高分子物理模拟试卷要点

高分子物理模拟试卷（一）一、名词解释（5×3）θ溶剂等效自由连接链取向银纹特性粘度二．选择题：（10×2）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.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四．填空题：（25×1）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（DSC、DTA）和密度法。1.8、写出判定聚合物溶解能力的原则中的2个原则：极性相近、内聚能密度或者溶解度参数相近原则,溶剂化原则哈金斯参数小于1/29.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大的部分，是依据体积排除机理机理进行分离的。10.液晶分子中必须含有长棒状的结构才能够称为液晶，其长径比至少为4才有可能称为液晶，或者为盘状状，其轴至多为1/4。三．排序题：（3×3）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2．比较结晶难易程度：PE、PP、PVC、PS3、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五．简答题（5＋5＋5+6）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？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?3.在用凝胶渗透色谱技术（GPC）测定高聚物分子量分布时，为什么能用一条普适校正曲线将各种不同的高聚物的GPC图转换为分子量分布曲线？4.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。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）高分子物理模拟试卷（一）参考答案一、名词解释（每题３分，共１５分）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。二、选择（每题２分，共２０分）1.A2.B3.D4.C5.B6.B7.D8.B9.B10.A三、填空（每空１分，共２５分）2.无规线团锯齿形螺旋形3.蠕变应力松弛4.伸直链晶体球晶5.玻璃化转变6.熵增加放7.粗糙长屈服8.X射线衍射量热法（DSC、DTA）密度法9.极性相近内聚能密度或者溶解度参数相近原则溶剂化原则哈金斯参数小于1/210.大体积排除机理11.长棒状4盘状1/4四、排序题(每题３分，共９分)1.聚二甲基硅氧烷聚乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯2.PEPPPVCPS3.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（５＋５＋５+６，共２１分）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。（2分）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。（3分）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。（1分）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。（2分）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。（2分）3.根据溶解度参数相近的原则，只有当两者溶解度参数之值相差小于1.7时，才有可能溶解。而戊烷和乙酸乙酯与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数的差值都大于1.7，所以不溶于戊烷和乙酸乙酯。（2.5分）但是当戊烷和乙酸乙酯的比为1：1混合时，这个混合溶剂的溶度参数为16.55，与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数非常接近，符合溶解度参数相近原则，故可以溶解。（2.5分）4.曲线2代表分布宽的聚合物。（2分）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。（2分）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。（2分）六、（10分）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）画图：正确画出曲线得2分，并标明A、Y、B三点得3分，每写出一个信息得1分，共5分高分子物理模拟试卷（二）一、名词解释（2分/名词）键接异构双轴取向脆性断裂Boltzmann原理熔限力学状态时温等效原理银纹质（体）柔顺性零切黏度二、填空（3分/题）1.自由结合链的均方末端距2fjh=，自由旋转链的均方末端距2frh=等效自由结合链均方末端距2h等效=。2.一般情况下，高聚物的结晶温度区域为，在此区间较高温度下结晶可使高聚物的Tm，熔限，结晶尺寸。3.膜渗透压法测定的是分子量；凝胶色谱法（GPC）测定可得到，，，，，从色谱柱中最先分离出来的是。4.PE、等规PP的溶解过程为，硫化橡胶遇溶剂后。5.良溶剂状态时，1E，12，2A。6.动态粘弹性一般用，，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。7.大多数聚合物熔体属流体，，其n值为，表明它们具有特性。8.橡胶弹性热力学方程为，交联橡胶的状态方程为，当温度升高时橡胶弹性模量会。9.共混高聚物是指，其聚集态特征为。10.玻璃态高聚物发生冷拉（强迫高弹形变）的温度区间是，结晶聚合物的冷拉温度区间是，11.顺丁橡胶分子链的结构单元化学组成属，键接结构属，构型属。12.高密度PE与低密度PE相比，其支化度，结晶度，熔点拉伸强度，冲击强度。三、问答题（共49分）1、试说明结晶高聚物的微观结构具有哪些特征？高结晶度材料的分子链应具备什么结构特点？（10分）2、请分别画出低度PE，轻度交联橡胶的下列曲线，并说明理由。（10分）（1）温度形变曲线（2）蠕变及回复曲线（3）应力-应变曲线（并标明拉伸强度）3、写出下列高聚物的结构式，比较Tg的高低，并说明理由。（9分）（1）顺丁橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶、聚苯乙烯（2）聚异丁烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯（3）聚苯撑、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯4、画出模拟高聚物应力松弛过程的力学模型，给出应力松弛方程，并说明该模型适合于描述何种高聚物的应力松弛过程，为什么？（10分）5、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。（10分）高分子物理模拟试卷（二）参考答案一、名词解释（每题1.5分，共15分）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。力学状态——高聚物的力学性质随温度变化的特征状态；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。银纹质（体）——联系起两银文面的束状或高度取向的聚合物。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。二、填空（每题3分，共36分）1.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。2.一般情况下，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。3.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。4.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。5.良溶剂状态时，1E0，121/2，2A0。6.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）。7.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。8.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。9.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。10.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。11.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。12.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