山东理工大学高分子物理练习题

练习题一一、列举测定或表征或观察下列性质的方法各三种,列举方法的名称即可,描述过程或原理亦可.1.玻璃化温度:模量-温度曲线,体膨胀计,DSC,粘度2.熔点:DSC,体膨胀计,偏光显微镜,XRD3.平衡熔点:晶片厚度,结晶温度,熔融焓与熔融熵之比4.结晶速率:体膨胀计,DSC,偏光显微镜5.结晶度:DSC,XRD,密度法6.取向度:双折射,声速法,XRD7.韧性:冲击,应力-应变曲线,断裂面8.熔体弹性:挤出胀大,包轴效应,熔体破裂,弹性回复9.数均分子量:端基分析,渗透压,冰点降低,沸点升高,GPC10.第二维利系数:渗透压,光散射,中子散射二、简答题:1.从应力-应变曲线中可以获得哪些信息?#答:弹性模量,屈服强度,屈服应变,断裂强度,断裂伸长率,韧性2.滞后环代表什么?是怎样造成的?#答:代表应变每变化一周的能量损耗.由于分子运动受到阻力,构象松弛需要时间而造成.3.简述玻璃化转变自由体积理论.#答:玻璃化转变温度以下只有固有体积的膨胀,玻璃化转变温度以下除固有体积膨胀外,自由体积迅速膨胀,导致体积膨胀出现突变.玻璃化转变点是自由体积分数达到临界值的温度.4.讨论应力松弛过程中结构单元运动方式.#答:依次为键长、键角的松弛,链段的松弛,分子链的松弛5.讨论聚合物熔融过程中产生熔限的原因.#答:由于晶格完善程度不同而产生.三:计算题环氧树脂的Tg=120℃,聚丙烯酸酯的Tg=-40℃,二者的共混体系分成两相,其中富环氧树脂相的Tg=95℃,富聚丙烯酸酯相的Tg=-10℃,求两相的组成.(提示:FOX方程)解:富环氧树脂相:;(环氧);(聚丙烯酸酯)富聚丙烯酸酯相:;(环氧);(聚丙烯酸酯)练习题二一、填充题:1.1920年,德国科学家H.Standinger在《德国化学会会志》上发表的《论聚合》,是篇划时代的文献.他又做了一系列卓有成效的工作.为此,在1953年他以“链状大分子物质的发现”荣获诺贝尔化学奖.2.交联高分子是不溶不熔的,只有当交联度不太大时,才能在溶剂中溶胀.3.在高分子晶系中,由于长链造成各向异性而不出现(立)正方晶系.4.聚碳酸酯、环氧树脂、尼龙66、聚芳砜等工程塑料,主要由缩聚和开环聚合反应得到,它们属于杂链高分子.5.温度升高,材料逐步变得软而韧,断裂强度下降,断裂伸长率增加.6.粘流温度是加工成型的下限温度,而分解温度是加工成型的上限温度.7.冷却越快,观察时间越短,测得的玻璃化温度就越高.2211Tgg1TgwwT2331393368111ww0.9011w0.0992w2331393263111ww28.01w72.02w8.当材料受到外力作用时,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种变化就称为应变,用符号ε表示.9.时温等效原理告诉我们,升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的,它有重要的实用意义.10.蠕变、应力松弛和滞后现象统称为聚合物的力学松弛现象.11.高分子材料的形变性质是与时间有关的,介于理想弹性体和粘性体之间,因此它们常被称为粘弹性材料.12.弹性模量是材料发生单位应变时的应力,模量愈大,材料的刚性愈大.13.脆性断裂与韧性断裂的转折处的最高点称为屈服点.14.Boltzmann叠加原理说明:聚合物的最终形变是各负荷所贡献形变的简单加和.15.击穿强度定义为击穿电压V和样品厚度d的比值.16.聚合物的热导率很小,是优良的绝热保温材料.二.名词解释:1.构型#解:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列.它包括几何(顺反)异构、旋光异构和键接异构,属于高分子的近程结构.2.θ条件#解:我们可以通过选择溶剂和温度来满足∆μ1E=0的条件,我们把这个条件称为θ条件.当溶液处于θ条件时,其热力学性质与理想溶液没有偏差,就可用有关理想溶液的定律来处理高分子溶液.3.取向结构#解:在某些外力场(如拉伸应力或剪切应力)作用下,高分子链、链段或微晶可以沿外力作用方向择优排列的结构.取向结构对材料的力学、光学、热性能影响显著.4.碳链高分子#解:分子的主链全部由碳原子以共价键相连接的,它们大都由加聚反应制得.不易水解,耐热性低,如PE、PP、PVC、PS、PMMA等通用塑料.5.链段#解:高分子主链上,由若干链节组成的刚性部分称为链段.链段越长,它所包含的结构单元越多,分子链的柔顺性越小.三.问答题:(30分)1.试从分子结构分析聚乙烯的柔顺性,但为什么它呈现塑料的性质?(6分)解:聚乙烯分子主链由饱和单键构成,分子链可以围绕单键进行内旋转;另外它没有取代基,内旋转时无位阻效应分子链柔顺.但是它的结构规整易结晶,所以呈现塑料的性质.2.简述聚合物溶解过程的特点?(12分)解:非晶态聚合物的溶解过程分两个阶段:1).溶剂分子渗入聚合物内部,高聚物的体积膨胀,称为“溶胀”;2).高分子均匀地分散在溶液中,形成完全溶解的分子分散的均相体系,完全溶解.交联聚合物由于存在交联键,只能达到溶胀平衡,不能发生溶解.结晶聚合物的溶解过程也要经过两个阶段:1).结晶聚合物的熔融;2).熔融聚合物的溶解.四.计算题1.由文献查得涤纶树脂的密度ρc=1.50×103kg/m3和ρa=1335×103kg/m3,内聚能ΔE=66.67kJ/mol(单元).今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m3的涤纶试样,质量为2.92×10-3kg,试由以上数据计算:(1)涤纶树脂试样的密度和结晶度;(2)它的内聚能密度(涤纶树脂试样的M0=192g/mol).1.解:(1)密度ρ=W/V=2.92x10-3/(1.42x2.96x0.51x10-6)=1.362x103kg/m3结晶度fcV=(ρ-ρa)/(ρc-ρa)=(1.362-1.335)/(1.50-1.335)=21.8%或fcW=ρc/ρ.(ρ-ρa)/(ρc-ρa)=23.3%(2)内聚能密度CED=ΔE/VM0=66.67x103/(1/1.362x103)x192=473J/cm32.已知某聚合物的,溶剂1的,溶剂2的.问将上述溶剂如何以最适合的比例混合,使该聚合物溶解.213)/(4.10cmcalp7.4111.92练习题三一、选择题C1.下列方法中,不能测定聚合物熔体粘度的是()(A)毛细管粘度计(B)旋转粘度计(C)乌氏粘度计(D)落球粘度计B2.当高分子溶液从凝胶渗透色谱柱中被淋洗出来时,溶液中的分子的分离按()(A)分子量(B)分子流体力学(C)分子链柔性(D)分子间相互作用能的大小C3.下列高聚物中属无规共聚物的是()(A)尼龙66(B)聚氨酯热塑弹体(C)丁苯橡胶(D)聚对苯二甲酸乙二醇酯D4.下列三类物质中,具有粘弹性的是()(A)硬塑料(B)硫化橡胶(C)聚合物熔体(D)三者都有C5.下列高聚物-溶剂对中,在室温下可溶解的是()(A)聚乙烯-甲苯(B)聚丙烯塑料-四氢萘(C)尼龙-甲酰胺(D)丁腈橡胶-汽油C6.分别将下列高聚物熔体在冰水中淬火,所得固体试样中透明度最高的是()(A)全同立构聚丙烯(B)聚乙烯(C)聚对苯二甲酸丁二醇酯(D)ABSBCD7.下列方法中可测得数均分子量的方法有()(A)粘度法(B)沸点升高(C)膜渗透压(D)GPC法(E)光散射法ABD8.下列高聚物中,在室温下可以溶解的有()(A)尼龙-66(B)PET(C)LDPE(D)聚乙酸乙烯酯B9.下列通用塑料中,使用温度上限为Tm的是()(A)聚苯乙烯(B)聚甲醛(C)聚氯乙烯(D)有机玻璃C10.下列高聚物中,使用温度下限为Tg的是()(A)聚乙烯(B)聚四氟乙烯(C)聚二甲基硅氧烷(D)环氧塑料BCD11.下列参数中可作为选择溶剂依据的有()(A)均方末端距(B)溶解度参数δ(C)高聚物-溶剂相互作参数(D)第二维利系数A2B12.高聚物的结晶度增加,则:()(A)抗冲击强度增加(B)拉伸强度增加(C)取向度增加(D)透明性增加C13.结晶型聚合物的结晶温度范围是()(A)Tb～Tg(B)Tm～Td(C)Tg～Tm(D)Tg～TdB14.下列哪种结晶形态具有黑十字消光图像的()(A)纤维状晶(B)球晶(C)单晶(D)树枝晶C15.大多数聚合物流体属于()(A)膨胀型流体(B)牛顿流体(C)假塑性流体(D)宾哈流体B16.高聚物玻璃化转变实质是:()(A)相变过程(B)松弛过程(C)熔融过程E17.加工聚碳酸酯时,欲获提高流动性最有效的措施是:()(A)增加切应力(B)增加分子量(C)采用分子量分布窄的产品(D)降低温度(E)增加温度D18.下列方法中,可以降低熔点的是:()(A)p区主链上引入芳杂环(B)降低结晶度(C)提高分子量(D)加入增塑剂C19.橡胶产生弹性的原因是拉伸过程中()(A)体积变化(B)内能变化(C)熵变B20.高聚物的结晶度增加,则:()(A)抗冲击强度增加(B)拉伸强度增加(C)取向度增加(D)透明性增加二.名词解释1.链段和链节:高分子链中能自由取向并在一定范围独立运动的最小单元称为链段.链节是指高分子链中不断重复的单元.2.构型: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.构象:由于内旋转而产生的高分子链在空间的排列.3.玻璃化转变:是分子链段获得了足够的能量,以协同方式开始运动,不断改变构象,所导致的一系列物理性质如形变,模量,比体积,比热,密度,粘度,折光指数,介电常数等发生突变或不连续变化的过程.4.液晶态:某些物质的结晶受热熔融或被溶剂溶解之后,仍部分地保持晶态物质分子的有序排列,呈现各项异性的物理性质,形成一种兼有晶态和液态部分性质的过渡状态,称为液晶态.5.时－温等效原理:升高温度与延长时间对分子运动是等效的,对聚合物的粘弹行为也是等效的.2:1:314.10)1(9.114.74.109.114.72111121P2211；；；混6.应力集中:如果材料存在缺陷,受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化,使缺陷附近局部范围内的应力急剧地增加,远远超过应力平均值,这种现象称为应力集中.三.简答题.1.简述高聚物结构的主要特点.#答:高聚物的结构特点:分子很大且结构复杂;高分子链具有新的结构层次——高分子链的构象和柔性;高聚物相对分子质量的统计性和多分散性;高分子链结构中存在有一般小分子化合物所没有的交联结构;结构单元之间的范德华力非常大以至于高聚物根本不存在气态;高聚物凝聚态结构的复杂性.2.简要分析影响高分子链柔顺性的因素.#答:(1)主链结构:碳链高聚物主链无极性,分子内相互作用小,内旋转位垒也较小,所以分子链的柔性大.含孤立双键的高分子链,由于邻近双键的单键的内旋转容易,故柔性较好.含共轭双键的高分子链主链不能旋转,是刚性链.杂链高聚物的分子链是柔性链.(2)取代基的影响:极性,取代基沿分子链排布的距离,取代基在主链上的对称性,取代基的体积(3)氢键,体积效应,溶剂的作用.3.Flory-Huggins溶液理论的贡献是什么?该理论成立的前提是真实体系引入平均化假定,试说明这些假定条件.答:Flory-Huggins借助于类晶格模型运用统计热力学方法推导出高分子溶液的混合熵,混合热等热力学性质的表达式.该理论的的推导是建立在如下假定之下:(1)溶液中分子的排列像晶体一样是一种类似晶格的排列,高分子由x个链段组成,每个链段的体积与溶剂分子的体积相等.(2)高分子链是柔性链,所有的构象具有相同的能量.(3)溶液中高分子链段是均匀分布的.4.试述高聚物平衡高弹性的特点、热力学本质和分子运动机理.#答:1)弹性应变大;2)弹性模量低;3)T升高,高弹平衡模量增加;4)快速拉伸,温度升高.*热力学本质:熵弹性;*分子运动机理:链段运动从卷曲构象转变为伸展的构象.计算题:35℃时,环己烷为聚苯乙烯(无规立构)的θ溶剂.现将300mg聚苯乙烯(ρ=1.05g/cm3,Mn=1.5×105)于35℃溶于150ml环己烷中,试计算:(1)第二维利系数A2;(2)溶液的渗透压解