东华大学20 09 ----20 10学年第丄学期期末试题
踏实学习，弘扬正气；诚信做人，诚实考试；作弊可耻，后果自负。
课程名称高分子物理使用专业07级复合材料、高分子材料
班级____________________ :生名 ______________ 号_______________
（请将答案全部写在答题纸上!）
一、解释下列物理概念（写出必要的表达式）：（30分，每题3分）
1. 等同周期；
2.链段；
3.半结晶期；
4.第二位力系数A2；5?球晶
6. 力学三态；
7.取向因子；
8.冷拉；9?贮能模量；10.特性粘度［n ］；
二、单项选择题：（10分，每题1分）
1. 不对称的单烯类单体在聚合时可以头-尾键接和头-头（或尾-尾）键接方式，它们被称为:
（a）旋光异构体（b）顺序异构体（c）几何异构体（d）空间立构体
2. PTFE （聚四氟乙烯）分子链在晶体中采取的构象是：
（a）平面锯齿链（b）扭曲的锯齿链（c）螺旋链（d）无规线团
3. 采用下列哪种测定分子量的方法，可以同时测定均方旋转半径：
（a）端基分析法（b）稀溶液粘度法（c）膜渗透压法（d）光散射法
4. 若C-C键长为0.154nm,则聚合度为1000的聚乙烯自由旋转链的均方末端距为：
2 2 2 2
（a） 47.4nm （b） 71.1 nm （c） 94.8 nm （d ） 142.2 nm
5. 聚合物在高温高压下可以形成：
（a）单晶（b）串晶（c）树枝晶（d）伸直链晶
6. 用硬PVC做成的雨衣长时间悬挂后会变形，这种现象称为：
（a）蠕变（b）应力松弛（c）内耗（d）滞后
7. 剪切粘度随剪切速率的增大而减小的流体属于：
（a）牛顿流体（b）假塑性流体（c）胀塑性流体（d）宾汉流体
8. 采用以下哪种方法可以测定纤维非晶区取向：
（a）双折射法（b） x-衍射法（c）染色二色性法（d）声速法
9. 在良溶剂中Huggins参数：
（a）大于0 （b）小于0 （c）大于1/2 （d）小于1/2
10. 通过拉伸试验得到的应力-应变曲线中，不能获得的物理量为：
（a）断裂强度（b）断裂伸长率（c）冲击强度（d）杨氏模量三、判断对错题（10分，每题1 分）
1. 分子链柔性增加会使其熔点提高。
2. 高分子结晶和晶体熔融均为热力学一级相变过程。
3. 主链上含有芳杂环结构的聚合物柔性较大。
4. 玻璃化转变是真正的热力学二级转变。
5. 聚合物的流动是通过分子链的整体跃迁来实现的。
6. 形成氢键或结晶都会使聚合物的玻璃化温度升高。
7. 高分子液晶溶液具有高浓度、低粘度、低剪切速率下高取向的性质。
8. 聚合物的结晶温度越高，其结晶速率越快。
9. 聚合物在受到拉伸应力时产生的银纹，其本质就是裂纹。
10. Maxwell 模型可以用来描述聚合物的蠕变过程。
四、回答问题（50 分）
1．为什么小分子没有柔性, 而聚合物却能表现出很好的柔性？写出三个表征高分子链柔性的物理量。
（6 分）
2．在塑料的加工中常使用结晶成核剂，请说明结晶成核剂对聚合物的结晶速度、球晶的尺寸、产物的
透明性、断裂强度和韧性的影响。（5 分）
3．聚合物在熔融时为什么会出现熔限？（5 分）
4．高聚物粘性流动有哪些特点？影响粘流温度T f 有哪些主要因素？（10分）
5．画出玻璃态聚合物在Tg 以下几十度范围内的应力－应变曲线，并在图上标明各段的名称。说明非
晶态聚合物普通高弹性与强迫高弹性有哪些异同？（10 分）
6?我们常常使用粘度法测聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的分子量，采用端基分析测定尼龙6的分子
量，这两种方法分别测定的是什么分子量？是相对方法还是绝对方法？为什么不能采用以上两种方法测定等规PP分子量？（8分）
7．计算题：（6 分）
某聚合物在o c时的粘度为io3pas,在Tg时的粘度为io12卩於，请利用WLF方程计算其在
25C时的粘度
答案
一、解释下列物理概念（写出必要的表达式） ：（30分，每题3 分）
1. 等同周期：高分子晶体中，在
c 轴方向化学结构和几何结构重复单元的距离。
2. 链段：高分子链上能独立运动的最小单元。
3. 半结晶期：聚合物结晶时体积收缩到一半所需要的时间
，衡量聚合物的结晶速度。
4?第二位力系数 A2 :九（:芒Z i .:，表征高分子链段与溶剂分子之间的相互作用。
5?球晶：从熔体冷却结晶或从浓溶液中析出，在不存在应力或流动的情况下形成的球状晶体。
6. 力学三态：非结晶聚合物随温度升高依次出现玻璃态、高弹态、粘流态，称为力学三态。
7.
取向因子：f =COS 2：^-2
S in 2 2
（3COS 2；「-1），其大小反映了取向单元对参考方向平行排列的程度。 8.
冷拉：玻璃态聚合物拉伸与结晶聚合物拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发展大形变以及应变硬化等阶段，
其中大形变在室温时都不能自发回复， 而加热后则产生回复， 故本质上两种拉伸过程造成的大形变都是高弹
形变。该现象通常称为“冷拉”
9.
贮能模量： 在形变过程中由于弹性形变而储存的能量。
二、单项选择题：(10分，每题1分)
1. (b) ;
2. (C ) ;
3. (d);
4. (C ) ;
5. (d);
6. (a);
7. (b);
8. (C ) ;
9. (d); 10. (C ) 三、判断对错题（10分，每题1分）
1.X ；
2. V;
3. X ；
4. X ；
5. X ；
6. V;
7. V;
8. X ；
9. X ； 10. X 四、回答问题（50分）
1、为什么小分子没有柔性，而聚合物却能表现出很好的柔性？写出三个表征高分子链柔性的物理量。
（6分）
答：柔性是指高分子长链能发生不同程度卷曲的特性，高分子链中许多原子或基团可以围绕共价键进行内旋转，
在在空间产生不同的构象。所以高分子呈直线构象的几率极小， 而呈卷曲构象的几率极大，因而高分子在无
外力作用下总是自发地取卷曲的形态， 这是高分子长链柔性的实质。
而小分子由于可采取的构象数很少，
不
能表现出柔性。
表征链的柔性的参数：1.空间位阻参数；
2.分子无扰的尺寸；
3.链段长度；
4.极限特征比
2、在塑料的加工中常使用结晶成核剂，请说明结晶成核齐U 对聚合物的结晶速度、球晶的尺寸、产物的透明性、 断裂强度
和韧性的影响。（5分）
答：加入成核剂使：结晶速率提高、球晶的尺寸减小、透明性增加、断裂强度提高、韧性提高。 3、聚合物在熔融时为什么会出现熔限？ （
5分）
答：结晶聚合物出现熔限是由于含有完善程度不同的晶体之故。聚合物的结晶过程中，随着温度降低，熔体粘度
迅速增加，分子链的活动性减小， 在砌入晶格时来不及作充分的位置调整， 而使形成的晶体停留在不同的阶 段上。在熔融过程中，则比较不完善的晶体将在较低的温度下熔融， 较完善的晶体需在较高的温度下才能熔 融，从而在通常的升温速度下，呈现一个较宽的熔融温度范围。
4、高聚物粘性流动有哪些特点？影响粘流温度 Tf 有哪些主要因素？ （10分）
答：粘性流动的特点：
10.特性粘度
乱程度。 [
n ]
[n]二曲出二曲旦 表示在无限稀释的溶液中，溶质分子对溶剂分子的流动所产生的扰
(1) ?高分子流动是通过链段的位移运动来完成的; (2) ?高分子流动不符合牛顿流体的流动规律； (3) ?高分子流动时伴有高弹形变。
影响Tf 的主要因素：
(1) ?分子链越柔顺，粘流温度越低；而分子链越刚性，粘流温度越高。 (2) ?分子间作用力大，则粘流温度高。 (3) ?分子量愈大，愈不易进行位移运动， Tf 越高。
(4)
?粘流温度与外力大小和外力作用的时间增大， Tf 下降。
5、画出玻璃态聚合物在 Tg 以下几十度范围内的应力一应变曲线，并在图上标明各段的名称。说明非晶态聚合 物普通高弹
性与强迫高弹性有哪些异同？ ( 10分)
答：相同点：分子机理都是高分子链段运动，都是在应力变化不大时产生大形变。
不同点：普通高弹性产生的温度范围是在
Tg 以上，移去外力后，试样能逐渐回复原状；而强迫高弹性产生
的温度范围是在 Tb----Tg 之间，除去外力，试样已发生的大形变无法恢复，只有让温度升到 方可回复。
6、我们常常使用粘度法测聚对苯二甲酸乙二酯
(PET)的分子量，采用端基分析测定尼龙 6的分子量，这两种方法
分别测定的是什么分子量？是相对方法还是绝对方法？为什么不能采用以上两种方法测定等规
PP 分子量？
(8分)
答：端基分析法：数均分子量，绝对方法
粘度法：粘均分子量，相对方法
端基分析测定的聚合物，其分子链端需带有可供定量化学分析的基团， 而PP 没有可供定量化学分析的基团。
粘度法测定分子量需要将其溶解在适当的溶剂中， 配成稀溶液。而等规聚丙烯为非极性结晶聚合物，
溶解往
往需要将体系加热到熔点附近时才能发生，等规 PP 要在130C 溶解在十氢萘中，溶解条件苛刻，因此往往
不通过粘度法测定分子量。 7 ?计算题：(6分)
某聚合物在0C 时的粘度为103Pa?s ,在Tg 时的粘度为1012 Pa?s ,请利用 WLF 方程计算其在25C 时的粘度。
程附近，形变
弹性形变