聚合物的屈服和断裂试题

聚合物流变学复习题一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。

应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。

或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象。

2、时－温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT 将 某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。

3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象。

挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时，液流直径增大膨胀的现象。

4、熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。

5、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体。

牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体。

6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少——剪切变稀的流体。

膨胀性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。

7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。

8、极限粘度η∞：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）。

9、断裂韧性K 1C ：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标，s b C E c K γπσ21==，其中，σ b 为脆性材料的拉伸强度；C 为半裂纹长度；E 为材料的弹性模量；s γ为单位表面的表面能。

10、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。

或拉伸流动：质点速度仅沿流动方向发生变化的流动。

2022年中国科学院大学高分子化学与物理考研试题中国科学院高校2022年招收攻读硕士学位讨论生入学统一考试试题科目名称科目名称：：高分子化学与物理考生须知考生须知：1．本试卷满分为150分，所有考试时光总计180分钟。

2．全部答案必需写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。

3. 可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。

高分子化学部分高分子化学部分（（75分）一．名词解释名词解释（（每小题2分，共10分）1. 官能团等活性2. 引发剂效率3. 聚硫橡胶4. 高分子功能化5. 缓聚二．挑选题挑选题（（每题选一最佳答案每题选一最佳答案，每小题每小题2分，共20分）1. 二烯类橡胶的硫化机理是（a ）离子机理；（b ）自由基机理；（c ）配位机理2. 对获得诺贝尔化学奖的高分子科学家讲述错误的是（a ）Ziegler 和Natta 发明白有机金属引发体系，合成了高密度聚乙烯和等规聚丙烯（b ）Heeger 、De Gennes 和Shirakawa 在导电高分子方面做出了特别贡献（c ）Staudinger 建立了高分子学说（d ）Flory 在缩聚反应理论、高分子溶液的统计热力学和高分子链的构象统计等方面做出了一系列杰出贡献。

3. 聚甲醛合成后加入醋酸酐处理的目的是（a ）洗除低聚物；（b ）除去引发剂；（c ）提高热稳定性；（d ）提高相对分子质量4. 下列最不易举行直接光引发的单体是（a ）丙烯腈；（b ）丙烯酰胺；（c ）乙烯；（d ）丙烯酸5. 以下讲述不正确的是（a ）甲基丙烯酸甲酯的本体聚合为均相体系（b ）悬浮聚合的单体-介质体系为非均相体系（c ）丙烯腈在水相中的溶液聚合为均相体系（d ）苯乙烯聚合时在甲苯中的溶液聚合为均相体系。

6. 甲基丙烯酸甲酯在下列哪种溶剂中以萘钠引发聚合时聚合速率最大？（a ）苯；（b ）四氢呋喃；（c ）硝基苯；（d ）丙酮科目名称：高分子化学与物理第1页共4页7. 下列属于热塑性弹性体的聚合物是（a ）SBS ；（b ）BSB ；（c ）BS ；（d ）ABS8. 下列环烃开环聚合能力大小次序正确的是（a ）三元环烃>七元环烃>八元环烃（b ）八元环烃八元环烃>四元环烃（d ）五元环烃<八元环烃<三元环烃。

《高分子物理》练习题一、名词解释1. 等规度2. 键接方式（键接结构）3. 等效自由结合链4.构型5.切应力双生互等定律6.应变二、简析题1. 讨论玻璃态聚合物的高弹形变和橡胶高弹形变的异同？2. 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几十度时的应力－应变曲线，并标出聚合物的屈服强度、聚合物的断裂强度、聚合物的断裂伸长率，并指出从应力-应变曲线上可以获得哪些信息。

3.从热力学角度讨论拉伸对聚合物结晶过程、结晶形态和熔点的影响。

除此之外，列举两个措施提高结晶聚合物的熔点？4.什么是银纹？银纹与裂纹有什么差别和联系？聚合物材料中出现银纹是否总是有害的？《高分子物理》练习题答案一、名词解释1. 等规度：全同异构体和间同异构体合称等规异构体，等规异构体所占的百分数。

2. 键接方式（键接结构）：指结构单元在高分子链的连接方式，有头-尾键接和头-头键接两种。

3. 等效自由结合链：实际的高分子链并不是自由内旋转的，在旋转时还有空间位阻效应以及分子间的各种远程相互作用，但是只要链足够长，并且有一定的柔性，则仍然可把它当成自由结合链进行统计处理，即当成等效自由结合链。

4. 构型：指分子中由化学键所固定的原子、原子团在空间的几何排列。

5.切应力双生互等定律：韧性聚合物拉伸到屈服点时，常看到试样出现与拉伸方向成大约45°倾斜的滑移变形带。

由于两个45°都会产生，所以这种性质又称为双生互等定律。

6.应变：当材料在外力作用下，材料的几何形状和尺寸就要发生变化，这种变化称为应变。

二、简析题1.讨论玻璃态聚合物的高弹形变和橡胶高弹形变的异同？相同点：玻璃态聚合物在大应力条件下发生的这种高弹形变本质上与橡胶态，聚合物的高弹形变是相同的，它们都是由链段运动所导致的高弹形变。

不同点：（1）橡胶的高弹形变发生在Tg温度以上（橡胶态），链段本身就具有了运动能力；因此在小应力下就可以发生大形变；（2）橡胶的高弹形变当外力去除后可以自动回复；（3）玻璃态聚合物的高弹形变发生在Tg 温度以下（玻璃态），链段本身不具备运动能力，只是在很大的应力下使链段的运动解冻了，才可以发生大形变，而且这种大形变只有当加热到Tg 温度附近时才可以回复。

聚合物的断裂11.脆性断裂和韧性断裂A.聚合物材料韧性，在断裂前能吸收大量能量。

韧性不是总表现出来，由于加载方式改变（温度、湿度、速率、制件形状、尺寸）等会改变材料韧性，甚至脆断。

B.脆性在本质上总是与材料的弹性响应相关联。

断裂前试样的形变是均匀的，致使试样断裂的裂缝迅速贯穿垂直于应力方向的平面。

断裂试样不显示有明显的推迟形变，断裂面光滑，相应的应力-应变关系是线形的或者微微有些非线形，断裂应变值低于5%，且所需的能量也不大。

C.韧性，通常有大得多的形变，这个形变在沿着试样长度方向上可以是不均匀的，如果发生断裂，试样断面粗糙，常常显示有外延的形变，其应力-应变关系是非线形的，消耗的断裂能很大。

D.在这许多特征中，断裂面形状和断裂能是区别脆性和韧性断裂最主要的指标。

E.脆性断裂是由所加应力的张应力分量（正压力）引起的，脆性断面垂直于拉伸应力方向。

韧性断裂是由切应力分量（剪切力）引起的,切变线通常在以韧性形式屈服的聚合物中被观察到。

F.所加的应力体系和试样的几何形状将决定试样中张应力分量和切应力分量的相对值，从而影响材料的断裂形式。

例如，流体静压力通常可使断裂由脆性变为韧性，尖锐的缺口在改变断裂方式由韧变脆方面有特别的效果。

G.对于高分子材料，脆性和韧性还极大地依赖于实验条件，主要是温度和测试速率(应变速率)。

在恒定应变速率下的应力-应变曲线随温度而变化，断裂可由低温的脆性形变变为高温的韧性形变。

应变速率的影响与温度正相反。

H.材料的脆性断裂和塑性屈服是两个各自独立的过程。

实验表明，在一定应变速率下，断裂应力和屈服应力与温度的关系如图8-29 (a)所示。

显然，两条曲线的交点就是脆韧转变点。

同样，在一定温度下，断裂应力和屈服应力与应变的关系如图（b）所示，断裂应力受温度和应变速率影响不大，而屈服应力受温度和应变速率影响很大。

即屈服应力随温度增加而降低，随应变速率增加而増加。

因此，脆韧转变将随应变速率増加而移向高温，即在低应变速率时是韧性的材料，高应变速率时将会发生脆性断裂。

第八章屈服与强度一、思考题1．玻璃态高聚物及结晶高聚物的拉伸应力—应变曲线一般可分为哪几个形变特征区段？强迫高弹性变为何又称为表现塑性形变？2．高聚物的屈服点有哪些特征？3．什么是银纹化？银纹和裂纹有何不同？4．高聚物的宏观断裂形式有哪些？从哪些方面可以区分脆性断裂和韧性断裂？实验条件如何影响这两种断裂形式的相互转变？5．何谓高聚物的强度？说出几种强度的名称及其所代表的含义？6．影响高聚物拉伸强度的因素有哪些？它们对强度有什么样的影响？7．常用的高聚物冲击性能实验及冲击试样有哪些？8．橡胶增韧塑料的增韧机理是什么？9．影响高聚物及增韧塑料冲击强度的因素有哪些？你认为可以通过哪些途径来提高高聚物的冲击强度？10．高聚物的理论强度与实际强度相差巨大，试分析其原因。

二、选择题1．关于聚合物中的银纹，以下哪条不正确？（）①使透明性增加②使抗冲击强度增加③加速环境应力开裂2．下列高聚物中拉伸强度较低的是( )①线形聚乙烯②支化聚乙烯③聚酰胺63．当聚合物的相对分子质量增加时，以下哪种性能减小或下降？（）①抗张强度②可加工性③熔点4．对于橡胶，拉伸模量是剪切模量的（）倍。

① 2 ② 3 ③ 45．聚碳酸酯的应力—应变曲线属于以下哪一种？（）①硬而脆②软而韧③硬而韧6．高聚物的拉伸应力—应变曲线中哪个阶段表现出强迫高弹性？( )①大形变②应变硬化断裂7．高聚物的结晶度增加，以下哪种性能增加？（）①透明性②抗张强度③冲击强度8．随着聚合物结晶度的增加（）①抗张强度增加②抗冲强度增加③抗张强度减小④抗冲强度减小9．非结晶性高聚物的应力—应变曲线一般不存在以下哪个阶段？（）①屈服②细颈化③应变软化10．在什么温度范围内，非晶线型高聚物才有典型的拉伸应力—应变曲线？（）①T b＜T＜T g ②T g＜T＜T f③T g＜T＜T m11．有3种ABS，每一种都有两个Tg值，试估计这三种ABS在-20时的韧性最大的为（）①T g1=-80℃，T g2=100℃②T g1=-40℃，T g2=100℃③T g1=0℃，T g2=100℃三、判断题(正确的划“√”，错误的划“×”)1．同一高聚物在不同的温度下，测定的断裂强度相同。

第4章 聚合物的分子量与分子量分布1.统计平均分子量由于聚合物分子量具有两个特点，一是其分子量比分子大几个数量级，二是除了有限的几种蛋白质高分子外，分子量都不是均一的，都具有多分散性。

因此，聚合物的分子量只有统计意义，用实验方法测定的分子量只是具有统计意义的平均值。

2.微分分子量的分布函数0000()()()1()1n M dM n m M dM mx M dM w M dM ∞∞∞∞====⎰⎰⎰⎰以上是具有连续性的分子量分布曲线 3.分子量分布宽度实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值 4.多分散系数α表征聚合物式样的多分散性。

w n M M α=或zwM M α= 5. Tung (董履和)分布函数表征聚合物的分子量分布，是一种理论分布函数，在处理聚合物分级数据时十分有用。

6.散射介质的Rayleigh 比表征小粒子所产生的散射光强与散射角之间的关系，公式为2(,)iI r R I θθγ= 7.散射因子()P θ表征散射光的不对称性参数，()P θ是粒子尺寸和散射角的函数。

具体公式如下：222216()1sin 3()2P S πθθλ-=-'注：nλλ'=，2S--均方旋转半径，λ'-入射光在溶液中的波长8.特性粘数[]η表示高分子溶液0c →时，单位浓度的增加对溶液比黏度或相对黏度对数的贡献，具体公式如下：0ln []limlimsprc c ccηηη→→==9.膨胀因子χχ维溶胀因子，在Flory 特性黏数理论中应用方式为;2220h hχ=10. SEC 校正曲线和普适校正曲线(1) SEC 校正曲线：选用一组已知分子量的单分散标准样品在相同的测试条件下做一系列的色谱图。

(2) 普适校正曲线：322()[]h Mφη=以lg[]M η对e V 作图，对不同的聚合物试样，所得的校正曲线是重合的。

第5章 聚合物的分子运动和转变1.玻璃-橡胶转变(玻璃化转变)非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃-橡胶转变，对于晶态聚合物是指其中的非晶部分的这种转变。

例9－19 聚合物的许多应力—应变曲线中，屈服点和断裂点之间的区域是一平台．这平台区域的意义是什么?温度升高或降低能使平台的尺寸增加或减少?解：（1）平台区域是强迫高弹形变，在外力作用下链段发生运动。

对结晶高分子，伴随发生冷拉和细颈化，结晶中分子被抽出，冷拉区域由于未冷却部分的减少而扩大，直至整个区域试样处于拉伸状态。

（2）平台的大小与温度有很大关系。

温度较低时，聚合物是脆的，在达到屈服点之前断裂，不出现平台，因此温度降低，平台区变小。

例6-57. 什么是牛顿流体？绝大多数高聚物的熔体与浓溶液在什么条件下是牛顿流体，什么条件下不是牛顿流体，为什么会有此特点？高聚物熔体在外力作用下除流动外，还有何特性？哪些因素使这一特征更明显？解：（1）牛顿流体：在流动时服从牛顿流动定律的流体称为牛顿流体。

其中为定值与、无关。

低分子液体和高分子稀溶液都属于这一类。

（2）高分子熔体与浓溶液的黏度随、变化而变化，与不再成线性关系，这种流体为非牛顿流体，但在0或时为牛顿流体，在中区表现为非牛顿流体，这种现象从图6-31流动曲线的分析便可得到解释。

图6-31高分子熔体的曲线①I区，第一牛顿区：聚合物液体在低或低时流动表现为牛顿流体。

在图中，斜率为1，流体具有恒定的黏度。

因为在或足够小时，大分子由于缠结和分子间的范德华力而形成的拟网状结构虽然也遭破坏，但来得及重建，即大分子的结构不变。

因此黏度为一定值，以表示，称之为零切黏度。

②II区，假塑区，即非牛顿区。

由于增大，使被破坏的大分子的拟网状结构来不及重建。

由于结构变化，所以黏度不再为定值，随或变化而变化，其黏度为表观黏度，以示之。

其关系如下：＝这就是说，流动除大分子重心移动（）外，还伴有弹性形变，所以<。

这种随增大而黏度下降的现象叫“切力变稀”，大多数高聚物熔体属于这一类。

③III区，第二牛顿区：随增大，聚合物中拟网状结构的破坏和高弹形变已达极限状态，继续增大或对聚合物液体的结构已不再产生影响，液体的黏度已下降至最低值。

第一章 高分子链的结构一、 概念构型 构象 均方末端距 链段 全同立构 无规立构二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（ ）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。

A 、H. Staudinger,B 、K.Ziegler, G .Natta,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中，（ ）是聚异戊二烯(PI)。

A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH 2O O n O C3、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（ ）。

A 、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。

B 、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。

C 、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。

D 、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。

4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（ ）。

A 、聚丙烯，B 、聚异丁烯，C 、聚丁二烯，D 、聚苯乙烯5、下列说法，表述正确的是（ ）。

A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。

B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。

C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。

D 、ABS 树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。

6、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（ ）。

A 、聚氯乙烯，B 、聚氯丁二烯，C 、顺式聚丁二烯，D 、反式聚丁二烯7、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构象为H 31螺旋构象为（ ）。

A 、聚乙烯，B 、聚丙烯，C 、聚甲醛，D 、聚四氟乙烯8、在热塑性弹性体SBS 的相态结构中，其相分离结构为（ B ）。

A 、 PS －连续相，PB －分散相； B 、PB －连续相，PS －分散相；B 、 P S 和PB 均为连续相； D 、PS 和PB 均为分散相9、自由基聚合制得的聚丙烯酸为（ ）聚合物。