聚合物结构与性能题目.pptx

一 寸 光 阴 不 可轻
《聚合物结构与性能》习题集 考试为开卷考试，但只能带课本，不能 带任何资料，就是希望大家完全掌握下列知
识，做合格高分子专业研究生！
一、提高聚合物样品电镜下稳定性的方法 对样品进行支撑： 1.大目数电镜铜网，如 400 目铜网； 2. 无定型材料作支持膜：硝化纤维素（火棉胶），聚乙烯醇缩甲 醛（PVF），或无定型碳； 碳支持膜：通过真空蒸涂的办法，将碳沉 积在光洁的载玻片或新剥离云母片表面，然后漂在蒸馏水表面，转移 至铜网上。 二、提高聚合物样品成像衬度的方法有几个？ （1）染色：将电子密度高的重金属原子渗入聚合物的某些区域 通过提高其电子密度来增大衬度的。从最终效果上染色分正染色和负 染色。从作用机制上染色分化学反应和物理渗透。从手段上分直接染 色和间接染色。 最常用的染色剂有：四氧化锇（OsO4）、四氧化钌（RuO4） 四氧化锇（OsO4）染色：四氧化锇染色是利用其与-C=C-双键以 及-OH 和-NH2 基团间的化学反应，使被染色的聚合物含有重金属锇， 从而使图像的衬度提高。 四氧化钌（RuO4）染色：四氧化钌染色是利用其对不同聚合物或 同一聚合物的不同部位（如晶区和非晶区）的不同渗透速率，使不同
1
一寸光阴不可轻
聚合物或同一聚合物的不同部位含有不同量的重金属钌，从而使图像 的衬度提高。 2 晶粒方向: 为得到清晰的衬度，可调整晶体样品的取向， 使 得除透射电子束外，只出现一个很强的衍射束，一般称为双光束情 况
3调整样品厚度； (4) 结构缺陷；
(5)一次电子与二次电子相位 三、何为橡胶的高弹性？高弹性的本质是什么？什么化学结构和 聚集态结构的高分子能够作为橡胶材料？请用应力应变曲线表达出 橡胶、塑料、有机纤维三者的区别。 橡胶的高弹性：小应力下的大形变、外力除去后可以恢复； 高弹性的本质是熵弹性。橡胶弹性是由熵变引起的，在外力作用 下，橡胶分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外力移去后， 由于热运动，分子链自发地趋向熵增大的状态，分子链由伸展再回复 卷曲状态，因而形变可逆。 具有橡胶弹性的化学结构条件: 1 由长分子链组成 2 分子链必须有高度的柔性 3 分子链必须结合在一个交联网络之中 第一个条件是熵弹性的本源；第二个条件是分子链迅速改变构想 的可能；第三个条件保证了可恢复性，这是橡胶材料不同于单分子链 之处。 4 具有橡胶弹性的凝聚态结构：无定形态。（橡胶的聚集态 是指 很多生胶分子聚集在一起时分子链之间的几何排列方式和堆砌
4Fra Baidu bibliotek
一寸光阴不可轻
产品的性能也有一些差异。丁二烯链节的微观结构，苯乙烯结合量， 序列分布和主链结构（星形）都对丁苯橡胶的性能有影响。丁二烯 1,2-构型增加，会使丁苯橡胶 Tg 升高，回弹性降低，扯断伸长率、 300%定伸应力、拉伸强度以及耐磨性均下降，加工性能和胎面胶的抗 湿滑性得到改善。苯乙烯结合量增加，Tg 升高，耐磨性下降；嵌段 苯乙烯量增加，引起拉伸强度和定伸应力下降，生热和变形增加。支 化星形溶聚丁苯橡胶滚动阻力降低，抗湿滑性能和耐磨性能都有提 高。
2
一寸光阴不可轻
状态，由于橡胶的分子量很大，只存在固体和液体。橡胶为柔性长链 分子，再加上它在常温下分子链中的链段在不断运动，故这么细长的 柔性分子在常温下都会卷曲成无规线团，很多无规线团又无序的堆砌 成无定形结构。）
应力应变曲线：略（需要补全）。 四、何为橡胶材料的粘弹性？粘性的本质来源是什么？请写出 WLF 方程，并阐述该方程的物理意义。 材料对外力有两典型的响应：即弹性响应与黏性响应。分别用胡 克定律和牛顿流体定律来描述 橡胶材料的粘弹性是指高聚物材料不但具有弹性材料的一般特 性，同时还具有粘性流体的一些特性。即弹性响应和黏性响应都很明 显。橡胶受拉伸时发生可逆的形变，但链段运动需要克服材料的内阻， 本质上也是一种流动。 粘性的本质来源是原子间结合力。橡胶的粘性表现为应力松弛。 即在一定的温度和恒定应变的作用下，观察试样的应力随时间增加而 衰减的现象。由于橡胶材料为长链聚合物，所以分子链在发生一定形 变后，会使分子链滑移，因此表现出粘性。 WLF 方程： Ts 为参考温度，C1 ,C2 为取决于聚合物种类和参考温度的常数。 如果取Ts=Tg，C1 ,C2 普适常数C1=17.44,C2=51.6 物理意义：表明移动因子与温度与参考温度之差有关，反映的是 高分子链段运动特有的温度依赖关系。 实用意义：一个温度下测定的力学性能-时间（频率）曲线可以 在时间（频率）坐标上平移变换为另一温度下的曲线，该方程建立了 平移量与温度差之间的关系。
3
一 寸 光 阴 不 可轻
五、请举两个例子说明弹性体大分子链结构、性能与应用的关系。 例 1.丁基橡胶 IIR 丁基橡胶是异丁烯和少量二烯烃（异戊二烯）共聚制成的无规共 聚物，为白色可暗灰色透明弹性体，其合成过程如下： 丁基橡胶中异丁烯链节中两个对称取代的甲基使得丁基橡胶分 子链成为随意卷曲的无定形状态，侧甲基的密集排列限制了聚合物分 子的热运动，填补了分子链间的孔隙，因而具有优异的耐透气性、耐 透水性和吸收能量的特性（适合用于阻尼减震材料）；聚异丁烯段 规 整、对称性高，在拉伸时形成结晶，有自补强作用；并且丁基橡 胶还 有耐候性、耐臭氧性、耐水性、耐化学药品性、聚合物的韧性 好，回 弹性小，冲击吸收性能好；但 IIR 的自黏性和互黏性差，与 其它通 用橡胶相容性低——通过卤化的方法提高黏结性（卤素含量 1～ 22％）。 IIR 的应用： 利用IIR 的高气密性——充气轮胎的内胎； 使用卤化IIR 制造无内胎子午线轮胎的气密层； 利用IIR 的耐透水性——防水卷材，电气制品； 利用IIR 的高耐热性——耐热运输带； 利用IIR 的高阻尼性——减震、吸振制品。 例 2.丁苯橡胶 SBR 丁苯橡胶是以丁二烯和苯乙烯为单体共聚而得的高分子弹性体。 其结构式为： 丁苯橡胶主链上有部分碳碳双键结构，侧基中有苯环和碳碳双 键，并且其含量随聚合方法和聚合条件等因素的改变而改变，导致其