高物第一章习题
1．测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法：（B）。
A．气相渗透法B．光散射法C．渗透压法D．端基滴定法
2.对于三大合成材料来说，要恰当选择分子量，在满足加工要求的前提下，尽量（ B ）分子量。
A.降低
B.提高
C.保持
D.调节
3.凝胶色谱法（GPC）分离不同分子量的样品时，最先流出的是分子量（大）的部分，是依据（体积排除）机理进行分离的。
4．测量重均分子量可以选择以下哪种方法：（D）
A．粘度法B．端基滴定法C．渗透压法D．光散射法
5. 下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D )
(A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物
6. 内聚能密度：定义克服分子间作用力，1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度，表征分子间作用力的强弱。
7. 同样都是高分子材料，在具体用途分类中为什么有的是纤维，有的是塑料，有的是橡胶？同样是纯的塑料薄膜，为什么有的是全透明的，有的是半透明的？
答：（1）塑料橡胶的分类主要是取决于使用温度和弹性大小。塑料的使用温度要控制在玻璃化温度以下且比Tg室温低很多。
而橡胶的使用温度控制在玻璃化温度以上且Tg比室温高很多，否则的话，塑料就软化了，或者橡胶硬化变脆了，都无法正常使用。玻璃化温度你可以理解为高分子材料由软变硬的一个临界温度。塑料拉伸率很小，而有的橡胶可以拉伸10倍以上。
纤维是指长径比大于100以上的高分子材料，纤维常用PA（聚酰胺）等材料，这类材料有分子间和分子内氢键，结晶度大，所以模量和拉伸强度都很高，不容易拉断。
（2）结晶的高聚物常不透明，非结晶高聚物通常透明。不同的塑料其结晶性是不同的。加工条件不同对大分空间构型有影响，对结晶有影响，这些都能导致透明性不同。大多数聚合物是晶区和非晶区并存的，因而是半透明的。
8. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时，假如没有该聚合物的标样，但是有其它聚合物的标样，如何对所测聚合物的分子量进行普适标定？需要知道哪些参数？
参考答案：可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时，二者的特性粘数与分子量的乘积相等，即：
根据Mark-Houwink
所以需要知道被测聚合物和标样的K，a值(在GPC实验所用的溶剂中)
第二章 高分子的链结构
2、高聚物结构的特点:
1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。
2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。
3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。
4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。
5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。
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结构单元空间立构近程结构支化
高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构
高分子聚集态结构液晶结构
取向结构多相结构
题目示例：
（1）下列不属于聚合物聚集态结构的是：晶态结构、液晶结构、取向结构、交联
（2）下列不属于聚合物近程结构的是：化学组成、空间立构、头尾连接、构象
（3）高聚物结构分成高分子链结构和高分子聚集态结构，高分子链结构又
分成 和 。
3. 什么叫高分子链的柔顺性；影响高分子链柔顺性的因素有哪些？
柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为~.
高分子链的柔顺性主要取决于以下因素：
1. 主链中含有共轭双键、芳杂环结构的高分子链的柔顺性较差.
2. 侧基的极性越强，相互间的作用力越大，其~越差.侧基体积越大，空间位阻越大，
对链的内旋转愈不利，使链的刚性增加.
3. 分子链越长，~越大.
4. 高分子具有柔顺性的本质是什么？简要说明影响高分子链柔顺性的因素主要有哪些？
高分子链具有柔顺性的原因在于它含有许多可以内旋转的σ键，根具热力学熵增原理，自然界中一切过程都自发地朝熵增增大的方向发展。高分子链在无外力的作用下总是自发地取卷曲的形态，这就是高分子链柔性的实质。
影响因素主要有：
1．主链的结构；2．取代基; 3．氢键; 4．交联。
5．试用玻璃化转变理论的自由体积理论解释：冷却速度越快，测得的Tg越高。
对高聚物熔体进行冷却时，聚合物的体积收缩要通过分子的构象重排来实现，显然需要时间。温度高于Tg时，高聚物中的自由体积足以使链段自由运动，构象重排瞬时即可完成，此时的体积为平衡体积。
如连续冷却，链段运动松弛时间将按指数规律增大，构象重排速率降低，将跟不上冷却速率，此时的体积总是大于该温度下的平衡体积。
6.单项选择题
1．高分子的基本运动是（ B ）。
A．整链运动B．链段运动C．链节运动
2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（ A ）。
A.聚氯丁二烯
B.聚氯乙烯
C.聚苯乙烯
1．聚合物在溶液中通常呈（C）构象。
A．锯齿形B．螺旋形C．无规线团D．梯形
3．欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，其聚合度必须增加（）倍。（A）A．10 B．20 C．100 D．50
7判断对错
. 聚丙烯分子链中碳－碳键是可以旋转的，因此可以通过单键的内旋转使全同立构聚丙烯转变为间同立构聚丙烯。( ?)
8.名词解释
链段：把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。
等效自由连接链：将含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链视为一个含有Z个长度为b的链段组成的可以自由旋转的链，称为等效自由连接链。
九．排序题：（3×3=9）
1．比较下列聚合物的柔顺性：
PP，PE，PVC，PAN
2．比较下列聚合物的柔顺性：
聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯
聚二甲基硅氧烷>聚乙烯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚碳酸酯
3、比较下列聚合物的玻璃化温度：
聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚对苯二甲酸乙二醇酯聚碳酸酯
聚碳酸酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯>聚乙烯>聚二甲基硅氧烷
10. 构型和构象有何区别？全同立构聚丙烯能否通过化学键（C-C单键）内旋转把“全同”变为“间同”，为什么？（5分）
首先写两者区别，强调构象是由于单键内旋转而引起，而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列。改变构象通过单键的内旋转即可达到，而改变构型需通过化学建的断裂与重组。（2分）
不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化，必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象，不能改变构型。（3分）
11．填空题
聚合物在溶液中通常呈（无规线团）构象，在晶体中呈（锯齿形）或（螺旋形）构象。
第三四章
一、选择题
1.假塑性流体的特征是（ B ）。
A．剪切增稠 B．剪切变稀 C．粘度仅与分子结构和温度有关
2.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（ B ）。
A. 高交联酚醛树脂；
B. 低交联酚醛树脂；
C.聚甲基丙稀酸甲脂
3.高分子-溶剂相互作用参数χ1（ A ）聚合物能溶解在所给定的溶剂中
A. χ1<1/2
B. χ1>1/2
C. χ1=1/2
4.关于高聚物和小分子物质的区别，下列( D )说法正确
⑴高聚物的力学性质是固体弹性和液体粘性的综合；
⑵高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成居于固体和液体的一系列中间体系；
⑶高分子会出现高度的各向异性。
A. ⑴⑵对
B. ⑵⑶对
C. ⑴⑶对
D.全对
5.下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最
大的为( D )
(A)高支化度聚合物 (B)中支化度聚合物 (C)低支化度聚合物 (D)线性聚合物6．当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其第二维利系数A2：（C）
A．小于1/2 B．大于1/2 C．大于零 D．小于零
7．当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其哈金斯参数：（A）
A．小于1/2 B．大于1/2 C．大于零 D．小于零
8、哪一个选项不可以判定聚合物溶解能力（A）。
A、密度相近原则
B、溶度参数相近原则
C、哈金斯参数小于0.5
D、溶剂化原则
2. 苯乙烯一丁二烯共聚物（δ=16.5）不溶于戊烷（δ=14.5）也不溶于乙酸乙酯（δ=18.6），但是可溶于以上两溶剂1：1的混合体系里，为什么？（6分）根据内聚能密度相近原则，当两者的溶度参数值相差小于1.7时，可以溶解，而差值大于2，一般都不溶解。（2分）
而戊烷（δ=14.5）和乙酸乙酯（δ=18.6）的溶度参数与苯乙烯一丁二烯共聚物（δ=16.5）的溶度参数值相差分别为2和 2.1，相差较大，所以不能溶解.(2分)。
当两种溶剂1：1的混后，混合溶剂的溶度参数为：
（14.5＋18.6）/2＝16.55
与苯乙烯—丁二烯共聚物（δ=16.5）的溶度参数值相差仅为0.05，所以能够溶解在混合溶剂里。（2分）
二、填空
1、写出判定聚合物溶解能力的原则中的2个原则：（极性相近原则）、（内聚能密度或者溶解度参数相近原则）、（哈金斯Huggins参数小于1/2原则）。
三、解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中，而线性的聚乙烯在室温下却不能?
首先说明尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物，其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。（1分）而尼龙是极性的聚合物，如果置于极性溶剂之中，和极性的溶剂
作用会放出热量从而使晶区熔融，继而溶解。（2分）聚乙烯是非极性的聚合物，要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近，然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。（2分）
四、θ温度：在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中，其分子链段间的相互吸引力与溶剂化以及排斥体积效应所表现出的相斥力相等，无远程相互作用，高分子处于无扰状态，排斥体积为0，该溶液的行为符合理想溶液行为，此时溶剂的过量化学位为0，溶液为θ溶液，此时的温度称为θ温度。
五、特性粘度：高分子在c→0时，单位浓度的增加对溶液的增比浓度或相对粘度对数的贡献。其数值不随溶液浓度的大小而变化，但随浓度的表示方法而异。
第五章
4. 判断下列叙述中正确的是（ A ）。
A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态；
B．取向使材料的力学、光学、热性能各向同性。
C. 聚合物的取向态是一种热力学稳定状态。
5. 下面有关玻璃化转变的描述，正确的是( A, B, D, E)
(A)聚合物玻璃态与高弹态之间的转变(B)链段由运动到冻结的转变(C)分子链由冻结到运动的转变(D)自由体积由随温度下降而减少到不随温度发生变化的转变(E)链段由冻结到运动的转变
6. 聚合物加工中的挤出胀大（巴拉斯效应）现象是由于（C, D）
(A) 高分子熔体热胀冷缩
(B) 高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的流动能量时产生的不稳定流动
(C) 流动时有法向应力差，由此产生的弹性形变在出口模后要回复
(D) 高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性形变，来不及完全松弛掉要回复
8．一般来说，（B）材料需要较高程度的取向。
A．塑料B．纤维C．橡胶D．粘合剂
二填空
1. 对于平均分子量相同而分子量分布不同的同种聚合物，在低剪切速率时，分子量分布（宽）的聚合物的剪切粘度大，而在高剪切速率下，分子量分布（窄）的聚合物的剪切
粘度大。
2. 高聚物链段开始运动的温度对应的是该高聚物的（玻璃化转变）温度。
二.聚合物纤维熔融纺丝时，在拉伸和冷却工序之后，通常还有一道热定形工序，从高分子物理的角度谈谈该工序的作用。(8分)
参考答案：
聚合物纺丝时，在拉伸过程中聚合物链产生取向，此时高分子整链和高分子链段都发生取向。但是，由于高分子取向是热力学不稳定状态，在放置过程中聚合物链发生松弛，倾向于发生解取向。聚合物链段的长度远小于整链长度，它的松弛时间也远小于整链长度的松弛时间。因此在放置过程中，聚合物链段的松弛非常容易发生，导致聚合物纤维的外形发生变化。热定形工序就是在一定温度下使聚合物链段发生快速的解取向，使得聚合物纤维在放置和使用过程中不易发生变形。
4.比较下列大分子链的玻璃化温度：
聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯
聚碳酸酯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚乙烯>聚二甲基硅氧烷
5. 取向：在某种外力的作用下，分子链或者其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。
第六章
一、选择
1. 下列一组高聚物中，最容易结晶的是( A ).
A.聚对苯二甲酸乙二酯
B. 聚邻苯二甲酸乙二酯
C. 聚间苯二甲酸乙二酯
2.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（ A ）。
（1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态
3.判断下列叙述中不正确的是（ C ）。
A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所得球晶越小；
B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物；
C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。
4.热力学上最稳定的高分子晶体是（ B ）。
A．球晶 B．伸直链晶体 C．枝晶
5．在聚合物结晶的过程中，有体积（B）的变化。
A、膨胀
B、收缩
C、不变
D、上述情况都有可能
6．某一结构对称的结晶聚合物，其Tm=210℃，其结晶速度最快的温度在。A．170℃B．115℃ C．－25℃D．210℃
（B）
7．下列那种方法可以降低熔点：（B）
A. 主链上引入芳环；
B. 降低结晶度；
C. 提高分子量；
D. 加入增塑剂。
二、填空题
1. 高聚物在极高压力下可以得到的晶体类型是（伸直链晶体），在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”现象的晶体类型是（球晶）
2. 具有规则几何外形的聚合物晶体类型是（单晶），在很稀溶液中（缓慢）冷却才可以得到；在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”现象的晶体类型是（球晶）。
3. 液晶的晶型可以分为（近晶型）、（向列型）和（胆甾型）。
4.写出三种测定聚合物结晶度的测定方法: (X射线衍射) 、(量热法（DSC、DTA）) 和(密度法)
5.液晶分子中必须含有（长棒状）的结构才能够称为液晶，其长径比至少为（4）才有可能称为液晶，或者为（盘）状，其轴至多为（1/4）。
三、问答题
以结构的观点讨论下列聚合物的结晶能力：聚乙烯、尼龙66、聚异丁烯
高分子的结构不同造成结晶能力的不同，影响结晶能力的因素有：
链的对称性越高结晶能力越强；
链的规整性越好结晶能力越大；
链的柔顺性越好结晶能力越好；
交联、分子间力是影响高聚物的结晶能力；
氢键有利于结晶结构的稳定。
聚乙烯对称性最好，最易结晶；尼龙66，对称性不如聚乙烯，但仍属对称结构，还由于分子间可以形成氢键，使结晶结构的稳定，可以结晶，聚异丁烯由于结构不对称，不易结晶。
四．排序题：（3×3=9）
1．比较结晶难易程度：
聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚己二酸乙二酯
聚己二酸乙二酯>聚对苯二甲酸乙二酯>聚间苯二甲酸乙二酯
2. 比较结晶难易程度：
PE、PP、PVC、PS
PE>PP>PVC>PS
第七章
一、选择
1．韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法正确的是（B, C, D）。
(A) 与拉伸方向平行 (B) 有明显的双折射现象
(C) 分子链沿外力作用方向高度取向 (D) 剪切带内部没有空隙
2. 粘弹性是高聚物的重要特征，在适当外力作用下，（ C ）有明显的粘弹性现象。
(A) T
g 以下很多 (B) T
g
附近 (C) T
g
以上很多 (D) T
f
以上
3. 下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是（B）。
A. 提高支化度；
B. 提高结晶度；
C. 加入增塑剂；
D. 橡胶共混；.
二、判断题
1. 应力－应变曲线下的面积，反映材料的拉伸断裂韧性大小。( √ )
2. 高聚物的应力松弛现象，就是随时间的延长，应力逐渐衰减到零的现象。( ? )
三、计算题
1. 在一次拉伸实验中，试样夹具之间试样的有效尺寸为：长50mm、宽10mm、厚4mm，若试样的杨氏模量为35MPa，问加负荷100N该试样应伸长多少。
解：E=ζ/ε, ε=(l-l
0)/ l
, ζ=F/A
, ζ=100/(4×10)=2.5Mpa,
ε=ζ/E=2.5/35=0.07143, l-l0=50×0.07143=3.57mm
四、名词解释
1.银纹：聚合物在张应力的作用下，在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性形变和取向，以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象。
2.应力松弛：在恒定温度和形变标尺不变的情况下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。
五．填空题
1. 相对于脆性断裂，韧性断裂的断裂面较为 (粗糙) ，断裂伸长率较 (长) ，而且断裂之前存在 (屈服) 。
六、画出非晶态聚合物在适宜的拉伸速率下，在玻璃化转变温度以下30度时的应力－应变曲线，并指出从该曲线所能获得的信息。（10）
（10分）从该图可以获得的信息有：聚合物的屈服强度（Y点强度）聚合物的杨氏模量（OA 段斜率）聚合物的断裂强度（B点强度）聚合物的断裂伸长率（B点伸长率）聚合物的断裂韧性（曲线下面积）画图：正确画出曲线得2分，并标明A、Y、B三点得3分，每写出一个信息得1分，共5分
七.举例说明什么是蠕变、应力松弛现象？
蠕变是指材料一定的温度下和远低于该材料的断裂强度的恒定应力作用下，形变随时间增大的现象。
应力松驰是在一定的温度下，试样维持恒定的应变所需的应力随时间逐渐衰减的现象。
补充例子
八.在同一坐标系中分别画出下列聚合物的形变-温度曲线。（15）
（1）分子量大小不同的非结晶聚合物的聚合物的形变-温度曲线；
（2）结晶度分别为10％和80％的结晶聚合物的形变-温度曲线；
（3）交联度分别为5％和70％的交联聚合物形变-温度曲线。
第八章
一、选择题
1、非晶态高聚物在（B）的温度下拉伸才可以产生强迫高弹性变。
A、室温
B、Tb-Tg
C、Tg以上
D、Tm以上
2. 聚合物处于高弹态时，其分子运动的主要单元是（B）。
A、键长
B、链段
C、键角
D、整个分子
3、用（B）模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。
A、粘壶与弹簧串连的kelvin模型
B、粘壶与弹簧串连的maxwell模型
C、粘壶与弹簧并连的kelvin模型
D、粘壶与弹簧并连的maxwell模型
4.根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上（B）移。
A、左
B、右
C、上
D、下
5．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（ C ）模型。
A.Maxwell
B. Kelvin
C. 四元件
二、填空
1. 高聚物的粘弹性行为表现有（蠕变）、（应力松弛）和（滞后、内耗）。
2. 根据时温等效原理，可以在较高温度下，较短时间内观察刀的力学松弛现象，也可以在（低）温度下，（长）时间内观察到。
3、maxwell模型是有弹簧和粘壶（串）而成，他可以用来描述（线形）聚合物的（应力松弛）过程。
4. 高聚物的静态粘弹性行为表现有（蠕变）、（应力松弛）。
5. 橡胶弹性是（熵）弹性，弹性模量随温度的升高而（升高），在拉伸时 (放) 热。
三、问答题
1.高弹性有哪些特征？为什么聚合物具有高弹性？
1.弹性模量小，而形变很大；
2.形变需要时间；
3.形变有热效应；
橡胶是由线性长链分子组成的，由于热运动，这种长链分子在不断的改变着自己的形状，因此在常温下橡胶的长链分子处于卷曲状态。卷曲分子的均方末端距比完全伸直的分子的均方末端距小100-1000倍，因此卷曲分子拉直就会显示出形变量很大的特点。
橡胶受到外力作用时，链段伸展，发生大形变。因是一熵减过程，所以不稳定。热运动会促
使分子链回到卷曲状态，此时如果受热，则热运动加剧，回缩力加大，足以抵抗使分子链伸展的外力而回缩。
2. What is the time-temperature superposition principle？What is the significance of the principle? (7分)
参考答案：
对同一个力学松弛现象，既可以在较高温度下、较短时间内观察到，也可以在较低高温度下、较长时间内观察到。因此，升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的，对高聚物的粘弹行为也是等效的。借助转换因子可将在某一温度下测定的力学数据转变成另一温度下的力学数据。
3. 影响聚合物力学内耗的因素是什么？(12分)
参考答案：
内耗的大小与高聚物本身的结构有关：分子链上没有取代基，链段运动的内摩擦阻力较小，内耗较小；有较大或极性的侧基，链段运动的内摩擦阻力较大,内耗较大;侧基数目很多，内耗就更大。
内耗受温度影响较大：Tg以下，高聚物受外力作用形变很小，只有键长和键角变化，速度很快，几乎跟得上应力的变化，内耗很小；温度升高，向高弹态过渡，由于链段开始运动，而体系粘度还很大，链段运动时受到摩擦阻力比较大，因此高弹形变显著落后于应力的变化，内耗也大；温度进一步升高，链段运动比较自由，内耗就变小了，因此在玻璃化转变区域出现内耗峰；温度继续升高，向粘流态过渡时，由于分之间互相滑移，因而内耗急剧增加。
内耗与频率的关系；频率很低时，高分子的链段运动完全跟得上外力的变化，内耗很小，高聚物表现出橡胶的高弹性；在频率很高时，链段运动完全跟不上外力的变化，内耗也很小，高聚物显得刚性，表现出玻璃态的力学性质；在中间区域，链段运动跟不上外力的变化，内耗在一定的频率范围出现极大值，这个区域中，材料的粘弹性表现得很明显。
四、判断对错
1. 橡胶试样快速拉伸，由于熵减小放热等原因导致温度升高。 ( )
高物第一章习题 1．测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法：（B）。 A．气相渗透法B．光散射法C．渗透压法D．端基滴定法 2.对于三大合成材料来说，要恰当选择分子量，在满足加工要求的前提下，尽量（ B ）分子量。 A.降低 B.提高 C.保持 D.调节 3.凝胶色谱法（GPC）分离不同分子量的样品时，最先流出的是分子量（大）的部分，是依据（体积排除）机理进行分离的。 4．测量重均分子量可以选择以下哪种方法：（D） A．粘度法B．端基滴定法C．渗透压法D．光散射法 5. 下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D ) (A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物 6. 内聚能密度：定义克服分子间作用力，1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度，表征分子间作用力的强弱。 7. 同样都是高分子材料，在具体用途分类中为什么有的是纤维，有的是塑料，有的是橡胶？同样是纯的塑料薄膜，为什么有的是全透明的，有的是半透明的？ 答：（1）塑料橡胶的分类主要是取决于使用温度和弹性大小。塑料的使用温度要控制在 玻璃化温度以下且比Tg室温低很多。 而橡胶的使用温度控制在玻璃化温度以上且Tg比室温高很多，否则的话，塑料就软 化了，或者橡胶硬化变脆了，都无法正常使用。玻璃化温度你可以理解为高分子材料由 软变硬的一个临界温度。塑料拉伸率很小，而有的橡胶可以拉伸10倍以上。 纤维是指长径比大于100以上的高分子材料，纤维常用PA（聚酰胺）等材料，这类材料有分子间和分子内氢键，结晶度大，所以模量和拉伸强度都很高，不容易拉断。 （2）结晶的高聚物常不透明，非结晶高聚物通常透明。不同的塑料其结晶性是不同的。加工条件不同对大分空间构型有影响，对结晶有影响，这些都能导致透明性不同。大多数聚合物是晶区和非晶区并存的，因而是半透明的。 8. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时，假如没有该聚合物的标样，但是有其它聚合物的标样， 如何对所测聚合物的分子量进行普适标定？需要知道哪些参数？ 参考答案：可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时，二者的特性粘数与分子量的乘积相等，即： 根据Mark-Houwink 所以需要知道被测聚合物和标样的K，a值(在GPC实验所用的溶剂中)
四、计算题 1、某碳链聚α-烯烃，平均分子量为00(1000M M M =为链节分子量，试计算以下各项数值：（1）完全伸直时大分子链的理论长度；（2）若为全反式构象时链的长度；（3）看作Gauss 链时的均方末端距；（4）看作自由旋转链时的均方末端距；（5）当内旋转受阻时（受阻函数438.0cos =?）的均方末端距；（6）说明为什么高分子链在自然状态下总是卷曲的，并指出此种聚合物的弹性限度。 解：设此高分子链为—（—CH 2—CHX —）n —，键长l=0.154nm,键角θ=109.5 。 . 25)/(,,)()6(6.15)(7.242438.01438 .013/113/11154.02000cos 1cos 1cos 1cos 1)5(86.94cos 1cos 1)4(35.47154.02000)3(5.2512 5 .109sin 154.020002 sin )2(308154.0)1000(2)1(2 ,2/12max 2/122 2222 2 2 ,2 222 000 max 倍弹性限度是它的理论状态下是卷曲的所以大分子链处于自然因为或反式反式反式≈==-+?-+?=-+?-+==-+==?===?===?==r f r f h L h L L nm h nm nl h nm nl h nm nl h nm nl L nm M M nl L φφφ??θθθ θ θ 2、 假定聚乙烯的聚合度2000，键角为109.5°，求伸直链的长度l max 与自由旋转链的根均 方末端距之比值，并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。 解：对于聚乙烯链Lmax=（2/3）1/2 nl l n h r f 2) (2 /12 ,= N=2×2000=4000（严格来说应为3999） 所以 5.363/40003/) m ax /(2 /12,===n h L r f 可见，高分子链在一般情况下是相当卷曲的，在外力作用下链段运动的结果是使分子趋于伸展。于是在外力作用下某些高分子材料可以产生很大形变，理论上，聚合度为2000 的聚乙烯完全伸展可产生36.5倍形变。 注意：公式中的n 为键数，而不是聚合度，本题中n 为4000，而不是2000。 3、计算相对分子质量为106 的线形聚苯乙烯分子的均方根末端距。（1）假定链自由取向
2011年秋高分子物理期中考试试题 2011.11.3 一、填空（10分） 1、高聚物的柔性常用__链段长度b____、____空间位阻参数_____和_极限特征比____等参数来表征。 2、非晶态高分子的取向单元为__链段____和__分子链____两类，按照外力作用方式，两分子的取向可以分为____单轴取向_和___双轴取向_两大类。 3、高分子液晶根据形成条件的不同，可以分为__热致型、溶致型、压致型_________ 三种。 二、写出下列聚合物的重复结构单元，并判断他们是否有结晶能力（共12分，每小题2分） 1、顺式1,4--聚丁二烯（有结晶能力） 2、已交联天然橡胶（有一定结晶能力） 3、聚对苯二甲酸乙二醇酯（有结晶能力） 4、聚甲醛（能结晶） 5、全同立构聚丙烯（能结晶） 6、通用透明聚甲基丙烯酸甲酯（无） 三、解释并区别以下各组概念（本题12分，每小题4分） 1、高分子构象和构型 构象：由于内旋转所形成的分子内原子在空间的几何排布 构型：分子中有化学键所固定的原子在空间的排列 2、高斯链和自由连接链：高斯链：末端距分布满足高斯分布（可以等效为z个长度为b的不占体积的刚性棍子自由连结而成）的高分子链； 自由连接链：碳链高分子上的每根单键都能完全自由内旋转且键角不固定（可取任意值），是一种理想情况。 3、非晶态高分子的主转变和次级转变 主转变：晶区的熔融，称为 转变； 次级转变：晶区链段绕中心轴作一定程度的扭振； 晶型转变； 晶区内部侧基和链端的运动； 晶区内缺陷的局部运动 四、比较下列材料的所列性能，并解释原因（本题10分，每小题5分）
1、比较下列聚合物的柔顺性 1）、聚丙烯2）、聚碳酸酯3）、聚甲基丙烯酸甲酯 2、比较结晶难易度 1）、PE 2）、aPS 3）、PVC 五、解释下列实验现象（本题20分，每小题5分） 1、已知聚乙烯的Tg远低于室温，但它不是橡胶而是塑料。 2、高分子量聚合物的流动活化能与分子量无关，但流动温度与分子量大小有关。 流动活化能与分子量无关：流动活化能 3、宽角X--射线衍射法不能用来测定定向有机玻璃的取向度。 4、透明的有机玻璃与透明的聚苯乙烯共混后变得不透明。 六、用注射成型法分别将通用聚苯乙烯（Tf=180°C，Tg=100°C）和聚丙烯（Tf=176°C，Tg=-10°C）颗粒料成型为短截面棒状试样，交口设在一端，模具温度都为25°C。是分析这两种试样在聚集态结构和皮芯结构上的异同点，设计必要的实验证明你的推断。（12分） 七、画出聚丙烯塑料，硫化天然橡胶，SBS热塑弹体的比容-温度曲线和模量-温度曲线，标出特征温度，说明模量-温度去相中各温度区间内材料所处力学状态，并从分子运动机理的角度加以说明。（14分） 八、什么是链段？为什么高分子具有链段这种运动单元？为什么可以认为“高聚物实际上总处于非平衡态”？
?高分子物理前四章复习资料 ?高分子链的结构 ?什么是高分子结构，它主要包括那些内容。（书1页，第二自然段）高分子结构分为链结构和凝聚态结构两部分。链结构是指单个高分子结构和形态。包括①化学组成、构型、构造、共聚物的序列结构；②分子的大小、尺寸、构象和形态。凝聚态结构是指高分子链凝聚在一起形成的高分子材料本体内部结构，包括，①聚合物晶态结构②聚合物非晶态结构③液晶态聚合物④聚合物的取向结构⑤多组分聚合物。 ?高分子按组成可分为那几类：碳链高分子、杂链高分子、元素高分子。各自义并各举2个例子。（书第1页） 碳链高分子：聚苯乙烯、聚丙烯腈 杂链高分子：聚甲醛、聚酰胺 元素高分子：聚硅氧烷、聚氯化磷腈 ?常用高分子链的分子结构式：（书第2页表格）表格没法打，看书吧！ ?高分子链的构型：（分子重复单元的异构） 什么叫构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 构型不同的异构体有几种？旋光异构体，几何异构体，键接异构体 旋光异构：全同、间同和无规 几何异构：顺反异构 键接异构：头-尾，头-头，尾-尾 ?1，4-丁二烯有那几种几何异构，不同结构的1，4-丁二烯都适合用做什么产品，为什么？（书第5页，倒数第二如自然段） 順式聚1,4丁二烯，链间距较大，室温下是一种弹性很好地橡胶；反式聚1,4丁二烯结构也比较规整，容易结晶，室温下是弹性很差的塑料。 ?什么是高分子构造？是指聚合物分子的各种形状。一维，二维，三维线型，环形、梯形聚合物 ?ABS的组成结构是什么？各单元的作用有那些？（书10页） 常用的工程塑料ABS树脂除共混型外，大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。后者以丁苯橡胶为主链，将苯乙烯、丙烯腈接在支链
判断题 1 结晶性聚合物不一定总就是形成结晶聚合物(√) 交联前的线性聚合物就是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力,但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 5、不能通过改变高分子的构象提高高分子的等规度。(√) 高分子的等规度就是由分子的化学结构决定的,要改变改变高分子的等规度必须改变高分子的构型。 06年判断题: 1、双酚A型聚碳酸酯就是结晶性聚合物,所以一定形成结晶聚合物(×) 原因:交联前的双酚A型聚碳酸酯聚合物就是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力,但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 8、尼龙1010,尼龙66,尼龙610这三种尼龙熔点最高的就是尼龙66(√) 氢键密度 1影响高分子柔顺性的因素有哪些？聚乙烯单个分子的柔顺性很好,为什么高聚物不能作为橡胶使用而作塑料用？ 答: (1) 影响高分子的柔顺性有那些因素: ○1高分子主链结构中键长越长,键角越大或含有孤立双键,单键内旋转
越容易,高分子的共轭双键,芳杂环,典型刚性键,高分子的柔顺性较差(体积) ○2侧基的极性越大,柔顺性越差,若含有氢键时,柔顺性更差,侧基的刚性越大,柔顺性越差,但沿主链刚性侧基密度增大,柔顺性更差(体积) ○3分子量越大分子链的柔顺性越好 ○4高分子发生交联,交联度不大时,对柔顺性影响不大,交联度太大时,分子链失去柔顺性 ○5高分子的聚集态结构决定高分子的柔顺性能否表现出来 ○6温度越高,外力越大,分子链的柔顺性越好;外力作用速度越大,分子链的柔顺性越难表现出来,加入溶剂,分子链的柔顺性较好,但还与外界条件有关 (2)对称,柔性越大,分子结构越规整,但同时结晶能力越强,高分子一旦结晶,链的柔顺性就表现不出来,聚合物呈现刚性,聚乙烯的分子链就是柔顺的,但由于结构规整,很容易结晶,失去弹性,所以聚乙烯聚合物能够作塑料用不能作橡胶用。 2、作出下列高聚物的温度—形变曲线,标出各特征温度,并简要说明。 (1)自由基聚合 的聚苯乙烯:试样B的分子量适中,试样A的分子量较小。 (2)聚乙烯:试样A的分子量适中,试样B的分子量很大。 PS为非晶高聚物,分子量小的高弹平台很短或没有高弹态。PE 为结晶高聚物,分子量小的没有Tf,分子量大的有 3、分子结构,分子量与外力作用时间如何影响高聚物的粘流温度?
2017～2018学年第二学期期中检查试卷 《高分子物理》 一、名词解释（共20分，每小题2分） 构象 溶解度参数 柔顺性 状态 等规度 链无扰尺寸 等效自由连接链 链段 玻璃化转变 粘流转变
二、填空（16分） 1．高聚物结晶形态的研究方法有、、，结晶度的测定方法、、，结晶生长速度的测定方法有、；取向态结构的研究方法有、。 2.在高分子的θ溶液中，第二维利系数A 2 为，高分子与溶剂的相互作用参 数χ 1为，此时MHS方程中的形态参数a为。良溶剂中，A 2 为， χ1为，不良溶剂中，A2为，χ1为。 3．高分子合金是指；改善共混聚合物的相容性的方法有、、。 4. 高聚物的力学三态包括、、。 5.提高聚合物耐热性的方法、、。 6.凝胶渗透色谱法（GPC）分级原理是，GPC谱图上横坐标Ve 是，它与分子量M的关系为，纵坐标H与 有关。因此可由GPC谱图得到各平均分子量和分子量分布。 三、简述题（32分） 1．高分子平均分子量有几种表示形式，写出其数学表达式，各种平均分子量的测定方法有哪些（8）。
2．聚合物溶解特点是什么？选择聚合物溶剂的原则有哪些？聚氯乙 烯的δ=19.4，与氯仿（δ=19.0）及环己酮（δ=20.2）均相近，但 聚氯乙烯可溶于环己酮而不溶于氯仿，原因是什么（8分）？ 3．．比较下列各组聚合物的玻璃化转变温度（T g）的高低，解释分子结构对T g的影响。（共8分） （1）全同立构聚甲基丙烯酸甲酯，间同立构聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸锌 （2）聚二甲基硅氧烷、双酚A型聚碳酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯（3）聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚异丁烯 （4）聚辛二酸丁二酯、尼龙66、尼龙610
构象：具有一定组成和构型的高分子链通过单键的内旋转而形成的分子中的原子在空间的排列 柔性： 高分子链中单键内旋的能力； 高分子链改变构象的能力； 高分子链中链段的运动能力； 高分子链自由状态下的卷曲程度。 链段：两个可旋转单键之间的一段链，称为链段 影响柔性因素： 1支链长，柔性降低;交联度增加，柔顺性减低。 2一般分子链越长，构象数越多，链的柔顺性越好。 3分子间作用力越大，聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。分子链的规整性好，结晶，从而分子链表现不出柔性。 控制球晶大小的方法： 1控制形成速度； 2采用共聚方法，破坏链的均一性和规整性，生成较小的球晶； 3外加成核剂，可获得小甚至微小的球晶。 聚合物的结晶形态： 1单晶：稀溶液，慢降温，螺旋生长 2球晶：浓溶液或熔体冷却 3树枝状晶：溶液中析出，低温或浓度大，分子量大时析出； 4纤维状晶：存在流动场，分子量伸展，并沿流动方向平行排列； 5串晶：溶液低温，边结晶边搅拌； 6柱晶：熔体在应力作用下冷却结晶； 7伸直链晶：高压下融融结晶，或熔体结晶加压热处理。 结晶的必要条件： 1内因： 化学结构及几何结构的规整性； 2外因：一定的温度、时间。 结晶速度的影响因素： 1温度——最大结晶温度：低温有利于晶核形成和稳定，高温有利于晶体生长； 2压力、溶剂、杂质：压力、应力加速结晶，小分子溶剂诱导结晶； 3分子量：M 小结晶速度块，M 大结晶速度慢； 熔融热焓?H m ：与分子间作用力强弱有关。作用力强，?H m 高 熔融熵?S m ：与分子间链柔顺性有关。分子链越刚，?S m 小 聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度T c 有一定的关系： 结晶温度Tc 低(< Tm )，分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而熔限宽，熔点低； 结晶温度Tc 高(~ Tm )，分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而熔限窄，熔点高。 取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。 取向机理： 1高弹态：单键的内旋转。外力作用下，链段取向；外力解除，链段解取向 2粘流态：高分子各链段的协同运动。外力作用下，分子链取向；外力解除，分子链解取向 3结晶高聚物：非晶区取向，可以解取向；晶粒取向，不易解取向 取向度： 高分子合金又称多组分聚合物， 在该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物， θ θθ22sin 2 3 1)1cos 3(2 1-=-=f
1 黏弹性现象 1.1 黏弹性与松弛 ①什么是聚合物的力学松弛现象？什么是松弛（弛豫）时间？ 聚合物的力学性质随时间变化的现象称为力学松弛现象。在一定的外力和温度下，聚合物受外力场作用的瞬间开始，经过一系列非平衡态（中间状态）而过渡到与外力性质相适应的平衡态（终态）所需要的时间称为松弛时间，这个时间通常不是很短。 ②有什么物理量表示松弛过程的快慢？聚合物为什么具有松弛时间谱？ 用松弛时间τ。聚合物是有多重结构单元组成的，其运动是相当复杂的。它的力学松弛过程不止一个松弛时间，而是一个分布很宽的连续的谱，称为松弛时间谱。 ③什么是黏弹性？ 聚合物的形变的发展具有时间依赖性，这种性质介于理想弹性体和理想黏性体之间，称为黏弹性。黏弹性是一种力学松弛行为。 ④（1）分别列举两例说明聚合物弹性中伴有黏性（称为黏弹性）和黏性中伴有高弹性（称为弹黏性）的现象。（2）分别说明橡胶弹性中带黏性和聚合物中黏性熔体中带弹性的原因。（3）成型加工中如何降低橡胶的黏性和聚合物熔体的弹性？ （1）橡胶的应力松弛和拉伸断裂后有永久变形都是黏弹性。挤出物长大效应和爬杆效应是弹黏性。 （2）橡胶分子链构象改变时需要克服摩擦力，所以带有黏性。聚合物分子链质心的迁移是通过链段的分段运动实现的，链段的运动会带来构象的变化，所以高分子带有弹性。 （3）降低橡胶黏性方法是适度交联。在成型加工中减少成型制品中的弹性成分的办法是：提高熔体温度，降低挤出速率，增加口模长径比，降低相对分子质量，特别是要减少相对分子质量分布中高相对分子质量尾端。 ⑤用松弛原理解释非晶态聚合物的力学三态行为。 聚合物在低温或快速形变时表现为弹性，松弛时间短，形变瞬时达到瞬时恢复，此时处于玻璃态。 聚合物在高温或缓慢形变时表现为黏性，松弛时间很长，形变随时间线性发展，此时处于黏流态。 聚合物在中等温度或中等速度形变时表现为黏弹性，松弛时间不长不短，形变跟得上外力，又不完全跟得上，此时处于橡胶态。 ⑥为什么说作用力的时间与松弛时间相当时，松弛现象才能被明显地观察到？ 当作用力的时间比松弛时间短得多时，运动单元根本来不及运动，因此聚合物对外力作用的响应可能观察不到。当作用力的时间比松弛时间长得多时，运动单元来得及运动，也无所谓松弛。只有当作用力的时间与链段运动的松弛时间同数量级时，运动单元可以运动，又不能完全跟得上，分子链通过连段运动逐渐伸展，形变量比普弹性大得多，松弛现象才能被明显地观察到。 ⑦在纤维成型过程中，通过什么条件控制松弛时间，使结构稳定？ 热定型，即在低于熔点的较高温度下短时间处理，使部分链段解取向，从而控制松弛时间。 *应用【14-8,14-9。11】，松弛时间τ=η/E ，RT E /-0e 1 ?==ντν（v 为松弛过程的频率） *熔融的聚合物黏流体有高弹效应，如挤出物胀大效应、爬杆效应和熔体破裂效应；高弹性硫化橡胶有蠕变、应力松弛的黏弹性；硬固的塑料没有黏弹性。 1.2 静态黏弹性 ①蠕变和应力松弛这两种静态黏弹现象与形变-温度曲线、应力-应变曲线有什么关系？ 按外力σ、形变ε、温度T 和时间t 四个参变量关系不同，可以归纳为四种力学行为，它们是固定两
第一章 高分子的链结构 1.1 高分子结构的特点和内容 高聚物结构的特点: 1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。 2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。 5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 1.2 高分子的近程结构 (,)(,)??????????????????????????????????????????????????????????? 结构单元的化学组成结构单元键接方式 结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构 取向结构多相结构 链结构:指单个分子的结构和形态. 链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元. 近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题. 共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物. 有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的. 全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成. 间同立构:由两种旋光异构单元交替键接. 无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时. 等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数. 临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~. 键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式. 支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度. 交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构. 交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示. 交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率. 1.3 高分子的远程结构 构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等. 构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~ 构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列. 遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物.
高分子物理典型计算题总结
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四、计算题 1、某碳链聚α-烯烃，平均分子量为00(1000M M M =为链节分子量，试计算以下各项数值：（1）完全伸直时大分子链的理论长度；（2）若为全反式构象时链的长度；（3）看作Gauss 链时的均方末端距；（4）看作自由旋转链时的均方末端距；（5）当内旋转受阻时（受阻函数438.0cos =?）的均方末端距；（6）说明为什么高分子链在自然状态下总是卷曲的，并指出此种聚合物的弹性限度。 解：设此高分子链为—（—CH 2—CHX —）n —，键长l=0.154nm,键角θ=109.5 。 . 25)/(,,)()6(6.15)(7.242438.01438 .013/113/11154.02000cos 1cos 1cos 1cos 1)5(86.94cos 1cos 1)4(35.47154.02000)3(5.2512 5 .109sin 154.020002 sin )2(308154.0)1000(2)1(2 ,2/12max 2/122 2222 2 2 ,2 222 000 max 倍弹性限度是它的理论状态下是卷曲的所以大分子链处于自然因为或反式反式反式≈==-+?-+?=-+?-+==-+==?===?===?==r f r f h L h L L nm h nm nl h nm nl h nm nl h nm nl L nm M M nl L φφφ??θθθ θ θ 2、 假定聚乙烯的聚合度2000，键角为109.5°，求伸直链的长度l max 与自由旋转链的根均 方末端距之比值，并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。 解：对于聚乙烯链 Lmax=（2/3）1/2 nl l n h r f 2) (2 /12,= N=2×2000=4000（严格来说应为3999） 所以 5.363/40003/) m ax /(2 /12,===n h L r f 可见，高分子链在一般情况下是相当卷曲的，在外力作用下链段运动的结果是使分子趋于伸展。于是在外力作用下某些高分子材料可以产生很大形变，理论上，聚合度为2000 的聚乙烯完全伸展可产生36.5倍形变。 注意：公式中的n 为键数，而不是聚合度，本题中n 为4000，而不是2000。 3、计算相对分子质量为106的线形聚苯乙烯分子的均方根末端距。（1）假定链自由取向
名词解释： 1.时间依赖性：在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间 2.松弛时间τ:橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的1/e时所需的时间 3. 4. 5.松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布，因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。 6.时温等效原理：升高温度或者延长观察时间（外力作用时间）对于聚合物的分子运动是等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。 7.模量：材料受力时，应力与应变的比值 8.玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。 9.自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间,高分子链活动的空间 10.自由体积分数（f）：自由体积与总体积之比。 11.自由体积理论：当自由体积分数为2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻结导致玻璃化转变发生。 12.物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象 13.化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化 14.外增塑：添加某些低分子组分使聚合物T g下降的现象 15.次级转变或多重转变：Tg以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的运动 16.结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数 17.结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用 18.熔融：物质从结晶态转变为液态的过程 19.熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围 20.熔融熵S m：熔融前后分子混乱程度的变化
21.橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料 22.应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时,它的几何形 状和尺寸将发生变化 23.附加应力：可以抵抗外力的力 24.泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数 25.热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能 塑化成型 26.力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性 27.蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而 增大的现象 28.应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加 而逐渐衰减的现象 29.滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象 30.力学损耗或者内耗：单位体积橡胶经过一个拉伸~回缩循环后所消耗的功 31.储存模量E’：同相位的应力与应变的比值 32.损耗模量E”：相差90度相位的应力振幅与应变振幅的比值 33.Boltzmann叠加原理：聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的 线性加和 34.应变软化：随应变增大，应力不再增加反而有所下降 35.银纹屈服：聚合物受到张应力作用后，由于应力集中产生分子链局部取向和塑 性变形，在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长100、宽10、厚为1微米左右的微细凹槽或裂纹的现象 36.裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。 37.应力银纹——当应力达到临界应力值后在聚合物材料内部引发形成的银纹 38.环境银纹——在环境和应力的共同作用下，在远低于临界应力值时在聚合物材 料内部引发形成的银纹 39.剪切屈服：拉伸韧性聚合物材料到达屈服点时，试样在与拉伸方向成450角
高分子材料学期中考试 1单体单元和结构单元间区别 结构单元：单体在大分子链中形成的 单元。 单体单元：原子种类及个数完全相同 的结构单元 2高分子化合物与聚合物是有区别 聚合物：多种原子以相同的多次重复 的小分子通过共价健连接起 来的分子量在104～107的 化合物。 高分子化合物：大分子（链） 3挂在墙上的雨衣变长（应力与应变）当材料受到外力作用而又不产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸会发生变化，这种变化称为应变或形变。4松紧带时间久变松（应力松弛蠕变）在温度、压力恒定的条件下，松紧带的内应力随时间的延长而逐渐较少，形变随时间的延长而增加。 5聚合物材料按照结构完全均匀的理想情况计算得到的理论强度要比聚合的实际强度高出十几倍，甚至上百倍，为什么会这样？ 聚合物的实际结构存在着大小不一的缺陷，引起应力的局部集中。 聚合物的拉伸强度与聚合物本身的结构、取向、结晶度、填料等有关，还与载荷速率、温度等外界条件有关。冲击强度在很大程度上取决于试样缺口的特性，此外加工条件、分子量、添加剂等对冲击强度也有影响。 6选择溶剂的原则 一般要根据极性相近，溶剂化，溶解度参数相近的原则来选取溶剂。 7高分子的溶解 高分子溶解是一个比较缓慢的过程，可分为两个阶段：1溶剂化膨胀过程，溶剂分子渗入高分子内部，使高分子胀大；2是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的均相体系。 8高密度聚乙烯（HDPE）的力学性能好于低密度聚乙烯（LDPE）
HDPE支化度低，结晶度高，且密度大 9氯化聚乙烯使聚乙烯变软，玻璃化温度降低 聚乙烯是通过氯化反应后得到的产物。由于Cl的取代，破坏了聚乙烯的结晶性，使聚乙烯变软，玻璃化温度降低。 10聚丙烯的力学性能与聚乙烯相比，其强度、刚度和硬度都比较高 聚丙烯的力学性能与聚乙烯相比，其强度、刚度和硬度都比较高，光泽性也好，但在塑料材料中仍属于偏低的。它的冲击强度较低，但具有优良的抗弯曲疲劳性。 11聚氯乙烯（PVC）的拉伸强度、压缩强度较高，硬度刚度较大 聚氯乙烯分子中含有大量的氯原子，分子极性较大，分子间作用力较强，大分子的堆积程度高，链间距离远较聚乙烯小，所以聚氯乙烯的拉伸强度、压缩强度较高，硬度刚度较大，12聚氯乙烯中加入增塑剂的结果是韧性增加 增塑剂进入大分子之间，使聚氯分子间的距离增大，相互作用力减小，大分子运动能力增加。增塑剂含量越多，拉伸强度、弹性模量较小，而伸长率越大。 13聚苯乙烯（PS）硬而脆，似玻璃状PS结构中存在较大体积的苯基，分子运动受时空间位阻效应的影响，分子链刚性增加，导致PS硬而脆，似玻璃状，断裂伸长率很低，无延展性，在拉伸时无屈服现象。 14聚苯乙烯（PS）具有极好的透明性PS为非晶态聚合物，因此具有极好的透明性，GPPS的透光率达88％-92％，折射率为1.59-1.60，具有良好的光泽性，其透明性仅次于丙烯酸类聚合物。 15抗冲聚苯乙烯橡胶粒子的作用 橡胶粒子起到了两方面的作用：引
2019/2020 学年第一学期高分子物理课程考试试题（C）卷 类别继续教育学院拟题人高分子材料教研室 适用专业 （答案写在答题纸上，写在试题纸上无效） 一、名词解释（每个3分，共15分） θ溶剂，等效自由连接链，取向，银纹，特性粘度 二．选择题：（每题2分，共20分） 1、下列方法中，能提高聚合物模量的是（） A、提高支化程度 B、提高结晶度 C、加入增塑剂 D、与橡胶共混 2．某一结构对称的结晶聚合物，其Tm=210℃，其结晶速度最快的温度在( ) 。 A．170 ℃ B．115 ℃ C．－25 ℃ D．210 ℃ 3．测量重均分子量可以选择以下哪种方法：（） A．粘度法 B．端基滴定法 C．渗透压法 D．光散射法 4．当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其第二维利系数A2：（） A．小于1/2 B．大于1/2 C．大于零 D．小于零
5．下列那种方法可以降低熔点：（） A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 6. 下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是（）。 A. 提高支化度； B. 提高结晶度； C. 加入增塑剂； D. 橡胶共混； 7．大多数聚合物流体属于（） A．膨胀性流体（） B．膨胀性流体（） C．假塑性流体（） D．假塑性流体（） 8、用（）模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。 A、粘壶与弹簧串连的kelvin模型 B、粘壶与弹簧串连的maxwell模型 C、粘壶与弹簧并连的kelvin模型 D、粘壶与弹簧并连的maxwell模型 9. 根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上（）移。 A、左 B、右 C、上 D、下 10．高分子的基本运动是（）。 A．整链运动 B．链段运动 C．链节运动 D 主链运动 三．填空题：（每空2分，共40分） 1．聚合物在溶液中通常呈（）构象，在晶体中呈（）构象。 2. 高聚物的静态粘弹性行为表现有（）、（）。 3. 高聚物在极高压力下可以得到的晶体类型是（），在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”现象的晶体类型是（）。
高分子物理期末复习 甲. 图形题 P=Page I=Image 画出溶致性液晶的粘度-浓度曲线，并标明各个区域的特征。 Answer: P75 I3-54 画出玻璃态聚合物的温度-应变曲线，并标明各个区域名称和位置。 Answer: P181 I7-4 画出假塑性流体的的lg σ-lg γ曲线，标出三个区域及名称，并标明零切黏度及极限黏度。 Answer:P182I7-6 左下至右上曲线 画出牛顿流体及五种非牛顿流体的流动曲线 Answer: P178 I7-2(Left) 画出玻璃态聚合物在不同温度下的应力-应变曲线，并标明各个曲线的各自温度范围。 Answer: P209 I8-6 画出聚合物的蠕变时的形变-时间曲线，对形变进行适当划分并标明各个区域的形变特征。 Answer: P223 I8-24 乙. 计算题 假定聚丙烯主链键长为0.154nm ，键角为109.5。，空间位阻参数σ=1.76，求等效自由结合链的链段长度 b 222 20max 6h b l L === 假定聚乙烯的聚合度为 2000，键角为109.5。，求伸直链长度Lmax 与自由旋转链的根均 之比值。 === 某聚苯乙烯试样的分子量为416000，试估算其无扰链的均方末端距（已知特性比Cn=12，主链键长0.154nm ） 8841600416004000104 n C H X M ===
22202n n n h C nl C X l == 某聚合物完全结晶时密度为0.936g/cm3,无定形时为0.85 g/cm3,现有该聚合物试样一块，体积为1.42×2.96×0.51 cm3，重量为1.94 g ，计算其比体积、体积结晶度和质量结晶度。 1 11c a a a c c a c a c a c c a W c c c c a c a a c c V c c a c mV mabc m V V V V m V V V abc m V V m V f m m V V V f V V υρρρρρρρρρρρρ===-?=?+=-?????+==-??=?-? ==++=+ 聚乙烯晶胞的α=β=γ=90°，a=0.74nm,b=0.493nm,c=0.2534nm,z=2,试求聚合物晶体的密度。 24C H zM m V abc ρ== 某聚合物晶胞的α=β=γ=90°，a=2.018nm,b=1.217nm,c=1.055nm,ρ=1.23 g/cm3,单体分子量为100.1，试求每个晶胞单元中的重复结构单元数。 m V abc z M M M ρρ===（注意单位） 计算数均分子量和重均分子量与高分子化学重复，略 某聚苯乙烯试样在160度时黏度为8.0×1012pa.s 预计它在玻璃化温度100℃和120℃时的黏度分别为多大。（c1为17.4，c2为51.6） WLF 方程： ()()12lg g g T T g c T T c T T ηη-=-+- ，η代表粘度，g T 代表玻璃化温度。通常情况下1217.4451.6c c =??=?
高分子物理期终考试试题 姓名＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 得分＿＿＿＿＿＿＿＿ 一、选择题(共15分，每小题1分)： 1. 下列三类物质中，具有粘弹性的是 （ ） 1). 硬塑料；2). 硫化橡胶；3) 聚合物熔体；4)三者都有。 2. 大多数聚合物流体属于 （ ） 1). 膨胀型流体(n K γ σ =切，n>1) 2). 牛顿流体(n K γσ =切，n=1) 3). 假塑性流体(n K γ σ =切，n>1) 4). 宾哈流体(γσσ K y +=切) 3. 在注射成型中能最有效改善聚甲醛熔体流动性的方法是 （ ） 1). 增大分子量；2) 提高加工温度；3). 提高注射速率 4. 下列方法中，能提高聚合物模量的是 （ ） 1). 提高支化程度；2). 提高结晶度；3). 加入增塑剂；4). 与橡胶共混 5. 下列方法中，可以降低熔点的是 （ ） 1). 主链上引入芳杂环；2). 降低结晶度；3). 提高分子量；4). 加入增塑剂 6. 下列方法中，不能测定聚合物熔体粘度的是 （ ） 1). 毛细管粘度计；2). 旋转粘度计；3). 乌氏粘度计；4). 落球粘度计 7. 下列通用塑料中，使用温度上限为Tm 的是 ( ) 1)聚苯乙烯；2)聚甲醛；3)聚氯乙烯；4)有机玻璃 8. 下列高聚物中，使用温度下限为Tg 的是 ( ) 1)聚乙烯；2)聚四氟乙烯；3)聚二甲基硅氧烷；4)环氧塑料 9. 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 ( ) 1)分子量；2)分子流体力学；3)分子链柔性；4)分子间相互作用能的大小 10.下列高聚物-溶剂对中，在室温下可溶解的是 ( ) 1)聚乙烯-甲苯；2)聚丙烯塑料-四氢萘；3)尼龙-甲酰胺；4)丁腈橡胶-汽油 11.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 ( ) 1)全同立构聚丙烯；2)聚乙烯；3)聚对苯二甲酸丁二醇酯；4)ABS 12.下列高聚物中，在室温下容易发生屈服冷拉的是 ( ) 1)有机玻璃2)酚醛塑料3)聚乙烯4)天然橡胶 13.将有机玻璃板材用高弹真空成型法成型为飞机座舱盖时，成型温度为 ( ) 1)Tb-Tg 之间，2)Tg-Tf 之间3)Tf-Td 之间(Tb 、Tg 、Tf 、Td 分别为脆化温度、玻璃化转 变温度、流动温度和分解温度) 14. 下列高聚物中属无规共聚物的是 ( ) 1)尼龙66；2)聚氨酯热塑弹体；3)丁苯橡胶；4)聚对苯二甲酸乙二醇酯 15. 下列动态力学试验中直接测定储能剪切模量的是 ( ) 1)超声法；2)单悬臂梁弯曲共振法；3)扭摆法 二、写出下列关系式，并注明公式中各字母代表的意义(10分)： 1. 以Tg 为参考温度的WLF 方程； 2. 高分子特性粘数与分子量之间的关系； 3. 高聚物结晶度与密度的关系； 4. 硫化橡胶平衡溶胀比与交联点间分子量的关系； 5. 牛顿流体通过毛细管的体积流率与管壁处切变速率之间的关系。 三、解释下列名词(任选5小题，10分)： 1. 溶度参数δ； 2. 链段； 3. 极限粘度η∞； 4. 断裂韧性K 1C ； 5. 临界分子量； 6.哈金斯参数1χ； 7.对数减量； 8.第二维利系数A 2。
第一章 高分子的链结构 1.1 高分子结构的特点和内容 高聚物结构的特点: 1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。 2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。 5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 1.2 高分子的近程结构 链结构:指单个分子的结构和形态. 链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元. 近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题. 1.3 高分子的远程结构 构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等. 构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~ 构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列. 聚集态结构:是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构，非晶态结构，取向态结构，液晶态结构以及织态结构. 末端距:指线型高分子链的一端至另一端的直线距离，用h 表示. 均方末端距:求平均末端距或末端距的平方的平增色值.22h nl =(n 为键数) 远程相互作用:指沿柔性链相距较远的原子或原子基团由于主链单键的内旋转而接近到小于范德华半径距离时所产生的推斥力. 1.4 高分子链的柔顺性 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为~. 高分子链的柔顺性主要取决于以下因素： 1. 主链中含有共轭双键、芳杂环结构的高分子链的柔顺性较差. 2. 侧基的极性越强，相互间的作用力越大，其~越差.侧基体积越大，空间位阻越大，对链的内旋转愈不利，使链的刚性增加. 3. 分子链越长，~越大. 平衡态柔性:又称热力学柔性)指在热力学平衡条件下的柔性. 动态柔性:指在外界条件的影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度. 第二章 高分子的聚集态结构 2.1 高聚物的非晶态 内聚能:定义为克服分子间的作用力，把一摩尔液体或固体分子移到其分子间的引力范围这 外所需要的能量. V E H RT ?=?-
073高分子物理 课程期中考试题参考答案 一、名词解释（每小题2分，共16分） 1. 取向 取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。 2. 柔顺性 高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。 3. 链段 由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度。是描述柔性的尺度。 4. 内聚能密度 把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。 5. 溶解度参数 内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ表示。 6. 等规度 等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 7. 结晶度 结晶度即高聚物试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度)。 8. 液晶 在熔融状态下或溶液状态下，仍然部分保持着晶态物质分子的有序排列，且物理性质呈现各向异性，成为一种具有和晶体性质相似的液体，这种固液之间的中间态称为液态晶体，简称为液晶。 二．选择题（每小题2分，共16分） 1. 测量重均分子量可以选择以下哪种方法： D A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 2. 下列那种方法可以降低熔点： B 、 D 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 3. 多分散高聚物下列平均分子量中最小的是 A A 、n M B 、w M C 、z M D 、M 4. 聚合物在溶液中通常呈 C 构象。 A ．锯齿形 B ．螺旋形 C ．无规线团 D ．梯形 5. 一般来说，那种材料需要较高程度的取向 B 。 A ．塑料 B ．纤维 C ．橡胶 D ．粘合剂 6. 测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法： B 。