高分子物理習(xí)題參考幻燈片

1、1,1,非晶態(tài)聚合物的溫度形變曲線一般表現(xiàn)出,種力學(xué)狀,態(tài)，分別為,2,聚合物的熔融過程是熱力學(xué)的,過程，而玻璃化轉(zhuǎn)變,不是熱力學(xué)的平衡過程，是個(gè),過程,3,聚合物分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有,a,運(yùn)動(dòng)單元的多重性,b,c,4,測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的常用的方法有,法,法和,法等,5,在外力作用下，聚合物在高彈態(tài)發(fā)生了,連段,取向，在,粘流態(tài)發(fā)生,分子鏈,取向,練習(xí)題,6,高分子熱運(yùn)動(dòng)是一個(gè)松弛過程，松弛時(shí)間的大小取決于,D,A,材料固有性質(zhì),B,溫度,C,外力大小,D,以上三者,都有關(guān)系,2,判斷,1,玻璃化溫度是塑料的最低使用溫度，又是橡膠的最高使,用溫度。,F,2,聚合物發(fā)生粘性流動(dòng)時(shí)，形變是不可逆的。

2、,T,3,聚合物的高彈變形是瞬間發(fā)生的。,F,4,玻璃態(tài)是高分子鏈段運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。,F,5,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的大小與外界條件無關(guān)。,F,6,玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)松馳過程,T,3,練習(xí),Si,O,CH,3,CH,3,CH,2,C,CH,3,CH,3,CH,2,C,Cl,Cl,CH,2,O,解：,1,主要從鏈的柔順性次序考慮，其次序是,Si,O C,O C,C,偏氯乙烯，因?yàn)殒滈g有極性力,T,g,高,將下列聚合物按,T,g,高低次序排列并解釋原因,T,g,123,70,17,80,4,CH,2,CH,CH,3,CH,2,CH,Cl,CH,2,CH,CH,2,CH,CN,C,CH,3,CH,3,O,O,C,

3、O,O,CH,3,CH,3,從側(cè)基的極性和大分子主鏈上有芳雜環(huán)影響鏈的,內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)這兩種因素考慮,104,150,220,T,g,10,87,100,解釋下列聚合物,T,g,溫度高低次序的原因,5,練習(xí)題,1,示差掃描量熱儀,DSC,是高分子材料研究中常用的方,法，常用來研究,Tg,Tm,分解溫度,Td,結(jié)晶溫度,Tc,維卡軟化溫度,結(jié)晶度,2,處于高彈態(tài)的聚合物，可以運(yùn)動(dòng)的單元有,A,鏈段,B,大分子鏈,C,鏈節(jié),D,側(cè)基,E,支鏈,3,下列,因素會(huì)使,Tg,降低,A,引入剛性基團(tuán),B,引入極性基團(tuán),C,交聯(lián),D,加,入增塑劑,4,所有聚合物在在玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，自由體積分?jǐn)?shù)均等于,A,0.5%

4、 B,1% C,2.5,6,5,下列各組聚合物的,Tg,高低比較正確的是,A,聚二甲基硅氧烷,順式聚,1,4,丁二烯,B,聚丙稀,聚己內(nèi)酰胺,C,聚己二酸乙二醇酯,聚對苯二甲酸乙二醇酯,D,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,6,聚丙烯酸甲酯的,Tg,為,3,聚丙烯酸的,Tg,為,106,后者,Tg,高的主要原因是是因?yàn)?A,側(cè)基的長度短,B,存在氫鍵,C,范德華力大,7,結(jié)晶高聚物在,Tg,以上時(shí),A,所有鏈段都能運(yùn)動(dòng),B,只有非晶區(qū)中的鏈段能,夠運(yùn)動(dòng),C,鏈段和整個(gè)大分子鏈都能運(yùn)動(dòng),8,判斷,根據(jù)自由體積理論聚合物的自由體積隨溫度的降,低而減小。,7,比較下列兩組聚合物,Tg,的高低,CH,2,C,C

5、,O,CH,3,O,n,CH,3,CH,2,C,H,C,O,CH,3,O,n,CH,2,C,H,O,C,O,CH,3,n,CH,2,C,C,O,O,C,2,H,5,n,CH,3,C,3,H,7,C,4,H,9,1,組：前為聚丙烯酸甲酯，酯基具有一定的柔順性,Tg=3,后為聚乙酸乙烯酯,Tg=28,2,組：酯基為柔性取代基，酯基越長，柔性越好。聚甲基丙烯,酸甲酯,Tg=105,聚甲基丙烯酸乙酯,Tg=65,聚甲基丙烯酸,丁酯,Tg=21,聚甲基丙烯酸辛酯,Tg=-20,8,形,變,溫度,T,g,T,f,圖：同一聚合物,品種,PMMA,同一測量條件下,不同分子量時(shí)的,溫度形變曲線,問題,1,判斷,

6、4,條曲線分子量的大小, ? ,T,f,是大分子鏈發(fā)生相對位移的溫度，分子量,分子鏈越長，內(nèi)摩擦阻力,T,f,問題,2,為何只有一個(gè),T,g,T,g,為鏈段運(yùn)動(dòng)溫度，與分子量關(guān)系不大，同一聚合,物品種,同一測量條件,鏈段運(yùn)動(dòng)溫度能力相同,9,思考,1,將熔融態(tài)的,PE,PET,和,PS,淬冷到室溫,PE,是半,透明的，而,PET,和,PS,是透明的。為什么？若將,上述,PET,透明試樣在,Tg,下拉伸，發(fā)現(xiàn)試樣外觀,由透明變?yōu)榛鞚?，解釋這一現(xiàn)象,例,2,試分析聚三氟氯乙烯是否結(jié)晶性聚合物？要制成,透明薄板制品，成型過程中要注意什么條件的控制,3,透明的聚酯薄膜在室溫二氧六環(huán)中浸泡數(shù)分鐘就變?yōu)?

7、不透明。為什么,10,練習(xí)題,1,下列聚合物結(jié)晶能力最強(qiáng)的是,A,A,高密度聚乙烯,B,尼龍,66,C,聚異丁烯,D,等規(guī)聚苯乙烯,2. PE,PVC,PVDC,的結(jié)晶能力大小順序是,C,A,PE,PVC,PVDC B,PVDC,PE,PVC,C,PE,PVDC,PVC,3. Avrami,方程中,n=2,表示,D,A,三維生長，均相成核,B,三維生長，異相成核,C,二維生長，均相成核,D,二維生長，異相成核,4,關(guān)于結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)和熔限下列說法正確的是,C,A,結(jié)晶溫度越低，熔點(diǎn)越低，熔限越窄,B,結(jié)晶溫度越低，熔點(diǎn)越高，熔限越寬,C,結(jié)晶溫度越高，熔點(diǎn)越高，熔限越窄,D,結(jié)晶溫度越高，熔

8、點(diǎn)越低，熔限越窄,11,6,高聚物的本體結(jié)晶通常發(fā)生在,C,A,熔點(diǎn)以下的任何溫度,B . T g,以下的任何溫度,C.Tm,和,T g,之間,7,隨高分子鏈柔順性的增加，聚合物的,T g,降低,Tm,降低,結(jié)晶能力,升高,結(jié)晶速度,升高,5,將下列高聚物熔體在冰水中淬火，所得試樣透明度最高的是,C,A,全同立構(gòu)聚丙烯,B,聚乙烯,C,聚對苯二甲酸丁二醇酯,D,尼龍,6,8,將下列聚合物按結(jié)晶速率排序,12345,1,PE,2,PV,A,3,iPP (4) PET (5)NR,12,例：比較下列聚合物的熔點(diǎn)高低順序，并用熱力學(xué)觀點(diǎn)說明,理由,PET,PP,PE,PB,PTFE,PTFE,327

9、,PET,267,PP,176,PE,137,順,1,4,聚丁二烯,12,解釋,Tm,Hm/Sm,1,PTFE,由于氟原子電負(fù)性很強(qiáng)，原子間的斥力,很大，分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)很困難,S,很小，所以,Tm,很高,2,PET,由于酯基的極性，分子間作用力大，所以,H,大；另一方面由于主鏈有芳環(huán)，剛性較大,S,較小,所以,Tm,較高,3,PP,由于有側(cè)甲基，比,PE,的剛性大,S,較小,因而,Tm,比,PE,高,4,順,1,4,聚丁二烯：主鏈上孤立雙鍵柔性好,S,大,Tm,很低,13,練習(xí)題,1,如果加一重物于交聯(lián)橡皮筋，保持恒定的張力，當(dāng)加熱,該橡膠時(shí)，重物位置如何變化,A,升高,B,降低,C,不變,2

10、,有關(guān)橡膠高彈性的描述正確的是,A,彈性模量低,B,形變量較小,C,能彈性,D,壓縮時(shí)放熱,3,產(chǎn)生高彈性的分子結(jié)構(gòu)特征是,A,分子鏈具有一定柔性,B,分子之間具有強(qiáng)烈的相互作用,C,分子鏈之間化學(xué)鍵連接,D,常溫下能夠結(jié)晶,E,相對分子質(zhì)量足夠大,作業(yè),1,2,4,14,1,關(guān)于聚合物的蠕變現(xiàn)象，正確的是,A,A,蠕變是不能回復(fù)的,B,外力去除后，交聯(lián)聚合物的蠕,變過程可以完全回復(fù),C,高溫下蠕變不明顯,D,外力很,大蠕變不明顯,2,下列說法正確的是,D,A,應(yīng)力松弛是指恒定應(yīng)變條件下材料應(yīng)力逐漸減小到零,的現(xiàn)象,B,線形聚合物的應(yīng)力可以松弛到,0,C,聚合物,的剛性越大，應(yīng)力松弛越慢,D,

11、溫度低于,Tg,時(shí)，應(yīng)力松弛很慢,3,對理想彈性的描述正確的是,ACE,A,形變的產(chǎn)生不需要時(shí)間,B,形變是緩慢恢復(fù)的,C,應(yīng),力與應(yīng)變成正比,D,彈簧具有理想彈性,E,形變量總是很大,練習(xí)題,15,1,在適當(dāng)外力作用下,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,f,附近,2,利用扭擺實(shí)驗(yàn)，可測得聚合物材料的,A,動(dòng)態(tài)切變模量和內(nèi)耗,B,楊氏模量和內(nèi)耗,C,楊氏模量,和本體模量,3,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,lgT,A,負(fù)，曲線向左移,B,正，曲線向右移,C,負(fù)，曲線向右,移,4,蠕變與應(yīng)力松弛速度,A,與溫度無關(guān),

12、B,隨溫度升高而增大,C,隨溫度升高而減,小,5,有關(guān)內(nèi)耗與溫度的關(guān)系正確的是,A,溫度升高，內(nèi)耗增大,B,溫度升高，內(nèi)耗減小,C,內(nèi)耗在某一溫度范圍出現(xiàn)極大值,練習(xí)題,16,判斷,1,粘彈性材料的儲(chǔ)能模量、損耗模量與內(nèi)耗都隨頻率增加而增大,2,在室溫下橡膠只能發(fā)生高彈形變，塑料只能發(fā)生普彈形變,6,有關(guān)滯后現(xiàn)象的描述正確的是,A,剛性聚合物的滯后現(xiàn)象比柔性聚合物明顯,B,頻率越高，滯后現(xiàn)象,越明顯,C,滯后現(xiàn)象隨頻率的變化出現(xiàn)極大值,D,在,Tg,附近滯后現(xiàn),象嚴(yán)重,7,關(guān)于,WLF,方程，說法正確的為,A,嚴(yán)格理論推導(dǎo)公式,B,Tg,參考溫度，幾乎對所有聚合物普遍適,用,C,溫度范圍為,T

13、g,Tg,100,D,WLF,方程是時(shí)溫等效原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式,8. Maxwell,模型可以用來模擬,A,線形聚合物的蠕變行為,B,交聯(lián)聚合物的蠕變行為,C,線形聚合物的應(yīng)力松弛行為,D,交聯(lián)聚合物的應(yīng)力松弛行為,9. Kelvin,模型可以用來模擬,A,線形聚合物的蠕變行為,B,交聯(lián)聚合物的蠕變行為,C,線形聚合物的應(yīng)力松弛行為,D,交聯(lián)聚合物的應(yīng)力松弛行為,17,例,1,有一粘彈體,已知其粘性系數(shù),和高彈模量,E,分別為,5,10,8,Pa,s,和,10,8,N,m,2,當(dāng)初始應(yīng)力為,10 N,m,2,時(shí),求,(1,達(dá)到松弛時(shí)間的殘余應(yīng)力為多少,2,松弛,10,秒鐘時(shí)的殘余應(yīng)力為多少,解,

14、(1,松弛時(shí)間,當(dāng)達(dá)到松弛時(shí)間時(shí),s,E,5,10,10,5,9,9,2,當(dāng),t=10s,時(shí),2,1,0,0,68,3,368,0,10,m,N,e,e,t,2,2,0,0,35,1,m,N,e,e,t,18,例,2,已知,PIB,在,298K,時(shí)，其應(yīng)力松弛到,10,5,N/m,2,約需,10,小時(shí),試計(jì)算在,253K,時(shí)應(yīng)力松弛到同一數(shù)值所需的時(shí)間。,PIB,的,Tg,為,203K,17.44,lg,51.6,g,g,g,T,T,t,T,T,T,t,T,298,lg,11.3015,203,t,t,253,lg,8.5827,203,t,t,298,lg,2.7188,253,t,t,29

15、8,10,253,5234,t,hr,t,hr,WLF,方程,分別將,T=298K,和,T=253K,帶入,WLF,方程,在,253K,達(dá)到同樣的力學(xué)松弛需要,5234h,19,練習(xí)：有三種材料的應(yīng)力,應(yīng)變曲線如下圖所示,哪種材料的彈性模量最高,哪種材料的斷裂強(qiáng)度最高,哪種材料在斷裂前沒有明顯的塑性變形,哪種材料的伸長率最大,哪種材料的斷裂能最大,判斷順丁橡膠、尼龍,6,聚苯乙烯分別對應(yīng)哪種材,料的曲線,20,已知聚甲基丙烯酸甲酯的應(yīng)力松弛模量,E(t)-T,曲線如圖所示,畫出圖中由,指示狀態(tài)下應(yīng)力,應(yīng)變行為（其它測試條件,同,1,2,3,4,Tb,Tg,Tf,1,2,3,4,曲線,思考題,2

16、1,1,拉伸實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)力應(yīng)變曲線初始部分的斜率和曲線,下的面積分別反映材料的,A,拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率,B,楊氏模量、斷裂能,C,屈服強(qiáng)度、屈服應(yīng)力,D,沖擊強(qiáng)度、沖擊能,2,在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸試驗(yàn)中，溫度升高則,B,升高,B,降低,B,B,降低,B,升高,C,B,升高,B,升高,B,降低,B,降低,3,在高分子材料的拉伸試驗(yàn)中，提高拉伸速率時(shí)，則,B,升高,B,降低,B,B,降低,B,升高,C,B,升高,B,升高,B,降低,B,降低,4,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,Tb,T,Tg B,Tg,T,Tf C,Tg,T,Tm,練習(xí)題,22,判斷題,1,同一高聚

17、物在不同溫度下斷裂強(qiáng)度不同,T,2,柔性非晶態(tài)聚合物只能發(fā)生韌性斷裂,F,3,脆性斷裂是發(fā)生在屈服點(diǎn)之前，斷裂面光滑，韌性斷裂,發(fā)生在屈服點(diǎn)之后，斷裂面粗糙。,T,4,材料在出現(xiàn)屈服之前發(fā)生韌性斷裂。,F,5,非結(jié)晶聚合物冷拉只發(fā)生分子鏈取向不發(fā)生相變,T,6,銀紋實(shí)際上是一種微小裂縫，裂縫內(nèi)密度為零。因此,它很容易導(dǎo)致材料斷裂。,F,23,1,韌性聚合物單軸拉伸至屈服點(diǎn)可看到剪切帶現(xiàn)象，說法錯(cuò),誤的是,A,A,與拉伸方向平行,B,有明顯的雙折射現(xiàn)象,C,分子鏈高度取向,D,每個(gè)剪切帶由若干個(gè)細(xì)小的不規(guī)則,微纖構(gòu)成,2,關(guān)于銀紋，下列說法錯(cuò)誤的是,A,A,銀紋是高度取向的高分子微纖構(gòu)成,B,銀

18、紋處密度為,0,與本體密度不同,C,銀紋具有應(yīng)力發(fā),白現(xiàn)象,D,銀紋具有強(qiáng)度，與裂紋不同,3,楊氏模量、沖擊強(qiáng)度、應(yīng)變、切變速率的量綱分別是,A,A,N/m,2,J/m,2,無量綱,S,1,B,N, J/m,無量綱,無量綱,C,N/m,2,J,無量綱,無量綱,D,N/m,2,J, m, S,1,4,提高高分子材料拉伸強(qiáng)度的有效途徑為,B,A,增塑,B,取向,C,加入碳酸鈣,練習(xí),24,5,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,隨應(yīng)變速率的增加，高分子材料的脆韌轉(zhuǎn)變溫度將,小,7,高密度,PE,與低密度,PE,相比，其支化度,小,結(jié)晶度,小,熔點(diǎn),小,拉伸強(qiáng)度,小,沖擊強(qiáng)度,大,8,高聚物發(fā)生強(qiáng)迫高彈形變的條件,是,9,室溫下,PE,試樣拉伸將發(fā)生,a,PS,試樣拉伸將發(fā)生,