《高分子物理》標準化作業(yè)本

#四、回答下列問題1從鏈結構和聚集態(tài)結構的角度，說明為什么SBS具有熱塑性彈性體的性質？若三嵌段結構為BSB能否成為熱塑性彈性體？答：SBS樹脂是用陰離子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。 其分子鏈的中段是聚丁二烯，兩端是聚苯乙烯，SBSM有兩相結構，橡膠相PB連續(xù)相，為柔性鏈段的軟區(qū)，PS形成微區(qū)分散在橡膠相中，PS是具有剛性鏈段的硬區(qū)，起物理交聯作用。SBS在常溫為橡膠高彈性、高溫下又能塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡膠，是一種熱塑性彈性體。BSB不是一種熱塑性彈性體。因為雖然它也三嵌段共聚物，但其分子鏈的中段是聚苯乙烯硬段，兩端是聚丁二烯軟段，相當于橡膠鏈的一端被固定在交聯點上，另一端是自由活動的鏈端，而不是一個交聯網。由于端鏈對彈性沒有貢獻，所以不能成為熱塑性彈性體。2、 丙烯中碳一碳單鏈是可以轉動的，通過單鍵的轉動能否把全同立構的聚丙烯變?yōu)椤伴g同立構”的聚丙烯？說明理由。答：不能。全同立構和間同立構是兩種不同的立體構型。構型是分子中由化學鍵所固定的原子在空間的幾何排列，這種排列是穩(wěn)定的，要改變構型必須經過化學鍵的斷裂和重組。單鍵的內旋轉只能改變構象而不能改變構象。所以通過單鍵的轉動不能把全同立構的聚丙烯變?yōu)椤伴g同立構”的聚丙烯。1簡述GPC勺分級測定原理：分離的核心部件是一根裝有多孔性載體（如聚苯乙烯凝膠粒）的色譜柱。凝膠粒的表面和內部含有大雖的彼此貫穿的孔，孔徑大小不等，孔徑與孔徑分布決定于聚臺反應的配方和條件。當被分析的試樣隨著洗提溶劑進入柱子后，溶質分子即向栽體內部孔洞擴散。較小的分子除了能進入大的孔外，還能進入較小的孔，較大的分子則只能進入較大的孔；而比最大的孔還要大的分子就只能留在載體顆粒之間的空隙中。因此，隨著溶劑淋洗過程的進行，大小不同的分子就可得到分離，最大的分子最先被淋洗出來，最小的分子最后被淋洗出來。2測定聚合物平均分子量的方法有哪些？得到的是何種統(tǒng)計平均分子量？化學方法 端基分析法Mn熱力學方法一一佛點升高，冰點降低，蒸汽壓下降，滲透壓法 Mn光學方法 光散射法Mw動力學方法一一粘度法M其它方法——凝膠滲透色譜法MGpc簡述稀溶液粘度法測定高分子相對分子質量的原理和方法。聚合物稀溶液粘度主要反映了液體分子之間因流動或相對運動所產生的內摩擦阻力，內摩擦阻力與聚合物的結果，溶質性質，溶液濃度及溫度和壓力等有關，后數值越大，表明溶液的粘度越大，聚合物溶液粘度的變化有多種粘度的[in]=lim空'=lim血幾描述，包括特性粘數 ■- ■-表示高分子溶液趨于零時，單位濃度的增加對溶液增比粘度或相對粘度對數的貢獻。通常我們先用毛細管粘度計根據粘度對濃度的依賴關系Huffcins方程魚=[“]+*[“][5時址r方程巴互二["]-0[可門c c1試以松弛的觀點解釋為什么聚合物的Tg會隨升降溫速度的提高而升高？由于玻璃化轉變不是熱力學的平衡過程，測量Tg時，隨著升溫速度的提高,所得數值偏高。因此所得Tg愈高。玻璃化溫度是鏈段運動松弛時間與實驗的觀察時間相當的溫度，快速升溫，觀察時間短，松弛時間也短，故在高溫發(fā)生玻璃化轉變，一般升溫速度提高10倍，測得的Tg升高3倍1寫出麥克斯韋爾模型、開爾文模型的運動方程。這兩種模型可以模擬什么樣的聚合物的何種力學松弛行為？ds1daa麥克斯韋爾模型的運動方程富豆匾肥=Ee+JJ——開爾文模型的運動方程 一匚keIvin模型基本上可以摸擬交聯聚合物的蠕變行為（但無開始普彈形變）Maxwell模型可以模擬線形聚合物的應力松弛行為（定性）3、畫出固定試驗溫度下，聚合物的內耗與外力頻率的關系曲線，并以松弛的觀點加以解釋和說明。[Tl]=limhm空i由于發(fā)生滯后現象，在每一循環(huán)變化中，作為熱損耗掉的能量與最大儲存能量之比稱為力學內耗。①當外力作用比運動單元的松弛時間的倒數高得多時，一1 _.一.即w>>—,該運動單?；旧蟻聿患案S交變的外力而發(fā)生運動E'與w無關，E''1和lgS幾乎為零（表現剛性玻璃態(tài)）。②當w<<—，運動單元的運動完全跟得上，作用為的變化，E'與w無關，E''和tgS幾乎為零，表現橡膠的高彈態(tài)。③只1有當g1，運動單元運動跟上，但又不能完全跟上外應力的變化△ E1變化大，E''和tgS出現極大值（內耗峰），表現明顯的粘彈性。4、示意畫出聚合物動態(tài)粘彈性的溫度譜，說明溫度對聚合物內耗大小的影響。①Tg以下，聚合物應變僅為鍵長的改變，應變量很小，幾乎同應力變化同

步進行，tgS很小。②溫度升咼，玻璃態(tài)自橡膠態(tài)轉變，鏈段開始運動，體系

粘度大，運動摩擦阻力大，tgS較大，（玻璃化轉變區(qū)，出現內耗峰）。③溫

度進一步升高，雖應變值較大，但鏈段運動阻力減小， tgS減小。④在末端流動區(qū)，分子間質的位移運動，內摩擦阻力再次升高，內耗急劇增加。Tt四、回答下列問題1舉例說明聚合物增強和增韌的途徑和機理（各寫出2種機理）。增強的途徑和機理：活性粒子增強：增強機理：活性粒子吸附大分子，形成鏈間物理交聯，活性粒子起物理交聯點的作用。纖維增強：增強機理：纖維作為骨架幫助基體承擔載荷液晶原位增強：

增強機理：熱致液晶中的液晶棒狀分子在共混物中形成微纖結構而到增強作用由于微纖結構是加工過程中由液晶棒狀分子在共混無物基體中就地形成的，故稱做“原位”復合增強。增韌的途徑和機理：橡膠增韌塑料的增韌機理：銀紋機理：橡膠粒子作為應力集中物誘發(fā)基體產生銀紋而吸收能量。（一般脆性聚合物增韌為此機理，如：PS/SBSPMMA/AQR剛性粒子增韌：剛性有機粒子增韌：拉伸時，由于基體與分散相之間的模量和泊松比差別致使基體對剛性粒子產生赤道面上的強壓力而發(fā)生脆韌一轉變，剛性粒子發(fā)生“冷流”而吸收能量。應變￡順丁橡膠為材料III、尼龍6為材料II、應變￡順丁橡膠為材料III、尼龍6為材料II、A、哪種材料的彈性模量最高？B哪種材料的伸長率最大？C哪種材料的韌性最高？D哪種材料的在斷裂前沒有明顯的塑性變形？E、判斷順丁橡膠、尼龍6、酚醛塑料分別對應哪種材料的曲線？答：材料I的彈性模量最高，材料III的伸長率最大，材料II的韌性最高，材料I的在斷裂前沒明顯的塑性變形。酚醛塑料為材料I。3、試分析討論分子結構、結晶、交聯、取向對咼聚物拉伸強度的影響。 P2441就流動性而言，PC對溫度更敏感，而PE對切變速率更敏感，為什么？答:PC為剛性分子，改變物象比較難，n隨切變速率的變化不大。分子間作用力大，AEn大，溫敏性，即粘度對溫度敏感，加工過程采用提高溫度的方法來調節(jié)流動性。PE為柔性分子，△En小，n對T不敏感。由于柔性分子容易改變構象，破壞纏結；n隨切變速率的下降明顯，呈“切敏性”，切敏性聚合物（柔性高分子）采用提高切變速率（切應力）的方法來調節(jié)流動性。2、示意繪出聚合物熔體在寬切變速率下的流動曲線，并用纏結理論作出解釋。

4圖卜？東含物莊it的虹譏亠14圖卜？東含物莊it的虹譏亠1才曲蜒ISas幕合場奩體的％―抵嚴曲紡答：1）在足夠小的切應力下，大分子處于高度纏結的擬網狀結構，由于剪切速率很小，纏結結構破壞的速度等于形成的速度，粘度保持恒定的最高值，表現牛頓流體的流動行為。2）隨剪切速率的增大，纏結結構被破壞的速度就越來越大于形成速度，粘度減小，表現假塑性流體的流動行為。 3）隨剪切速率的繼續(xù)增大，大分子的纏結結構幾乎完全被破壞，來不及形成新的纏結，粘度達到恒定的最低值，第二次表現牛頓流體的流動行為。3、簡述聚合物流體產生擠出物脹大效應的原因，以及溫度、剪切速率和流道長徑比對脹大的影響。擠出脹大現象：當聚合物熔體從噴絲板小孔、毛細管或狹縫中擠出時，擠出物的直徑或厚度會明顯地大于模口尺寸，有時會脹大兩倍以上，這種現象稱作擠出物脹大現象，或稱巴拉斯（Barus）效應。通常采用脹大比B表征其脹大現象，B定義為擠