高分子材料分析與測試(期末復(fù)習(xí)及答案)

1、期末復(fù)習(xí)作業(yè)一、 名詞解釋1. 透濕量透濕量即指水蒸氣透過量。薄膜兩側(cè)的水蒸氣壓差和薄膜厚度一定，溫度一定的條件下1聚合物材料在24小時(shí)內(nèi)所透過的蒸汽量（用表示）2. 吸水性吸水性是指材料吸收水分的能力。通常以試樣原質(zhì)量與試樣失水后的質(zhì)量之差和原質(zhì)量之比的百分比表示；也可以用單位面積的試樣吸收水分的量表示；還可以用吸收的水分量來表示。3. 表觀密度對于粉狀、片狀顆粒狀、纖維狀等模塑料的表觀密度是指單位體積中的質(zhì)量（用表示）對于泡沫塑料的表觀密度是指單位體積的泡沫塑料在規(guī)定溫度和相對濕度時(shí)的重量，故又稱體積密度或視密度（用表示）4、拉伸強(qiáng)度在拉伸試驗(yàn)中，保持這種受力狀態(tài)至最終，就是測量拉伸力直至

2、材料斷裂為止，所承受的最大拉伸應(yīng)力稱為拉伸強(qiáng)度（極限拉伸應(yīng)力，用表示）5、彎曲強(qiáng)度試樣在彎曲過程中在達(dá)到規(guī)定撓度值時(shí)或之前承受的最大彎曲應(yīng)力（用表示）6、壓縮強(qiáng)度指在壓縮試驗(yàn)中試樣所承受的最大壓縮應(yīng)力。它可能是也可能不是試樣破裂的瞬間所承受的壓縮應(yīng)力（用表示）7、屈服點(diǎn)應(yīng)力應(yīng)變曲線上應(yīng)力不隨應(yīng)變增加的初始點(diǎn)。8、細(xì)長比指試樣的高度與試樣橫截面積的最小回轉(zhuǎn)半徑之比（用表示）9、斷裂伸長率斷裂時(shí)伸長的長度與原始長度之比的百分?jǐn)?shù)（用表示）10、彎曲彈性模量比例極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變比值（用表示）11、壓縮模量指在應(yīng)力應(yīng)變曲線的線性范圍內(nèi)壓縮應(yīng)力與壓縮應(yīng)變的比值。由于直線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)一般不通過原點(diǎn)，因此可

3、用直線上兩點(diǎn)的應(yīng)力差與對應(yīng)的應(yīng)變差之比表示（用表示）12、彈性模量在負(fù)荷伸長曲線的初始直線部分，材料所承受的應(yīng)力與產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變之比（用E表示）13、壓縮變形指試樣在壓縮負(fù)荷左右下高度的改變量（用h表示）14、壓縮應(yīng)變指試樣的壓縮變形除以試樣的原始高度（用表示）15、斷紋剪切強(qiáng)度指沿垂直于板面的方向剪斷的剪切強(qiáng)度。16、剪切應(yīng)力試驗(yàn)過程中任一時(shí)刻試樣在單位面積上所承受的剪切負(fù)荷。17、壓縮應(yīng)力指在壓縮試驗(yàn)過程中的任何時(shí)刻，單位試樣的原始橫截面積上所承受的壓縮負(fù)荷（用表示）18、拉伸應(yīng)力為試樣在外作用力下在計(jì)量標(biāo)距范圍內(nèi)，單位初始橫截面上所承受的拉伸力（用表示）19、熱性能高聚物的熱性能是其與熱

4、或溫度有關(guān)的性能的總稱。大致包括熱穩(wěn)定性、熱物理性、流動性、耐寒性。20、塑料硬度塑料材料抵抗其他硬物體壓力的能力。21、疲勞材料在交變的周期性應(yīng)力或頻繁的重復(fù)應(yīng)力作用下，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能減弱或破壞的過程稱為疲勞。22、塑料熔體流動速率塑料熔體在規(guī)定的溫度和壓力下，在參照時(shí)間內(nèi)（600s）從標(biāo)準(zhǔn)口模被壓出的質(zhì)量稱為熔體流動速率，單位為g/10min。23、塑料脆化溫度塑料低溫力學(xué)行為的一種量度，以具有一定能量的沖錘沖擊試樣時(shí)，當(dāng)試樣開裂幾率達(dá)到50%時(shí)的溫度。24、自然大氣老化高分子材料長期暴露在室外條件下產(chǎn)生的各種變化，又稱大氣老化。25、常壓熱老化是指塑料在常壓和規(guī)定溫度的熱空氣作用下見

5、過一定時(shí)間后測定熱穩(wěn)定性推算儲存期和使用壽命。二、填空題1.高分子材料的基本物理性能測試包括（物理性能）、（力學(xué)性能）、（熱性能）、（電性能）、（老化性能）、（其他性能）等六方面的測定。2、塑料水分含量的測定方法有（干燥恒重）、（氣化測壓法）、（卡爾·液體試劑滴定法）。3、測定液體及蒸汽對聚合物的透過性有（“杯”法）、（“盤”法）、（靜壓水法）等方法。4、橡膠硫化性能試驗(yàn)中、橡膠的硫化歷程分析，可分為四個(gè)階段（硫化誘導(dǎo)期）、（熱硫化時(shí)期）、（硫化平坦期）（過硫化期）。測量聚合物透氣性的方法有（真空法）、（恒壓法）、（恒容法）、和近年來發(fā)展起來的（MC3型氣體透過率測試儀）等。5、溫度

6、對硫化橡膠的物理性能有較大影響，一般來說，橡膠的拉伸強(qiáng)度和拉伸應(yīng)力是隨溫度的升高而（下降），斷裂伸長率有所（增加），對于結(jié)晶速度不同的膠種更明顯。6、橡膠材料拉伸性能測試中，一般情況拉伸速度越快，拉伸強(qiáng)度越（大），伸長率越（小）。7、高分子材料的沖擊性能測試是在沖擊負(fù)荷下測定材料的沖擊強(qiáng)度，一般的沖擊性能試驗(yàn)可以分為（擺錘式?jīng)_擊性能試驗(yàn)）、（落球式?jīng)_擊試驗(yàn)）、（高速拉伸沖擊試驗(yàn)）。三種試驗(yàn)方法按照試驗(yàn)溫度又可以分為（常溫沖擊）、（低溫沖擊）、（高溫沖擊）。8、橡膠材料的沖擊性能測試按照材料的受力狀態(tài)可分為（彎曲沖擊）、（拉伸沖擊）、（扭轉(zhuǎn)沖擊）、（剪切沖擊）。按照采用的能量和沖擊次數(shù)可以分為（

7、大能量的一次沖擊）和（小能量的一次沖擊）。9、高分子材料蠕變和應(yīng)力松弛試驗(yàn)中，溫度越高，蠕變和應(yīng)力松弛速率（越大），蠕變值和應(yīng)力松弛值（越大）。這種情況下不適合硫化橡膠類高聚物，在恒定形變下，高分子材料的應(yīng)力松弛有（物理松弛）和（化學(xué)松弛）兩種。10、塑料硬度試驗(yàn)中的硬度值可以用來估計(jì)熱塑性塑料的固化程度，（完全固化的塑料）比（不完全固化的塑料）硬度高。11、影響橡膠制品疲勞性能的因素有（原材料）、（配方）（力學(xué)特性）（周圍環(huán)境因素）。在動態(tài)應(yīng)力作用下塑料會產(chǎn)生疲勞，塑料疲勞的根本原因（由于塑料具有粘彈性），在交變應(yīng)力作用下，（分子鏈變形）總滯后于應(yīng)力，產(chǎn)生內(nèi)摩擦生成大量的熱，引起材料缺陷易疲

8、勞。12、高分子材料的基本熱性能測試包括（熱穩(wěn)定性）、（熱物理性）、（流動性）、（耐寒性）等四方面的測定。13、橡塑材料線性收縮率的測定有兩項(xiàng)（收縮率）和（后收縮率）。14、測量材料的線性膨脹系數(shù)可用（連續(xù)升溫法）；測量平均線性膨脹系數(shù)可用（連續(xù)升溫法）和（兩端點(diǎn)溫度法）兩種方法。15、評價(jià)橡膠材料在恒定濕熱條件的暴露試驗(yàn)的指標(biāo)（質(zhì)量變化）、（尺寸變化）、（目測外觀變化）、（物理性能變化）等四方面的測定。16、塑料燃燒性能的試驗(yàn)方法中，最具有代表性、應(yīng)用最廣泛的方法為（水平燃燒法）和（垂直燃燒法），這兩種方法都屬于（塑料表面火焰?zhèn)鞑?shí)驗(yàn)方法）。17、高聚物點(diǎn)性能指標(biāo)主要有（介電強(qiáng)度）、（介電常

9、數(shù)）、（損耗因子）、（體積電阻率）、（表面電阻率）、（耐電弧性）等六方面。18、防止高聚物老化的辦法是在高聚物合成或成型加工過程中加入（抗氧劑）和（防老劑）來防止高聚物的氧化降解和光降解。三、解釋說明題1、聚合物溶液的粘度能提供粘性液體的性質(zhì)、組成和結(jié)構(gòu)方面的許多信息，另一方面溶液的粘度和聚合物的分子量有關(guān)，試說明應(yīng)用黏度法測定聚苯乙烯（PS）分子量的原理。（寫公式，注明公式中符合的意義）答：利用黏度法測定PS分子量聚合物分子量與其溶液黏度的關(guān)系由MarkHouwink方程推出=KM式中是聚合物溶液（聚苯乙烯溶液）的特性黏度；K、是與聚合物種類、溫度、溶劑以及分子量范圍有關(guān)的常數(shù)。當(dāng)K、已知后

10、，從聚合物溶液的特性黏度就可以計(jì)算聚合物的分子量。2、橡膠硫化性能測試試驗(yàn)中，硫化歷程分為四個(gè)階段，畫出硫化的典型硫化階段，并簡要說明較為理想的硫化曲線具備的條件。答：典型硫化曲線如課本第109頁圖5-110-5min是誘導(dǎo)硫化期 5-10min是熱硫化期10-15min是平坦硫化期 15-20min是過硫化期較為理想的橡膠硫化曲線應(yīng)滿足：硫化誘導(dǎo)期足夠長硫化速度要快硫化平坦期要長3、塑料和橡膠的拉伸性能是力學(xué)性能中最重要、最基本的的性能之一。畫出用一定速度拉伸，由應(yīng)力-應(yīng)變值對應(yīng)的繪出的曲線。說明曲線上對應(yīng)是哪三種材料？兩個(gè)區(qū)域中應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系如何？答：拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線是課本第112頁圖6

11、-1A脆性材B具有屈服點(diǎn)的韌性材料 C無屈服點(diǎn)的韌性材料應(yīng)力應(yīng)變一般分為彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)兩個(gè)部分。在彈性變形區(qū)域，材料發(fā)生可完全恢復(fù)的彈性變形，應(yīng)力應(yīng)變成正比例關(guān)系。曲線中直線部分的斜率是拉伸彈性模量值，它代表材料的剛性，彈性模量越大剛性越好。在塑性變形區(qū)，應(yīng)力應(yīng)變不成正比例關(guān)系，最后出現(xiàn)斷裂。4塑料和橡膠的力學(xué)性能是最重要、最基本的的性能之一，簡述力學(xué)性能測試包括哪些項(xiàng)目的測試？答：力學(xué)性能測試包括拉伸性能、彎曲性能、壓縮性能、沖擊性能、剪切試驗(yàn)、蠕變及應(yīng)力松弛試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、摩擦及磨耗性能九個(gè)項(xiàng)目的測試。5簡述橡塑材料洛氏硬度的試驗(yàn)原理。答：橡塑材料洛氏硬度的試驗(yàn)原理：洛氏

12、硬度是用規(guī)定的壓頭對試樣先施加初試驗(yàn)力，接著再施加主試驗(yàn)力，然后卸除主試驗(yàn)力，保留初試驗(yàn)力，用前后兩次初試驗(yàn)力作用下壓頭壓入試樣的深度差計(jì)算出的硬度值。其作用原理如課本第140頁圖6-28所示。采用金剛石圓錐或鋼球作為壓頭，分兩次對試樣加荷，首先施加初試驗(yàn)力，壓頭壓入試樣的壓痕深度為h，接著在施加主試驗(yàn)力，壓頭在總試驗(yàn)力作用下的壓痕深度為h；然后壓頭在總試驗(yàn)力下保持一定時(shí)間后卸除主試驗(yàn)力，只保留初試驗(yàn)力，壓痕因試樣的彈性回復(fù)而最終形成的壓痕深度為h，從而求出其硬度值。6高分子材料的蠕變及應(yīng)力松弛性能試驗(yàn)中，材料的形變隨時(shí)間增加而逐漸增大的現(xiàn)象是蠕變現(xiàn)象，試畫出線型高聚物在恒定應(yīng)力下和除去應(yīng)力后

13、的形變時(shí)間曲線。并說明曲線上四個(gè)階段的特點(diǎn)。答：線型高聚物在恒定應(yīng)力下和除去應(yīng)力后的形變時(shí)間曲線是課本第133頁圖6-21AB階段：普彈形變，這是分子鏈內(nèi)鍵長與鍵角的改變所引起的形變，這種形變是瞬時(shí)發(fā)生的，形變量很小，彈性模量很大，是可逆形變BC階段：高彈形變，是由于分子量構(gòu)象的改變引起的形變，這種形變需要一個(gè)松弛時(shí)間，形變量很大，彈性模量很小，是可逆形變CD階段：黏性形變，是由于分子鏈之間產(chǎn)生了相對滑動引起的形變，這種形變會隨時(shí)間無限發(fā)展，是不可逆形變DE階段：永久形變，是由于黏性流動的不可逆形變造成的7在高分子材料的力學(xué)性能試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)材料會產(chǎn)生應(yīng)力松弛和蠕變現(xiàn)象，論述在高分子材料在蠕變及

14、應(yīng)力松弛性能試驗(yàn)中的影響因素。答： 高分子材料在蠕變及應(yīng)力松弛性能試驗(yàn)中的影響因素： 溫度 溫度越高，蠕變和應(yīng)力松弛速率越大，蠕變值和應(yīng)力松弛值也越大。但對硫化橡膠這類交聯(lián)高聚物，溫度升高一定值時(shí)其蠕變和應(yīng)力松弛速率顯著降低，蠕變值和應(yīng)力松弛值也變化很小。 壓力 增大壓力可以使材料的自由體積減少 聚合物分子量 黏性與高聚物的熔融黏度密切相關(guān)，而熔融黏度又與分子量有關(guān)。當(dāng)分子量較小時(shí)，熔融黏度與分子量成正比；分子量足夠大時(shí)，熔融黏度與分子量的3.43.5次冪成正比。 交聯(lián)狀態(tài) 不同的交聯(lián)網(wǎng)，其蠕變和應(yīng)力松弛不相同，隨著交聯(lián)度的提高，蠕變速率明顯下降。 共聚和增塑作用 改變了高聚物的玻璃化溫度，是蠕變和應(yīng)力松弛曲線在溫度軸方向產(chǎn)生平移。 結(jié)晶化 結(jié)晶度不高也能大大減少蠕變或應(yīng)力松弛。 聚合物分子結(jié)構(gòu) 8敘述毛細(xì)管法測定高聚物的熔點(diǎn)的原理和主要影響因素。答：（1）原理