪切速率下，分子量分布____窄____的粘度高。16、松弛時(shí)間τ的物理意義是____松弛過(guò)程完成%所需要的時(shí)間，τ值越小，表明材料的彈性越_____小___。18、在交變應(yīng)力（變）的作用下，應(yīng)變_____滯后于應(yīng)力一個(gè)相角δ的現(xiàn)象稱為滯后，δ的范圍在____0~π/2____，δ的值越小，表明材料的彈性越___好___。20、假塑性流體的粘度隨應(yīng)變速率的增大而____減小,___，用冪律方程表示時(shí)，n______小于____1。8、聚合物熔體的彈性響應(yīng)包括有___熔體的可回復(fù)形變,__包軸效應(yīng)____，_____不穩(wěn)定流動(dòng)_____、無(wú)管虹吸效應(yīng)與____擠出脹大效應(yīng)_____等。21、kelvin模型是模擬___交聯(lián)__聚合物的_____蠕變______過(guò)程的_____線性粘彈性______模型，其基本運(yùn)動(dòng)方程為_(kāi)_。28、聚合物流體一般屬于假塑性流體，粘度隨著剪切速率的增大而減小，用冪律方程表示時(shí)，則n小于1（大于、小于、等于）。29、通常假塑型流體的表觀粘度小于（大于、小于、等于）其真實(shí)粘度。30、聚合物相對(duì)分子質(zhì)量越大，則熔體粘度越大；對(duì)相同相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物而言，相對(duì)分子質(zhì)量分布越寬，則熔體的零切粘度越大。31、聚合物熔體的彈性響應(yīng)包括有可回復(fù)的形變，法向應(yīng)力效應(yīng)與擠出物脹大。32、PVC與HDPE相比，其Tg較高、柔順性較差、σt較大、流動(dòng)性較差。37、聚合物靜態(tài)粘彈性現(xiàn)象主要表現(xiàn)在蠕變和應(yīng)力松弛。38、理想彈性體的應(yīng)力取決于應(yīng)變，理想粘性體的應(yīng)力取決于應(yīng)變速度。41、Maxwell模型是一個(gè)粘壺和一個(gè)彈簧串聯(lián)而成，適用于模擬線性聚合物的應(yīng)力松弛過(guò)程；Kevlin模型是一個(gè)粘壺和一個(gè)彈簧并聯(lián)而成，適用于模擬交聯(lián)聚合物的蠕變過(guò)程。42、松弛時(shí)間為松弛過(guò)程完成%(或1-1/e)所需的時(shí)間，溫度越高，高分子鏈運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間越短。44、根據(jù)時(shí)溫等效原理，將曲線從高溫移至低溫，則曲線應(yīng)在時(shí)間軸上右移。45、聚合物的松弛行為包括應(yīng)力松弛、蠕變、滯后現(xiàn)象和力學(xué)損耗。46、高分子鏈的柔順性增加，聚合物的Tg減少、Tm減少、Tf減少、Tb增加、結(jié)晶能力增加、溶解能力增加、粘度增加、結(jié)晶速率增加。47、隨著聚合物的柔順性增加，鏈段長(zhǎng)度減小、剛性比值減小、無(wú)擾尺寸減小、極限特征比減小。48、增加溫度，聚合物的粘度減小、柔順性增加、τ減小、蠕變?cè)黾印?9、取向可使聚合物在取向方向可使聚合物的結(jié)晶度增加、高分子液晶相的流體在取向方向上的粘度減小、流動(dòng)性減小。50、隨著聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量增加Tg（臨界相對(duì)分子質(zhì)量之前）增加