高分子物理简答题整理

2、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。3、试述聚合物的溶解特点。4、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。5、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，聚异丁烯分子链具有较高的对称性，可以结晶，但由于取代基的空间位阻以及化学结构的不规整性，使其较难结晶。6、以分子运动观点和分子间物理缠结概念说明非晶态聚合物随着温度升高粘弹行为的4个区域，并讨论分子量对应力松弛模量-温度曲线的影响规律。答：（1）a.玻璃态区，玻璃化温度以下，分子运动主要限于振动和短程的旋转运动；b.玻璃-橡胶转变区，可解析为远程、协同分子运动的开始；c.橡胶-弹性平台区，由于分子间存在几个链段平行排列的物理缠结，聚合物呈现远程橡胶弹性；d.末端流动区，物理缠结来不及松弛，材料仍然表现为橡胶行为，温度升高，发生解缠作用，导致整个分子产生滑移运动，即产生流动，这种流动是作为链段运动结果的整链运动。（2）聚合物分子量越高，橡胶-弹性平台就越长。7、聚合物晶体结构和结晶过程与小分子晶体结构和结晶过程有何差别？造成这些差别的原因是什么？答：（1）小分子有分子晶体、原子晶体和离子晶体，而高分子晶体仅有分子晶体，且仅是分子链的一部分形成的晶体。这是由于高分子的分子链很长，可穿越多个晶胞。（2）小分子的熔点是一个确定值，而高分子的熔点是一个范围值。（3）高分子有结晶度的概念，而小分子没有。这是由于高分子结构的复杂性，使得聚合物结晶要比小分子结晶有更多的缺陷，所以结晶总是很不完善，有晶区和非晶区，用结晶读表示。（4）高聚物的结晶过程分一次结晶（主结晶）和二次结晶（次级结晶）。这是由于高分子的相对分子质量大，体系黏度大，分子运动迟缓所引起的。8、.聚合物分子量分布的测定方法答：(1)利用聚合物溶解度的分子量依赖性，将试样分成分子量不同的级分，从而得到试样的分子量分布，如沉淀分级、柱上溶解分级和梯度淋洗分级。(2)利用高分子在溶液中的分子运动性质，得到试样的分子量分布，如超速离心沉降速度法。(3)利用高分子颗粒大小的不同，得到试样的分子量分布，如凝胶渗透色谱法、扩散速度法、热扩散法、区域熔融法、透析法以及电子显微镜法等。9、试判别在半晶态聚合物中，发生下列转变时，熵值如何改变？并解释其原因：（1）Tg转变；（2）Tm转变；（3）形成晶体；（4）拉伸取向。答：（1）Tg转变时熵值增大，因链段运动使大分子链的构象数增加；（2）Tm转变时熵值增大，理由同（1），另外晶格破坏也使分子的混乱度增加；（3）形成结晶时熵值减小，因大分子链规整排列，构象数减少；（4）拉伸取向时熵值减小，理由同（3）。10、简述高分子运动的特点（1）、运动单元的多重性。高分子运动单元具有多重性，它可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。除了整个分子可以象小分子那样作振动、转动和移动外，高分子的一部分还可以作相对于其他部分的转动、移动和取向。（2）、高分于热运动是一个松弛过程。在一定的外力和温度条件下，高聚物从一种平衡状态，通过分子的热运动，达到与外界条件相适应的新的平衡态。这个过程是一个速度过程。由于高分子运动时运动单元所受到的摩攘力一般是很大的，这个过程通常是慢慢地完成的。因此，这个过程也称为松弛过程。（3）、分子运动对温度的依赖性。温度对高分子的热运动有两方面的作用。一种作用是使运动单元活化。温度升高使高分子热运动的能量增加，当能量增加到足以克服运动单元一定方式运动所需要的位垒时，运动单元处于活化状态，从而开始了一定方式的热远功。另一种作用是，温度升高使高聚物发生体积膨胀，加大了分子间的自由空间，它是各种运动单元发生运动所必须的。