高分子物理模拟试卷-4

高分子物理模拟试卷（四）一、名词解释（2分/名词）等效自由结合链取向度溶解度参数溶剂化作用次级松弛非牛顿性指数粘弹性Boltzmann叠加原理银纹表观粘度二、填空（2分/题）1.柔顺性的大小可以用、、、来表征。2.轻度交联可使材料拉伸强度、弹性、蠕变、应力松弛。3.高聚物的单晶一般只能在_____生成，而在熔体或浓溶液中外力较小时形成_____它在偏光显微镜下具有____现象。4.通常[]=K×M中的值在0.5－1之间，故同一样品的Mn，Mw，M和Mz值的大小顺序是＿＿。5.GPC法是根据对高分子进行分离的，从色谱柱最先分离出来的是＿＿。6.现象可用聚合物存在链段运动来解释：a.聚合物泡在溶剂中有溶胀；b.聚合物受力可发生大弹性变形；c.聚合物熔体粘度很大。7.高密度聚乙烯与低密度聚乙烯相比其支化度___、结晶度___、熔点____、拉伸强度___。8.通常来说，Tg是塑料使用的，橡胶使用的，而几乎所有的塑料都是在温度区间进行加工。9.单向外力能够促使，从而使Tg；而提高升温速率会使Tg。10.在（a.聚苯醚，b.聚二甲基硅氧烷，c.聚乙烯，d.聚环氧乙烷）中，的柔顺性最好；的柔顺性最差。11.溶液中，1E，A2，1，高分子链处于状态。12.橡胶产生高弹性的主要原因是拉伸过程中___。a.内能的变化；b.熵的变化；c.体积的变化13.从分子结构来说，____的内耗最大（a.顺丁橡胶；b.丁苯橡胶；c.丁腈橡胶；d.丁基橡胶），这是因为____。14.可以用时温等效原理研究聚合物的粘弹性，是因为高聚物的分子运动是一个与____有关的____过程。15.玻璃态高聚物发生冷拉的温度区间是，而结晶聚合物的冷拉温度区间是。三、问答题（每题10分）1.何谓结晶度？试述具有高结晶度材料的分子链结构特点。2.请画出下列曲线：1）结晶聚合物熔融过程体积－温度曲线，标出熔点和熔限；2）低结晶度聚合物的温度－形变曲线，注明转变温度并考虑分子量的影响；3）线型和交联聚合物的应力松弛曲线；4）等规聚丙稀和增韧聚氯乙烯在室温下的应力－应变曲线。3.试设计适当的实验测定以下物理量，并简要叙述实验原理：1)交联聚合物的溶度参数2；2)理想橡胶材料在外力拉伸时，熵随着伸长l的变化值，即VTlS,)(。4.画出能反映交联聚合物蠕变过程的力学模型，并分别给出蠕变过程和蠕变回复过程方程。试结合以上方程式说明该模型为何适用于描述交联聚合物而不适用于描述线型聚合物的蠕变过程。5.用平衡溶胀法测定硫化丁苯橡胶的交联度，试验数据如下：试验温度为25℃，干胶重0.1273g，溶胀后重2.116g，干胶密度0.941g/cm3，所用溶剂苯的密度为0.8685g/ml，体系的1=0.398。请计算出该交联SBR橡胶的杨氏模量E。高分子物理模拟试卷（四）参考答案一、名词解释（每题2分，共20分）1．等效自由结合链：由若干个化学键组成的一段链可作为一个能独立运动的单元，称为链段，令链段与链段自由结合，并且无规取向，称为等效自由结合链。2．取向度：是材料取向程度的衡量指标，一般可用取向函数F来表示F=)1cos2(212式中为分子链主轴与取向方向间的夹角。3．溶解度参数：通常将内聚能密度的平方根定义为溶解度参数（＝5.0)(VE），溶质和溶剂的溶解度参数愈接近，两者愈能相互溶解。4．溶剂化作用：又称广义酸碱作用，是指溶质和溶剂分子间的作用力大于溶质分子间的作用力，而使溶质分子彼此分离而溶解于溶剂中。5．次级松弛：在Tg（非晶和低结晶聚合物）或Tm（高结晶聚合物）以下，小尺寸运动单元从运动到冻结或从冻结到运动的变化过程称为次级松弛。6．非牛顿性指数：幂律公式nsK中的n是表征流体偏离牛顿流动的程度的指数，称为非牛顿指数。7．粘弹性：外力作用下，高聚物材料的形变行为兼有液体粘性和固体弹性的双重特性，其力学性质随时间变化而呈现出不同的力学松弛现象的特性称为粘弹性。8．Boltzmann叠加原理：高聚物的力学松弛行为表现为历史上各松弛过程的线性加和。9．银纹：又称裂纹，是高聚物受应力、环境影响而在表面出现的银白色条纹。10．表观粘度：与牛顿粘度定义相类比，将非牛顿流体的粘度定义为剪切应力与剪切速率之比，其值称为表观粘度，即/)(sa。二、填空（每题2分，共30分）1.空间位阻参数，无扰尺寸（链段长度），极限特征比2.提高，增大，减少，加快3.极稀的溶液中，球晶，黑十字消光图像4.MnMMwMz5.体积排除机理，分子量大的高分子6.b7.小，高，高，高8.上限温度，下陷温度，TfTd9.链段运动，偏低，偏高10.b，a11.＝0，＝0，＝0.5，自由无扰12.b13.d，丁基橡胶的侧基数最多从而导致分子链间内摩擦阻力最大14.时间和温度，松弛15.Tb-Tg，Tg-Tm三、问答题（每题10分，共50分）1.结晶度：结晶高聚物中结晶部分含量的量度，通常以重量百分数（%100acWwcWWfc）或体积百分数%100acVvcVVfc来表示，其中W表示质量，V表示体积，下标c和a表示结晶和非晶。（2分）高结晶度高分子材料的结构特点：链的对称性好有利（2分）；链的规整性好有利（2分）；柔顺性好有利（2分）；分子间能形成氢键有利（2分）。2.1）结晶聚合物熔融过程体积－温度曲线，标出熔点和熔限；（2.5分）2）低结晶度聚合物的温度－形变曲线，注明转变温度并考虑分子量的影响；（2.5分）（手工画图）3）线型和交联聚合物的应力松弛曲线；（2.5分）4）等规聚丙稀和增韧聚氯乙稀在室温下的应力－应变曲线。（2.5分）（手工画图）3.1)交联聚合物的溶度参数2；实验设计：将交联聚合物置于一系列溶度参数不同的溶剂中，在一定温度下测其平衡溶胀比Q，Q值最大的溶剂的溶度参数可作为该交联聚合物的溶度参数。（2.5分）实验原理：只有在溶剂的溶度参数和交联聚合物的溶度参数相等时，交联聚合物的溶胀性能才最好。（2.5分）2)理想橡胶材料在外力拉伸时，熵随着伸长l的变化值，即VTlS,)(实验设计：将理想橡胶材料在等温下拉伸到一定长度l，然后测试其在不同温度下的张力f。以张力f对绝对温度T作图，当拉伸比不太大时可得到一条直线，由橡胶的热力学方程式VlVTTfTluf,,)()(可知该直线的斜率为（VlTf,)/。（2.5分）实验原理：根据橡胶的两个热力学方程式可知（VlTf,)/＝VTlS,)(。（2.5分）4.1）交联聚合物蠕变过程的力学模型（2分）（手工画图）2）蠕变过程方程)1)(()(tet，)(是t时的平衡形变，为推迟时间（3分）3）蠕变回复过程方程tet)()(（2分）4）由蠕变回复过程方程可知t时，)(t0，即无永久形变。故该模型只适用于模拟交联聚合物而不适用于模拟线型聚合物的蠕变过程。（3分）5.1）12135)21(VMQc（3分）2）Q=[0.1273/0.941+(2.116-0.1273)/0.8685]/[0.1273/0.941]=17.92V1=78/0.8685=89.81ml/molcM1.03105g/mol（2分）3）E=3NokT=3)(2cMRT（3分）E＝6.8104Pa（2分）