浙江大學2023–2023學年-秋冬-學期-高物-期末卷

浙江大學2023–2023學年秋冬學期《高分子物理》課程期末考試試卷課程號：09120231，開課學院：___________考試試卷：√A卷、B卷（請在選定項上打√）考試形式：√閉、開卷（請在選定項上打√），允許帶___計算器__入場考試日期：2023年1月25日,考試時間：120分鐘誠信考試，沉著應考，杜絕違紀。考生姓名：學號：所屬院系：_題序一二三四五六七八總分得分評卷人一、選擇題(多選題，每題2分，共20分)1.Amongfollowingfourpolymers,whichisthemostrigid?(B)。(A)poly(dimethylesiloxane)(B)polyacrylonitrile(C)polystyrene(D)polyethylene2.Amongfollowingmethods,whichcanbeusedtomeasurecrystallinityofpolymers?(A,B,C,D)。(A)Densitymethod(B)WAXD(C)DSC(D)IR下列相同分子量的聚合物，在相同條件下用稀溶液粘度法測得的特性粘數(shù)最大的為(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)線性聚合物4.Forasolutionundercondition,whichparametersarecorrect?(B,C,D)(A)1=0(B)E=0(C)A2=0(D)u(exclusivevolume)=05.下面有關(guān)玻璃化轉(zhuǎn)變的描述，正確的是(A,B,D,E)(A)聚合物玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變(B)鏈段由運動到凍結(jié)的轉(zhuǎn)變(C)分子鏈由凍結(jié)到運動的轉(zhuǎn)變(D)自由體積由隨溫度下降而減少到不隨溫度發(fā)生變化的轉(zhuǎn)變(E)鏈段由凍結(jié)到運動的轉(zhuǎn)變6．韌性聚合物單軸拉伸至屈服點時，可看到剪切帶現(xiàn)象，下列說法正確的是（B,C,D）。(A)與拉伸方向平行(B)有明顯的雙折射現(xiàn)象(C)分子鏈沿外力作用方向高度取向(D)剪切帶內(nèi)部沒有空隙7.聚合物加工中的擠出脹大（巴拉斯效應）現(xiàn)象是由于（C,D）(A)高分子熔體熱脹冷縮(B)高彈形變的儲能超過克服粘滯阻力的流動能量時產(chǎn)生的不穩(wěn)定流動(C)流動時有法向應力差，由此產(chǎn)生的彈性形變在出口模后要回復(D)高分子熔體在拉力下產(chǎn)生拉伸彈性形變，來不及完全松弛掉要回復8.Whenapolymerisstressedintension,the(A)withthestretchrateincreases。(A)σBincreasesandεBdecrease; (B)σBdecreaseandεBincrease;(C)σBincreaseandεBincrease; (D)σBdecreaseandεBdecrease9.粘彈性是高聚物的重要特征，在適當外力作用下，（C）有明顯的粘彈性現(xiàn)象。(A)Tg以下很多(B)Tg附近(C)Tg以上很多(D)Tf以上10.WhicharecorrectaboutPolystyrene-b-polybutadiene-b-polystyrene(SBS)（A,B,D）:(A)SBSisathermoplasticelastomers(B)SBSisablockcopolymer(C)SBSisaalternativecopolymer(D)SBSisobviouslytwo-phasestructure,asthecontinuousphasePB,PSofthedispersedphase.二、判斷題(每題1.5分，共15分)1.聚丙烯分子鏈中碳－碳鍵是可以旋轉(zhuǎn)的，因此可以通過單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)使全同立構(gòu)聚丙烯轉(zhuǎn)變?yōu)殚g同立構(gòu)聚丙烯。()2.BasedonAvramiequation,whenpolymerformsspherulites(three-dimensionalgrowthofthecrystals)withaheterogeneousnucleationmechanism,theAvramiexponent(n)shouldbe3.()3.ForpolymerblendswithaUCSTdiagram,phaseseparationwilltakeplacewhentemperatureisbelowtheUCSTatanycomposition.()4.Forapolymer,theviscosity-averagemolecularmassislargerthanitsweight-averagemolecularmass.()5.聚合物的取向態(tài)是一種熱力學穩(wěn)定狀態(tài)。()6.TheMaxwellelementisgoodatpredictingstressrelaxationbehavioroflinearpolymer.()7.應力－應變曲線下的面積，反映材料的拉伸斷裂韌性大小。()8.WLF方程的適用溫度范圍為Tg～Tg＋50℃。()9.橡膠試樣快速拉伸，由于熵減小放熱等原因?qū)е聹囟壬摺?)10.高聚物的應力松弛現(xiàn)象，就是隨時間的延長，應力逐漸衰減到零的現(xiàn)象。()三、將下列英文名詞翻譯成中文或中文名詞翻譯成英文，并簡要解釋之（每題3分，共15分）Lowercriticalsolutiontemperature低臨界共溶溫度對于兩組份混合物(聚合物/溶劑或聚合物/聚合物)體系，當溫度低于臨界溫度時，體系在所有組成范圍內(nèi)都呈均相狀態(tài)，當溫度高于臨界溫度時，體系在某些組成范圍內(nèi)會發(fā)生相分離。Polydispersityindex多分散指數(shù)可用于表征聚合物的分子量分布。物理交聯(lián)點Physicalcrosslink橡膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中由永久閉合圈或纏結(jié)點引起的交聯(lián)點。Takayanagimodel高柳素夫模型用橡膠相和塑料相排列而成的模型。Apparentviscosity表觀粘度大多數(shù)高聚物熔體或濃溶液的粘度是隨著剪切應力或剪切速率的變化而變化的，因此，特定剪切速率下的粘度被稱為表觀粘度。四、計算題（每題5分，共15分）1.Thefusionenthalpyofapolymermeasuredbydifferentialscanningcalorimetry(DSC)is150J/g,andthefusionenthalpyofits100%crysallinityis200J/g.Whatthecrystallinityofthispolymer?Whatkindofcrystallinityisit?解：Xc=150/200100%=75%為重量分數(shù)結(jié)晶度(weight-fractioncrystallinity)2．Young’smodulusforanelastomerat25OCis3MPa,Whatistheshearmodulus?Whatisthestressifasample1cm1cm10cmisstretchedto25cmlengthat100OC?解：λ=25/10=2.5,假設(shè)泊松比＝0.5,G=E/2(1+)=3/2(1+0.5)=1MPaG=N0kT,G(100)=G(25)*373/298=1.25MPa,σ=G*(λ-1/λ2)=1.25*106*(2.5-1/2.52)]=2.93MPa3.在一次拉伸實驗中，試樣夾具之間試樣的有效尺寸為：長50mm、寬10mm、厚4mm，若試樣的楊氏模量為35MPa，問加負荷100N該試樣應伸長多少。解：E=σ/ε,ε=(l-l0)/l0,σ=F/A0,σ=100/(4×10)=2.5Mpa,ε=σ/E=2.5/35=0.07143,l-l0=50×0.07143=3.57m五、問答題(共35分)1.在用凝膠滲透色譜方法測定聚合物分子量時，假如沒有該聚合物的標樣，但是有其它聚合物的標樣，如何對所測聚合物的分子量進行普適標定？需要知道哪些參數(shù)？(8分)參考答案：可以用其它聚合物標樣來標定所測聚合物的分子量。當淋洗體積相同時，二者的特性粘數(shù)與分子量的乘積相等，即：根據(jù)Mark-Houwink方程有：所以需要知道被測聚合物和標樣的K，a值(在GPC實驗所用的溶劑中)2.聚合物纖維熔融紡絲時，在拉伸和冷卻工序之后，通常還有一道熱定形工序，從高分子物理的角度談談該工序的作用。(8分)參考答案：聚合物紡絲時，在拉伸過程中聚合物鏈產(chǎn)生取向，此時高分子整鏈和高分子鏈段都發(fā)生取向。但是，由于高分子取向是熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，在放置過程中聚合物鏈發(fā)生松弛，傾向于發(fā)生解取向。聚合物鏈段的長度遠小于整鏈長度，它的松弛時間也遠小于整鏈長度的松弛時間。因此在放置過程中，聚合物鏈段的松弛非常容易發(fā)生，導致聚合物纖維的外形發(fā)生變化。熱定形工序就是在一定溫度下使聚合物鏈段發(fā)生快速的解取向，使得聚合物纖維在放置和使用過程中不易發(fā)生變形。3.Whatisthetime-temperaturesuperpositionprinciple？Whatisthesignificanceoftheprinciple?(7分)參考答案：對同一個力學松弛現(xiàn)象，既可以在較高溫度下、較短時間內(nèi)觀察到，也可以在較低高溫度下、較長時間內(nèi)觀察到。因此，升高溫度與延長觀察時間對分子運動是等效的，對高聚物的粘彈行為也是等效的。借助轉(zhuǎn)換因子可將在某一溫度下測定的力學數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成另一溫度下的力學數(shù)據(jù)。4.影響聚合物力學內(nèi)耗的因素是什么？(12分)參考答案：內(nèi)耗的大小與高聚物本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)：分子鏈上沒有取代基，鏈段運動的內(nèi)摩擦阻力較小，內(nèi)耗較??；有較大或極性的側(cè)基，鏈段運動的內(nèi)摩擦阻力較大,內(nèi)耗較大;側(cè)基數(shù)目很多，內(nèi)耗就更大。內(nèi)耗受溫度影響較大：Tg以下，高聚物受外力作用形變很小，只有鍵長和鍵角變化，速度很快，幾乎跟得上應力的變化，內(nèi)耗很小；溫度升高，向高彈態(tài)過渡，由于鏈段開始運動，而體系粘度還很大，鏈段運動時受到摩擦阻力比較大，因此高彈形變顯著落后