(完整word版)高分子物理試題

6．高分子的基本運動是（B）。A．整鏈運動B．鏈段運動C．鏈節(jié)運動7．下列一組高聚物分子中，柔性最大的是（A）。A.聚氯丁二烯 B.聚氯乙烯C.聚苯乙烯下列一組高聚物中，最容易結(jié)晶的是（A）.A.聚對苯二甲酸乙二酯B.聚鄰苯二甲酸乙二酯C.聚間苯二甲酸乙二酯4．模擬線性聚合物的蠕變?nèi)^程可采用（C）模型。A.Maxwell B.Kelvin C.四元件在半晶態(tài)聚合物中，發(fā)生下列轉(zhuǎn)變時，判別熵值變大的是（A）。（1）熔融（2）拉伸取向（3）結(jié)晶（4）高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)下列一組高聚物分子中，按分子 剛性的大小從小到大的順序（ADBFC）。A.聚甲醛；B.聚氯乙烯；C.聚苯乙烯；D.聚乙烯；F.聚苯醚7．.假塑性流體的特征是（B）。A．剪切增稠B．剪切變稀C．粘度僅與分子結(jié)構(gòu)和溫度有關(guān)熱力學(xué)上最穩(wěn)定的高分子晶體是（B）。A．球晶 B．伸直鏈晶體C．枝晶下列高聚物中，只發(fā)生溶脹而不能溶解的是（B）。A.高交聯(lián)酚醛樹脂；B.低交聯(lián)酚醛樹脂；C.聚甲基丙稀酸甲脂高分子-溶劑相互作用參數(shù)χ1（A）聚合物能溶解在所給定的溶劑中A.χ1<1/2 B.χ1>1/2 C. χ1=1/2判斷下列敘述中不正確的是（C）。A．結(jié)晶溫度越低，體系中晶核的密度越大，所得球晶越小；B．所有熱固性塑料都是非晶態(tài)高聚物；C．在注射成型中，高聚物受到一定的應(yīng)力場的作用，結(jié)果常常得到伸直鏈晶體。判斷下列敘述中不正確的是(C)。A．高聚物的取向狀態(tài)是熱力學(xué)上一種非平衡態(tài)；B．結(jié)晶高聚物中晶片的取向在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的；C．取向使材料的力學(xué)、光學(xué)、熱性能各向同性。關(guān)于高聚物和小分子物質(zhì)的區(qū)別，下列(D)說法正確⑴高聚物的力學(xué)性質(zhì)是固體彈性和液體粘性的綜合；⑵高聚物在溶劑中能表現(xiàn)出溶脹特性，并形成居于固體和液體的一系列中間體系；⑶高分子會出現(xiàn)高度的各向異性。A.⑴⑵對B.⑵⑶對C.⑴⑶對D.全對三、問答題：高分子具有柔順性的本質(zhì)是什么？簡要說明影響高分子鏈柔順性的因素主要有哪些？高分子鏈具有柔順性的原因在于它含有許多可以內(nèi)旋轉(zhuǎn)的鍵，根具熱力學(xué)熵增原理，自然界中一切過程都自發(fā)地朝熵增增大的方向發(fā)展。高分子鏈在無外力的作用下總是自發(fā)地取卷曲的形態(tài)，這就是高分子鏈柔性的實質(zhì)。影響因素主要有：1．主鏈的結(jié)構(gòu)；2．取代基;3．氫鍵;4．交聯(lián)。3．試用玻璃化轉(zhuǎn)變理論的自由體積理論解釋：冷卻速度越快，測得的Tg越高。對高聚物熔體進行冷卻時，聚合物的體積收縮要通過分子的構(gòu)象重排來實現(xiàn)，顯然需要時間。溫度高于Tg時，高聚物中的自由體積足以使鏈段自由運動，構(gòu)象重排瞬時即可完成，此時的體積為平衡體積。如連續(xù)冷卻，鏈段運動松弛時間將按指數(shù)規(guī)律增大，構(gòu)象重排速率降低，將跟不上冷卻速率，此時的體積總是大于該溫度下的平衡體積。舉例說明什么是蠕變、應(yīng)力松弛現(xiàn)象？蠕變是指材料一定的溫度下和遠低于該材料的斷裂強度的恒定應(yīng)力作用下，形變隨時間增大的現(xiàn)象。應(yīng)力松馳是在一定的溫度下，試樣維持恒定的應(yīng)變所需的應(yīng)力隨時間逐漸衰減的現(xiàn)象。高彈性有哪些特征？為什么聚合物具有高彈性？彈性模量小，而形變很大；2.形變需要時間；3.形變有熱效應(yīng)；橡膠是由線性長鏈分子組成的，由于熱運動，這種長鏈分子在不斷的改變著自己的形狀，因此在常溫下橡膠的長鏈分子處于卷曲狀態(tài)。卷曲分子的均方末端距比完全伸直的分子的均方末端距小100-1000倍，因此卷曲分子拉直就會顯示出形變量很大的特點。橡膠受到外力作用時，鏈段伸展，發(fā)生大形變。因是一熵減過程，所以不穩(wěn)定。熱運動會促使分子鏈回到卷曲狀態(tài)，此時如果受熱，則熱運動加劇，回縮力加大，足以抵抗使分子鏈伸展的外力而回縮。6．以結(jié)構(gòu)的觀點討論下列聚合物的結(jié)晶能力：聚乙烯、尼龍66、聚異丁烯高分子的結(jié)構(gòu)不同造成結(jié)晶能力的不同，影響結(jié)晶能力的因素有：鏈的對稱性越高結(jié)晶能力越強；鏈的規(guī)整性越好結(jié)晶能力越大；鏈的柔順性越好結(jié)晶能力越好；交聯(lián)、分子間力是影響高聚物的結(jié)晶能力；氫鍵有利于結(jié)晶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。聚乙烯對稱性最好，最易結(jié)晶；尼龍66，對稱性不如聚乙烯，但仍屬對稱結(jié)構(gòu)，還由于分子間可以形成氫鍵，使結(jié)晶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，可以結(jié)晶，聚異丁烯由于結(jié)構(gòu)不對稱，不易結(jié)晶。試述聚合物的溶解特點。一、選擇題(多選題，每題2分，共20分)下列相同分子量的聚合物，在相同條件下用稀溶液粘度法測得的特性粘數(shù)最大的為(D)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)線性聚合物5.下面有關(guān)玻璃化轉(zhuǎn)變的描述，正確的是(A,B,D,E)(A)聚合物玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變(B)鏈段由運動到凍結(jié)的轉(zhuǎn)變(C)分子鏈由凍結(jié)到運動的轉(zhuǎn)變(D)自由體積由隨溫度下降而減少到不隨溫度發(fā)生變化的轉(zhuǎn)變(E)鏈段由凍結(jié)到運動的轉(zhuǎn)變6．韌性聚合物單軸拉伸至屈服點時，可看到剪切帶現(xiàn)象，下列說法正確的是(B,C,D)。(A)與拉伸方向平行(B)有明顯的雙折射現(xiàn)象(C)分子鏈沿外力作用方向高度取向(D)剪切帶內(nèi)部沒有空隙7.聚合物加工中的擠出脹大(巴拉斯效應(yīng))現(xiàn)象是由于(C,D)(A)高分子熔體熱脹冷縮高彈形變的儲能超過克服粘滯阻力的流動能量時產(chǎn)生的不穩(wěn)定流動流動時有法向應(yīng)力差，由此產(chǎn)生的彈性形變在出口模后要回復(fù)高分子熔體在拉力下產(chǎn)生拉伸彈性形變，來不及完全松弛掉要回復(fù)9.粘彈性是高聚物的重要特征，在適當(dāng)外力作用下，(C)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)Tf以上二、判斷題(每題1.5分，共15分)1.聚丙烯分子鏈中碳－碳鍵是可以旋轉(zhuǎn)的，因此可以通過單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)使全同立構(gòu)聚丙烯轉(zhuǎn)變?yōu)殚g同立構(gòu)聚丙烯。()5.聚合物的取向態(tài)是一種熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。()7.應(yīng)力－應(yīng)變曲線下的面積，反映材料的拉伸斷裂韌性大小。8.WLF8.WLF方程的適用溫度范圍為Tg～Tg＋50℃。( )9.橡膠試樣快速拉伸，由于熵減小放熱等原因?qū)е聹囟壬摺?)10.高聚物的應(yīng)力松弛現(xiàn)象，就是隨時間的延長，應(yīng)力逐漸衰減到零的現(xiàn)象。( )四、計算題(每題5分，共15分)3.在一次拉伸實驗中，試樣夾具之間試樣的有效尺寸為：長 50mm、寬10mm、厚4mm，若試樣的楊氏模量為35MPa，問加負荷100N該試樣應(yīng)伸長多少。解：E=σ/ε,ε=(l-l0)/l0,σ=F/A0,σ=100/(4×10)=2.5Mpa,ε=σ/E=2.5/35=0.07143,l-l0=50×0.07143=3.57mm五、問答題(共35分)1.在用凝膠滲透色譜方法測定聚合物分子量時，假如沒有該聚合物的標(biāo)樣，但是有其它聚合物的標(biāo)樣，如何對所測聚合物的分子量進行普適標(biāo)定？需要知道哪些參數(shù)？(8分)參考答案：可以用其它聚合物標(biāo)樣來標(biāo)定所測聚合物的分子量。當(dāng)淋洗體積相同時，二者的特性粘數(shù)與分子量的乘積相等，即：log[η1]M1=log[η2]M2根據(jù)Mark-Houwink方程有：logM2根據(jù)Mark-Houwink方程有：logM21a11logM11+a21log1+a2K1K2所以需要知道被測聚合物和標(biāo)樣的K，a值(在GPC實驗所用的溶劑中)聚合物纖維熔融紡絲時，在拉伸和冷卻工序之后，通常還有一道熱定形工序，從高分子物理的角度談?wù)勗摴ば虻淖饔?。?分）參考答案：聚合物紡絲時，在拉伸過程中聚合物鏈產(chǎn)生取向，此時高分子整鏈和高分子鏈段都發(fā)生取向。但是，由于高分子取向是熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，在放置過程中聚合物鏈發(fā)生松弛，傾向于發(fā)生解取向。聚合物鏈段的長度遠小于整鏈長度，它的松弛時間也遠小于整鏈長度的松弛時間。因此在放置過程中，聚合物鏈段的松弛非常容易發(fā)生，導(dǎo)致聚合物纖維的外形發(fā)生變化。熱定形工序就是在一定溫度下使聚合物鏈段發(fā)生快速的解取向，使得聚合物纖維在放置和使用過程中不易發(fā)生變形。Whatisthetime-temperaturesuperpositionprinciple？Whatisthesignificanceoftheprinciple?（ 7分）參考答案：對同一個力學(xué)松弛現(xiàn)象，既可以在較高溫度下、較短時間內(nèi)觀察到，也可以在較低高溫度下、較長時間內(nèi)觀察到。因此，升高溫度與延長觀察時間對分子運動是等效的，對高聚物的粘彈行為也是等效的。借助轉(zhuǎn)換因子可將在某一溫度下測定的力學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)。影響聚合物力學(xué)內(nèi)耗的因素是什么？（12分）參考答案：內(nèi)耗的大小與高聚物本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)：分子鏈上沒有取代基，鏈段運動的內(nèi)摩擦阻力較小，內(nèi)耗較?。挥休^大或極性的側(cè)基，鏈段運動的內(nèi)摩擦阻力較大,內(nèi)耗較大;側(cè)基數(shù)目很多，內(nèi)耗就更大。內(nèi)耗受溫度影響較大：Tg以下，高聚物受外力作用形變很小，只有鍵長和鍵角變化，速度很快，幾乎跟得上應(yīng)力的變化，內(nèi)耗很??；溫度升高，向高彈態(tài)過渡，由于鏈段開始運動，而體系粘度還很大，鏈段運動時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，內(nèi)耗也大；溫度進一步升高，鏈段運動比較自由，內(nèi)耗就變小了，因