高分子物理課后習(xí)題答題韓哲文

1、高分子科學(xué)教程一高分子物理部分第7章聚合物的結(jié)構(gòu) P235.簡(jiǎn)述聚合物的結(jié)構(gòu)層次答：高分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容可分為鏈結(jié)構(gòu)與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)兩個(gè)組成部分。鏈結(jié)構(gòu)又分為近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。近程結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造與構(gòu)型，構(gòu)造是指鏈中原子的種類 和排列、取代基和端基的種類、單體單元的排列順序、支鏈的類型和長(zhǎng)度等。構(gòu) 型是指某一原子的取代基在空間的排列。近程結(jié)構(gòu)屬于化學(xué)結(jié)構(gòu)，又稱一級(jí)結(jié)構(gòu)。 遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)包括分子的大小與形態(tài)、鏈的柔順性及分子在各種環(huán)境中所采取的構(gòu) 象。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)又稱二級(jí)結(jié)構(gòu)。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指高分子材料整體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 包括 晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)以及織態(tài)結(jié)構(gòu)。前四者是描述 高分子聚集體中的分子

2、之間是如何堆砌的， 又稱三級(jí)結(jié)構(gòu)。織態(tài)結(jié)構(gòu)則屬于更高 級(jí)的結(jié)構(gòu)。.寫出聚異戊二稀的各種可能的構(gòu)型和名稱（只考慮頭一尾鍵接方式）。解：（1） 1, 2 聚合：全同立構(gòu)1, 2聚異戊二??；間同立構(gòu)1, 2聚異 戊二稀；無規(guī)立構(gòu)1, 2 聚異戊二稀。（2） 3, 4 聚合：全同（問同，無規(guī)） 立構(gòu)聚3, 4聚異戊二稀。（3） 1, 4聚合：順式（反式）1, 4 聚異戊二稀。 注意：一般來說，順式、反式聚合都是在特定的催化劑下進(jìn)行的，當(dāng)催化劑一定 時(shí)，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)就一定，所以不存在無規(guī)的幾何異構(gòu)體。.高分子的構(gòu)型和構(gòu)象有什么不同？等規(guī)聚丙烯晶體中的螺旋鏈屬于構(gòu)型范疇 還是構(gòu)象范疇？如果聚丙烯的規(guī)整度不高，

3、 能否通過單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)來改變構(gòu)象而提 高其規(guī)整度？為什么？答：高分子的構(gòu)型是指分子中由化學(xué)健固定的原子在空間的幾何排列； 高分 子的構(gòu)象是指由于單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)。 高分子的構(gòu)型屬 于高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)；而高分子的構(gòu)象屬于高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。等規(guī)聚丙烯晶體中的螺旋鏈?zhǔn)峭ㄟ^單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)形成的而由晶格固定的形態(tài)， 當(dāng)晶體受熱融化后，螺旋鏈會(huì)發(fā)生變化，因此屬于構(gòu)象范疇。聚丙烯的規(guī)整度不高，不能通過單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)來改變其構(gòu)象而提高其規(guī)整度， 因?yàn)橐?guī)整度是由構(gòu)型決定的，因此要改變規(guī)整度，必須通過化學(xué)健的斷裂和重組。.試從分子結(jié)構(gòu)分析比較下列各組聚合物的柔順性大小： （1）聚乙烯，聚丙烯， 聚

4、丙烯月青；（2）聚氯乙稀，1,4聚2氯丁二烯，1, 4聚丁二烯；（3）聚苯， 聚苯醴，聚環(huán)氧戊烷；（4）聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。解：（1）聚乙烯 聚丙烯 聚丙烯月青（2） 1, 4聚丁二烯 聚1, 4聚2氯 丁二烯 氯乙??；（3）聚環(huán)氧戊烷 聚苯醴 聚苯；（4）聚偏二氯乙烯 聚氯乙烯。.分別敘述球晶和單晶的形成條件和特點(diǎn)。答：當(dāng)結(jié)晶性的聚合物從濃溶液中析出， 或從熔體冷卻結(jié)晶時(shí)，在不存在應(yīng) 力或流動(dòng)的情況下，都傾向于生成球晶。而單晶一般是在極稀的溶液中緩慢結(jié)晶 時(shí)生成。球晶的外形呈球形，在球晶中分子鏈通常總是沿垂直于半徑的方向排列的， 在偏光顯微鏡的兩正交偏整器之間，球晶呈現(xiàn)特有的黑十字（即M

5、altese Cross）消光圖像。單晶則是一種薄片狀晶體，在單晶中分子的取向與片狀單晶的表面相垂直。其X-射線衍射圖案由規(guī)則排列的衍射點(diǎn)組成。.試比較聚乙烯、脂肪族聚酰胺和脂肪族聚酯這三類結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)大小。答：脂肪族聚酰胺的熔點(diǎn)最高；脂肪族聚酯的熔點(diǎn)最低；聚乙烯的熔點(diǎn)介于 兩者之間。這是因?yàn)榫埘０返姆肿又g有氫鍵形成； 而聚酯中酯鍵的存在增加了 分子的柔性。.簡(jiǎn)述兩種測(cè)量結(jié)晶聚合物結(jié)晶度的方法。為什么同一結(jié)晶聚合物試樣用不同 的方法測(cè)得的結(jié)晶度數(shù)值是不相同的?答：密度法和DSC法均可用來測(cè)定結(jié)晶度。其中密度法是根據(jù)晶區(qū)和非晶 區(qū)比度上的差別來計(jì)算結(jié)晶度的，在測(cè)得晶區(qū)、非晶區(qū)和樣品的密度

6、久、%、* 之后，按下式計(jì)算結(jié)晶度：視差掃描量熱法是根據(jù)結(jié)晶聚合物在熔融過程中吸收的熱量來測(cè)定其結(jié)晶度的。如果待測(cè)樣品的熔融熱始為&Hm,完全結(jié)晶的聚合物的熔融熱始為“：， 則按下式計(jì)算用重量分?jǐn)?shù)表示的結(jié)晶度:.HmfW =m 100%Hm結(jié)晶度的概念雖然很明確，但由于高聚物的晶區(qū)與非晶區(qū)的界限并不明確，在同一聚合物樣品中，同時(shí)存在著不同程度的有序狀態(tài)，這自然要給準(zhǔn)確確定結(jié) 品部分的含量帶來困難，由于各種測(cè)定測(cè)定結(jié)晶度的方法涉及不同的有序狀態(tài)， 或者說，各種方法對(duì)晶區(qū)和非晶區(qū)的理解不同。 因此同一結(jié)晶聚合物試樣用不同 的方法測(cè)得的結(jié)晶度數(shù)值是不相同的。.何謂聚合物的取向？取向?qū)酆衔锏男阅苡泻?/p>

7、影響？如何測(cè)定聚合物的取向 度？答：聚合物在外力作用下，分子鏈、鏈段和結(jié)晶聚合物中的晶粒等結(jié)構(gòu)單元 沿著外力方向擇優(yōu)排列，稱為取向。聚合物沿取向方向的拉伸強(qiáng)度、模量、沖擊強(qiáng)度都顯著增加，而與取向方向 垂直的方向上則降低。取向高分子材料發(fā)生光的雙折射現(xiàn)象。 取向通常還使材料 的玻璃化溫度升高，對(duì)結(jié)晶性的高聚物，則密度和結(jié)晶度也會(huì)升高，因而提高了 高分子材料的使用溫度。.何謂聚合物液晶？聚合物液晶分為哪幾類？答：能夠形成液晶態(tài)的聚合物稱為聚合物液晶。根據(jù)液晶基元在高分子鏈中 的位置，可以將聚合物液晶分為主鏈型液晶和側(cè)鏈型液晶兩類第8章聚合物的分子運(yùn)動(dòng)P255.筒迷聚合物的分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：答:象合物的

8、分廣運(yùn)動(dòng)的恃點(diǎn)是：運(yùn)動(dòng)單元的多重性工聚合物的運(yùn)動(dòng)單元可以是伸基、支轄、鏈節(jié)、銷:段和整個(gè)分 等.高分熱運(yùn)動(dòng)是個(gè)松弛過程！在定的外界條件下，聚合物從種平衡狀態(tài)通 過他運(yùn)動(dòng)達(dá)到與外界條件相適應(yīng)的新的平衡態(tài)，這個(gè)過程不是瞬間完成的，需要定 的時(shí)他高分熱運(yùn)動(dòng)。溫度有大I隨卷溫度的升高，高分廣然運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間縮短.試用自由體積理論解釋奧合物的玻璃化羈變根據(jù)自由體積理論,淞體域冏體物琥的體積是由兩部分組成的士 部分是被 分子占據(jù)的體積.稱為已占體積,另 部分心未被白掂的以“孔穴”形式分散于施個(gè) 物質(zhì)之中的自由體枳.正腰之于白由體積的存在.分子鏈才可能通過轉(zhuǎn)動(dòng)和位移而調(diào) 整構(gòu)象口門由體積理論認(rèn)為，當(dāng)高聚物冷

9、卻時(shí)，起先門電體職注漸戒少.到某 溫度 時(shí)，自由體積將達(dá)到最低值,這時(shí)高聚物進(jìn)入破端態(tài)0在坡端態(tài)下,由于慌段運(yùn)動(dòng)被 源站.門第體積也陂準(zhǔn)結(jié)，井保持恒定倩，因此，對(duì)任何高器物,坡璃化溫度就是 白山體積這到某臨抖值時(shí)的溫度.高聚物的玻璃態(tài)可視為等11由體積狀態(tài).何謂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度？簡(jiǎn)述一種利星聚合物璉璃化溫度的方法.答：聚合物玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變稱為液硝化轉(zhuǎn)變,對(duì)應(yīng)的豺變溫度為玻璃 化轉(zhuǎn)變祗度;液嘯化轉(zhuǎn)變溫度可以用膨脹計(jì)法測(cè)定，即仃接測(cè)早高聚物的體積或比容隨溫度的 變化.從體積或比容對(duì)狙度曲線兩蛤的直瘦部分外推，其交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度作為乙：也可以用史熱分析測(cè)吊其從本原理是在等速升溫的條件下，連續(xù)利

10、定能測(cè)試 樣與惰性虛準(zhǔn)物之川的溫度至并以dT對(duì)試樣T作圖，叩與差熱曲線.曲線上出 現(xiàn) 多階，臺(tái)階處所對(duì)應(yīng)的溫度即為4,試從分子運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)點(diǎn)說明非晶聚合物的三種力學(xué)狀態(tài)和兩種轉(zhuǎn)變等：在玻病態(tài)下（TTj，鏈段可以通過單進(jìn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和鏈段的 運(yùn)動(dòng)不斷地改變構(gòu)象，但性個(gè)分不能運(yùn)動(dòng)。當(dāng)受到外力時(shí)，分r鏈可以從蜷曲狀態(tài) 變?yōu)樯熘顟B(tài)，因而可發(fā)生較大形變。溫度繼續(xù)升高整個(gè)分r鏈也開始運(yùn)動(dòng)，聚合物進(jìn)入粘流態(tài)。這時(shí)高聚 物在外力作用下便發(fā)生粘性流動(dòng)，它是根個(gè)分r鏈互相滑動(dòng)的宏觀&現(xiàn)。外力除去后, 形變不能自發(fā)回復(fù)。玻璃化轉(zhuǎn)變就是鏈段由運(yùn)動(dòng)到凍結(jié)的轉(zhuǎn)變：流動(dòng)轉(zhuǎn)變是性個(gè)分:鏈由凍結(jié)到運(yùn)動(dòng) 的轉(zhuǎn)變。5.試解釋下列各組聚合

11、物玻璃化溫度差異的原因（1）聚乙烯（約150K）和聚丙烯（約250K）：（2）聚氯乙稀（354D 和聚偏二氯乙烯（227D：（3）聚丙烯酸甲酯（約280K）和聚丙烯酸乙酯（249D：（4）順式1.4-聚丁二烯（165K）和1.2-聚丁二烯（全同269K）答：（1）聚乙烯主鏈上不帶側(cè)基,推進(jìn)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘低，聚丙烯帶有側(cè)基（-CH3）.分廣內(nèi)旋轉(zhuǎn)位阻增加，Tg升高。（2）聚氯乙烯是單取代，分極性大，分廣間作用力強(qiáng),內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難：而聚偏氯 乙烯是對(duì)稱雙取代，分極性減小，主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)位皇降低，Tg下降。（3）由于聚丙端酸酯類的側(cè)基是柔性的,側(cè)基越大，則柔性也越大,故前者” 高.M：.昭hW* ,松單=/技

12、一.4-3力期人第9章高分子溶液P287.試述聚合物的溶解特點(diǎn)答：聚合物的溶解過程一般比較緩慢，需經(jīng)歷溶脹和溶解兩個(gè)階段，先是 溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高聚物體積膨脹，稱為“溶脹”。然后才是高分子均勻分散在溶劑中，形成完全溶解的分子分散的均相體系。 但交聯(lián)聚合物只能溶 脹，不能溶解。分子量大的聚合物溶解度小，分子量小的溶解度大。非晶態(tài)聚合物容易溶解，晶態(tài)聚合物的溶解則要困難得多.何謂溶度參數(shù)？簡(jiǎn)述一種測(cè)定聚合物溶度參數(shù)的方法答：溶度參數(shù)定義為內(nèi)聚能密度的平方根。溶度參數(shù)可用平衡溶脹法(溶脹度法)測(cè)定，即將交聯(lián)高聚物置于一系列溶 度參數(shù)不同的溶劑中，在一定溫度下測(cè)其平衡溶脹比Q,然后用Q對(duì)溶劑

13、的溶度 參數(shù)作圖，其中Q的極大值所對(duì)應(yīng)的溶劑的溶度參數(shù)作為聚合物的溶度參數(shù)。. Huggins參數(shù)的物理意義是什么？它與高分子溶液的溶劑性質(zhì)和溫度有什么 關(guān)系？答：Huggins參數(shù)反映高分子與溶劑混合時(shí)作用能的變化。乙KT表示將一個(gè)溶劑分子放到高聚物中去時(shí)所引起的能量變化。Huggins參數(shù)與溶劑性質(zhì)和溫度的關(guān)系是：1當(dāng)：T8時(shí)，乙1,溶劑為聚合物的良溶劑；21T= 8時(shí)，4=1,溶劑為聚合物的9溶劑；21T 8時(shí)，溶劑為聚合物的劣溶劑。2.何謂日條件？簡(jiǎn)述一種測(cè)定日溫度的方法。答：聚合物溶液的過量化學(xué)位叫二。時(shí)的條件稱為8條件。日條件下，高 分子鏈段之間以及高分子鏈段與溶劑之間的相互作用能

14、相等，高分子處于無擾狀日溫度可用膜滲透壓法測(cè)定：即用膜滲透壓法測(cè)定一系列不同溫度下高分子 溶液的第二維利系數(shù)A2,用A2對(duì)T作圖，得一曲線，此曲線與 A2=0的直線的 交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度即是日溫度。.在25t時(shí)將10.摩爾的聚甲級(jí)丙烯酸甲酯(Mn=105, P=1.20g/cm3)溶于150g氯仿(P=1.49g/cm3)中，試計(jì)算混合嫡 叫,混合熱&Hm和混合自由能AGm。已知：匕=0.377。5 .105 10解：PMMA : n2 =10 mol , V2 =0.83331.2氯仿： n1 =252_ = 1.255m o V1 = 150 =10Q6711119.51.490.8330.

15、833 100.6711100.6711= 0.0082, V1 =0.99180.833 100.6711Sm =R n11n V1 n2 lnV2-8.314 1.2551n 0.992 10,In 0.008= 8.42 10/J/K：Hm = RT 1n1V2= 8.314 298.15 0.377 1.255 0.008=9.383JGm = ：Hm -T Sm _2= 9.383-298.15 8.42 10= 15.7 J6.測(cè)定數(shù)均分子量和重均分子量分別有哪些主要方法？它們測(cè)量的分子量范圍通常是多少？答：測(cè)定數(shù)均分子量的方法有：端基分析法：上限為3M104 (2M04)沸點(diǎn)升高

16、和冰點(diǎn)下降法：上限可達(dá) 3 104測(cè)定重均分子量的主要方法有：光散射法：測(cè)定范圍為104 107蒸汽壓(氣相)滲透法：上限為3M104,下限 可到40;膜滲透壓法：測(cè)定范圍為1041.5 106GPC可同時(shí)測(cè)得數(shù)均和重均分子量7.用光散射法測(cè)定某聚合物試樣的分子量和第二維利系數(shù)。已知：該聚合物在25 C的丁酮溶液中無內(nèi)干涉效應(yīng)，測(cè)得的散射光強(qiáng)數(shù)據(jù)如下:C黑103 （克/厘米3）0.71.42.22.9I90 （相對(duì)標(biāo)度）24374652用苯作標(biāo)準(zhǔn)，I9o（苯）=15, % （苯）=4.85x10,厘米，n（苯）= 1.4979,（丁酮）=1.3761, dn/dc =0.230毫升/克，波長(zhǎng)九

17、=436納米，計(jì)算此試樣的重均分子量和第二維利系數(shù)。解:KC 12R90M2A2CN42二 n：C4 3.142 1.37612 0.232cm3g6.02 父 1023 父(436父10，4 /mol ” = 1.816 10cm2 mol g -20.000020.0.000015.0.000010.0.000005.C KY=0.00000699558+0.00408XR=0.99978I 90I90苯尺90（苯）,n苯0.0000004-0.0000.0010.0020.0030.004=. 4.85 10, 151.3761 ；21.4979C (g/cm3)KC_ _ _51= 0

18、.27 10 190(cm )2R90C-0.3363 I 90Mw :266.99558 10一 一 5= 1.43 100.00408a 32A2 = =2.04 10 cm mol/g8.用稀溶液粘度法測(cè)定聚苯乙烯試樣的分子量,溫度為30 C,溶劑為苯。溶t0為106.8秒，溶液流出時(shí)間t為液濃度為2.75 10%/ml ,純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間為166.0秒，已知該條件下的 MHSJ程為刃= 0.99 10-Mn,式子工= + kV2C C和三 =“P2C中的k和P之和為1/2 ,計(jì)算此試樣的粘均分子量。解：C =2.75 lOg/ml =2.75 10,g/dlk -=-2,12 sp-l

19、n r一 C其中：r = L =！660 =1.5543t0106.8sp = r -1 =0.5543 sp I, _ 2 0.55431In 1.554352.75 10100= 1.73 102 =173(dl /g):L KM a =0.99 10 2 M 0.74 =1730.74lg M =4.2424 lg M =5.733M =5.41 1059.用凝膠滲透色譜法測(cè)定聚合物分子量為什么要用標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定？若進(jìn)行普適 標(biāo)定，需知道標(biāo)樣和試樣的哪些參數(shù)？答：用凝膠滲透色譜法測(cè)定聚合物分子量依據(jù)的原理是：ln M = A - BVe其中A、B為常數(shù)，其值與溶質(zhì)、溶劑、溫度、載體及儀器結(jié)

20、構(gòu)有關(guān)，因此, 在測(cè)定分子量之前，必須用已知分子量的標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定，以得到特定條件下的A、 B值。若要進(jìn)行普適標(biāo)定，需知道標(biāo)樣白分子量，標(biāo)樣和待測(cè)樣品的MHS方程中的常數(shù)K、a的值。第10章聚合物的力學(xué)性能P3181.解釋下列名詞：柔量；理想網(wǎng)絡(luò)；松弛時(shí)間；時(shí)溫等效；零切粘度；銀紋； 脆性斷裂；滯后環(huán)。答：(1)柔量：模量的倒數(shù)稱為柔量，可用來表示形變的難易程度。(2)理想網(wǎng)絡(luò)：每個(gè)交聯(lián)點(diǎn)由四個(gè)鏈組成，交聯(lián)點(diǎn)是無規(guī)分布的；兩交聯(lián) 點(diǎn)之間的鏈一網(wǎng)鏈?zhǔn)歉咚规?，其末端距符合高斯分布；由這些高斯鏈組成的各向 同性的交聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)象總數(shù)是各個(gè)單獨(dú)網(wǎng)鏈的構(gòu)象數(shù)的乘積，也就是網(wǎng)絡(luò)的嫡是各 個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈的嫡的總和；交聯(lián)

21、網(wǎng)中的交聯(lián)點(diǎn)在形變前和形變后都是固定在其平均位 置上的，形變時(shí)，這些交聯(lián)點(diǎn)按與橡膠試樣的宏觀變形相同的比例移動(dòng)，即符合所謂“仿射”變形的假定。(3)松弛時(shí)間譜：由于高分子運(yùn)動(dòng)單元的多重性，其運(yùn)動(dòng)單元的大小不同， 相應(yīng)的松弛時(shí)間的長(zhǎng)短也不一致，短的可以幾秒鐘，長(zhǎng)的可達(dá)幾天、甚至幾年。 松弛時(shí)間的分布是很寬的，在一定范圍內(nèi)可以認(rèn)為是一個(gè)連續(xù)的分布， 稱為松弛 時(shí)間譜。(4)時(shí)溫等效：同一個(gè)力學(xué)松弛現(xiàn)象，既可以在較高的溫度下，在較短的 時(shí)間內(nèi)觀察到，也可以在較低的溫度下，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)觀察到。因此，升高溫 度與延長(zhǎng)觀察時(shí)間對(duì)分子運(yùn)動(dòng)是等效的， 對(duì)高聚物的粘彈行為也是等效的，這個(gè) 等效性可以借助于一個(gè)

22、轉(zhuǎn)換因子 擊來實(shí)現(xiàn)，即借助于轉(zhuǎn)換因子可以將在某一溫 度下測(cè)定的力學(xué)數(shù)據(jù)變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)，這就是時(shí)溫等效。(5)零剪切粘度：即剪切速率趨近于零的粘度。(6)銀紋：某些聚合物在受到拉伸應(yīng)力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多微小的裂紋，這些 裂紋由于光的折射，看上去是發(fā)亮的，所以稱為銀紋。(7)脆性斷裂：在材料出現(xiàn)屈服之前發(fā)生的斷裂。(8)滯后環(huán)：由橡膠的拉伸一壓縮循環(huán)的應(yīng)力應(yīng)變曲線所構(gòu)成的閉合的曲 線常稱為“滯后圈”。.試述橡膠的熱力學(xué)方程的意義，并解釋其拉伸過程中的放熱效應(yīng)和具有負(fù)的 膨脹系數(shù)。 S、答：橡膠的熱力學(xué)方程是f = 上 -T ,其物理意義是：橡膠的】4,v3兒張力是由于形變時(shí)內(nèi)能發(fā)生變化和嫡發(fā)

23、生變化所引起的因?yàn)橄鹉z的高彈形變是可回復(fù)的，即其形變過程是可逆的。根據(jù)恒溫可逆過 程dQ=TdS,而橡膠在拉伸過程中的嫡變是減小的，故 dQ0,則dl 0, 即體系受熱升溫時(shí)，橡膠收縮，故其具有負(fù)的膨脹系數(shù)。.試舉例說明聚合物的蠕變、應(yīng)力松弛、滯后及內(nèi)耗及其對(duì)高分子材料的使用 存在的利弊。答：蠕變就是指一定的溫度和較小的恒定外力作用下，材料的形變隨時(shí)間的 增加而逐漸增大的現(xiàn)象，對(duì)于工程塑料，要求蠕變?cè)叫≡胶谩?duì)于蠕變較嚴(yán)重的 材料，使用時(shí)需采取必要補(bǔ)救措施。如硬 PVC有良好的抗腐蝕性能，可以用于 加工化工管道、容器或塔等設(shè)備，但它容易蠕變，使用時(shí)必須增加支架以防止蠕 變。聚四氟乙烯是塑料中摩

24、擦系數(shù)最小的， 由于其蠕變現(xiàn)象嚴(yán)重，卻是很好的密 封材料。所謂應(yīng)力松弛，就是在恒定溫度和形變保持不變的情況下， 高聚物內(nèi)部的應(yīng) 力隨時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。高分子材料在交變應(yīng)力作用下，形變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象稱為滯后。高分子材料在交變應(yīng)力作用下，如果形變的變化落后于應(yīng)力的變化，發(fā)生滯 后現(xiàn)象，則每一循環(huán)變化中就要消耗功，稱為力學(xué)損耗，有時(shí)也稱為內(nèi)耗。研究高分子的力學(xué)損耗有重要的實(shí)際意義。 例如，對(duì)于在交變應(yīng)力作用下進(jìn) 行工作的輪胎和傳動(dòng)帶等橡膠制品來說， 希望內(nèi)耗越小越好，這樣可以延長(zhǎng)使用 壽命。.試討論聚合物力學(xué)損耗對(duì)溫度與外力作用頻率的依賴關(guān)系。并舉例說明它們 在研究聚合物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系上的

25、應(yīng)用。答：在心以下，高聚物受外力作用形變很小，這種形變主要是由鍵長(zhǎng)和鍵 角的改變引起，速度很快，幾乎完全跟得上應(yīng)力的變化，很小，所以內(nèi)耗很小。 溫度升高，在向高彈態(tài)過渡時(shí)，由于鏈段開始運(yùn)動(dòng)，而體系的粘度還很大，鏈段 運(yùn)動(dòng)時(shí)受到摩擦阻力比較大，因此高彈形變顯著落后于應(yīng)力的變化，占較大，內(nèi) 耗也大。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，雖然形變大，但鏈段運(yùn)動(dòng)比較自由，內(nèi)耗也小了。 因此，在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)一個(gè)內(nèi)耗的極大值， 稱為內(nèi)耗峰。向粘流態(tài)過渡 時(shí)，由于分子之間相互滑移，因而內(nèi)耗急劇增加。頻率很低時(shí)，高分子的鏈段運(yùn)動(dòng)完全跟得上外力的變化，內(nèi)耗很小，高聚物表現(xiàn)出橡膠的高彈性；在頻率很高時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)完全跟不上外

26、力的變化， 內(nèi)耗也 很小，高聚物顯得剛性，表現(xiàn)出玻璃態(tài)的力學(xué)性質(zhì)。只有在中間區(qū)域，鏈段運(yùn)動(dòng) 跟不上外力的變化，內(nèi)耗在一定的頻率范圍內(nèi)將出現(xiàn)一個(gè)極大值， 這個(gè)區(qū)域中材 料的粘彈性表現(xiàn)得很明顯。.試討論提高高分子材料抗張強(qiáng)度及沖擊強(qiáng)度的途徑。答：提高高分子抗張強(qiáng)度的途徑有：(1)從高分子的結(jié)構(gòu)入手：在主鏈引入芳雜環(huán)；增加分子之間的相互作用； 交聯(lián)；增大聚合物的分子量等，都有利于提高抗張強(qiáng)度。(2)對(duì)于結(jié)晶性的聚合物，提高結(jié)晶度可以提高抗張強(qiáng)度。(3)通過取向(4)加入填料進(jìn)行增強(qiáng)(5)通過與高抗張強(qiáng)度的其它聚合物共混。提高聚合物沖擊強(qiáng)度的途徑有：提高聚合物的分子量；取向；適度交聯(lián)；增 塑；共混等。

27、一橡膠試樣在25 口C、應(yīng)力為1.5M106N/m2時(shí)的伸長(zhǎng)比為2.5,試計(jì)算：(1)每立方厘米中的網(wǎng)絡(luò)鏈數(shù)目，假定橡膠為理想網(wǎng)絡(luò)；(2)在25七伸長(zhǎng)比為1.5時(shí)所需要的力；(3)在100七伸長(zhǎng)比為2.5時(shí)所需的應(yīng)力。 TOC o 1-5 h z (11.5 106263No =二二1.558 10 /m1231kT 九1.38父10 M298.15父 2.5k M2.52 )= N0kT 九i = 1.558x1026 x1.38x10-3 x298.15x 1.5 = 6.76 105N/m21 = 1.558 x 1026 x 1.38 x 103 x 373.15x 2.5 -= 1.

28、88 1 06 N/m2一交聯(lián)聚合物的密度P25C為0.94 g cm，交聯(lián)點(diǎn)之間的平均分子量為28,000,試計(jì)算在25 P下將該聚合物拉伸至100%形變時(shí)的嫡值變化。解:S = -Nki .22-.2,2 Q3 i= nR 九 十 3 .0.94 106g/m33N33.57mol / m28000 g/mol_1221S = 一父33.57 父8.314父 4 + 3 i=279.1J/K m一交聯(lián)橡膠，未交聯(lián)前時(shí)分子量為 50萬，交聯(lián)后Mc為1萬，在25七時(shí)測(cè)得密度為1 gcm3,當(dāng)入為2時(shí)，試計(jì)算該交聯(lián)橡膠的楊氏模量。解:T =298.15K。二1 103 Kg/m3 = 106g / m3N0Rj； 2Mc) 1父 106 M 6.02 父101 104 g/mol23X:2父1父1041 50104= 5.78 1025/m3仃=NkT九一E dg d_ dtrd ； d -1 dr 2= NkT 1+ 1當(dāng)九=2 時(shí)，E =2.38父105 乂