北化考研高分子物理练习题

北京化工大学高分子物理习题一、名词解释θ溶剂：在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中，其分子链段间的相互吸引力与溶剂化以及排斥体积效应所表现出的相斥力相等，无远程相互作用，高分子处于无扰状态，排斥体积为0，该溶液的行为符合理想溶液行为，此时溶剂的过量化学位为0，此时的溶液称为θ溶液。等效自由连接链：将含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链视为一个含有Z个长度为b的链段组成的可以自由旋转的链，称为等效自由连接链。取向：在某种外力的作用下，分子链或者其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。银纹：聚合物在张应力的作用下，在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性形变和取向，以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象。特性粘度：高分子在c→0时，单位浓度的增加对溶液的增比浓度或相对粘度对数的贡献。其数值不随溶液浓度的大小而变化，但随浓度的表示方法而异。键接异构——大分子链结构单元的键接顺序不同所引起的异构体。双轴取向——取向单元沿两个相互垂直方向的取向，其面积增大，厚度减小。脆性断裂——屈服前的断裂，拉伸中试片均匀形变，断面较平整。Boltzmann原理——聚合物的力学松弛行为是其整个受力历史上诸松弛过程的线性加和的结果。熔限——高聚物熔融开始至终了的温度区间。时温等效原理——升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。柔顺性—高分子链能够不断改变其构象的性质或高分子能够卷曲成无规线团的能力。零切黏度——剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率。链段:把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。应力松弛：在恒定温度和形变标尺不变的情况下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。二．选择题：1．欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，其聚合度必须增加A倍。(NL2)A．10B．20C．100D．502．某一结构对称的结晶聚合物，其Tm=210℃，其结晶速度最快的温度在B。A．170℃B．115℃C．－25℃D．210℃3．测量重均分子量可以选择以下哪种方法：DA．粘度法B．端基滴定法C．渗透压法D．光散射法4．当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其第二维利系数A2：CA．小于1/2B．大于1/2C．大于零D．小于零5．下列那种方法可以降低熔点：B。A.主链上引入芳环；B.降低结晶度；C.提高分子量；D.加入增塑剂。6.下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是B。A.提高支化度；B.提高结晶度；C.加入增塑剂；D.橡胶共混；.7．大多数聚合物流体属于D。（9，2、）A．膨胀性流体（,1nKrn）B．膨胀性流体（,1nKrn）C．假塑性流体（,1nKrn）D．假塑性流体（,1nKrn）8、用B模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。（2.2）A、粘壶与弹簧串连的kelvin模型B、粘壶与弹簧串连的maxwell模型C、粘壶与弹簧并连的kelvin模型D、粘壶与弹簧并连的maxwell模型9.根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上B移。A、左B、右C、上D、下10.多分散高聚物下列平均分子量中最小的是AA、nMB、wMC、zMD、M11．一般来说，那种材料需要较高程度的取向B。A．塑料B．纤维C．橡胶D．粘合剂12．测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法：B。A．气相渗透法B．光散射法C．渗透压法D．端基滴定法13．当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其哈金斯参数1：A。A．小于1/2B．大于1/2C．大于零D．小于零14．在聚合物结晶的过程中，有体积B的变化。A、膨胀B、收缩C、不变D、上述情况都有可能15.下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是B。A.提高支化度；B.提高结晶度；C.加入增塑剂；D.橡胶共混；.16.聚合物处于高弹态时，其分子运动的主要单元是B。A、键长B、链段C、键角D、整个分子四．填空题：1．聚合物在溶液中通常呈无规线团构象，在晶体中呈锯齿形或螺旋形构象。2.高聚物的静态粘弹性行为表现有蠕变、应力松弛。3.高聚物在极高压力下可以得到的晶体类型是伸直链晶体，在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”现象的晶体类型是球晶。4.高聚物链段开始运动的温度对应的是该高聚物的玻璃化转变温度。5.橡胶弹性是熵弹性，弹性模量随温度的升高而增加，在拉伸时放热。6.相对于脆性断裂，韧性断裂的断裂面较为粗糙，断裂伸长率较长，而且断裂之前存在屈服。7.写出三种测定聚合物结晶度的测定方法:X射线衍射、量热法和密度法。8、写出判定聚合物溶解能力的原则中的2个原则：（18）、（19）。9.凝胶色谱法（GPC）分离不同分子量的样品时，最先流出的是分子量（20）的部分，是依据体积排除机理机理进行分离的。10、自由结合链的均方末端距2fjh=nl2，自由旋转链的均方末端距2frh=nl2(1+cosθ)/(1-cosθ)，等效自由结合链均方末端距2h等效=nele2。11、一般情况下，高聚物的结晶温度区域为Tg-Tm_，在此区间较高温度下结晶可使高聚物的Tm较高，熔限较窄，结晶尺寸较大。12、膜渗透压法测定的是数均Mn分子量；凝胶色谱法（GPC）测定可得到Mn，Mw，Mz，Mη，d=Mw/Mn=Mz/Mw，从色谱柱中最先分离出来的是分子量较大的级份。13、PE、等规PP的溶解过程为先熔融，后溶胀，再溶解，硫化橡胶遇溶剂后只溶胀，不溶解。14、良溶剂状态时，121/2，2A0。15、动态粘弹性一般用储能模量（E′），损耗模量(E”)，损耗因子（tanδ）等参数来表征；从分子结构来讲，顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、丁基橡胶四种橡胶中内耗最大的是丁基橡胶（IIR）。16、大多数聚合物熔体属假塑性流体，，其n值为1，表明它们具有剪切变稀特性。17、橡胶弹性热力学方程为TVTVuSfTll，交联橡胶的状态方程为220/CNkTRTM，当温度升高时橡胶弹性模量会增大。18、共混高聚物是指两种或以上的高聚物通过物理或化学方法制备的高分子-高分子混合物，其聚集态特征为亚微观非均相，宏观均相。19、玻璃态高聚物发生冷拉（强迫高弹形变）的温度区间是Tb~Tg，结晶聚合物的冷拉温度区间是Tb(Tg)~Tm。20、顺丁橡胶分子链的结构单元化学组成属碳链高聚物，键接结构属1-4键接，构型属顺式构型。21、高密度PE与低密度PE相比，其支化度低，结晶度高，熔点高拉伸强度高，冲击强度低。22、轻度交联可使材料拉伸强度提高，、弹性增大，、蠕变减少、应力松弛加快。三．排序题：1．比较下列聚合物的柔顺性：聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯（聚二甲基硅氧烷聚乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯）2．比较结晶难易程度：1.PE、PP、PVC、PS（PEPPPVCPS）3、比较下列聚合物的玻璃化温度：聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚对苯二甲酸乙二醇酯聚碳酸酯（聚碳酸酯聚对苯二甲酸乙二醇酯聚乙烯聚二甲基硅氧烷）五．简答题1.构型和构象有何区别？全同立构聚丙烯能否通过化学键（C-C单键）内旋转把〝全同〞变为〝间同〞，为什么？（1.首先写两者区别，强调构象是由于单键内旋转而引起，而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列。改变构象通过单键的内旋转即可达到，而改变构型需通过化学建的断裂与重组。不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化，必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象，不能改变构型。）2.解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中，而线性的聚乙烯在室温下却不能?（2.首先说明尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物，其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。而尼龙是极性的聚合物，如果置于极性溶剂之中，和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融，继而溶解。聚乙烯是非极性的聚合物，要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近，然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。）3.下图是平均分子量相同但是分子量分布不同的同种聚合物的粘度与剪切速率的关系示意图，请指出哪条曲线代表分子量分布宽的聚合物，并解释原因。（曲线2代表分布宽的聚合物。当切变速率小时，分布宽的聚合物含有较多特长的分子，形成的缠结的结构也较多，故粘度高。当切变速率增大后，分布宽的试样中，由于缠结结构较多，容易被高的切变速率所破坏，出现“切力变稀”的剪切速率较小，而且越长的分子随切变速率的增加而对粘度下降的贡献越大。）4.试分析讨论分子结构、结晶、交联、取向对高聚物拉伸强度的影响。答：（1）凡使分子柔性减小的因素及分子间力增大如生成氢键等都有利于高聚物拉伸强度的提高；分子量增大，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；（2）结晶度提高，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；结晶度相同时，结晶尺寸减小，拉伸强度提高；结晶形态：球晶串晶伸直链晶片。（3）随交联密度的提高，高聚物拉伸强度先增大后减小；（4）平行于取向方向上拉伸强度增加，垂直于取向方向上拉伸强度减小。六.画出非晶态聚合物在适宜的拉伸速率下，在玻璃化转变温度以下30度时的应力－应变曲线，并指出从该曲线所能获得的信息。（10）从该图可以获得的信息有：聚合物的屈服强度（Y点强度）聚合物的杨氏模量（OA段斜率）聚合物的断裂强度（B点强度）聚合物的断裂伸长率（B点伸长率）聚合物的断裂韧性（曲线下面积）一、名词解释1）共混改性所谓共混改性,是指将不同种类的聚合物加以混合,或把种类相同而分子量不同(或分子量分布不同)的聚合物加以混合,或是把聚合物与其它物料加以混合,从而形成新的共混聚合物。这种借助于外力场、温度场和分散介质实现聚合物组分均匀分布的过程叫共混改性，是材料改性的重要方法。2）高分子的取向在外力作用下，聚合物内部的分子链或其它结构单元沿着外力方向形成优势排列叫做取向，可分为单轴取向和双轴取向。取向结构对材料的力学、光学、热性能影响显著。3）构型与构象构形是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列，这种排列是稳定的。要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组，构形不同的异构体有：旋光异构体、几何异构体和结构异构体。构象是指由于分子内单键的内旋转而产生的结构异构体，或者由于分子中胆碱的内旋转而导致的原子或原子团在空间不同的排列顺序所产生的结构异构体。由于单件的内旋转活化能低，故各种构象的转化比较容易。4）高斯链：假如高分子链足够长，而且具有一定的柔性，则都可以把它们当作自由联结链进行统计处理，称为等效自由联结链，这种链的统计单元称为链段。等效自由联结链又称为高斯链，其均方末端距正比于分子量的一次方，这是大量柔性高分子链的共性。5）熵弹性橡胶在室温下就处于高弹态。橡胶分子链由卷曲到伸展，分子成为更有序的排列甚至结晶，熵值（混乱度）由大变小，这一变化的终态是不稳定的，一旦放松外力橡胶分子受到弹性回缩力，有自发恢复到初态的倾向。所以高弹形变是可以回复的，橡胶被拉伸和回复的整个过程都是熵变起作用，内能几乎不变。6）时－温等效原理从分子运动的松弛性质可知，同一个力学松弛现象，既可以在较高温度下、较短的时间内观察到，也可以在较低的温度下、较长时间内观察到。因此，升高温度与延长时间对分子运动是等效的，对聚合物的粘弹性行为也是等效的。这就是时温等效原理。7）凝胶点多官能团单体聚合到某一程度，开始交联，粘度突增，气泡也难以上升，出现所谓的凝胶，这时的反应程度称作凝胶点。凝胶不溶于任何溶剂，相当于许多线型大分子联成一体，分子量可看作无穷大。8）增塑为了改进某些聚合物的柔软性能，或者为了加工成型的需要，常常在聚合物中加入高沸点、低挥发性并能与聚合物混溶的小分子液体。这种作用称之为增塑，所用的小分子物质称为增塑剂。添加低分子组分使聚合物Tg下降，所加的低分子物质称为增塑剂。增塑剂应具有相容性好，挥发性低和无毒等性质。9）玻璃化转变温度由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，