《高分子物理》習(xí)題

第1章高分子鏈的結(jié)構(gòu)寫出聚氯丁二烯的各種可能構(gòu)型。構(gòu)型與構(gòu)象有何區(qū)別？聚丙烯分子鏈中碳－碳單鍵是可以旋轉(zhuǎn)的，通過(guò)單建的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是否可以使全同立構(gòu)的聚丙烯變?yōu)殚g同立構(gòu)的聚丙烯？為什么?為什么等規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯分子鏈在晶體中呈31螺旋構(gòu)象，而間規(guī)立構(gòu)聚氯乙稀分子鏈在晶體中呈平面鋸齒構(gòu)象？哪些參數(shù)可以表征高分子鏈的柔順性？如何表征？聚乙烯分子鏈上沒(méi)有側(cè)基，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能不大，柔順型好。該聚合物為什么室溫下為塑料而不是橡膠？從結(jié)構(gòu)出發(fā)，簡(jiǎn)述下列各組聚合物的性能差異：（1） 聚丙烯腈與碳纖維；（2）無(wú)規(guī)立構(gòu)聚丙烯與等規(guī)立構(gòu)聚丙烯；（3）順式聚1,4-異戊二烯（天然橡膠）與反式聚1,4-異戊二烯;（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯。某單烯類聚合物的聚合度為104，試估算分子鏈完全伸展時(shí)的長(zhǎng)度是其均方根末端距的多少倍？（假定該分子鏈為自內(nèi)旋轉(zhuǎn)鏈）。無(wú)規(guī)聚丙烯在環(huán)己烷或甲苯中、30C時(shí)測(cè)得的空間位阻參數(shù)（即剛性因子）c=1.76,試計(jì)算其等效自由連接鏈的鏈段長(zhǎng)度b（已知碳—碳鍵長(zhǎng)為0.154nm,鍵角為109.5。）。某聚苯乙烯試樣的分子量為416000,試計(jì)算其無(wú)擾鏈的均方末端距（已知特征Cn=12）。第2章聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)名詞解釋凝聚態(tài)：內(nèi)聚能密度：晶系：結(jié)晶度：取向：高分子合金的相容性：什么叫內(nèi)聚能密度？它與分子間作用力的關(guān)系如何？如何測(cè)定聚合物的內(nèi)聚能密度?聚合物在不同條件下結(jié)晶時(shí),可能得到哪幾種主要的結(jié)晶形態(tài)？各種結(jié)晶形態(tài)的特征是什么？測(cè)定聚合物結(jié)晶度的方法有哪兒種？簡(jiǎn)述其基本原理。不同方法測(cè)得的結(jié)晶度是否相同？為什么？高分子液晶的分子結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？根據(jù)分子排列有序性的不同,液晶可以分為哪幾種晶型？如何表征？簡(jiǎn)述液晶高分子的研究現(xiàn)狀，舉例說(shuō)明其應(yīng)用價(jià)值。取向度的測(cè)定方法有哪幾種？舉例說(shuō)明聚合物取向的實(shí)際意義。某結(jié)晶聚合物的注射制品中，靠近模具的皮層具有雙折射現(xiàn)象，而制品內(nèi)部用偏光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)有Maltese黑十字，并且越靠近制品芯部Maltese黑十字越大。試解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因。如果降低模具的溫度，皮層厚度將如何變化？采用“共聚”和“共混”方法進(jìn)行聚合物改性有何異同點(diǎn)？簡(jiǎn)述提高高分子合金相容性的手段。某一聚合物完全結(jié)晶時(shí)的密度為 0.936g/cmf，完全非晶態(tài)的密度為 0.854g/cm3，現(xiàn)知該聚合物的實(shí)際密度為0.900g/cmi3，試問(wèn)其體積結(jié)晶度為多少？已知聚乙烯晶體屬斜方晶系，其晶胞參數(shù) a=0.738nm,b=0.495nm，c=0.254nm。根據(jù)晶胞參數(shù)，驗(yàn)證聚乙烯分子鏈在晶體中為平面鋸齒形構(gòu)象；若聚乙烯無(wú)定形部分的密度pa=0.83g/cm3，試計(jì)算密度p=0.97p聚乙烯試樣的質(zhì)量結(jié)晶度。用聲波波傳播法測(cè)定拉伸滌綸纖維的取向度。若實(shí)驗(yàn)得到分子鏈在纖維軸方向的平均取向角B為30度，試問(wèn)該試樣的取向度為多少？第3章高分子溶液溶度參數(shù)的含義是什么？“溶度參數(shù)相近原則”判定溶劑對(duì)聚合物溶解能力的依據(jù)是什么？什么叫高分子B溶液？它與理想溶液有何區(qū)別？Flory—Huggins晶格模型理論推導(dǎo)高分子溶液混合熵時(shí)作了哪些假定？混合熱表達(dá)式中Huggins參數(shù)的物理意義是什么？什么叫排斥體積效應(yīng)？Flory—Huggins稀溶液理論較之晶格模型理論有何進(jìn)展？高分子合金相分離機(jī)理有哪兩種？比較其異同點(diǎn)。苯乙烯—丁二烯共聚物(3=16.7)難溶于戊烷(3=17.8)。若選用上述兩種溶劑的混合物，什么配比時(shí)對(duì)共聚物的溶解能力最佳？計(jì)算下列三種情況下溶液的混合熵，討論所得結(jié)果的意義。99X1012個(gè)小分子A與108個(gè)大分子B相混合(假定為理想溶液)99X1012個(gè)小分子A與108個(gè)大分子B相混合(設(shè)每個(gè)大分子“鏈段”數(shù)x=104)相混合(假定符合均勻場(chǎng)理論);99X1012個(gè)小分子A與1012個(gè)大分子B相混合。在20r將10—5mol聚甲基丙烯酸甲酯(Mn=105,p=1.20g/cm3)溶于179克氯仿(p=1.49g/cm3)中，試汁算溶液的混合熵、混合熱和混合自由能；(已知X1=0.377)假定共混體系中.兩組分聚合物(非極性或弱極性)的分子量不同但均為單分散的，xa/xB=r。試寫出計(jì)算臨界共混溫度和該溫度下組成關(guān)系的方程式，畫出r分別為小于1、等于1和大于1時(shí)，該體系的旋節(jié)線示意圖。第4章聚合物的分子量和分子量分布什么叫分子量微分布曲線和積分分布曲線？?jī)烧呷绾蜗嗷マD(zhuǎn)換？測(cè)定聚合物數(shù)均和重均分子量的方法有哪些？每種方法適用的分子量范圍如何？證明滲透壓測(cè)得的分子量為數(shù)均分子量。采用滲透壓測(cè)得試樣A和B的摩爾質(zhì)量分別為4.20X105g/mol和1.25X105g/mol，試計(jì)算A、B兩種試樣等質(zhì)量混合的數(shù)均分子量和重均分子量。35°C時(shí)，，環(huán)已烷為聚苯乙烯(無(wú)規(guī)立構(gòu))的B溶劑。現(xiàn)將300mg聚苯已烯(p=1.05g/cm3,Mn=1.5X105)于35C溶于環(huán)己烷中，試計(jì)算：⑴第二維利系數(shù)Az；(2)溶液的滲透壓。某聚苯乙烯試樣經(jīng)分級(jí)后得到 5個(gè)級(jí)分。用光散射法測(cè)定了各級(jí)分的重均分子量，用粘度法(22C、二氯乙烷溶劑)測(cè)定了各級(jí)分的特性粘度，結(jié)果如下所示：帀治xitr" 0.30S 1.55 40.0 56.8 157O.C405 OU22 138 1.42 2.7S試計(jì)算Mark—Houwink方程[n]=KM"中的兩個(gè)參數(shù)K和a。推導(dǎo)一點(diǎn)法測(cè)定特性粘度的公式：「]=—少池一ln3)n[]sp-，其中丫二K'/B(1+Y)C三醋酸纖維素一二甲基甲酰胺溶液的 Zimm圖如下所示。試計(jì)算該聚合物的分子量和旋轉(zhuǎn)半徑。 (入=5.461X10—1nm,n(DMF)=1.429)現(xiàn)有一超高分子量的聚乙烯試樣，欲采用GPC方法測(cè)定其分子量和分子量分布，試問(wèn)：能否選擇GPC法的常用溶劑THF?如果不行，應(yīng)該選用何種溶劑？常溫下能進(jìn)行測(cè)定嗎？為什么？如何計(jì)算該試樣的數(shù)均、重均和粘均分子量。第5章聚合物的轉(zhuǎn)變與松弛1?以分子運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)和分子間物理纏結(jié)概念說(shuō)明非晶態(tài)聚合物隨著溫度升高粘彈行為的4個(gè)區(qū)域?并討論分子量對(duì)應(yīng)力松弛模量一溫度曲線的影響規(guī)律。討論結(jié)晶、交聯(lián)聚合物的模量—溫度曲線和結(jié)晶度、交聯(lián)廢對(duì)曲線的影響規(guī)律。寫出四種測(cè)定聚合物玻璃化溫度的方法，簡(jiǎn)述其基本原理。不同實(shí)驗(yàn)方法所得結(jié)果是否相同？為什么？4?聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變是否是熱力學(xué)相變？為什么？5?試用玻璃化轉(zhuǎn)變的自由體積理論解釋：(1)非晶態(tài)聚合物冷卻時(shí)體積收縮速率發(fā)生變化；(2)速度愈快，測(cè)定的Tg值愈高。玻璃化轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)理論基本觀點(diǎn)是什么？聚合物晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶過(guò)程與小分子晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶過(guò)程有何差別 ？造成這些差別的原因是什么？測(cè)定聚合物結(jié)晶速度有哪些方法？簡(jiǎn)述其原理和主要步驟。比較下列各組聚合物的Tg高低并說(shuō)明理由；聚二甲基硅氧烷，順式聚1,4—丁二烯；⑵聚已二酸乙二醇酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚丙烯，聚4—甲基1—戊烯；聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。以結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)討論下列聚合物的結(jié)晶能力：聚乙烯、尼龍 66、聚異丁烯。均聚物A的熔點(diǎn)為200C,熔融熱為8374J/mol重復(fù)單元。如果在結(jié)晶的AB無(wú)規(guī)共聚物中，單體B不能進(jìn)入晶格，試預(yù)測(cè)含單體B10%摩爾分?jǐn)?shù)的共聚物的熔點(diǎn)?，F(xiàn)有某種聚丙烯試樣，將其熔體10ml于150C在膨脹計(jì)中進(jìn)行等溫結(jié)晶，不同時(shí)間測(cè)得聚合物的體積值如下：t/mir 3+2 7J 12.6 20V/m) 9.9981 9+9924 9+9765 9.8418 9-5T52已知聚r丙烯晶胞密度為0.96g/cm3，完全非晶態(tài)時(shí)密度為0.84g/cm3，結(jié)晶完全時(shí)體積結(jié)晶度為50%。試用Avrami方程計(jì)算該試樣的結(jié)晶速度常數(shù)K和Avrami指數(shù)n。第6章橡膠彈性高彈性有哪些特征？為什么聚合物具有高撣性？在什么情況下要求聚合物充分體現(xiàn)高彈性？什么情況下應(yīng)設(shè)法避免向彈性？試述交聯(lián)橡膠平衡態(tài)高彈形變熱力學(xué)分折的依據(jù)和所得結(jié)果的物理意義。簡(jiǎn)述橡膠彈性統(tǒng)計(jì)理論的研究現(xiàn)狀與展望， 說(shuō)明橡膠彈性唯象理論的優(yōu)缺點(diǎn)。什么叫熱塑性彈性體？舉例說(shuō)明其結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系?！宦?lián)橡膠試片，長(zhǎng)2.8cm、寬1.0cm、厚0.2cm、重0.518g,于25C時(shí)將其拉伸1倍，9.8N。請(qǐng)計(jì)算該試樣網(wǎng)鏈的平均分子量。某硫化天然橡膠試樣，其網(wǎng)鏈平均分子量為10000,密度為1g/cm3,問(wèn)25C時(shí)拉長(zhǎng)1倍需要多大的應(yīng)力？一硫化橡膠試樣、應(yīng)力為1.5X106N/m2時(shí)拉伸比為2.5。試計(jì)算該試祥1cm3中的網(wǎng)鏈數(shù)。（1）利用橡膠彈性理論，計(jì)算交聯(lián)點(diǎn)間平均分子量為 5000、密度為0.925g/cm3的彈性體在23C時(shí)的抗伸模量和切變模量。（R=8.314J/K?mo）（2）若考慮自由末端校正，模量將怎樣改變？稱取交聯(lián)后的天然橡膠試樣，于25C在正癸烷溶劑中溶脹。達(dá)溶脹平衡時(shí)，測(cè)得體積溶脹比為4.0。已知高分子—溶劑相互作用參數(shù)x1二0.42,聚合物的密度P2二0.91g/cm3,溶劑的摩爾體積為195.86cm3/mol,試計(jì)算該試樣的切模量G。（R=8.314J/K-mol）第7章聚合物的粘彈性舉例說(shuō)明聚合物的蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗現(xiàn)象。為什么聚合物具有這些現(xiàn)象？這些現(xiàn)象對(duì)其使用性能存在哪些利弊？簡(jiǎn)述溫度和外力作用頻率對(duì)聚合物內(nèi)耗大小的影響。畫出聚合物的動(dòng)態(tài)力學(xué)譜示意圖，舉出兩例說(shuō)明圖譜在研究聚合物結(jié)構(gòu)與性能方面的應(yīng)用。指出Maxwell模型、Kelvin模型和四元件模型分別適宜于模擬哪一類型聚合物的哪一力學(xué)松弛過(guò)程。什么是時(shí)溫等效原理？該原理在預(yù)測(cè)聚合物材料的長(zhǎng)期使用性能方面和在聚合物加工過(guò)程中各有哪些指導(dǎo)意義？定量說(shuō)明松弛時(shí)間的含意。為什么說(shuō)作用力的時(shí)間與松弛時(shí)間相當(dāng)時(shí)，松弛現(xiàn)象才能被明顯地觀察到？簡(jiǎn)述聚合物粘彈理論的研究現(xiàn)狀與展望。以某種聚合物材料作為兩根管子接口法蘭的密封墊圈，假設(shè)該材料的力學(xué)行為可以用Maxwell模型來(lái)描述。已知墊圈壓縮應(yīng)變?yōu)?0.2，初始模量為3X106N/m2，材料應(yīng)力松馳時(shí)間為300d，管內(nèi)流體的壓力為0.3X106N/m2，試問(wèn)多少天后接口處將發(fā)生泄漏？將一塊橡膠試片一端夾緊，另一端加上負(fù)荷，使之自由振動(dòng)。已知振動(dòng)周期為0.60s,振幅每一周期減少5%、試計(jì)算：（1）橡膠試片在該頻率（或振幅）下的對(duì)數(shù)減量（△）和損耗角正切（tgS）;⑵假定△二0.02，問(wèn)多少周期后試樣的振動(dòng)振幅將減少到起始值的一半？分別寫出純粘性液體（粘滯系數(shù)n）、理想彈性體（彈性模量E）、Maxwell單元（Em、nm）和Kelvin在單元（Ek、nk）在t=0時(shí)加上一恒定應(yīng)變速率K后應(yīng)力（c）隨時(shí)間（t）的變化關(guān)系，并以圖形表示之。設(shè)聚丙烯為線性粘彈體，其柔量為D（t戸1.2t0.1（Gpa）—1（t的單位為s,應(yīng)力狀態(tài)如下：-0 ;<0c=iMPa 0^ 10005= iOOOsc^2000s試計(jì)算1500s時(shí)，該材料的應(yīng)變值。在頻率為1Hz條件下進(jìn)行聚苯乙烯試樣的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，125°C出現(xiàn)內(nèi)耗峰、請(qǐng)計(jì)算在頻率1000Hz條件下進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)內(nèi)耗峰的溫度。（已知聚苯乙烯的Tg=100C某聚合物試樣，25C時(shí)應(yīng)力松弛到模量為105N/m2需要10h,試計(jì)汁算—20C時(shí)松弛列同一模量需要多少時(shí)間？（已知該聚合物的Tg=—70C）某聚合物的粘性行為服從Kelvin模型，其中n值服從WLF方程，E值服從相交彈性統(tǒng)計(jì)理論。該聚合構(gòu)的玻璃化溫度為5C,該溫度下粘度為1xiO12Pas,有效網(wǎng)鏈密度為1X10一4mol/cm3。試寫出30C、1X106Pa應(yīng)力作用下該聚合物的蠕變方程。第8章聚合物的屈服和斷裂名詞解釋：脆－韌轉(zhuǎn)變點(diǎn)：細(xì)頸：剪切帶：銀紋銀紋：應(yīng)力集中討論溫度、應(yīng)變速率、流體靜壓力對(duì)上述應(yīng)力—應(yīng)變曲線的影響規(guī)律。簡(jiǎn)述幾種組合應(yīng)力作用下材料的屈服判據(jù)，比較不同判據(jù)之間的差異。何謂聚合物的強(qiáng)度？為什么理論強(qiáng)度比實(shí)際強(qiáng)度高很多倍?簡(jiǎn)述聚合物增強(qiáng)、增韌的途徑和機(jī)理。下列幾種聚合物的抗沖擊性能如何？為什么？(T<Tg)(1)聚苯乙烯；(2)聚苯醚；(3)聚碳酸酯；(4)ABS；(5)聚乙烯如何采用物理改性的方法制備下列材料？簡(jiǎn)述其改性機(jī)理?？箾_擊聚丙烯塑料；(2)高強(qiáng)度丁苯橡膠；(3)高強(qiáng)度尼龍纖維；(4高強(qiáng)度、高耐折性的聚酯薄膜)；(5)高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂。用低密度聚乙烯改性尼龍的研究和應(yīng)用報(bào)道很多。該種共混體系相容性很差，用什么方法可以改善兩者的相容性?用什么實(shí)驗(yàn)手段可以說(shuō)明相容性確實(shí)顯著提高了?現(xiàn)有一塊有機(jī)玻璃(PMMA)板，內(nèi)有長(zhǎng)度為10mm的中心裂紋，該板受到一個(gè)均勻的拉伸應(yīng)力450X106N/m2的作用。已知材料的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子Kic=84.7X106N/m2?m_1，安全系數(shù)n=1.5，問(wèn)板材結(jié)構(gòu)是否安全？第9章聚合物的流變性什么是假塑性流體？絕大多數(shù)聚合物熔體和濃溶液在通常條件下為什么呈現(xiàn)假塑性流體的性質(zhì)？試用纏結(jié)理論加以解釋。聚合物的粘性流動(dòng)有何特點(diǎn)?為什么？為什么聚合物的粘流活化能與分子量無(wú)關(guān)？討論聚合物的分子量和分子量分布對(duì)熔體粘度和流變性的影響。從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)分析溫度、切變速率對(duì)聚合物熔體粘度的影響規(guī)律，舉例說(shuō)明這一規(guī)律在成型加工中的應(yīng)用。解釋下列名詞、概念：(1)牛