高等高分子物理學(xué)研究生各章節(jié)思考題

1、第一章高分子子單鏈凝聚態(tài)回答下列問(wèn)題：(1)高分子非晶凝聚態(tài)的特點(diǎn)是什么？何謂高分子單鏈凝聚態(tài)？?jī)烧咴诜肿渔溞螒B(tài)結(jié)構(gòu)方 面有何差異？一般高分子非晶態(tài)是線團(tuán)相互穿透的多鏈凝聚態(tài)， 是分子固體中非常獨(dú)特的一種分子凝 聚態(tài)。(在外場(chǎng)作用下?lián)駜?yōu)取向明顯，共混體系具有復(fù)雜的相結(jié)構(gòu)。)高分子單鏈凝聚態(tài)：由于鏈內(nèi)結(jié)構(gòu)單元之間存在范德華力，高分子鏈以打圈的形式存在, 最終塌縮成均方半徑很小的緊縮顆粒。多鏈凝聚態(tài)：高分子成高斯無(wú)規(guī)線團(tuán)狀，線團(tuán)分子彼此相互貫穿，小區(qū)域存在有序結(jié)構(gòu)。(2)研究高分子單鏈凝聚態(tài)的意義是什么？單鏈?zhǔn)欠窨赡苄纬赡蹜B(tài)；單鏈?zhǔn)欠窨赡芙Y(jié)晶；結(jié)晶動(dòng)力學(xué)：分子成核理論；折疊 鏈晶片究竟是規(guī)整折疊

2、還是無(wú)規(guī)折疊；單鏈分子究竟能產(chǎn)生多大的高彈形變；(3)如何得到高分子單鏈晶體？1)從極稀溶液制備：LB膜法;生物展開(kāi)技術(shù)；噴霧法;冷凍干燥2)微乳液聚合：?jiǎn)误w純度高；乳液滴尺寸小(數(shù)十nm)；每個(gè)液滴中只有一個(gè)引發(fā)劑分子(4)如何確定所得樣品是否屬于高分子單鏈晶體？1)外形與尺寸：POM觀察，多面體(規(guī)則外形)；透明；選區(qū)衍射可看到典型的電子衍射斑點(diǎn)；鏈垂直于基底，晶體厚約14nm (理論平衡值約36nm)2)耐電子輻射特性，經(jīng)大劑量電子輻射后，衍射并未消失，強(qiáng)度無(wú)明顯減弱。(5)如何得到高分子單鏈玻璃？PS:將其用不良溶劑溶解后噴霧在劈裂的云母片上可得到單鏈 PS玻璃。將PS極稀苯 溶液噴霧

3、在劈裂的云母片上，隨著溶劑揮發(fā)可得到單鏈PS玻璃。PS用 制射引發(fā)微乳液聚 合可得到。(6)單鏈高分子的DSC曲線有何特點(diǎn)？如何理解?酊& PS單第靖米尊的弗I津弁眼DSC理堀tj r 內(nèi)特點(diǎn)：在低拉力區(qū)，單分子鏈的拉力一一伸長(zhǎng)行為是完全的可逆彈性形變，應(yīng)力應(yīng)變曲線近 似直線，斜率很小，在高拉力區(qū)，曲線斜率突增。解釋：低拉力區(qū)屬嫡彈形變，單分子鏈高彈性屬嫡彈性，高拉力區(qū)，分子鏈被拉直，不再是 嫡彈形變，而是分子鏈構(gòu)象改變。(8)單鏈凝聚態(tài)向多鏈凝聚態(tài)的轉(zhuǎn)變?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)？有何特點(diǎn)? 必須在流動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)；很快，幾秒或幾分鐘；性能變化很明顯第二章聚合物-聚合物共混體系.解釋下列名詞：polymer all

4、oy高分子合金：兩種或兩種以上高聚物的混合物成為共混高聚物，不少共混高聚物可能兼具甚至超過(guò)組元高聚物的性能，恰如幾種金屬元素混合在一起產(chǎn)生優(yōu)于單一金屬性能的 合金一樣，因此被稱為高分子合金。miscibility and compatability混溶性：指分子量級(jí)上的混合，也認(rèn)為取得單相材料的預(yù)期性能所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為混溶，共混物性能介于組分性能之間，性能的調(diào)節(jié)范圍很寬。相容性：不一定是分子水平的混合，但組分之間有良好的粘結(jié)性能，共混物可能同時(shí)具 有組分的優(yōu)點(diǎn)，但不是其平均性能，而可能具有良好的綜合性能。binodal points and spinodal points and curves雙

5、節(jié)點(diǎn)：旋節(jié)點(diǎn)：LCST(lower critical solution temperature)and UCST(upper critical solution temerature) 下臨界溫度：當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)，體系完全混溶，而高于此溫度時(shí)，體系為部分混溶。上臨界溫度：當(dāng)超過(guò)此溫度時(shí)，體系完全混溶，為熱力學(xué)穩(wěn)定的均相體系，而低于此溫度時(shí)則為部分混溶，在一定的組成范圍內(nèi)產(chǎn)生相分離percoation threshold.回答下列問(wèn)題：(1)聚合物共混改性的好處有哪些？舉例說(shuō)明。取長(zhǎng)補(bǔ)短，獲得綜合性能較為理想的材料；使用少量某聚合物作為另一種聚合物的改性劑，效果顯著橡膠，增韌塑料(PS/PVC+

6、1020% 膠)；改善加工性能，PIA/PPS(聚酰亞胺/聚苯硫醴)；可滿足特殊需要，如阻燃型，優(yōu)異裝飾性，自潤(rùn)滑，導(dǎo)電性等；在保證使用要求下降低成本，PA, PC, PPO/PE(2)怎樣判斷一種高聚物-高聚物共混物是均相體系還是兩相體系？共溶劑法：即采用一種能分別的單獨(dú)的溶解兩種聚合物的溶劑，稱為共溶劑，將 兩種聚合物按1:1的質(zhì)量以比較低或中等濃度溶解，在一定溫度下放置數(shù)天，如果 體系始終保持均一的溶液狀態(tài)，則可判斷為混溶體系。光學(xué)透明性測(cè)定：兩種無(wú)定形的高分子的混溶體系是光學(xué)透明的，而不混溶的共 混體系由于存在兩個(gè)相區(qū)，只要兩個(gè)相區(qū)的折光指數(shù)不同，入射光將在兩相間的界 面處被散射而呈現(xiàn)

7、渾濁或不透明。試驗(yàn)方法一般是制成薄膜，將薄膜用能夠控溫的 光學(xué)顯微鏡觀察，以透明或不透明就可以判定是混溶還是不混溶。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：用熱分析法，如 DMA、DSC、DDA等方法測(cè)定體系的Tg,看 它是否有2個(gè)或更多個(gè)Tg,若是體系存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的 Tg,則體系不混溶。其他測(cè)定方法：用掃描或透射電鏡觀察體系形態(tài)或運(yùn)用其他方法如非輻射能量轉(zhuǎn) 移熒光光譜法，小角中子散射，核磁共振。(3)混溶和不混溶高聚物-高聚物共混物各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？舉出一到兩種混溶高聚物體系, 并說(shuō)明其特點(diǎn)。(4)怎樣獲得高聚物-高聚物共混物的相圖？分析實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源。濁點(diǎn)法：從充分混合的混合物中制取薄膜并用顯微鏡觀察，只要兩

8、種高分子的折光指數(shù)有足夠的差別，就可以觀察到相分離。因此給定一確定的組成，使之混溶，此時(shí)應(yīng)為透 明。逐漸改變溫度到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生分相， 記錄開(kāi)始觀察到的渾濁的溫度， 便得到一 個(gè)濁點(diǎn)()，繼續(xù)改變溫度使其超過(guò)濁點(diǎn)幾度，然后逆轉(zhuǎn)變溫度方向，再次記錄渾濁開(kāi) 始消失的溫度。取升溫和降溫所觀察到的轉(zhuǎn)變溫度的平均值，則為這一組下的濁點(diǎn)溫度， 連成曲線則為濁點(diǎn)曲線，它表示的是兩相平衡共存的條件。利用濁點(diǎn)法來(lái)確定相圖的實(shí)驗(yàn)方法主要有兩個(gè)誤差： 一是高聚物粘度大，相分離有一個(gè) 松弛的過(guò)程，因此相分離不可能瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)，總是有一個(gè)滯后；二是發(fā)生相分離的小簇必 須增長(zhǎng)到一定尺寸才能造成足夠的折射差率而散射可見(jiàn)光，從

9、而給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)誤差。(5)在共混體系的亞穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)，相分離機(jī)理有什么不同？試述下列兩種相分離機(jī)理：(a) nucleation and growth； (b) spinodal decompositiorb1) 成核與增長(zhǎng)：當(dāng)混合物的組分處于亞穩(wěn)定區(qū)時(shí)，可以看到大幅度的組分漲落才伴 隨著混合自由能的下降，而在這之前的小幅度組分漲落由于兩條曲線的曲率為正， 則需要隨之以自由能升高，因此體系需要稍微活化才會(huì)發(fā)生相分離，活化可以是由 于振動(dòng)、雜質(zhì)或過(guò)冷等產(chǎn)生，但是越過(guò)了這一熱力學(xué)位壘則組分。(6)從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，相圖上的臨界溫度滿足什么條件?3 Gm3-(7)在熱力學(xué)上，聚合物-聚合物共混體系的雙結(jié)點(diǎn)、旋節(jié)點(diǎn)和臨界點(diǎn)滿足什么條件？完全 混溶體系的熱力學(xué)判據(jù)是什么？2雙節(jié)點(diǎn)：包0旋節(jié)點(diǎn)：GM 02臨界點(diǎn)：3 Gm