高分子物理试题

6．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7．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.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6.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（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8.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9.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10.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=1/211.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，所得球晶越小；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。12.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。13.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.全对三、问答题：2.高分子具有柔顺性的本质是什么？简要说明影响高分子链柔顺性的因素主要有哪些？高分子链具有柔顺性的原因在于它含有许多可以内旋转的键，根具热力学熵增原理，自然界中一切过程都自发地朝熵增增大的方向发展。高分子链在无外力的作用下总是自发地取卷曲的形态，这就是高分子链柔性的实质。影响因素主要有：1．主链的结构；2．取代基;3．氢键;4．交联。3．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。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。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。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，此时的体积总是大于该温度下的平衡体积。4.举例说明什么是蠕变、应力松弛现象？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。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。5.高弹性有哪些特征？为什么聚合物具有高弹性？1.弹性模量小，而形变很大；2.形变需要时间；3.形变有热效应；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。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。热运动会促使分子链回到卷曲状态，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。6．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。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。7.试述聚合物的溶解特点。一、选择题(多选题，每题2分，共20分)3.下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为(D)(A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物5.下面有关玻璃化转变的描述，正确的是(A,B,D,E)(A)聚合物玻璃态与高弹态之间的转变(B)链段由运动到冻结的转变(C)分子链由冻结到运动的转变(D)自由体积由随温度下降而减少到不随温度发生变化的转变(E)链段由冻结到运动的转变6．韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法正确的是（B,C,D）。(A)与拉伸方向平行(B)有明显的双折射现象(C)分子链沿外力作用方向高度取向(D)剪切带内部没有空隙7.聚合物加工中的挤出胀大（巴拉斯效应）现象是由于（C,D）(A)高分子熔体热胀冷缩(B)高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的流动能量时产生的不稳定流动(C)流动时有法向应力差，由此产生的弹性形变在出口模后要回复(D)高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性形变，来不及完全松弛掉要回复9.粘弹性是高聚物的重要特征，在适当外力作用下，（C）有明显的粘弹性现象。(A)Tg以下很多(B)Tg附近(C)Tg以上很多(D)Tf以上二、判断题(每题1.5分，共15分)1.聚丙烯分子链中碳－碳键是可以旋转的，因此可以通过单键的内旋转使全同立构聚丙烯转变为间同立构聚丙烯。()5.聚合物的取向态是一种热力学稳定状态。()7.应力－应变曲线下的面积，反映材料的拉伸断裂韧性大小。()8.WLF方程的适用温度范围为Tg～Tg＋50℃。()9.橡胶试样快速拉伸，由于熵减小放热等原因导致温度升高。()10.高聚物的应力松弛现象，就是随时间的延长，应力逐渐衰减到零的现象。()四、计算题（每题5分，共15分）3.在一次拉伸实验中，试样夹具之间试样的有效尺寸为：长50mm、宽10mm、厚4mm，若试样的杨氏模量为35MPa，问加负荷100N该试样应伸长多少。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、问答题(共35分)1.在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时，假如没有该聚合物的标样，但是有其它聚合物的标样，如何对所测聚合物的分子量进行普适标定？需要知道哪些参数？(8分)参考答案：可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时，二者的特性粘数与分子量的乘积相等，即：log[]log[]1122ηM=ηM根据Mark-Houwink方程有：logloglog11212221aK1MM1+a1+aK所以需要知道被测聚合物和标样的K，a值(在GPC实验所用的溶剂中)2.聚合物纤维熔融纺丝时，在拉伸和冷却工序之后，通常还有一道热定形工序，从高分子物理的角度谈谈该工序的作用。(8分)参考答案：聚合物纺丝时，在拉伸过程中聚合物链产生取向，此时高分子整链和高分子链段都发生取向。但是，由于高分子取向是热力学不稳定状态，在放置过程中聚合物链发生松弛，倾向于发生解取向。聚合物链段的长度远小于整链长度，它的松弛时间也远小于整链长度的松弛时间。因此在放置过程中，聚合物链段的松弛非常容易发生，导致聚合物纤维的外形发生变化。热定形工序就是在一定温度下使聚合物链段发生快速的解取向，使得聚合物纤维在放置和使用过程中不易发生变形。3.Whatisthetime-temperaturesuperpositionprinciple？Whatisthesignificanceoftheprinciple?(7分)参考答案：对同一个力学松弛现象，既可以在较高温度下、较短时间内观察到，也可以在较低高温度下、较长时间内观察到。因此，升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的，对高聚物的粘弹行为也是等效的。借助转换因子可将在某一温度下测定的力学数据转变成另一温度下的力学数据。4.影响聚合物力学内耗的因素是什么？(12分)参考答案：内耗的大小与高聚物本身的结构有关：分子链上没有取代基，链段运动的内摩擦阻力较小，内耗较小；有较大或极性的侧基，链段运动的内摩擦阻力较大,内耗较大;侧基数目很多，内耗就更大。内耗受温度影响较大：Tg以下，高聚物受外力作用形变很小，只有键长和键角变化，速度很快，几乎跟得上应力的变化，内耗很小；温度升高，向高弹态过渡，由于链段开始运动，而体系粘度还很大，链段运动时受到摩擦阻力比较大，因此高弹形变显著落后于应力的变化，内耗也大；温度进一步升高，链段运动比较自由，内耗就变小了，因此在玻璃化转变区域出现内耗峰；温度继续升高，向粘流态过渡时，由于分之间互相滑移，因而内耗急剧增加。内耗与频率的关系；频率很低时，高分子的链段运动完全跟得上外力的变化，内耗很小，高聚物表现出橡胶的高弹性；在频率很高时，链段运动完全跟不上外力的变化，内耗也很小，高聚物显得刚性，表现出玻璃态的力学性质；在中间区域，链段运动跟不上外力的变化，内耗在一定的频率范围出现极大值，这个区域中，材料的粘弹性表现得很明显。