高分子物理簡答題

結晶速度答：可把Tg與Tm之間的溫度范圍分成幾個區(qū)域:結晶速度答：可把Tg與Tm之間的溫度范圍分成幾個區(qū)域:WIIIIII結晶速度-溫度曲線分布示意圖1何謂聚合物合金，包括哪些類型？聚合物共混需要完全相容嗎？為什么？答：高分子合金又稱多組分聚合物，該體系是二種或多種聚合物組分形成的混合物。類型：①塑料連續(xù)相，橡膠分散相；②塑料分散相，橡膠連續(xù)相；③兩種塑料共混；④兩種橡膠共混。由于高分子混合時的熵變值AS很小，而大多數(shù)高分子間的混合是吸熱過程，即AH為正值，要滿足AG小于零的條件較困難，所以絕大多數(shù)共混聚合物不能達到分子水平的混合，而形成非均相的“兩相結構”。如何測定。溫度和Huggins參數(shù)x1?答:①通過滲透壓的測定，可求出高分子溶液的e溫度。即在一系列不同溫度下測定某聚合物一溶劑體系的滲透壓，求出第二維利系數(shù)A2,以A2對溫度作圖，得一曲線，此曲線與的A2=0線之交點所對應的溫度即為e溫度。②從第二維利系數(shù)A2?x1關系可求參數(shù)x1。為何稱高分子鏈在其e溶液中處于無擾狀態(tài)？e溶液與理想溶液有何本質區(qū)別？答：選擇合適的溶劑和溫度，使△u1e=o,這樣的條件稱為e條件，在e條件下，高分子鏈段間的相互作用等于鏈段與溶劑分子間的相互作用，所以溶劑分子對高分子構象不產(chǎn)生的干擾，故高分子鏈在其e溶液中處于無擾狀態(tài)。在e溶液中，=0，但△hmho,ASm都不是理想值，只是兩者的效應相互抵消，說明高分子溶液是一種假的理想溶液。以分子運動觀點和分子間物理纏結概念說明非晶態(tài)聚合物隨著溫度升高粘彈行為的5個區(qū)域.并討論分子量對應力松弛模量一溫度曲線的影響規(guī)律。玻璃態(tài)區(qū)：類似玻璃，脆性，溫度不足以克服內旋轉位壘，鏈段以上運動“凍結”分子運動主要限于振動和短程的旋轉運動。玻璃一橡膠轉變區(qū)：遠程、協(xié)同分子運動的開始。鏈段獲得了足夠的熱能開始以協(xié)同方式運動，不斷改變構象。橡膠-彈性平臺區(qū)：分子間存在物理纏結，聚合物呈現(xiàn)遠程橡膠彈性。粘彈轉變區(qū)：分子鏈發(fā)生解纏作用，導致由鏈段運動向整個分子滑移運動過渡。粘流區(qū)：聚合物容易流動，類似糖漿；熱運動能足以使分子鏈解纏蠕動，導致整鏈運動。示意結晶性聚合物的結晶速率一溫度曲線，在圖中示意標出Tg和Tm的位置，并對該曲線簡要解釋，并提出獲得小晶粒結構的方法。I區(qū)：熔點以下10—30°C范圍內，是熔體由高溫冷卻時的過冷溫度區(qū)。成核速度極小，結晶速度實際等于零；II區(qū)：在這個區(qū)域中，成核過程控制結晶速度，結晶速度不高；III區(qū)：最大結晶速度出現(xiàn)于此區(qū)域，是熔體結晶生成的主要區(qū)域；W區(qū)：結晶速度隨溫度降低迅速下降。結晶速度主要由晶粒生長過程控制。獲得小晶粒結構的方法：一方面可采用加入成核劑，使晶核數(shù)目增加，晶粒變?。涣硪环矫婵刹捎脤⑷刍木酆衔锛彼倮鋮s(淬火)。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耗大小的影響。答：①Tg以下，聚合物應變僅為鍵長的改變，應變量很小，幾乎同應力變化同步進行，tg5很小。②溫度升高，玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉變，鏈段開始運動，體系粘度大，運動摩擦阻力大,tg6較大。③溫度進一步升高，雖應變值較大，但鏈段運動阻力減小，tg5減小。④在末端流動區(qū)，分子間質的位移運動，內摩擦阻力再次升高，內耗急劇增加。關系曲線，并以松弛的觀點加以解釋關系曲線，并以松弛的觀點加以解釋答：①當外力作用比運動單元的松馳時間的倒數(shù)高得多時，即w>>右，該運動單元來不及跟隨交變的外力而發(fā)生運動,E'與w無關,E''和lg6幾乎為零，表現(xiàn)剛性玻璃態(tài)。②當wvv*,運動單元的運動完全跟得上，作用為的變化，E'與w無關，E''和tg6幾乎為零，表現(xiàn)橡膠的高彈態(tài)。③只有當w~f，運動單元運動跟上，但又不能完全跟上外應力的變化AE1變化大，E''和tg6出現(xiàn)極大值（內耗峰），表現(xiàn)明顯的粘彈性。8，示意繪出聚合物熔體在寬切變速率下的流動曲線，并用纏結理論作出解釋。答：1）在足夠小的切應力下，大分子處于高度纏結的擬網(wǎng)狀結構，由于剪切速率很小，纏結結構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，纏結結構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，大分子的纏結結構幾乎完全被破壞，來不及形成新的纏結，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。討論聚合物的分子量和分子量分布對熔體粘度和流變性的影響。答：低切變速率下，當*恥時，略依賴于聚合物化學結構和溫度，當胚時，與聚合物化學結構，分子量分布及溫度無關；增大切變速率，鏈纏結結構破壞程度增加，分子量對體系粘度影響減小。聚合物熔體非牛頓流動時的切變速率隨分子量加大向低切變速率移動，剪切引起的粘度下降。分子量相同時，分子量分布寬的聚合物熔體出現(xiàn)非牛頓流動的切變速率比分布窄的要低的多。從結構觀點分析溫度、切變速率對聚合物熔體粘度的影響規(guī)律，舉例說明這一規(guī)律在成型加工中的應用。答：a.溫度升高，粘度下降，在較高溫度的情況下，聚合物熔體內自由體積大，流動粘度的大小取決于高分子鏈本身的結構，分子間作用力越大，流動活化能越高；當溫度處于TgvTvTg+100K時，由于自由體積減小，階段躍遷速率不僅與其本身的躍遷能力有感，也與自由體積大小有關。b.柔性鏈高分子表觀粘度隨切變速率增加而下降，剛性鏈高分子表觀粘度也隨切變速率增加而下降，但降幅較小，因為切變速率增加，柔性鏈易改變構象，降低流動阻力，剛性鏈鏈段較長，構象改變較困難，隨切變阻力增加，阻力變化不大。聚合物在不同條件下結晶時，可能得到哪幾種主要的結晶形態(tài)？各種結晶形態(tài)的特征是什么？答：（1）可能得到的結晶形態(tài)：單晶、樹枝晶、球晶、纖維狀晶、串晶、柱晶、伸直鏈晶體;（2）形態(tài)特征：單晶：分子鏈垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有10nm左右；樹枝晶：許多單晶片在特定方向上的擇優(yōu)生長與堆積形成樹枝狀；球晶：呈圓球狀，在正交偏光顯微鏡下呈現(xiàn)特有的黑十字消光，有些出現(xiàn)同心環(huán)；纖維狀晶：晶體呈纖維狀，長度大大超過高分子鏈的長度；串晶：在電子顯微鏡下，串晶形如串珠；柱晶：中心貫穿有伸直鏈晶體的扁球晶，呈柱狀；伸直鏈晶體：高分子鏈伸展排列晶片厚度與分子鏈長度相當。高分子液晶的分子結構有何特點？根據(jù)分子排列有序性的不同，液晶可以分為哪幾種晶型？如何表征？答：高分子液晶分子結構中必須具有剛性結構部分，即液晶基元包括棒狀條狀）、盤狀或雙親性分子，要有強大的分子間力，必須具有一定的柔性部分。分類方法有三類，按形成條件分為溶致液晶和熱致液晶;按微區(qū)中分子排列狀態(tài)分為近晶型、向列型、膽甾型和盤型；按液晶基元所在位置分為主鏈液晶和側鏈液晶。表征方法主要是偏光顯微鏡、X射線衍射、DSC聚合物的玻璃化轉變是否是熱力學相變?為什么？答：不是，玻璃化溫度與測定過程的冷卻速度有關，不是熱力學的平衡過程，而是屬于力學松弛過程。因為在玻璃化轉變前后聚合物都是無規(guī)的，熱力學上都屬于液態(tài)。試用玻璃化轉變的自由體積理論解釋：（1）非晶態(tài)聚合物冷卻時體積收縮速率發(fā)生變化；（2）冷卻速度愈快，測得的Tg值愈高。答：（1）冷卻速度過快，則鏈段來不及調整構象就被凍結，使自由體積高于平衡態(tài)時的Vf,這樣，Tg以下體積-溫度曲線向上平移，使依據(jù)兩條曲線交點確定的Tg偏高。（2）因Tg是鏈段運動的松弛時間與觀察時間匹配時的溫度，升溫速率越快，觀察時間越短，相應的更短松弛時間的溫度就越高，故測得的Tg就越高。15，聚合物晶體結構和結晶過程與小分子晶體結構和結晶過程有何差別?造成這些差別的原因是什么？答：(1)小分子有分子晶體、原子晶體和離子晶體，而高分子晶體僅有分子晶體。這是由于高分子的分子鏈很長，可穿越多個晶胞。(