高分子物理習(xí)題解答

《高分子物理》習(xí)題思考題—

第一章高分子鏈的構(gòu)造〔1〕高分子構(gòu)型答：高分子中由化學(xué)鍵固定的原子、原子團(tuán)在空間的排列方式。全同立構(gòu)高分子答：由同一種旋光異構(gòu)單元鍵接而成的高分子。間同立構(gòu)高分子答：由兩種旋光異構(gòu)單元交替鍵接形成的高分子。等規(guī)度答：聚合物中全同立構(gòu)和間同立構(gòu)總的百分?jǐn)?shù)。數(shù)均序列長(zhǎng)度答：鏈節(jié)序列的平均數(shù)。高分子的構(gòu)象答：高分子在空間的形態(tài)。高分子的柔順性答：高分子鏈能夠轉(zhuǎn)變其構(gòu)象的性質(zhì)成為柔順性。鏈段答：高分子中能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的最小單位稱為鏈段。把假設(shè)干個(gè)鍵組成的一段鏈作為一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元。靜態(tài)柔順性答：高分子鏈構(gòu)象能之差打算的柔順性，叫靜態(tài)柔順性。動(dòng)態(tài)柔順性性，叫動(dòng)態(tài)柔順性。等效自由連接鏈:柔性的非晶狀線型高分子鏈，不管處于什么形態(tài) (如玻璃態(tài)、高彈態(tài)、熔融態(tài)或高分子溶液)，一樣分子量的高分子鏈段都取平均尺寸近乎相等的無規(guī)線團(tuán)構(gòu)象，稱為“等效自由結(jié)合鏈”高斯鏈：。由于等效自由結(jié)合鏈的鏈段分布符合高斯分布函數(shù)，又稱為高斯鏈。高分子末端距：指線形高分子鏈的一端至另一端的直線距離。Hpq答：表示單螺旋分子鏈的構(gòu)象類型。其中p表示螺旋構(gòu)象中一個(gè)等同周期所包含的構(gòu)造單元數(shù)，q表示在此周期中所包含螺旋的圈數(shù)。二.線性聚異戊二烯可能有哪些構(gòu)型？答：8種， 1.1,4加成：2種，順式和反式1,2加成：3種，全同，間同和無規(guī)3,4加成：3種，全同，間同和無規(guī)三.聚合物有哪些層次的構(gòu)造？那些屬于化學(xué)構(gòu)造？那些屬于物理構(gòu)造？答：聚合物構(gòu)造的層次

分子鏈構(gòu)造

構(gòu)造近程構(gòu)造構(gòu)型大小遠(yuǎn)程構(gòu)造形態(tài)聚攏態(tài)構(gòu)造 取向態(tài)構(gòu)造織態(tài)構(gòu)造四.為什么說柔順性是高分子材料獨(dú)具的特性？答：柔順性是分子鏈能夠呈現(xiàn)出不同程度卷曲構(gòu)象狀態(tài)的性質(zhì)。柔順性的大小由分子能內(nèi)旋轉(zhuǎn)使其具有大量不同卷曲程度的構(gòu)象狀態(tài)，因而有良好的柔順性；而小分子中能發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)的化學(xué)鍵少，能呈現(xiàn)的構(gòu)象數(shù)少，因而呈現(xiàn)剛性，不柔順。所以說，柔順性是高分子材料獨(dú)具的特性。五.PS是一種剛性很好的塑料，而丁二烯與苯乙烯的無規(guī)共聚物〔B：S=75：25〕和三嵌段共聚物SBS〔B：S=75：25〕是相當(dāng)好的橡膠材料，從構(gòu)造上分析其緣由。答：PS有于分子主鏈上帶有體積浩大的側(cè)基〔苯基，使其主鏈化學(xué)鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位阻料使用。六.假設(shè)聚丙烯的等規(guī)度不高，能否用轉(zhuǎn)變構(gòu)象的方法提高其等規(guī)度？為什么？通過轉(zhuǎn)變構(gòu)象的方法轉(zhuǎn)變。七.自然橡膠和古塔波膠在構(gòu)造上有什么不同？畫出示性構(gòu)造式。98%左右為順式構(gòu)型，而古塔波膠為全反式構(gòu)型。古塔波膠的大分子鏈之間的距離較近，分子鏈之間的作用力強(qiáng)，因此結(jié)晶的晶格能高，熔點(diǎn)高〔78℃溫下不能呈現(xiàn)出高彈態(tài)，因此不能作為橡膠使用。HCHHCHHCH HCH333H H H HH H H H H古塔波膠CH H CH H CH3 3 3八.有些維尼綸的濕強(qiáng)度低，縮水性大，根本緣由是什么？答：根本緣由是維尼綸吸水。維尼綸是聚乙烯醇縮甲醛，是由醋酸乙烯酯自由基聚合后水解制得聚乙烯醇，再通過甲醛與相鄰的羥基反響制得。假設(shè)聚乙烯醇的分子鏈構(gòu)造是環(huán)，此時(shí)維尼綸的吸水率低，較耐水，不易縮水；但有些維尼綸分子構(gòu)造中，有少局部聚醋酸乙烯酯的乙?；鶝]有被水解掉，同時(shí)有少量的頭－頭或尾－尾相連，這一局部羥基不能被縮醛化，因而吸水率高。吸水后，水在其中起增塑劑的作用，使經(jīng)過牽伸取向的大分子鏈局部發(fā)生解取向，大分子鏈從伸直的構(gòu)象狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫砬臉?gòu)象狀態(tài)，造成在纖維方向發(fā)生回縮現(xiàn)象，使取向度下降，強(qiáng)度下降和纖維方向尺寸收縮。答：高分子最根本的構(gòu)象有反式和旁式?；虼穑轰忼X形和螺旋形？十.鏈段的組成、大小有什么特點(diǎn)？點(diǎn)。第一章高分子鏈的構(gòu)造〔2〕一.解釋名詞、概念等效自由連接鏈成鏈段長(zhǎng)，這種鏈稱為等效自由連接鏈。高斯鏈答：末端距分布符合高斯分布函數(shù)的高分子鏈，稱為高斯鏈。高分子末端距分布函數(shù)自由連接鏈：W(h)(

32nl2

)2/3e

3h2高斯鏈：W(h)(

3e e

)2/3e

3h22nl2ee二.PE，如何鑒別哪一種是HDPE，那一種是LDPE？舉出三種方法并說明依據(jù)。答：1.測(cè)定密度。HDPE的密度大于LDPE;測(cè)定熔點(diǎn)。HDPELDPE；LDPE。三.2023109.5°，C-C1.54，求1〕假設(shè)按自由連接鏈處理，h2 ？〔2〕假設(shè)按自由旋轉(zhuǎn)鏈處理，h f,j f,r

?〔3〕假設(shè)在無擾條件下的溶液中測(cè)的高分子鏈的h2u

6.76nl2段？鏈段的平均長(zhǎng)度是多少？〔4〕計(jì)算h2

,h2/h2

，并說明三個(gè)比值的物理意義。

u f,j

f,r

f,r

f,j1〕h2f,j

＝nl2＝2×2023×1.542＝8.74×1032；h2f,r

nl2

(1cos)(1cos)

＝1.90×1042Lmax=nele與h2=nl

L2max

h2，le= uu ee

2 Lhu maxhPE的分子鏈的鏈長(zhǎng)：Lmax＝2×2023×1.54×cos((180-109.5)/2)=5.04×103〔〕ne＝(5.04×103)2/(6.76×8.74×103)＝430el＝5.04×103/430=11.〔〕e43011.7。h2u

/h2f,j

＝6.76nl2/nl2=6.76該比值表示無擾鏈與自由連接鏈的均方末端距之比，是衡量高分子鏈柔順性的一個(gè)參數(shù)。表征了高分子鏈的鍵角以及鏈原子上所帶原子或原子團(tuán)的近程相互作用對(duì)單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻礙程度的大小，其值越小，高分子鏈越柔順。h2/h2

＝6.76×(1cos)/(1cos)=3.38u f,r征了高分子鏈原子上所帶原子或原子團(tuán)的近程相互作用對(duì)單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻礙程度的大小，其值越小，高分子鏈越柔順。h2f,r

/h2f,j

＝(1cos)/(1cos)＝0.499該比值表示自由旋轉(zhuǎn)鏈與自由連接鏈的均方末端距之比，表征了高分子鏈鍵角對(duì)單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻礙程度的大小，其值越小，高分子鏈越柔順。四.1〕聚合度為5×104的線型聚乙烯的均方末端距〔作為自由旋轉(zhuǎn)鏈，用兩種方2〕〔3〕10(1cos)

、100

的幾率?！瞙2f,r

nl2

(1cos)

＝2×5×104×1.542×〔1+cos(180-109.5)〕/(1-cos(180-109.5))=4.7×1052PE為實(shí)際高分子，不能計(jì)算。五.試分析纖維素的分子鏈為什么是剛性的。答：纖維素是1，4連接的β型葡萄糖的結(jié)合體，其分子式為：HHOHHOHHH OO

CHOH

H OH2HHOHOH2HHOHOHHHOHHHH OCH2OHHOHOH HHCH2OH

OH

CH2OH

OH OHHOHCHOHC2OHHOHC2OOHOOOOOOHOOHOHCH2OH羥基存在，大分子內(nèi)和分子間的氫鍵作用，內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難，鏈段不易活動(dòng)，為剛性鏈。六.一塊交聯(lián)度比較小的橡皮，是軟的還是硬的。為什么？答：是軟的。橡膠一般為線性低Tg的高分子材料，主鏈中往往含有雙鍵，簡(jiǎn)潔發(fā)生化學(xué)鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可呈現(xiàn)大量不同形態(tài)的構(gòu)象，是典型的柔性鏈。當(dāng)發(fā)生交聯(lián)后，一局局部但當(dāng)交聯(lián)度較小時(shí)，仍有大量化學(xué)鍵可以內(nèi)旋轉(zhuǎn)，仍表現(xiàn)出高彈性。答：其次章高分子的聚攏態(tài)構(gòu)造一.解釋名詞、概念高分子的聚攏態(tài)構(gòu)造答：大量高分子聚攏體中高分子的空間排列方式。結(jié)晶性聚合物答：從化學(xué)構(gòu)造看，具有結(jié)晶力氣的聚合物。液晶性聚合物答：高分子中含有液晶基元，能夠呈現(xiàn)液晶態(tài)的聚合物。球晶多晶聚攏體。高分子液晶答：呈現(xiàn)液晶態(tài)的聚合物。液晶原〔介質(zhì)〕答：高分子中打算高聚物能呈現(xiàn)液晶態(tài)的構(gòu)造局部，稱為液晶原〔介原。內(nèi)聚能密度答：?jiǎn)挝惑w積的內(nèi)聚能。半結(jié)晶期1/2。結(jié)晶度答：結(jié)晶高聚物中，結(jié)晶局部所占的百分?jǐn)?shù)。結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)不一樣。如用膨脹計(jì)法測(cè)定熔點(diǎn)，是比容－溫度曲線上結(jié)晶熔融終了的溫度。取向聚合物〔或晶面〕沿某一方向〔或平面〕擇優(yōu)排列的聚合物。晶面指數(shù)答：從某方面觀看晶體時(shí)，晶體中的質(zhì)點(diǎn)是分布在等間距的平面上，這些平面群就是晶2/6,3/6,6/62，3，6即為該晶面的晶面指數(shù)。膽淄型液晶的螺距答：膽甾型液晶中，扁平狀高分子鏈相互平行排列成層片狀，分子鏈長(zhǎng)軸方向平行于層360°構(gòu)成一個(gè)周期。相鄰的兩個(gè)分子鏈長(zhǎng)軸取向方向一樣的層片之間的距離稱為螺距。二.高分子聚攏態(tài)構(gòu)造包含哪些內(nèi)容？試述高分子聚攏態(tài)構(gòu)造有哪些特點(diǎn)及與成型加工條件、性能的關(guān)系。答：包含內(nèi)容：結(jié)晶構(gòu)造、非結(jié)晶構(gòu)造、取向態(tài)構(gòu)造、液晶構(gòu)造和織態(tài)構(gòu)造。度；③非晶區(qū)中高分子排列的有序程度較大。較大。成型溫度、冷卻快慢的材料的結(jié)晶構(gòu)造，從而影響材料性能。高，則沖擊強(qiáng)度低；等等非結(jié)晶構(gòu)造與成型加工的關(guān)系：粘流溫度是成型加工的最低溫度。用的上限溫度；一般透光率較高等?！簿妗逞刂骋环较颉财矫妗硴駜?yōu)排列。取向態(tài)構(gòu)造與性能關(guān)系：在取向方向上使材料的拉伸強(qiáng)度提高濃度范圍時(shí)，呈現(xiàn)出具有晶體和液體局部性能的獨(dú)特現(xiàn)象。Kevlar纖維。三.5種用于聚合物構(gòu)造爭(zhēng)論的近代物理方法。答：PLM,XRD,NMR,小角激光光散射IR，DMA,DSC等四.如何從構(gòu)造上分析某種聚合物屬于結(jié)晶性聚合物。答：有以下構(gòu)造特征的聚合物有結(jié)晶力氣。間同、全順、全反式構(gòu)型的；③含有立體異構(gòu)中心又屬于無規(guī)立構(gòu)構(gòu)型時(shí)，一般不具有結(jié)晶力氣，但假設(shè)幾何對(duì)稱性好，也可結(jié)晶，屬于結(jié)晶性聚合物，如PVA,聚三氟氯乙烯等。是結(jié)晶性高聚物且具有一樣的結(jié)晶構(gòu)造或雖結(jié)晶構(gòu)造不同，但一種組分占主導(dǎo)。物。4、嵌段共聚物：一些嵌段相應(yīng)的均聚物是結(jié)晶性共聚物。5、交聯(lián)高聚物：交聯(lián)前是結(jié)晶性的，輕度交聯(lián)時(shí)，仍可結(jié)晶，屬于結(jié)晶性聚合物。6、支化聚合物：假設(shè)相應(yīng)的線性聚合物是結(jié)晶性聚合物，聚合物也是可結(jié)晶100%結(jié)晶的宏觀單晶體。10nm左右鏈軸垂直于晶片平面；形成串晶；聚合物熔體在高溫高壓下結(jié)晶可形成伸直鏈片晶。〔消光環(huán)，對(duì)某些球晶，解釋這些現(xiàn)象。七.選擇題〔1〕〔2〕：(3T~m之間〔1〕〔2〕〔3〕聚四氟乙烯結(jié)晶力氣最小的聚合物是〔1〕PE；(2)PE〔3〕PC4〔1〕PA66;(2)PA10;(3)PA1010九.TmaxTm的關(guān)系如何？十.如何制得尺寸穩(wěn)定性好、韌性好、透亮性也比較好的均聚聚丙烯注塑制品十一.溫度對(duì)本體聚合物結(jié)晶速度的影響的規(guī)律是什么？解釋其緣由。十二.A10%體積分?jǐn)?shù)的增塑劑〔X1=-0.1〕或者用10BA進(jìn)展無規(guī)共聚〔B的均聚物為非結(jié)晶性聚合物AAB無規(guī)共聚物的熔點(diǎn)何者高?能從中得到什么規(guī)律？十三.今有兩種HDP量為M8×104M1 2

Tm137℃Tg-68℃。HDPE2〕HDPE的1t1/2

十四.兩種聚丙烯絲，在紡絲過程中，牽伸比一樣，而分別承受冷水冷卻和90℃的熱水90℃何者收縮率大？為什么？在構(gòu)造上的差異。十六.在聚合物紡絲工藝中，都有牽伸和熱定型兩道工序，為什么？熱定型溫度如何選擇？溶液的的關(guān)系如何？這些關(guān)系的意義如何？的模型？十九.將氯綸、滌綸同時(shí)泡入90℃左右的熱水中，現(xiàn)象如何？為什么？2.14cm31.94g。求這一試樣的比容、結(jié)度〔=0.85g/cm3,=0.95g/cm3。二十一.如何求得一種結(jié)晶聚合物的、

? c1.13,求證 10.13fv。c a ca a一.解釋名詞、概念溶度參數(shù):表征聚合物-溶劑相互作用的參數(shù)。物質(zhì)的內(nèi)聚性質(zhì)可由內(nèi)聚能予以定量表征，單位體積的內(nèi)聚能稱為內(nèi)聚物密度，其平方根稱為 溶度參數(shù)。溶度參數(shù)可以作為衡量?jī)煞N材料是否共容的一個(gè)較好的指標(biāo)。HugginsX14.平衡溶脹度其次維利系數(shù)溶劑、溫度7.沉淀點(diǎn)過量的溶劑混合化學(xué)勢(shì)相對(duì)粘度增比粘度比濃粘度特性粘度支化因子15.凍膠凝膠亞濃溶液脹最終狀態(tài)的區(qū)分。PVC五.如何制備常用聚丙烯的溶液？七.A？A2 2八.一交聯(lián)丁苯橡膠試樣，25℃于溶劑苯中到達(dá)溶脹平衡時(shí)，溶脹體重2.116g。：干膠重0.1273g,干膠密度0.941g/cm3,苯的分子量為78，苯的密度為0.8685g/cm3,=0.398,求試樣網(wǎng)鏈的平均分子量。1的熱力學(xué)函數(shù)，從這一函數(shù)分析在什么條件下聚合物稀溶液具有“抱負(fù)溶液”的性質(zhì)。十.由聚合物稀溶液的哪些參數(shù)、這些參數(shù)等于什么數(shù)值時(shí)可以判定聚合物稀溶液是溶液？T等于、高于、低于時(shí)，A2十二.具體說明聚合物溶液[]的測(cè)求。[]的大小與那些因素有關(guān)？十三.通過測(cè)求[]可以得到哪些重要物理量？PS-環(huán)己烷體系的34℃，PS-甲苯體系的34℃假設(shè)于四十PS液〔〕cc01

、A2、[h2、、]值的大小挨次如何？?jī)煞N體系兩種方法測(cè)得的試樣的平均分子量之間有什么關(guān)系液的[]隨溫度上升而〔，是什么緣由？假設(shè)用良溶液的[]隨溫度上升而〔，為什么？公式計(jì)算的？高分子散射光強(qiáng)度包含在這些公式的哪一個(gè)物理量中？730℃的苯溶液中測(cè)定了各級(jí)分溶液的[]，結(jié)果如下：Mn×10-4(g/mol) 43.25 31.77 26.18 23.0715.89 12.624.83[] (ml/g) 147 117 101 92 70 59 29求公式[]=kMak、a二十.有哪些試驗(yàn)方法可以測(cè)求出聚合物溶液的溫度？第四章聚合物的分子量一.解釋名詞、概念寫出M

、M、M、Mn w

的定義式2.VPO二.測(cè)定聚合物平均分子量的方法有哪些？得到的是何種統(tǒng)計(jì)平均分子量？三.可以用那些試驗(yàn)方法測(cè)求出聚合物稀溶液的A？2 1四.在25℃的溶劑中，測(cè)得濃度為 ×10-3g/ml的聚氯乙烯溶液的滲透壓為量及溶液的其次維利系數(shù)，得到的是何種平均分子量？PS-30℃k=0.99×10-2,a=0.74.秤PS-10烏氏粘度計(jì)中，于30度測(cè)出流出時(shí)間為t=241.6s;然后依次參與苯5ml、5ml10ml110ml稀釋，分別測(cè)出流出時(shí)間為t=189.7s,t=166.0s,t=144.4s,t=134.2s,又2 3 4 5測(cè)得純苯流出的時(shí)間為t=106.8s求此試樣的分子量。0六.用光散射法測(cè)求聚合物的分子量時(shí)，如何測(cè)求出R？如何數(shù)據(jù)處理可得到M 、h2、w(S2)、A2

()？1七.100克重的分子量為105的試樣參與1克重的分子量為103的組分；100克重的分子量為105的試樣參與1克重的分子量為107的組分就此兩種體系分別計(jì)算出M M ，w n其結(jié)果說明什么？第五章聚合物的分子量分布一.解釋名詞、概念3.分子量多分散系數(shù)4.GPC5.GPC6.普適校正曲線三.一種聚合物的幾種平均分子量的關(guān)系如何？四.簡(jiǎn)述GPC法測(cè)定聚合物分子量的方法原理、分別機(jī)理。五.得到GPC譜圖后，如何進(jìn)展數(shù)據(jù)處理？可以得到那些結(jié)果？六.今有一組聚砜試樣，以二氯乙烷為溶劑，25GPCMVeM×10-4 38.527.422.010.67.124.502.551.951.290.750.51Ve(序數(shù))18.218.218.520.821.823.625.026.427.729.229.6由上列數(shù)據(jù)作㏒M-Ve校正曲線，求出該色譜柱的死體積和分別范圍；求出校正方程式中的常數(shù)ＡＢ〔３〕求在同樣條件下測(cè)定的淋出體積為２１．２的單分散聚砜的分子量。七．W(M)、N(M)、I〔M〕的物理意義是什么？八．ＧＰＣ的普適校正曲線是 對(duì) ，為什么可以成為普適校正曲線？Hi

GPC以用Wi

H/ H，i ii承受此式的充分必要條件是什么？證明M n

i

HMi;Mw

HM /H：i i i第六章聚合物的分子運(yùn)動(dòng)一.解釋名詞、概念

i i i i i聚合物的轉(zhuǎn)變2.聚合物的力學(xué)狀態(tài)3.高分子運(yùn)動(dòng)的時(shí)-溫等效原理4.玻璃化轉(zhuǎn)變8.WLF9.10.韋森堡效應(yīng)11.內(nèi)應(yīng)力二.聚合物分子運(yùn)動(dòng)有哪些？Tg比較嗎？為什么？四.畫出線型非結(jié)晶、線型結(jié)晶的結(jié)晶性聚合物及交聯(lián)聚合物的溫度-形變曲線，說明這〔考慮分子量、結(jié)晶度、交聯(lián)度〕TgTm個(gè)高分子都能進(jìn)展重排運(yùn)動(dòng)。這些說法對(duì)嗎？為什么？六.塑料都在Tg以下溫度使用，纖維的最高使用溫度為Tm，這些說法對(duì)嗎？為什么？七.玻璃化轉(zhuǎn)變的自由體積理論內(nèi)容是什么？玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)聚合物的自由體積分?jǐn)?shù)是多少？八.表征聚合物流體剪切流淌時(shí)剪切應(yīng)力與剪切速率關(guān)系的冪率方程是什么？如何利用么流體？九.聚合物熔體粘性流淌的特征是什么？T、或的關(guān)系如何？有什么實(shí)際意義？第七章 力學(xué)性能〔Ⅰ〕一.解釋名詞、概念韌性斷裂5.應(yīng)變誘發(fā)塑料-橡膠轉(zhuǎn)變6.應(yīng)力集中7.銀紋8.剪切帶9.強(qiáng)迫高彈性10.高彈性11.熵彈性12.粘彈性13.蠕變14.應(yīng)力松15.滯后現(xiàn)象16.力學(xué)內(nèi)耗E=3G〔E、G為拉伸、剪切彈性模量〕四.聚合物屈服的形變機(jī)理是什么？五.如何解釋聚合物的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變行為的時(shí)—溫等效性？六.聚合物拉伸的真應(yīng)力—應(yīng)變曲線有幾種類型？相應(yīng)的拉伸行為如何？試驗(yàn)得到的沖擊強(qiáng)度值，與落重沖擊試驗(yàn)法得到的沖擊強(qiáng)度值全都嗎？為什么？八.聚合物脆性斷裂的理論有哪幾種？要點(diǎn)是什么？脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂的途徑有哪些？規(guī)定？十.高彈性的特點(diǎn)是什么？實(shí)質(zhì)是什么？如何得到這一生疏?明狀態(tài)方程得意義。十二.在一具有適當(dāng)交聯(lián)度軟橡皮試條下端掛一砝碼〔不是過重溫度，會(huì)觀看到什么現(xiàn)象？為什么？句話對(duì)嗎？為什么？的七章聚合物的力學(xué)性能〔Ⅱ〕一.解釋名詞、概念2.松弛時(shí)間譜3.推遲時(shí)間譜45何種力學(xué)松弛行為？Tg成的，用什么方法可以鑒別？至少提出兩種力學(xué)試驗(yàn)方法，或力學(xué)與其它的混合試樣方法，并予以簡(jiǎn)潔說明四.說明時(shí)—溫等效原理在爭(zhēng)論聚合物力學(xué)性能中作用。五.PMMAT是105155125g六.說明利用動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)方法爭(zhēng)論聚合物多重轉(zhuǎn)變的根本原理。七.一硫化橡膠在周期性交變拉伸作用下，應(yīng)變落后于應(yīng)力變化的現(xiàn)象稱為現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)于同一應(yīng)力值，回縮時(shí)的應(yīng)變 變，其緣由是、 。拉伸曲線下的面積表示 ，回縮曲線下的面積表示 兩個(gè)面積之差表示 。八.利用時(shí)—溫等效原理進(jìn)展時(shí)—溫轉(zhuǎn)換時(shí)，如何得到轉(zhuǎn)換因子？第八章聚合物的電學(xué)性能一.解釋名詞、概念聚合物的極化2.聚合物的介電損耗3.駐極體4.熱釋電流法5.耐電壓強(qiáng)度6.靜電現(xiàn)象二.如何利用聚合物的介電性爭(zhēng)論高聚物的轉(zhuǎn)變？四.防止聚合物靜電的方法有哪些？第三章

思考題答案1.〔1〕〔消滅溶脹的緣由：聚合物分子和溶劑小分子運(yùn)動(dòng)速度差異懸殊，小分子集中快，進(jìn)入到大分子內(nèi)部〕無限溶脹和有限溶脹。溶解：溶質(zhì)分子分散到了溶劑分子當(dāng)中，以分子狀態(tài)存在。形成的溶液是處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)的真溶液。聚合物的溶解過程：非結(jié)晶線形構(gòu)造的聚合物，先溶脹，再溶解；結(jié)晶聚合物，先熔融，再溶解對(duì)于交聯(lián)聚合物，只溶脹，不溶解。1溶度參數(shù)：(EV)1/2，內(nèi)聚能密度的平方根。1表示：高分子與溶劑分子之間的相互作用力氣大小的參數(shù)。兩溶度參數(shù)越相近越簡(jiǎn)潔溶解。如何測(cè)定溶度參數(shù)：線性聚合物〔將不同系列的溶劑溶解了高分子后，粘度最大的的溶劑的溶度參數(shù)即為聚合物的溶度參數(shù)〕交聯(lián)聚合物〔脹在一系列溶劑中，用溶脹度最大的溶劑的溶度參數(shù)作為它的溶度參數(shù)〕非晶態(tài)高聚物：先溶脹，再溶解。非極性晶態(tài)高聚物：先熔融，再溶解。極性晶態(tài)高聚物：由于高聚物的極性基團(tuán)與溶劑之間的強(qiáng)相互作用而放熱，破壞了晶體構(gòu)造，然后按非晶態(tài)高聚物一樣，先溶脹，后溶解。低交聯(lián)度的高聚物：只溶脹，不溶解。溶劑選擇原則：極性相近原則；溶劑化原則；溶度參數(shù)相近原則〔僅對(duì)非極性聚合物有效，對(duì)極性無效。溫度：對(duì)每一種溶劑，均能找到使高分子與高分子，和高分子與溶劑，和溶劑與溶劑這些作用力到達(dá)平衡的溫度，此溫度即為溫度；的溶劑。哈金斯參數(shù)，又叫相互作用參數(shù)，表示高分子與溶劑混合時(shí)相互作用能的變化大小。和溶液性質(zhì)和溫度關(guān)系：在溶劑下，當(dāng)x1=1/2時(shí)，隨著T↑，x1↓。第四章高聚物的轉(zhuǎn)變：聚合物有運(yùn)動(dòng)單元的多重性，當(dāng)T、頻率變化，不同的變化。聚合物的力學(xué)狀態(tài)：三態(tài)：玻璃態(tài)；高彈態(tài)；粘流態(tài)。彈態(tài)和粘流態(tài)之間的轉(zhuǎn)變〔如右圖〕〔只有鍵角、鍵長(zhǎng)變化；區(qū)：玻璃態(tài)－高彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)〔鏈段開頭運(yùn)動(dòng)，松弛明顯；區(qū)：高彈態(tài)〔鏈段運(yùn)動(dòng)，整鏈因纏結(jié)而不動(dòng)；區(qū)：高彈態(tài)－粘流態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)松弛明顯；區(qū)：粘流態(tài)整鏈運(yùn)動(dòng)，也有鏈段運(yùn)動(dòng)。分子流淌，不行逆形變。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg：塑料最高、橡膠最低使用溫度；粘流溫度Tf：加工成型的溫度Tf－Td高分子運(yùn)動(dòng)的時(shí)溫等效原理：上升溫度與延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)分子運(yùn)動(dòng)時(shí)等效的；對(duì)粘彈行為也是等效的。低溫長(zhǎng)時(shí)=高溫短時(shí)。溫度。WLF方程：

lgT

gg

2個(gè)溫度之間的時(shí)間移動(dòng)因子的方程。高分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)〕高分子運(yùn)動(dòng)單元具有多重性〕分子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間依靠性，是一個(gè)松弛過程〔3〕分子運(yùn)動(dòng)的溫度依靠性，上升溫度，①增加了熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，到達(dá)所需抑制的位壘，激發(fā)該運(yùn)動(dòng)；②使體積膨脹，運(yùn)動(dòng)單元開頭自由運(yùn)動(dòng)。非晶態(tài)和交聯(lián)聚合物 晶態(tài)聚合物Tg↓，有利于鏈段運(yùn)動(dòng)。影響高聚物玻璃化溫度的因素〔高分子第9章習(xí)題〕①主鏈的柔順性↑；↓?！诧柡蛦捂I組成的聚合物，-C-C-，-C-N-，-C-O-，-Si-O-等，柔順性較好；主鏈中引入孤立雙鍵，Tg↓；主鏈中引入共軛雙鍵、芳環(huán)或芳雜環(huán)，Tg↑〕②取代基；側(cè)基極性弱，位阻小，對(duì)稱性好，柔性側(cè)鏈越長(zhǎng)→Tg↓。③分子量↑；↓〔當(dāng)分子量足夠大時(shí)，分子量與Tg無關(guān)。④交聯(lián)度↓，分子鏈運(yùn)動(dòng)受約束的程度↓，分子鏈柔順性↑，Tg↓。⑤鏈間的相互作用；⑥外力作用，Tg↓⑦試驗(yàn)速率慢/外力作用慢，Tg↓⑧增塑劑，Tg↓；⑨共混，兩組分相容——1Tg；不相容——兩個(gè)；局部相容——兩個(gè)Tg1Tg；嵌段共聚物和接枝共聚物——兩相相容則1Tg2T T為了滿足各種用途對(duì)聚合物g的不同要求，除了選擇適當(dāng)g的聚合物外，還可通過增塑、共T聚、交聯(lián)和共混等途徑使某種聚合物的g在確定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變。不同方法測(cè)得的Tg值不行以相互比較，由于玻璃化溫度是鏈段開頭的溫度，鏈段的運(yùn)動(dòng)是個(gè)松弛過程，并非熱力學(xué)相變，松弛過程與與升溫速度、測(cè)量方法有關(guān)。條件不同時(shí)，玻璃化溫度不同。結(jié)晶溶化：是個(gè)熱力學(xué)平衡過程，有相變；與升溫速度和測(cè)量方法無關(guān)。玻璃化轉(zhuǎn)變：鏈段運(yùn)動(dòng)，松弛過程。非熱力學(xué)平衡過程，無相變；與……有關(guān)。類似二級(jí)相變，但是不是。凸型。先消滅玻璃化轉(zhuǎn)變，然后結(jié)晶，再溶化?？焖倮鋮s時(shí)不結(jié)晶。PMMA是個(gè)極性聚合物，分子間相互作用力強(qiáng)，在高彈態(tài)維持的時(shí)間長(zhǎng)；聚苯乙烯PS是非極性的，時(shí)間短，很快就會(huì)發(fā)生分子鏈運(yùn)動(dòng)，起到物理交聯(lián)點(diǎn)〔極性基團(tuán)〕的作用，限制分子鏈的運(yùn)動(dòng)。增塑降低了鏈段與鏈段之間的相互作用，降低了玻璃化溫度，使得鏈段簡(jiǎn)潔運(yùn)動(dòng)。共聚后，難以子更易結(jié)晶，則不會(huì)影響熔點(diǎn)。在TgTg以下，自由體積被凍結(jié)，只有占有體積的收縮，斜率發(fā)生轉(zhuǎn)變。體積分?jǐn)?shù)是2.5%。第五章高聚物的流淌機(jī)理：通過鏈段的逐步位移過程來完成整個(gè)分子的位移〔只需鏈段大小的空穴。一開頭：相對(duì)分子質(zhì)量↑，Tg↑；分子量增加到確定程度時(shí)，玻璃化溫度不轉(zhuǎn)變；相對(duì)分子質(zhì)量↑流淌溫度始終↑。熱機(jī)械曲線測(cè)粘流溫度Tf，假設(shè)作用力的作用時(shí)間不同，Tf值有變化。緣由：粘流溫度是指整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)，是個(gè)松弛過程，與作用力的作用時(shí)間有關(guān)。作用時(shí)間長(zhǎng)，Tf↓；時(shí)間短，Tf↑。聚合物熔體粘性流淌的特征：4〔依據(jù)右圖加以描述〕聚合物熔體流淌速率指數(shù)：在確定溫度，規(guī)定負(fù)荷下，熔融狀態(tài)的聚合物在10min內(nèi)規(guī)定直徑和長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管中流出的質(zhì)量。指數(shù)越大，流淌性越好。與熔體的粘度、分子量的關(guān)系：粘度越大，分子量越大，指數(shù)越小。第六章屈服：課件冷拉：脆性斷裂：韌性斷裂：有屈服過程，應(yīng)變較大，使得應(yīng)力和應(yīng)變的面積大應(yīng)力集中：缺陷四周的應(yīng)力遠(yuǎn)大于施加強(qiáng)迫高彈性：處在玻璃態(tài)的聚合物，竟能在外力的作用下，產(chǎn)生百分之幾百的大形變。外力去除后，雖然形變無法恢復(fù)，Tg，形變也可自動(dòng)回復(fù)。拉伸強(qiáng)度：塑料的最高使用溫度：Tg；最低使用溫度：Tb脆化溫度。3.〔1〕 〔2〕應(yīng)變速率快，脆性斷裂；適當(dāng)，屈服和冷拉；慢，拉伸彈性模量：線性……應(yīng)力和應(yīng)變之比。物理意義：材料的軟硬〔拉伸強(qiáng)度——材料的強(qiáng)弱；斷裂功——材料的脆韌〕一種聚合物E=3G的條件是什么〔E拉伸,G剪切彈性模量〕聚合物屈服的形變機(jī)理：聚合物拉伸的應(yīng)力－應(yīng)變曲線有幾種類型？相應(yīng)的拉伸行為如何？5種。第七章高聚物的高彈性1〔1〕形變大實(shí)質(zhì)是分子鏈由卷曲變?yōu)樯煺?。?〕〔3〕熵增，吸熱；熵減，放熱2、試用高彈形變的機(jī)理解釋高彈性的特點(diǎn)？ 分子鏈的卷曲伸展分子運(yùn)動(dòng)的猛烈程度、構(gòu)象熵……3、交聯(lián)橡膠彈性統(tǒng)計(jì)理論的依據(jù)是什么？寫出由它得出的交聯(lián)橡膠的狀態(tài)方程，并說明狀態(tài)方程的意義。依據(jù)抱負(fù)橡膠的假定，依據(jù)高斯鏈……等假設(shè)。fN

kT

1nRT

1

RT1 A 0

2

2 Mc

2第一次由構(gòu)象4物理意義是什么？如何應(yīng)用？fN

kT

1nRT

1

RT1 宏觀的力學(xué)性能與微觀相關(guān)聯(lián)。

A 0

2

2 Mc

25掛有一個(gè)固定重量物體的已拉伸的橡皮帶，當(dāng)溫度上升時(shí)其長(zhǎng)度減??；(3N

kT3NkT(l

,T,l)0 0 l0

3NkT 00交聯(lián)程度不同的同一橡膠品種，它們的模量、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率不相等；(RT1

E3NkT) ，M 2c已被溶劑溶漲了的橡膠試樣更符合抱負(fù)橡膠理論方程。被溶劑溶脹的狀態(tài)下，橡膠分子的分布更符合高斯分布，符合假定，符合抱負(fù)的橡膠理論。610000，其密度為1g/cm3，問在298oK一倍需要多大的張力？〔留意單位〕例子某硫化橡膠的網(wǎng)鏈摩爾質(zhì)量M 5000密度103kg/m3,現(xiàn)于T300K時(shí)將其拉伸一c倍，求試樣的回縮應(yīng)力〔N/m2〕與彈性模量E〔N/m2〔留意單位〕？答：拉伸一倍時(shí)2，RT

10008.314300應(yīng)力

(2)Mc

5000103

(20.25)8.7105(N/m2)；模量E3

Mc

310008.3143005000103

1.49106(N/m2)第八章高聚物的粘彈性1粘彈性蠕變應(yīng)力松弛滯后現(xiàn)象力學(xué)內(nèi)耗力學(xué)松弛時(shí)－溫等效原理2、什么是蠕變現(xiàn)象和應(yīng)力松弛現(xiàn)象？其松弛的本質(zhì)是什么？這些現(xiàn)象對(duì)高聚物的使用性能有什么利弊？3、假設(shè)分別對(duì)高聚物〔線性的和交聯(lián)的〕施加較長(zhǎng)時(shí)間的恒定應(yīng)力，將產(chǎn)生一大形變?nèi)渥儬?zhēng)論：它可能包含有那幾種形變，為什么？ 普彈形變，高彈形變，不行逆形變?cè)鯓予b定這幾種形變？ 不行恢復(fù)4、交聯(lián)橡膠在動(dòng)態(tài)應(yīng)力－應(yīng)變行為中消滅滯后和力學(xué)損耗現(xiàn)象，是典型的動(dòng)態(tài)粘彈性力學(xué)行為，試說明：回縮時(shí)的應(yīng)變大于拉伸時(shí)的應(yīng)變的緣由；鏈段運(yùn)動(dòng)有滯后，有個(gè)滯后角，……拉伸、回縮曲線以及滯后圈所包圍面積的物理意義；舉例說明力學(xué)損耗在實(shí)際中的應(yīng)用，并說明力學(xué)損耗大小與頻率及溫度的關(guān)系？減震息聲5e〔t〕＝e∞〔1－e-t/〕假設(shè)平衡應(yīng)變值為600％，300％，試求：高聚物蠕變的推遲時(shí)間；應(yīng)變量到達(dá)400％時(shí)需要的時(shí)間t。6、寫出麥克斯韋爾模型、開爾文模型的運(yùn)動(dòng)方程。這兩種模型可以模擬什么樣的聚合物的何種力學(xué)松弛行為？7、說明時(shí)－溫等效原理在爭(zhēng)論聚合物力學(xué)性能中的作用。短時(shí)間內(nèi)測(cè)試，移動(dòng)，某一溫度較長(zhǎng)的曲線。8高分子材料局部1、有哪幾種主要的通用塑料？ 聚丙烯PP聚乙烯PE聚苯乙烯PS聚氯乙烯PVC、聚氨酯PU2工程塑料的主要區(qū)分是什么？通用塑料：使用量大，面廣、價(jià)格廉價(jià)、性能一般；工程塑料：使用量小、性能優(yōu)。力學(xué)性能、介電性能、化學(xué)性能、電性能、耐熱性、耐腐蝕、耐磨性、耐老化性能?？梢岳迷诤芏喔叨祟I(lǐng)域，如戰(zhàn)略性興產(chǎn)業(yè)，生物醫(yī)藥、能源汽車。通用工程塑料：PAPOMPCPPOPET〔熱塑性、PBT特種工程塑料：PI、PSF、PESPPSPEEKPTFEPVDF、PBI。3LDPEHDPE低密度聚乙烯:高壓自由基聚合；支鏈構(gòu)造；熔點(diǎn)低、性能差。高密度聚乙烯:低壓配位聚合，使用催化劑；線性構(gòu)造；熔點(diǎn)高，結(jié)晶度高，性能好。4、塑料有幾種主要的加工方法？ 〔注射、擠出、吹塑、壓制、模壓、澆注等工藝〕5前者：線性聚合物，加熱時(shí)可以熔化；可溶可熔，可反復(fù)加工成型； 加工工藝：注射、擠出、吹塑、壓制后者：網(wǎng)狀聚合物，不溶也不熔；不行反復(fù)加工成型； 澆注和模壓6胺和酸酐，反響型固化；假設(shè)參與催化劑，陰離子和陽離子的固化。7流淌溫度是160度，分解溫度140，不加的話在流淌之前就分解。只有加了才能加工得到。8、不飽和聚酯如何固化？ 自由基機(jī)理，參與苯乙烯，DPO引發(fā)劑等。9、寫出3種工程塑料的名稱？ 尼龍、聚碳酸酯、聚苯醚、PET106666：己