高分子物理期末考试题

山东大学《高分子物理》课程试卷A试卷报考专业考试科目:高分子物理题号一二三四五总分得分一、单项选择题：（每题1分，共15分）1．高分子的基本运动是（）。A．整链运动B．链段运动C．链节运动2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（）。A.聚氯丁二烯B.聚氯乙烯C.聚苯乙烯3.下列一组高聚物中，最容易结晶的是().A.聚对苯二甲酸乙二酯B.聚邻苯二甲酸乙二酯C.聚间苯二甲酸乙二酯4．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（）模型。A.MaxwellB.KelvinC.四元件5.对刚性聚合物来说，要提高其流动性应首先考虑提高（）。A．螺杆转速B.料筒温度C.柱塞压力6.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（）。（1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态7.下列一组高聚物分子中，按分子刚性的大小从小到大的顺序是（）。A.聚甲醛；B.聚氯乙烯；C.聚苯乙烯；D.聚乙烯；F.聚苯醚8．.假塑性流体的特征是（）。A．剪切增稠B．剪切变稀C．粘度仅与分子结构和温度有关9.热力学上最稳定的高分子晶体是（）。A．球晶B．伸直链晶体C．枝晶10．高聚物的几种分子量统计平均值之间的关系是（）。A．Mw≥Mn≥MηB.Mn≥Mw≥MηC.Mw≥Mη≥Mn11.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（）。A.高交联酚醛树脂；B.低交联酚醛树脂；C.聚甲基丙烯酸甲脂12高分子-溶剂相互作用参数χ1（）聚合物能溶解在所给定的溶剂中A.χ11/2B.χ11/2C.χ1=1/213.判断下列叙述中不正确的是（）。A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所的球晶越小；B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物；C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。14.判断下列叙述中不正确的是（）。A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态；B．结晶高聚物中晶片的取向在热力学上是稳定的；C．取向使材料的力学、光学、热性能各向同性。15.关于高聚物和小分子物质的区别，下列()说法正确⑴高聚物的力学性质是固体弹性和液体粘性的综合；⑵高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成居于固体和液体的一系列中间体系；⑶高分子会出现高度的各向异性。A.⑴⑵对B.⑵⑶对C.⑴⑶对D.全对二、判断题：（对的打√，错的打×。）（每题1.5分，共15分）1．构型和构象都属于聚合物的一级结构。（）2．在高分子科学中的Θ溶液是一种理想溶液。（）3.聚丙烯的螺旋型链是属于构型问题。（）4.叠加原理表现了聚合物力学行为的“历史效应”和“独立性”。（）5.高度交联的聚合物不存在玻璃化转变（）6.分子构造对聚合物的性能有很大的影响，短支链支化破坏了分子结构的规整性，长支链降低了晶态聚合物的结晶度。（）7．非极性的晶态聚合物比非晶态聚合物难溶解。（）8.时间温度的等效原理,反映了高聚物的粘弹性与时间、温度的关系。（）9.Tg转变是一个松弛过程，不是热力学的相平衡点。（）10.物质的动力学性质是由位垒决定的，而热力学性质是由构象能决定的.（）三、问答题：（44分）1.举例说明Flory对高分子理论有哪些贡献？（8分）2.简述高聚物的一级结构、二级结构、三级结构？（8分）3.简要说明分子结构对高分子链柔顺性主要有哪些影响因素？（8分）4．试用玻璃化转变理论的自由体积理论解释：冷却速度越快，测得的Tg越高。（8分）5.举例说明什么是蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象？（4分）6.高弹性有哪些特征？为什么聚合物具有高弹性？（8分）7．以结构的观点讨论下列聚合物的结晶能力：聚乙烯、尼龙66、聚异丁烯（6分）四．论述题：（16分）根据你学过的高分子物理知识,请分析提高高分子材料强度的一些措施，并举例说明。五．计算题：（10分）1.某聚合物的试样，25℃的应力松弛到模量为105N/m2需要10h。试计算-20℃松弛到同一模量需要多少时间？（已知该聚合物的Tg=-70℃）答案及评分标准:一、单项选择题：（共15分）1．高分子的基本运动是（B）。A．整链运动B．链段运动C．链节运动2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（A）。A.聚氯丁二烯B.聚氯乙烯C.聚苯乙烯3.下列一组高聚物中，最容易结晶的是(A).A.聚对苯二甲酸乙二酯B.聚邻苯二甲酸乙二酯C.聚间苯二甲酸乙二酯4．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（C）模型。A.MaxwellB.KelvinC.四元件5.对刚性聚合物来说，要提高其流动性应首先考虑提高（B）。A．螺杆转速B.料筒温度C.柱塞压力6.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（A）。（1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态7.下列一组高聚物分子中，按分子刚性的大小从小到大的顺序是（ADBFC）。A.聚甲醛；B.聚氯乙烯；C.聚苯乙烯；D.聚乙烯；F.聚苯醚8．.假塑性流体的特征是（B）。A．剪切增稠B．剪切变稀C．粘度仅与分子结构和温度有关9.热力学上最稳定的高分子晶体是（B）。A．球晶B．伸直链晶体C．枝晶10．高聚物的几种分子量统计平均值之间的关系是（C）。A．Mw≥Mn≥MηB.Mn≥Mw≥MηC.Mw≥Mη≥Mn11.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（B）。A.高交联酚醛树脂；B.低交联酚醛树脂；C.聚甲基丙稀酸甲脂12.高分子-溶剂相互作用参数χ1（A）聚合物能溶解在所给定的溶剂中A.χ11/2B.χ11/2C.χ1=1/213.判断下列叙述中不正确的是（C）。A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所的球晶越小；B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物；C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。14.判断下列叙述中不正确的是（C）。A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态；B．结晶高聚物中晶片的取向在热力学上是稳定的；C．取向使材料的力学、光学、热性能各向同性。15.关于高聚物和小分子物质的区别，下列(D)说法正确⑴高聚物的力学性质是固体弹性和液体粘性的综合；⑵高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成居于固体和液体的一系列中间体系；⑶高分子会出现高度的各向异性。A.⑴⑵对B.⑵⑶对C.⑴⑶对D.全对二、判断题：（对的打√，错的打×。）（每题1.5分，共15分）1．构型和构象都属于聚合物的一级结构。（×）2．在高分子科学中的Θ溶液是一种理想溶液。（×）3.聚丙烯的螺旋型链是属于构型问题。（×）4.叠加原理表现了聚合物力学行为的“历史效应”和“独立性”。（√）5.高度交联的聚合物不存在玻璃化转变（√）6.分子构造对聚合物的性能有很大的影响，短支链支化破坏了分子结构的规整性，长支链降低了晶态聚合物的结晶度。（×）7．非极性的晶态聚合物比非晶态聚合物难溶解。（√）8.时间温度的等效原理,反映了高聚物的粘弹性与时间、温度的关系。（√）9.Tg转变是一个松弛过程，不是热力学的相平衡点。（√）10.物质的动力学性质是由位垒决定的，而热力学性质是由构象能决定的.（√）三、问答题：（44分）1.（8分）略2.简述高聚物的一级结构、二级结构、三级结构？（8分）一级结构包括高分子基本的结构单元的化学结构，包括高分子链的原子种类，排列，取代基和端基的种类，单体单元的链接方式，支链的类型和长度等；构型：是指原子的取代基在空间的排列：包括几何异构和立体异构。（3分）二级结构包括构造和构象指单个大分子的大小和在空间的存在的各种形状（形态，构象）例如：伸直链，无规线团，折叠链；（3分）三级结构是指大分子之间的几何排列（如何堆砌的）包括晶态结构，非晶态，取向态，液晶态，织态等结构。（2分）3.简要说明分子结构对高分子链柔顺性主要有哪些影响因素？（8分）1．主链的结构；(2分)2．取代基；(2分)3．氢键；(2分)4．交联。(2分)4．试用玻璃化转变理论的自由体积理论解释：冷却速度越快，测得的Tg越高。（8分）对高聚物熔体进行冷却时，聚合物的体积收缩要通过分子的构象重排来实现，显然需要时间。（1分）温度高于Tg时，高聚物中的自由体积足以使链段自由运动，构象重排瞬时即可完成，此时的体积为平衡体积。（2分）如连续冷却，链段运动松弛时间将按指数规律增大，构象重排速率降低，将跟不上冷却速率，（2分）此时的体积总是大于该温度下的平衡体积。（3分）5.举例说明什么是蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象？（4分）蠕变是指材料一定的温度下和远低于该材料的断裂强度的恒定应力作用下，形变随时间增大的现象。(2分)应力松驰是在一定的温度下，试样维持恒定的应变所需的应力随时间逐渐衰减的现象。(2分)6.高弹性有哪些特征？为什么聚合物具有高弹性？（8分）1.弹性模量小，而形变很大；（1分）2.形变需要时间；（1分）3.形变有热效应；（1分）橡胶是由线性长链分子组成的，由于热运动，这种长链分子在不断的改变着自己的形状，因此在常温下橡胶的长链分子处于卷曲状态。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会显示出形变量很大的特点。（2分）橡胶受到外力作用时，链段伸展，发生大形变。因是一熵减过程，所以不稳定（1分）。热运动会促使分子链回到卷曲状态，（1分）此时如果受热，则热运动加剧，回缩力加大，足以抵抗使分子链伸展的外力而回缩。（1分）7．以结构的观点讨论下列聚合物的结晶能力：聚乙烯、尼龙66、聚异丁烯（6分）高分子的结构不同造成结晶能力的不同，影响结晶能力的因素有：链的对称性越高结晶能力越强；链的规整性越好结晶能力越大；链的柔顺性越好结晶能力越好；交联、分子间力是影响高聚物的结晶能力；氢键有利于结晶结构的稳定。（3分）聚乙烯对称性最好，最易结晶；尼龙66，对称性不如聚乙烯，但仍属对称结构，还由于分子间可以形成氢键，使结晶结构的稳定，可以结晶，聚异丁烯由于结构不对称，不易结晶。（3分）四．论述题：（16分）根据你学过的高分子物理知识,请分析提高高分子材料强度的一些措施，并举例说明。提高高分子材料强度的一些措施：1.高分子本身的结构（4分）高分子具有强度在于主链上的化学键和分子间的作用力，所以增加高分子的极性或产生氢键可使强度提高；主链含有芳杂环，其强度和模量都比脂肪族高；适度的交联强度有所提到；支化程度增加，拉伸降低，冲击强度增加；分子量增加，拉伸、冲击强度增加，当分子量增加到一定程度以后，拉伸强度变化不大，而冲击强度继续增加。2.结晶和取向的影响（4分）结晶度增加，对提高拉伸强度、弯曲强度和弹性模量有好处，但结晶度太高，将导致冲击强度和断裂伸长率的降低；取向可以使材料的强度提高几倍甚至十几倍。3.应力集中物的影响，它们会成为材料破环的薄弱环节，严重降低材料的强度。（2分）4.增塑剂的影响，降低强度，提高冲击强度。（2分）5.填料的影响，惰性填料，使强度降低；活性填料使材料的强度增加。（2分）6.如方法得当共聚和共混均可提高材料的力学性能。（2分）五．计算题：（10分）1.某聚合物的试样，25℃的应力松弛到模量为105N/m2需要10h。试计算-20℃松弛到同一模量需要多少时间？（已知该聚合物的Tg=-70℃）解：由题意据时温等效原理（2分）在-20℃测得同样的E(t),需要的时间，同25℃（298K）测得同样的模量需要的时间，两种情况下有相同的移动因子logatlogT=lg)(1tgtt=)(6.51)(44.17ggTTTT（2分）log25a=lg)(10tgt=)203298(6.51)203298(44.17=-11.3（2分）log20=lg)(21tgtt=)203253(6.51)203253(44.17=-8.58（2分）58.83.112101010t（2分）ht52481072.32