高分子物理考研復試題及答案

1、.判斷題1 結晶性聚合物不一定總是形成結晶聚合物 （）交聯(lián)前的線性聚合物是結晶性聚合物,交聯(lián)度不太大時,有結晶能力，但隨交聯(lián)度增大,結晶能力減小;當交聯(lián)度太大時,喪失結晶能力需要結晶條件5.不能通過改變高分子的構象提高高分子的等規(guī)度。（）高分子的等規(guī)度是由分子的化學結構決定的，要改變改變高分子的等規(guī)度必須改變高分子的構型。06年判斷題：1.雙酚a型聚碳酸酯是結晶性聚合物，所以一定形成結晶聚合物（）原因：交聯(lián)前的雙酚a型聚碳酸酯聚合物是結晶性聚合物,交聯(lián)度不太大時,有結晶能力，但隨交聯(lián)度增大,結晶能力減小;當交聯(lián)度太大時,喪失結晶能力需要結晶條件8.尼龍1010，尼龍66，尼龍610這三種尼龍熔

2、點最高的是尼龍66()氫鍵密度1影響高分子柔順性的因素有哪些？聚乙烯單個分子的柔順性很好，為什么高聚物不能作為橡膠使用而作塑料用？答： (1) 影響高分子的柔順性有那些因素:高分子主鏈結構中鍵長越長，鍵角越大或含有孤立雙鍵，單鍵內旋轉越容易，高分子的共軛雙鍵，芳雜環(huán)，典型剛性鍵，高分子的柔順性較差精品.（體積）側基的極性越大，柔順性越差，若含有氫鍵時，柔順性更差，側基的剛性越大，柔順性越差，但沿主鏈剛性側基密度增大，柔順性更差（體積）分子量越大分子鏈的柔順性越好高分子發(fā)生交聯(lián)，交聯(lián)度不大時，對柔順性影響不大，交聯(lián)度太大時，分子鏈失去柔順性高分子的聚集態(tài)結構決定高分子的柔順性能否表現(xiàn)出來溫度越高

3、，外力越大，分子鏈的柔順性越好;外力作用速度越大，分子鏈的柔順性越難表現(xiàn)出來，加入溶劑，分子鏈的柔順性較好，但還與外界條件有關（2）對稱，柔性越大，分子結構越規(guī)整，但同時結晶能力越強，高分子一旦結晶，鏈的柔順性就表現(xiàn)不出來，聚合物呈現(xiàn)剛性，聚乙烯的分子鏈是柔順的，但由于結構規(guī)整，很容易結晶，失去彈性，所以聚乙烯聚合物能夠作塑料用不能作橡膠用。2.作出下列高聚物的溫度形變曲線，標出各特征溫度，并簡要說明。 (1)自由基聚合的聚苯乙烯：試樣b的分子量適中，試樣a的分子量較小。（2）聚乙烯：試樣a的分子量適中，試樣b的分子量很大。ps為非晶高聚物，分子量小的高彈平臺很短或沒有高彈態(tài)。pe 為結晶高聚

4、物，分子量小的沒有tf，分子量大的有精品.3.分子結構，分子量和外力作用時間如何影響高聚物的粘流溫度?答：能增大高分子相互作用能及增大高分子剛性的結構因素會使tf增大外力越大；tf越低作用速度越快，tf越高；分子量越大，tf增大；柔順性的影響5.要想得到透明性和柔軟性好的聚乙烯薄膜,可采取那些措施。支化，加成核劑2比較下列各組高聚物的tg的高低（有低到高排列），并說明理由。(1)聚丙烯 聚丙烯腈 聚丙烯酸甲酯極性(2)聚乙烯 聚氯乙烯 聚偏二氯乙烯極性和對稱性3 簡述影響高聚物強度的主要因素太繁瑣，需精簡答： （1）化學結構：鏈剛性增加的因素（比如主鏈芳環(huán)，側基極性或氫鍵）都有助于增加抗張強度

5、。極性基團過密或取代基過大，反而會使材料較脆，抗沖擊強度下降。（2）相對分子量：在臨界相對分子量（纏結相對分子量）之前，相對分子量增加，抗張強度增加，越過臨界相對分子質量后，抗張強度不變，抗沖擊強度隨相對分子質量增加而增加，不存在臨界值精品.（3）支化和交聯(lián) ：交聯(lián)使抗張強度和抗沖擊強度都提高，但支化使抗沖擊強度提高，而抗張強度下降（4）結晶和取向：結晶度增加，抗張強度提高，但抗沖擊強度降低，結晶尺寸減小抗張強度和抗沖擊強度都提高，取向使抗張強度提高?？傊?，以上因素在討論抗張強度時主要考慮分子間作用力的大小，而討論抗沖擊強度時主要考慮自由體積的大小。（5）應力集中物：裂縫、銀紋、雜質等缺陷在受

6、力時成為應力集中處，斷裂首先在此發(fā)生，纖維的直徑越小，強度越高，這是由于纖維越細，纖維皮芯差別就越小，缺陷出現(xiàn)的概率越小。根據這個原理，用玻璃纖維增強塑料可以得到高強度的玻璃鋼（6）添加劑：增塑劑、增量劑（又稱填料劑），增強劑和增韌劑都可能改變材料的強度，增塑使分子間作用力減小，從而降低了強度。惰性填料（如碳酸鈣）只降低成本，強度也隨著降低；活性填料有增強作用，如炭黑對天然橡膠的補強效果。纖維填料有明顯的增強作用，塑料增韌的方法是共混或共聚，用少量橡膠作為增韌劑去改進塑料的脆性（7）外力作用速度和溫度：在拉伸試驗中提高拉伸速率和降低溫度都會是強度降低。在沖擊試驗中提高溫度會增加沖擊強度。由于外

7、力作用速度和溫度的改變，甚至會使材料從脆性變?yōu)轫g性或反過來。精品.4以結構觀點分析溫度、剪切速率和剪切應力對高聚物熔體粘度的影響，并討論其在成型加工過程中的應用。溫度升高黏度下降，但結構不同對溫度敏感性不同，分子間作用力大、剛性的材料對溫度更敏感一些。剪切速率、剪切應力變大，黏度變小，因為高分子的長鏈結構使其在流動過程中取向，降低黏度。所以升高成型溫度、加大壓力、提高剪切速率會改善材料的加工性能。5如何從結構上分析某種高聚物屬于結晶性高聚物。主要是規(guī)整性、對稱性、分子量、共聚物結構6.第二維利系數的物理意義是什么？他們的大小因素有哪些因素決定？當t=,t,t,a20,x11/2 良溶劑 高分子

8、鏈段與溶劑分子間的相互作用大，高分子在溶液中呈比較伸展的構象狀態(tài)t,a21/2 不良溶劑 高分子鏈段間相互作用強精品.t=，a2=0，x1=1/2 溶劑 高分子鏈段與溶劑分子間的相互作用與高分子鏈段間相互吸引作用相等，高分子成最自然的構象狀態(tài)(4)試驗方法：滲透壓法和光散射法，先測a2，再算四簡答：1.為什么拉伸有利于聚合物的結晶？答：未拉伸時，高分子鏈呈現(xiàn)無規(guī)線團的構象，分子鏈形成有序結構的能力較差，拉伸使高分子鏈被拉直，分子鏈相互平行的概率變大，有助于將更多的鏈段排入晶格中去，從而使高分子的結晶度提高，有利于聚合物的結晶。2.假如聚甲基丙烯酸甲脂的等規(guī)度不高，能不能采用物理的方法來提高他的

9、等規(guī)度？不能，等規(guī)度是構型3高彈性和普彈性在本質上有何區(qū)別？普彈性：比鏈段小的運動單元可以運動高彈性：鏈段及比鏈段小的運動單元可以運動,以鏈段發(fā)生重排運動為特征似乎不全面，還應該結合力學特征，解釋為什么一種是撤去力立刻回復形變，一種是可以有很小形變量。4.鏈段運動的溫度依賴性符合什么方程？寫出這兩個方程。wlf方程肯定有，另一個應該是阿累尼烏斯方程5.高聚物在擠出成型時，為什么會發(fā)生擠出脹大現(xiàn)象？精品.擠出時分子鏈受到拉伸力產生拉伸彈性形變，這部分形變在擠出過程中來不及完全松弛，擠出后，外力對分子鏈的作用解除，高分子鏈就會由伸展狀態(tài)重新回縮為蜷曲狀態(tài)，形變回復，發(fā)生出口膨脹；另一個原因是聚合物

10、在擠出機內流動時由于切應力的作用，表現(xiàn)出法向應力效應，法向應力差所產生的彈性形變在出擠出機后回復，因而擠出物直徑脹大。2005年專業(yè)課簡答真題答案1. 分子量相當大的線性非結晶聚合物玻璃化轉變的分子運動機理是什么？玻璃化轉變的自由體積理論的主要內容是什么？答： 線性非晶聚合物的玻璃化轉變是分子中鏈段重排運動逐漸啟動或被抑止；聚合物的體積由高分子占據的體積和未被占據的自由體積構成，當聚合物冷卻時，起先自由體積逐漸減少，到某一溫度時，自由體積將達到一最低值，這時聚合物進入玻璃態(tài)，在玻璃態(tài)下，由于鏈段運動被凍結，自由體積也被凍結，并保持一恒定值，自由體積中未被占據地體積的大小及其分布也將基本上維持固

11、定。應加上自由體積與鏈段運動的關系。5.何謂塑料制品的內應力？是如何形成的？答： 塑料內應力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素影響而產生的一種內在應力。制品在冷卻過程中，物料流動時產生的高彈形變若不能完全消除，被“凍結”在制品內，就有相應的回彈力“凍結”在制品中，被“凍結”的回彈力就是存在制品中的內應力。精品.6.寫出wlf方程的一般表達式？舉出三個應用wlf方程的例子答： 計算玻璃化溫度，繪制聚合物應力松弛疊合曲線，計算自由體積分數3聚四氟乙烯，作為塑料使用的均聚聚丙烯，順式1，4聚丁二烯，聚三氟氯乙烯，作為塑料使用的丙烯與少量乙烯無規(guī)共聚聚丙烯，尼龍66，ldp

12、e，輕度交聯(lián)的hdpe，丙烯酸接枝均聚聚丙烯均為結晶性聚合物，具體分析各種聚合物具有結晶性的化學結構特征聚四氟乙烯-對稱；作為塑料使用的均聚聚丙烯為全同立構，規(guī)整性高，結晶能力強；順式1，4聚丁二烯-順式結構規(guī)整性較好，但不如反式，結晶能力下降；聚三氟氯乙烯-cl和f的范德華半徑接近，結晶能力強；作為塑料使用的丙烯與少量乙烯無規(guī)共聚聚丙烯，；尼龍66，氫鍵；ldpe，支化結構，破壞pe的規(guī)整性，但仍有一定結晶能力；輕度交聯(lián)的hdpe，交聯(lián)度增大，結晶能力下降，但輕度交聯(lián)仍有結晶能力；丙烯酸接枝均聚聚丙烯6.何謂高彈形變？高彈形變的回彈力主要是什么變化產生的？寫出交聯(lián)橡膠的狀態(tài)方程，并說明其意義

13、。答: 鏈段運動但整個分子鏈不產生移動。此時受較小的力就可發(fā)生很大的形變，外力除去后形變可完全恢復，稱為高彈形變。高彈形變的回彈力主要是由單鍵的內旋轉和鏈段的運動導致構象的改變產生回彈力精品.交聯(lián)橡膠的狀態(tài)方程：意義：（1）揭示應力應變關系（2）可測求交聯(lián)橡膠試樣的彈性模量和剪切模量（3）可測求出交聯(lián)橡膠的交聯(lián)度（4）可以解釋高彈性的一些特征（5）統(tǒng)計理論對教練橡膠的高彈性提供了分子水平的解釋7何謂牛頓流體？何謂假塑性流體？一般的聚合物熔體剪切流動時可能呈現(xiàn)哪些流體的流變規(guī)律？答： 牛頓流體是指在一定溫度下，流體剪切流動時，剪切應力與剪切速率成正比的流體。假塑性流體是指粘度隨剪切速率的增大而減

14、小的流體，也稱切力稀化流體。3.測定聚合物重均分子量的方法有哪些？一種聚合物的重均、數均、z均、粘均分子量的關系如何？答： 測定聚合物重均分子量的方法有：光散射法、超速離心沉降平衡法、凝膠滲透色譜法（gpc）；z均重均粘均數均5.分子量相當大，熱穩(wěn)定性好的線性結晶聚合物可能呈現(xiàn)那些力學狀態(tài)？可能發(fā)生那些轉變？答： 結晶態(tài)表現(xiàn)為硬而韌，發(fā)生普彈性變； 當ttg時，比鏈段小的運動單元可以運動；當tgttm時，非晶區(qū)的鏈段可以重排運動；可能還有晶型轉變時一些運動單元的重排運動高彈態(tài)表現(xiàn)為柔韌富有彈性，發(fā)生高彈形變；鏈段及比鏈段小的運動單元可以運動精品.,以鏈段發(fā)生重排運動為特征粘流態(tài)時表現(xiàn)為粘滯流體

15、，伴有一定量高彈形變的粘性流動次級轉變，玻璃化轉變，晶型轉變，結晶預熔 晶體表面結構不太完整的部分熔融，其中鏈段逐漸能重排運動，用tc表示，tc0.80.9tm，熔融轉變 結晶態(tài)與高彈態(tài)間的轉變，晶格瓦解，由硬而韌柔韌富有彈性，晶區(qū)中鏈段重排運動逐漸啟動，特征溫度tm，粘流轉變高彈態(tài)與粘流態(tài)間的轉變，特征溫度應該回答tm和tf之間的關系，分子量很大，tf高于tm，會出現(xiàn)高彈態(tài)，然后才變成黏流態(tài)。6.聚合物熔體剪切流動的特點是什么？與一些塑料制品中凍結的內應力有什么關系？熔體不僅表現(xiàn)出不可逆的黏性流動形變，而且還表現(xiàn)出可逆的彈性形變。因為運動單元依次躍遷的結構。伴隨松弛過程，彈性形變的回復需要時間，如果沒有完全回復，會在制品里留下內應力。7.何謂聚合物的屈服現(xiàn)象？在外力作用速度一定的條件下，屈服應力與溫度有什么關系？并解釋其原因。t遠低于tg，不屈服，脆斷；低于tg，屈服很少，然后斷裂；低于tg幾十度，韌斷；接近tg，無屈服，表現(xiàn)高彈態(tài)，