《高分子物理》標準化作業(yè)本

#四、回答下列問題1從鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的角度，說明為什么SBS具有熱塑性彈性體的性質(zhì)？若三嵌段結(jié)構(gòu)為BSB能否成為熱塑性彈性體？答：SBS樹脂是用陰離子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。 其分子鏈的中段是聚丁二烯，兩端是聚苯乙烯，SBSM有兩相結(jié)構(gòu)，橡膠相PB連續(xù)相，為柔性鏈段的軟區(qū)，PS形成微區(qū)分散在橡膠相中，PS是具有剛性鏈段的硬區(qū)，起物理交聯(lián)作用。SBS在常溫為橡膠高彈性、高溫下又能塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡膠，是一種熱塑性彈性體。BSB不是一種熱塑性彈性體。因為雖然它也三嵌段共聚物，但其分子鏈的中段是聚苯乙烯硬段，兩端是聚丁二烯軟段，相當于橡膠鏈的一端被固定在交聯(lián)點上，另一端是自由活動的鏈端，而不是一個交聯(lián)網(wǎng)。由于端鏈對彈性沒有貢獻，所以不能成為熱塑性彈性體。2、 丙烯中碳一碳單鏈是可以轉(zhuǎn)動的，通過單鍵的轉(zhuǎn)動能否把全同立構(gòu)的聚丙烯變?yōu)椤伴g同立構(gòu)”的聚丙烯？說明理由。答：不能。全同立構(gòu)和間同立構(gòu)是兩種不同的立體構(gòu)型。構(gòu)型是分子中由化學鍵所固定的原子在空間的幾何排列，這種排列是穩(wěn)定的，要改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學鍵的斷裂和重組。單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)只能改變構(gòu)象而不能改變構(gòu)象。所以通過單鍵的轉(zhuǎn)動不能把全同立構(gòu)的聚丙烯變?yōu)椤伴g同立構(gòu)”的聚丙烯。1簡述GPC勺分級測定原理：分離的核心部件是一根裝有多孔性載體（如聚苯乙烯凝膠粒）的色譜柱。凝膠粒的表面和內(nèi)部含有大雖的彼此貫穿的孔，孔徑大小不等，孔徑與孔徑分布決定于聚臺反應(yīng)的配方和條件。當被分析的試樣隨著洗提溶劑進入柱子后，溶質(zhì)分子即向栽體內(nèi)部孔洞擴散。較小的分子除了能進入大的孔外，還能進入較小的孔，較大的分子則只能進入較大的孔；而比最大的孔還要大的分子就只能留在載體顆粒之間的空隙中。因此，隨著溶劑淋洗過程的進行，大小不同的分子就可得到分離，最大的分子最先被淋洗出來，最小的分子最后被淋洗出來。2測定聚合物平均分子量的方法有哪些？得到的是何種統(tǒng)計平均分子量？化學方法 端基分析法Mn熱力學方法一一佛點升高，冰點降低，蒸汽壓下降，滲透壓法 Mn光學方法 光散射法Mw動力學方法一一粘度法M其它方法——凝膠滲透色譜法MGpc簡述稀溶液粘度法測定高分子相對分子質(zhì)量的原理和方法。聚合物稀溶液粘度主要反映了液體分子之間因流動或相對運動所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦阻力，內(nèi)摩擦阻力與聚合物的結(jié)果，溶質(zhì)性質(zhì)，溶液濃度及溫度和壓力等有關(guān)，后數(shù)值越大，表明溶液的粘度越大，聚合物溶液粘度的變化有多種粘度的[in]=lim空'=lim血幾描述，包括特性粘數(shù) ■- ■-表示高分子溶液趨于零時，單位濃度的增加對溶液增比粘度或相對粘度對數(shù)的貢獻。通常我們先用毛細管粘度計根據(jù)粘度對濃度的依賴關(guān)系Huffcins方程魚=[“]+*[“][5時址r方程巴互二["]-0[可門c c1試以松弛的觀點解釋為什么聚合物的Tg會隨升降溫速度的提高而升高？由于玻璃化轉(zhuǎn)變不是熱力學的平衡過程，測量Tg時，隨著升溫速度的提高,所得數(shù)值偏高。因此所得Tg愈高。玻璃化溫度是鏈段運動松弛時間與實驗的觀察時間相當?shù)臏囟?，快速升溫，觀察時間短，松弛時間也短，故在高溫發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變，一般升溫速度提高10倍，測得的Tg升高3倍1寫出麥克斯韋爾模型、開爾文模型的運動方程。這兩種模型可以模擬什么樣的聚合物的何種力學松弛行為？ds1daa麥克斯韋爾模型的運動方程富豆匾肥=Ee+JJ——開爾文模型的運動方程 一匚keIvin模型基本上可以摸擬交聯(lián)聚合物的蠕變行為（但無開始普彈形變）Maxwell模型可以模擬線形聚合物的應(yīng)力松弛行為（定性）3、畫出固定試驗溫度下，聚合物的內(nèi)耗與外力頻率的關(guān)系曲線，并以松弛的觀點加以解釋和說明。[Tl]=limhm空i由于發(fā)生滯后現(xiàn)象，在每一循環(huán)變化中，作為熱損耗掉的能量與最大儲存能量之比稱為力學內(nèi)耗。①當外力作用比運動單元的松弛時間的倒數(shù)高得多時，一1 _.一.即w>>—,該運動單?；旧蟻聿患案S交變的外力而發(fā)生運動E'與w無關(guān)，E''1和lgS幾乎為零（表現(xiàn)剛性玻璃態(tài)）。②當w<<—，運動單元的運動完全跟得上，作用為的變化，E'與w無關(guān)，E''和tgS幾乎為零，表現(xiàn)橡膠的高彈態(tài)。③只1有當g1，運動單元運動跟上，但又不能完全跟上外應(yīng)力的變化△ E1變化大，E''和tgS出現(xiàn)極大值（內(nèi)耗峰），表現(xiàn)明顯的粘彈性。4、示意畫出聚合物動態(tài)粘彈性的溫度譜，說明溫度對聚合物內(nèi)耗大小的影響。①Tg以下，聚合物應(yīng)變僅為鍵長的改變，應(yīng)變量很小，幾乎同應(yīng)力變化同

步進行，tgS很小。②溫度升咼，玻璃態(tài)自橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變，鏈段開始運動，體系

粘度大，運動摩擦阻力大，tgS較大，（玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，出現(xiàn)內(nèi)耗峰）。③溫

度進一步升高，雖應(yīng)變值較大，但鏈段運動阻力減小， tgS減小。④在末端流動區(qū)，分子間質(zhì)的位移運動，內(nèi)摩擦阻力再次升高，內(nèi)耗急劇增加。Tt四、回答下列問題1舉例說明聚合物增強和增韌的途徑和機理（各寫出2種機理）。增強的途徑和機理：活性粒子增強：增強機理：活性粒子吸附大分子，形成鏈間物理交聯(lián)，活性粒子起物理交聯(lián)點的作用。纖維增強：增強機理：纖維作為骨架幫助基體承擔載荷液晶原位增強：

增強機理：熱致液晶中的液晶棒狀分子在共混物中形成微纖結(jié)構(gòu)而到增強作用由于微纖結(jié)構(gòu)是加工過程中由液晶棒狀分子在共混無物基體中就地形成的，故稱做“原位”復(fù)合增強。增韌的途徑和機理：橡膠增韌塑料的增韌機理：銀紋機理：橡膠粒子作為應(yīng)力集中物誘發(fā)基體產(chǎn)生銀紋而吸收能量。（一般脆性聚合物增韌為此機理，如：PS/SBSPMMA/AQR剛性粒子增韌：剛性有機粒子增韌：拉伸時，由于基體與分散相之間的模量和泊松比差別致使基體對剛性粒子產(chǎn)生赤道面上的強壓力而發(fā)生脆韌一轉(zhuǎn)變，剛性粒子發(fā)生“冷流”而吸收能量。應(yīng)變￡順丁橡膠為材料III、尼龍6為材料II、應(yīng)變￡順丁橡膠為材料III、尼龍6為材料II、A、哪種材料的彈性模量最高？B哪種材料的伸長率最大？C哪種材料的韌性最高？D哪種材料的在斷裂前沒有明顯的塑性變形？E、判斷順丁橡膠、尼龍6、酚醛塑料分別對應(yīng)哪種材料的曲線？答：材料I的彈性模量最高，材料III的伸長率最大，材料II的韌性最高，材料I的在斷裂前沒明顯的塑性變形。酚醛塑料為材料I。3、試分析討論分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶、交聯(lián)、取向?qū)J聚物拉伸強度的影響。 P2441就流動性而言，PC對溫度更敏感，而PE對切變速率更敏感，為什么？答:PC為剛性分子，改變物象比較難，n隨切變速率的變化不大。分子間作用力大，AEn大，溫敏性，即粘度對溫度敏感，加工過程采用提高溫度的方法來調(diào)節(jié)流動性。PE為柔性分子，△En小，n對T不敏感。由于柔性分子容易改變構(gòu)象，破壞纏結(jié)；n隨切變速率的下降明顯，呈“切敏性”，切敏性聚合物（柔性高分子）采用提高切變速率（切應(yīng)力）的方法來調(diào)節(jié)流動性。2、示意繪出聚合物熔體在寬切變速率下的流動曲線，并用纏結(jié)理論作出解釋。

4圖卜？東含物莊it的虹譏亠14圖卜？東含物莊it的虹譏亠1才曲蜒ISas幕合場奩體的％―抵嚴曲紡答：1）在足夠小的切應(yīng)力下，大分子處于高度纏結(jié)的擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由于剪切速率很小，纏結(jié)結(jié)構(gòu)破壞的速度等于形成的速度，粘度保持恒定的最高值，表現(xiàn)牛頓流體的流動行為。2）隨剪切速率的增大，纏結(jié)結(jié)構(gòu)被破壞的速度就越來越大于形成速度，粘度減小，表現(xiàn)假塑性流體的流動行為。 3）隨剪切速率的繼續(xù)增大，大分子的纏結(jié)結(jié)構(gòu)幾乎完全被破壞，來不及形成新的纏結(jié)，粘度達到恒定的最低值，第二次表現(xiàn)牛頓流體的流動行為。3、簡述聚合物流體產(chǎn)生擠出物脹大效應(yīng)的原因，以及溫度、剪切速率和流道長徑比對脹大的影響。擠出脹大現(xiàn)象：當聚合物熔體從噴絲板小孔、毛細管或狹縫中擠出時，擠出物的直徑或厚度會明顯地大于模口尺寸，有時會脹大兩倍以上，這種現(xiàn)象稱作擠出物脹大現(xiàn)象，或稱巴拉斯（Barus）效應(yīng)。通常采用脹大比B表征其脹大現(xiàn)象，B定義為擠