高分子物理考研復(fù)試題及答案

1、.判斷題1 結(jié)晶性聚合物不一定總是形成結(jié)晶聚合物 （）交聯(lián)前的線性聚合物是結(jié)晶性聚合物,交聯(lián)度不太大時(shí),有結(jié)晶能力，但隨交聯(lián)度增大,結(jié)晶能力減小;當(dāng)交聯(lián)度太大時(shí),喪失結(jié)晶能力需要結(jié)晶條件5.不能通過改變高分子的構(gòu)象提高高分子的等規(guī)度。（）高分子的等規(guī)度是由分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的，要改變改變高分子的等規(guī)度必須改變高分子的構(gòu)型。06年判斷題：1.雙酚a型聚碳酸酯是結(jié)晶性聚合物，所以一定形成結(jié)晶聚合物（）原因：交聯(lián)前的雙酚a型聚碳酸酯聚合物是結(jié)晶性聚合物,交聯(lián)度不太大時(shí),有結(jié)晶能力，但隨交聯(lián)度增大,結(jié)晶能力減小;當(dāng)交聯(lián)度太大時(shí),喪失結(jié)晶能力需要結(jié)晶條件8.尼龍1010，尼龍66，尼龍610這三種尼龍熔

2、點(diǎn)最高的是尼龍66()氫鍵密度1影響高分子柔順性的因素有哪些？聚乙烯單個(gè)分子的柔順性很好，為什么高聚物不能作為橡膠使用而作塑料用？答： (1) 影響高分子的柔順性有那些因素:高分子主鏈結(jié)構(gòu)中鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵角越大或含有孤立雙鍵，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)越容易，高分子的共軛雙鍵，芳雜環(huán)，典型剛性鍵，高分子的柔順性較差精品.（體積）側(cè)基的極性越大，柔順性越差，若含有氫鍵時(shí)，柔順性更差，側(cè)基的剛性越大，柔順性越差，但沿主鏈剛性側(cè)基密度增大，柔順性更差（體積）分子量越大分子鏈的柔順性越好高分子發(fā)生交聯(lián)，交聯(lián)度不大時(shí)，對(duì)柔順性影響不大，交聯(lián)度太大時(shí)，分子鏈?zhǔn)ト犴樞愿叻肿拥木奂瘧B(tài)結(jié)構(gòu)決定高分子的柔順性能否表現(xiàn)出來溫度越高

3、，外力越大，分子鏈的柔順性越好;外力作用速度越大，分子鏈的柔順性越難表現(xiàn)出來，加入溶劑，分子鏈的柔順性較好，但還與外界條件有關(guān)（2）對(duì)稱，柔性越大，分子結(jié)構(gòu)越規(guī)整，但同時(shí)結(jié)晶能力越強(qiáng)，高分子一旦結(jié)晶，鏈的柔順性就表現(xiàn)不出來，聚合物呈現(xiàn)剛性，聚乙烯的分子鏈?zhǔn)侨犴樀?，但由于結(jié)構(gòu)規(guī)整，很容易結(jié)晶，失去彈性，所以聚乙烯聚合物能夠作塑料用不能作橡膠用。2.作出下列高聚物的溫度形變曲線，標(biāo)出各特征溫度，并簡(jiǎn)要說明。 (1)自由基聚合的聚苯乙烯：試樣b的分子量適中，試樣a的分子量較小。（2）聚乙烯：試樣a的分子量適中，試樣b的分子量很大。ps為非晶高聚物，分子量小的高彈平臺(tái)很短或沒有高彈態(tài)。pe 為結(jié)晶高聚

4、物，分子量小的沒有tf，分子量大的有精品.3.分子結(jié)構(gòu)，分子量和外力作用時(shí)間如何影響高聚物的粘流溫度?答：能增大高分子相互作用能及增大高分子剛性的結(jié)構(gòu)因素會(huì)使tf增大外力越大；tf越低作用速度越快，tf越高；分子量越大，tf增大；柔順性的影響5.要想得到透明性和柔軟性好的聚乙烯薄膜,可采取那些措施。支化，加成核劑2比較下列各組高聚物的tg的高低（有低到高排列），并說明理由。(1)聚丙烯 聚丙烯腈 聚丙烯酸甲酯極性(2)聚乙烯 聚氯乙烯 聚偏二氯乙烯極性和對(duì)稱性3 簡(jiǎn)述影響高聚物強(qiáng)度的主要因素太繁瑣，需精簡(jiǎn)答： （1）化學(xué)結(jié)構(gòu)：鏈剛性增加的因素（比如主鏈芳環(huán)，側(cè)基極性或氫鍵）都有助于增加抗張強(qiáng)度

5、。極性基團(tuán)過密或取代基過大，反而會(huì)使材料較脆，抗沖擊強(qiáng)度下降。（2）相對(duì)分子量：在臨界相對(duì)分子量（纏結(jié)相對(duì)分子量）之前，相對(duì)分子量增加，抗張強(qiáng)度增加，越過臨界相對(duì)分子質(zhì)量后，抗張強(qiáng)度不變，抗沖擊強(qiáng)度隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增加，不存在臨界值精品.（3）支化和交聯(lián) ：交聯(lián)使抗張強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度都提高，但支化使抗沖擊強(qiáng)度提高，而抗張強(qiáng)度下降（4）結(jié)晶和取向：結(jié)晶度增加，抗張強(qiáng)度提高，但抗沖擊強(qiáng)度降低，結(jié)晶尺寸減小抗張強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度都提高，取向使抗張強(qiáng)度提高?？傊?，以上因素在討論抗張強(qiáng)度時(shí)主要考慮分子間作用力的大小，而討論抗沖擊強(qiáng)度時(shí)主要考慮自由體積的大小。（5）應(yīng)力集中物：裂縫、銀紋、雜質(zhì)等缺陷在受

6、力時(shí)成為應(yīng)力集中處，斷裂首先在此發(fā)生，纖維的直徑越小，強(qiáng)度越高，這是由于纖維越細(xì)，纖維皮芯差別就越小，缺陷出現(xiàn)的概率越小。根據(jù)這個(gè)原理，用玻璃纖維增強(qiáng)塑料可以得到高強(qiáng)度的玻璃鋼（6）添加劑：增塑劑、增量劑（又稱填料劑），增強(qiáng)劑和增韌劑都可能改變材料的強(qiáng)度，增塑使分子間作用力減小，從而降低了強(qiáng)度。惰性填料（如碳酸鈣）只降低成本，強(qiáng)度也隨著降低；活性填料有增強(qiáng)作用，如炭黑對(duì)天然橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果。纖維填料有明顯的增強(qiáng)作用，塑料增韌的方法是共混或共聚，用少量橡膠作為增韌劑去改進(jìn)塑料的脆性（7）外力作用速度和溫度：在拉伸試驗(yàn)中提高拉伸速率和降低溫度都會(huì)是強(qiáng)度降低。在沖擊試驗(yàn)中提高溫度會(huì)增加沖擊強(qiáng)度。由于外

7、力作用速度和溫度的改變，甚至?xí)共牧蠌拇嘈宰優(yōu)轫g性或反過來。精品.4以結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)分析溫度、剪切速率和剪切應(yīng)力對(duì)高聚物熔體粘度的影響，并討論其在成型加工過程中的應(yīng)用。溫度升高黏度下降，但結(jié)構(gòu)不同對(duì)溫度敏感性不同，分子間作用力大、剛性的材料對(duì)溫度更敏感一些。剪切速率、剪切應(yīng)力變大，黏度變小，因?yàn)楦叻肿拥拈L(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)使其在流動(dòng)過程中取向，降低黏度。所以升高成型溫度、加大壓力、提高剪切速率會(huì)改善材料的加工性能。5如何從結(jié)構(gòu)上分析某種高聚物屬于結(jié)晶性高聚物。主要是規(guī)整性、對(duì)稱性、分子量、共聚物結(jié)構(gòu)6.第二維利系數(shù)的物理意義是什么？他們的大小因素有哪些因素決定？當(dāng)t=,t,t,a20,x11/2 良溶劑 高分子

8、鏈段與溶劑分子間的相互作用大，高分子在溶液中呈比較伸展的構(gòu)象狀態(tài)t,a21/2 不良溶劑 高分子鏈段間相互作用強(qiáng)精品.t=，a2=0，x1=1/2 溶劑 高分子鏈段與溶劑分子間的相互作用與高分子鏈段間相互吸引作用相等，高分子成最自然的構(gòu)象狀態(tài)(4)試驗(yàn)方法：滲透壓法和光散射法，先測(cè)a2，再算四簡(jiǎn)答：1.為什么拉伸有利于聚合物的結(jié)晶？答：未拉伸時(shí)，高分子鏈呈現(xiàn)無規(guī)線團(tuán)的構(gòu)象，分子鏈形成有序結(jié)構(gòu)的能力較差，拉伸使高分子鏈被拉直，分子鏈相互平行的概率變大，有助于將更多的鏈段排入晶格中去，從而使高分子的結(jié)晶度提高，有利于聚合物的結(jié)晶。2.假如聚甲基丙烯酸甲脂的等規(guī)度不高，能不能采用物理的方法來提高他的

9、等規(guī)度？不能，等規(guī)度是構(gòu)型3高彈性和普彈性在本質(zhì)上有何區(qū)別？普彈性：比鏈段小的運(yùn)動(dòng)單元可以運(yùn)動(dòng)高彈性：鏈段及比鏈段小的運(yùn)動(dòng)單元可以運(yùn)動(dòng),以鏈段發(fā)生重排運(yùn)動(dòng)為特征似乎不全面，還應(yīng)該結(jié)合力學(xué)特征，解釋為什么一種是撤去力立刻回復(fù)形變，一種是可以有很小形變量。4.鏈段運(yùn)動(dòng)的溫度依賴性符合什么方程？寫出這兩個(gè)方程。wlf方程肯定有，另一個(gè)應(yīng)該是阿累尼烏斯方程5.高聚物在擠出成型時(shí)，為什么會(huì)發(fā)生擠出脹大現(xiàn)象？精品.擠出時(shí)分子鏈?zhǔn)艿嚼炝Ξa(chǎn)生拉伸彈性形變，這部分形變?cè)跀D出過程中來不及完全松弛，擠出后，外力對(duì)分子鏈的作用解除，高分子鏈就會(huì)由伸展?fàn)顟B(tài)重新回縮為蜷曲狀態(tài)，形變回復(fù)，發(fā)生出口膨脹；另一個(gè)原因是聚合物

10、在擠出機(jī)內(nèi)流動(dòng)時(shí)由于切應(yīng)力的作用，表現(xiàn)出法向應(yīng)力效應(yīng)，法向應(yīng)力差所產(chǎn)生的彈性形變?cè)诔鰯D出機(jī)后回復(fù)，因而擠出物直徑脹大。2005年專業(yè)課簡(jiǎn)答真題答案1. 分子量相當(dāng)大的線性非結(jié)晶聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變的分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理是什么？玻璃化轉(zhuǎn)變的自由體積理論的主要內(nèi)容是什么？答： 線性非晶聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變是分子中鏈段重排運(yùn)動(dòng)逐漸啟動(dòng)或被抑止；聚合物的體積由高分子占據(jù)的體積和未被占據(jù)的自由體積構(gòu)成，當(dāng)聚合物冷卻時(shí)，起先自由體積逐漸減少，到某一溫度時(shí)，自由體積將達(dá)到一最低值，這時(shí)聚合物進(jìn)入玻璃態(tài)，在玻璃態(tài)下，由于鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，自由體積也被凍結(jié)，并保持一恒定值，自由體積中未被占據(jù)地體積的大小及其分布也將基本上維持固

11、定。應(yīng)加上自由體積與鏈段運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。5.何謂塑料制品的內(nèi)應(yīng)力？是如何形成的？答： 塑料內(nèi)應(yīng)力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素影響而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。制品在冷卻過程中，物料流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的高彈形變?nèi)舨荒芡耆?，被“凍結(jié)”在制品內(nèi)，就有相應(yīng)的回彈力“凍結(jié)”在制品中，被“凍結(jié)”的回彈力就是存在制品中的內(nèi)應(yīng)力。精品.6.寫出wlf方程的一般表達(dá)式？舉出三個(gè)應(yīng)用wlf方程的例子答： 計(jì)算玻璃化溫度，繪制聚合物應(yīng)力松弛疊合曲線，計(jì)算自由體積分?jǐn)?shù)3聚四氟乙烯，作為塑料使用的均聚聚丙烯，順式1，4聚丁二烯，聚三氟氯乙烯，作為塑料使用的丙烯與少量乙烯無規(guī)共聚聚丙烯，尼龍66，ldp

12、e，輕度交聯(lián)的hdpe，丙烯酸接枝均聚聚丙烯均為結(jié)晶性聚合物，具體分析各種聚合物具有結(jié)晶性的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征聚四氟乙烯-對(duì)稱；作為塑料使用的均聚聚丙烯為全同立構(gòu)，規(guī)整性高，結(jié)晶能力強(qiáng)；順式1，4聚丁二烯-順式結(jié)構(gòu)規(guī)整性較好，但不如反式，結(jié)晶能力下降；聚三氟氯乙烯-cl和f的范德華半徑接近，結(jié)晶能力強(qiáng)；作為塑料使用的丙烯與少量乙烯無規(guī)共聚聚丙烯，；尼龍66，氫鍵；ldpe，支化結(jié)構(gòu)，破壞pe的規(guī)整性，但仍有一定結(jié)晶能力；輕度交聯(lián)的hdpe，交聯(lián)度增大，結(jié)晶能力下降，但輕度交聯(lián)仍有結(jié)晶能力；丙烯酸接枝均聚聚丙烯6.何謂高彈形變？高彈形變的回彈力主要是什么變化產(chǎn)生的？寫出交聯(lián)橡膠的狀態(tài)方程，并說明其意義

13、。答: 鏈段運(yùn)動(dòng)但整個(gè)分子鏈不產(chǎn)生移動(dòng)。此時(shí)受較小的力就可發(fā)生很大的形變，外力除去后形變可完全恢復(fù)，稱為高彈形變。高彈形變的回彈力主要是由單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和鏈段的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致構(gòu)象的改變產(chǎn)生回彈力精品.交聯(lián)橡膠的狀態(tài)方程：意義：（1）揭示應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（2）可測(cè)求交聯(lián)橡膠試樣的彈性模量和剪切模量（3）可測(cè)求出交聯(lián)橡膠的交聯(lián)度（4）可以解釋高彈性的一些特征（5）統(tǒng)計(jì)理論對(duì)教練橡膠的高彈性提供了分子水平的解釋7何謂牛頓流體？何謂假塑性流體？一般的聚合物熔體剪切流動(dòng)時(shí)可能呈現(xiàn)哪些流體的流變規(guī)律？答： 牛頓流體是指在一定溫度下，流體剪切流動(dòng)時(shí)，剪切應(yīng)力與剪切速率成正比的流體。假塑性流體是指粘度隨剪切速率的增大而減

14、小的流體，也稱切力稀化流體。3.測(cè)定聚合物重均分子量的方法有哪些？一種聚合物的重均、數(shù)均、z均、粘均分子量的關(guān)系如何？答： 測(cè)定聚合物重均分子量的方法有：光散射法、超速離心沉降平衡法、凝膠滲透色譜法（gpc）；z均重均粘均數(shù)均5.分子量相當(dāng)大，熱穩(wěn)定性好的線性結(jié)晶聚合物可能呈現(xiàn)那些力學(xué)狀態(tài)？可能發(fā)生那些轉(zhuǎn)變？答： 結(jié)晶態(tài)表現(xiàn)為硬而韌，發(fā)生普彈性變； 當(dāng)ttg時(shí)，比鏈段小的運(yùn)動(dòng)單元可以運(yùn)動(dòng)；當(dāng)tgttm時(shí)，非晶區(qū)的鏈段可以重排運(yùn)動(dòng)；可能還有晶型轉(zhuǎn)變時(shí)一些運(yùn)動(dòng)單元的重排運(yùn)動(dòng)高彈態(tài)表現(xiàn)為柔韌富有彈性，發(fā)生高彈形變；鏈段及比鏈段小的運(yùn)動(dòng)單元可以運(yùn)動(dòng)精品.,以鏈段發(fā)生重排運(yùn)動(dòng)為特征粘流態(tài)時(shí)表現(xiàn)為粘滯流體

15、，伴有一定量高彈形變的粘性流動(dòng)次級(jí)轉(zhuǎn)變，玻璃化轉(zhuǎn)變，晶型轉(zhuǎn)變，結(jié)晶預(yù)熔 晶體表面結(jié)構(gòu)不太完整的部分熔融，其中鏈段逐漸能重排運(yùn)動(dòng)，用tc表示，tc0.80.9tm，熔融轉(zhuǎn)變 結(jié)晶態(tài)與高彈態(tài)間的轉(zhuǎn)變，晶格瓦解，由硬而韌柔韌富有彈性，晶區(qū)中鏈段重排運(yùn)動(dòng)逐漸啟動(dòng)，特征溫度tm，粘流轉(zhuǎn)變高彈態(tài)與粘流態(tài)間的轉(zhuǎn)變，特征溫度應(yīng)該回答tm和tf之間的關(guān)系，分子量很大，tf高于tm，會(huì)出現(xiàn)高彈態(tài)，然后才變成黏流態(tài)。6.聚合物熔體剪切流動(dòng)的特點(diǎn)是什么？與一些塑料制品中凍結(jié)的內(nèi)應(yīng)力有什么關(guān)系？熔體不僅表現(xiàn)出不可逆的黏性流動(dòng)形變，而且還表現(xiàn)出可逆的彈性形變。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)單元依次躍遷的結(jié)構(gòu)。伴隨松弛過程，彈性形變的回復(fù)需要時(shí)間，如果沒有完全回復(fù)，會(huì)在制品里留下內(nèi)應(yīng)力。7.何謂聚合物的屈服現(xiàn)象？在外力作用速度一定的條件下，屈服應(yīng)力與溫度有什么關(guān)系？并解釋其原因。t遠(yuǎn)低于tg，不屈服，脆斷；低于tg，屈服很少，然后斷裂；低于tg幾十度，韌斷；接近tg，無屈服，表現(xiàn)高彈態(tài)，