高分子物理簡答題

結(jié)晶速度答：可把Tg與Tm之間的溫度范圍分成幾個(gè)區(qū)域:結(jié)晶速度答：可把Tg與Tm之間的溫度范圍分成幾個(gè)區(qū)域:WIIIIII結(jié)晶速度-溫度曲線分布示意圖1何謂聚合物合金，包括哪些類型？聚合物共混需要完全相容嗎？為什么？答：高分子合金又稱多組分聚合物，該體系是二種或多種聚合物組分形成的混合物。類型：①塑料連續(xù)相，橡膠分散相；②塑料分散相，橡膠連續(xù)相；③兩種塑料共混；④兩種橡膠共混。由于高分子混合時(shí)的熵變值A(chǔ)S很小，而大多數(shù)高分子間的混合是吸熱過程，即AH為正值，要滿足AG小于零的條件較困難，所以絕大多數(shù)共混聚合物不能達(dá)到分子水平的混合，而形成非均相的“兩相結(jié)構(gòu)”。如何測(cè)定。溫度和Huggins參數(shù)x1?答:①通過滲透壓的測(cè)定，可求出高分子溶液的e溫度。即在一系列不同溫度下測(cè)定某聚合物一溶劑體系的滲透壓，求出第二維利系數(shù)A2,以A2對(duì)溫度作圖，得一曲線，此曲線與的A2=0線之交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度即為e溫度。②從第二維利系數(shù)A2?x1關(guān)系可求參數(shù)x1。為何稱高分子鏈在其e溶液中處于無擾狀態(tài)？e溶液與理想溶液有何本質(zhì)區(qū)別？答：選擇合適的溶劑和溫度，使△u1e=o,這樣的條件稱為e條件，在e條件下，高分子鏈段間的相互作用等于鏈段與溶劑分子間的相互作用，所以溶劑分子對(duì)高分子構(gòu)象不產(chǎn)生的干擾，故高分子鏈在其e溶液中處于無擾狀態(tài)。在e溶液中，=0，但△hmho,ASm都不是理想值，只是兩者的效應(yīng)相互抵消，說明高分子溶液是一種假的理想溶液。以分子運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)和分子間物理纏結(jié)概念說明非晶態(tài)聚合物隨著溫度升高粘彈行為的5個(gè)區(qū)域.并討論分子量對(duì)應(yīng)力松弛模量一溫度曲線的影響規(guī)律。玻璃態(tài)區(qū)：類似玻璃，脆性，溫度不足以克服內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘，鏈段以上運(yùn)動(dòng)“凍結(jié)”分子運(yùn)動(dòng)主要限于振動(dòng)和短程的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。玻璃一橡膠轉(zhuǎn)變區(qū)：遠(yuǎn)程、協(xié)同分子運(yùn)動(dòng)的開始。鏈段獲得了足夠的熱能開始以協(xié)同方式運(yùn)動(dòng)，不斷改變構(gòu)象。橡膠-彈性平臺(tái)區(qū)：分子間存在物理纏結(jié)，聚合物呈現(xiàn)遠(yuǎn)程橡膠彈性。粘彈轉(zhuǎn)變區(qū)：分子鏈發(fā)生解纏作用，導(dǎo)致由鏈段運(yùn)動(dòng)向整個(gè)分子滑移運(yùn)動(dòng)過渡。粘流區(qū)：聚合物容易流動(dòng)，類似糖漿；熱運(yùn)動(dòng)能足以使分子鏈解纏蠕動(dòng)，導(dǎo)致整鏈運(yùn)動(dòng)。示意結(jié)晶性聚合物的結(jié)晶速率一溫度曲線，在圖中示意標(biāo)出Tg和Tm的位置，并對(duì)該曲線簡要解釋，并提出獲得小晶粒結(jié)構(gòu)的方法。I區(qū)：熔點(diǎn)以下10—30°C范圍內(nèi)，是熔體由高溫冷卻時(shí)的過冷溫度區(qū)。成核速度極小，結(jié)晶速度實(shí)際等于零；II區(qū)：在這個(gè)區(qū)域中，成核過程控制結(jié)晶速度，結(jié)晶速度不高；III區(qū)：最大結(jié)晶速度出現(xiàn)于此區(qū)域，是熔體結(jié)晶生成的主要區(qū)域；W區(qū)：結(jié)晶速度隨溫度降低迅速下降。結(jié)晶速度主要由晶粒生長過程控制。獲得小晶粒結(jié)構(gòu)的方法：一方面可采用加入成核劑，使晶核數(shù)目增加，晶粒變?。涣硪环矫婵刹捎脤⑷刍木酆衔锛彼倮鋮s(淬火)。示意畫出聚合物動(dòng)態(tài)粘彈性的溫度譜，說明溫度對(duì)聚合物內(nèi)耗大小的影響。答：①Tg以下，聚合物應(yīng)變僅為鍵長的改變，應(yīng)變量很小，幾乎同應(yīng)力變化同步進(jìn)行，tg5很小。②溫度升高，玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變，鏈段開始運(yùn)動(dòng)，體系粘度大，運(yùn)動(dòng)摩擦阻力大,tg6較大。③溫度進(jìn)一步升高，雖應(yīng)變值較大，但鏈段運(yùn)動(dòng)阻力減小，tg5減小。④在末端流動(dòng)區(qū)，分子間質(zhì)的位移運(yùn)動(dòng)，內(nèi)摩擦阻力再次升高，內(nèi)耗急劇增加。關(guān)系曲線，并以松弛的觀點(diǎn)加以解釋關(guān)系曲線，并以松弛的觀點(diǎn)加以解釋答：①當(dāng)外力作用比運(yùn)動(dòng)單元的松馳時(shí)間的倒數(shù)高得多時(shí)，即w>>右，該運(yùn)動(dòng)單元來不及跟隨交變的外力而發(fā)生運(yùn)動(dòng),E'與w無關(guān),E''和lg6幾乎為零，表現(xiàn)剛性玻璃態(tài)。②當(dāng)wvv*,運(yùn)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)完全跟得上，作用為的變化，E'與w無關(guān)，E''和tg6幾乎為零，表現(xiàn)橡膠的高彈態(tài)。③只有當(dāng)w~f，運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)跟上，但又不能完全跟上外應(yīng)力的變化AE1變化大，E''和tg6出現(xiàn)極大值（內(nèi)耗峰），表現(xiàn)明顯的粘彈性。8，示意繪出聚合物熔體在寬切變速率下的流動(dòng)曲線，并用纏結(jié)理論作出解釋。答：1）在足夠小的切應(yīng)力下，大分子處于高度纏結(jié)的擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由于剪切速率很小，纏結(jié)結(jié)構(gòu)破壞的速度等于形成的速度，粘度保持恒定的最高值，表現(xiàn)牛頓流體的流動(dòng)行為。2）隨剪切速率的增大，纏結(jié)結(jié)構(gòu)被破壞的速度就越來越大于形成速度，粘度減小，表現(xiàn)假塑性流體的流動(dòng)行為。3）隨剪切速率的繼續(xù)增大，大分子的纏結(jié)結(jié)構(gòu)幾乎完全被破壞，來不及形成新的纏結(jié)，粘度達(dá)到恒定的最低值，第二次表現(xiàn)牛頓流體的流動(dòng)行為。討論聚合物的分子量和分子量分布對(duì)熔體粘度和流變性的影響。答：低切變速率下，當(dāng)*恥時(shí)，略依賴于聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)和溫度，當(dāng)胚時(shí)，與聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)，分子量分布及溫度無關(guān)；增大切變速率，鏈纏結(jié)結(jié)構(gòu)破壞程度增加，分子量對(duì)體系粘度影響減小。聚合物熔體非牛頓流動(dòng)時(shí)的切變速率隨分子量加大向低切變速率移動(dòng)，剪切引起的粘度下降。分子量相同時(shí)，分子量分布寬的聚合物熔體出現(xiàn)非牛頓流動(dòng)的切變速率比分布窄的要低的多。從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)分析溫度、切變速率對(duì)聚合物熔體粘度的影響規(guī)律，舉例說明這一規(guī)律在成型加工中的應(yīng)用。答：a.溫度升高，粘度下降，在較高溫度的情況下，聚合物熔體內(nèi)自由體積大，流動(dòng)粘度的大小取決于高分子鏈本身的結(jié)構(gòu)，分子間作用力越大，流動(dòng)活化能越高；當(dāng)溫度處于TgvTvTg+100K時(shí)，由于自由體積減小，階段躍遷速率不僅與其本身的躍遷能力有感，也與自由體積大小有關(guān)。b.柔性鏈高分子表觀粘度隨切變速率增加而下降，剛性鏈高分子表觀粘度也隨切變速率增加而下降，但降幅較小，因?yàn)榍凶兯俾试黾?，柔性鏈易改變?gòu)象，降低流動(dòng)阻力，剛性鏈鏈段較長，構(gòu)象改變較困難，隨切變阻力增加，阻力變化不大。聚合物在不同條件下結(jié)晶時(shí)，可能得到哪幾種主要的結(jié)晶形態(tài)？各種結(jié)晶形態(tài)的特征是什么？答：（1）可能得到的結(jié)晶形態(tài)：單晶、樹枝晶、球晶、纖維狀晶、串晶、柱晶、伸直鏈晶體;（2）形態(tài)特征：單晶：分子鏈垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有10nm左右；樹枝晶：許多單晶片在特定方向上的擇優(yōu)生長與堆積形成樹枝狀；球晶：呈圓球狀，在正交偏光顯微鏡下呈現(xiàn)特有的黑十字消光，有些出現(xiàn)同心環(huán)；纖維狀晶：晶體呈纖維狀，長度大大超過高分子鏈的長度；串晶：在電子顯微鏡下，串晶形如串珠；柱晶：中心貫穿有伸直鏈晶體的扁球晶，呈柱狀；伸直鏈晶體：高分子鏈伸展排列晶片厚度與分子鏈長度相當(dāng)。高分子液晶的分子結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？根據(jù)分子排列有序性的不同，液晶可以分為哪幾種晶型？如何表征？答：高分子液晶分子結(jié)構(gòu)中必須具有剛性結(jié)構(gòu)部分，即液晶基元包括棒狀條狀）、盤狀或雙親性分子，要有強(qiáng)大的分子間力，必須具有一定的柔性部分。分類方法有三類，按形成條件分為溶致液晶和熱致液晶;按微區(qū)中分子排列狀態(tài)分為近晶型、向列型、膽甾型和盤型；按液晶基元所在位置分為主鏈液晶和側(cè)鏈液晶。表征方法主要是偏光顯微鏡、X射線衍射、DSC聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變是否是熱力學(xué)相變?為什么？答：不是，玻璃化溫度與測(cè)定過程的冷卻速度有關(guān)，不是熱力學(xué)的平衡過程，而是屬于力學(xué)松弛過程。因?yàn)樵诓ＡЩD(zhuǎn)變前后聚合物都是無規(guī)的，熱力學(xué)上都屬于液態(tài)。試用玻璃化轉(zhuǎn)變的自由體積理論解釋：（1）非晶態(tài)聚合物冷卻時(shí)體積收縮速率發(fā)生變化；（2）冷卻速度愈快，測(cè)得的Tg值愈高。答：（1）冷卻速度過快，則鏈段來不及調(diào)整構(gòu)象就被凍結(jié)，使自由體積高于平衡態(tài)時(shí)的Vf,這樣，Tg以下體積-溫度曲線向上平移，使依據(jù)兩條曲線交點(diǎn)確定的Tg偏高。（2）因Tg是鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間與觀察時(shí)間匹配時(shí)的溫度，升溫速率越快，觀察時(shí)間越短，相應(yīng)的更短松弛時(shí)間的溫度就越高，故測(cè)得的Tg就越高。15，聚合物晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶過程與小分子晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶過程有何差別?造成這些差別的原因是什么？答：(1)小分子有分子晶體、原子晶體和離子晶體，而高分子晶體僅有分子晶體。這是由于高分子的分子鏈很長，可穿越多個(gè)晶胞。(