高分子物理简答题
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高分子物理习题一、单项选择题(每题2分,共20分)1.某一结构对称的结晶聚合物,其T m=210℃,其结晶速度最快的温度在()。
A.170℃B.115℃C.-25℃D.210℃2. 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3.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。
4.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;5.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6. 高分子材料处于玻璃化温度以下,哪种结构单元能运动( )A. 部分分子链B.链段C.链节D. 整个分子链7. 尼龙66树脂的应力-应变曲线属于哪种类型的?( )A.软而韧性B.硬而脆型C.强而硬型D. 硬而韧型8. 绝大多数高分子材料属于( )A.假塑性流体B.膨胀性流体C.宾汉流体D. 牛顿流体9. 下列哪个过程的熵变增加( )A.结晶熔化B.橡胶拉伸C.交联D.取向10. 共聚物的键接方式中哪种结构最规整( )A.无规共聚物B.交替共聚物C.嵌段共聚物D.接枝共聚物二、填空题(每空1分,共20分)1.聚合物在溶液中通常呈构象,在晶体中呈或构象。
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。
4. 高聚物链段开始运动的温度对应的是该高聚物的温度。
5. PE、等规PP的溶解过程为,硫化橡胶遇溶剂后。
6.共混高聚物是指,其聚集态特征为。
7. 顺丁橡胶分子链的结构单元化学组成属,键接结构属,构型属。
8. 高密度PE与低密度PE相比,其支化度,结晶度,熔点,拉伸强度,冲击强度。
聚合物的结构(计算题:均方末端距与结晶度)1.简述聚合物的层次结构。
答:聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构,高分子的链结构包括近程结构(一级结构)和远程结构(二级结构)。
一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。
二级结构包括高分子链大小(相对分子质量、均方末端距、均方半径)和分子链形态(构象、柔顺性)。
三级结构属于凝聚态结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。
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。
(要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。
)高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。
旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的,有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中,高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。
)。
全同(或等规)立构:取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构:取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规立构:取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接几何异构是由于主链中存在双键而形成的,有顺式和反式两种异构体。
构象:原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。
链段:把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元链节(又称为重复单元):聚合物中组成和结构相同的最小单位高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。
其中支化高分子的性质与线性高分子相似,可以溶解,加热可以熔化。
但由于支化破坏了高分子链的规整性,其结晶能力大大降低,因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等,都较相应的线性高分子的低。
交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构,交联高分子不能溶解,只能溶胀,加热也不能熔融。
高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。
单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因,内旋转越自由,卷曲的趋势就越大。
高分子物理简答题The document was prepared on January 2, 2021高分子物理简答题1.同样是都是高分子材料,在具体用途分类中为什么有的是县委,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:高分子材料的用途分类取决于材料的使用温度和弹性大小,当材料的使用温度在玻璃化温度Tg以下,是塑料,Tg以上则为橡胶,否则会软化.而透明度的问题在于该材料是否结晶,结晶的塑料薄膜是透明的,非结晶的则不透明或半透明.2.假若聚丙烯的等规度不高,能不能用改变构想的办法提高等规度说明理由.答:构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态,称为构象. 聚丙烯的等规度是由构型不同的异构体所产生的旋光异构所引起的,由于头-头键接的聚丙烯,其有全同立构、间同立构和无规立构等异构体.而且构型是由分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列,构象仅仅是由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态.所以当聚丙烯的等规度不高时,用改变构象的方法是无法提高其等规度的,需要破坏化学键,改变构型,才能提高等规度.3.理想的柔性高分子链可以用自由连接或高斯链模型来描述,但真实高分子链在通常情况下并不符合这一模型,原因是什么这一矛盾是如何解决的答:在采用自由连接链或高斯链模型描述理想的柔性高分子链时,我们假设单键在结合时无键角的限制,内旋转时也无空间位阻,但真实高分子链不但有键角的限制,在内旋转时也存在空间位阻,因此使真实高分子链在通常情况下并不符合这一模型.对于真实高分子链我们用等效自由结合链来描述,把由若干个相关的键组成的一段链,算作一个独立的运动单元,键称作“链段”,令链段与链段自由结合,并且无规取向,这种链称为等效自由结合链.4. 高分子溶解过程与小分子相比,有什么不同答:因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊,两者的分子运动速度差别很大,溶剂分子能比较快的渗透进入高聚物,而高分子向溶剂的扩散却非常慢,这样,高聚物的溶解过程要经过两个阶段,现实溶剂分子渗入高聚物内部,是高聚物体积膨胀,称为溶胀,然后才是高分子均匀分散在溶剂中,形成完全溶解的分子分散的均相体系.整个过程往往需要较长的时间.5.什么是高分子的理想溶液它应该符合哪些条件答:高分子溶液的化学位由理想部分和非理想部分组成,对于高分子溶液即使浓度很稀也不能看做是理想溶液,但是我们可以通过选择溶剂和温度来满足Δμ1E=0的条件,使高分子溶液符合理想溶液的条件,称其为θ条件,这时的相互作用参数X=1/2.6.解释本章附录中聚合物的结构对玻璃化温度的影响.试各另举一组例子说明聚合物的着化学结构因素对玻璃化温度的影响.答:1主链结构①主链由饱和单间构成的高聚物:高聚物的内旋转位垒越低,分子链的柔性越大,Tg越低.例如:聚乙烯Tg=-68°C,聚甲醛Tg=-83°C,聚二甲基硅氧烷Tg=-123°C②珠帘寨红引入苯基等芳杂环以后:分子链的刚性增大,Tg升高.例如:聚乙烯Tg=-68°C,聚苯乙烯Tg=100°C③主链中含有孤立双键的高聚物分子链都比较柔顺,Tg比较低④共轭二烯烃聚合物:由于几何异构体的存在,分子链较刚性的反式异构体有比较高的Tg.2取代基的空间位阻和侧击的柔性①一取代烯类聚合物:取代基的体积增大,内旋转位阻增加,Tg将升高聚甲基丙烯酸甲酯的侧基增大,Tg反而下降如果有旋光异构体曾在,通常一取代聚烯烃的不同旋光异构体,不表现出Tg的差别;②二取代的烯类聚合物:作不对称取代时,空间位阻增加,Tg讲升高,做对称双取代是,主链内旋转位垒小于单取代位垒,链柔顺性增加,Tg下降.3分子间的影响侧基的极性越强,Tg越高.含离子聚合物的离子键对Tg的影响很大.一般正离子的半径越小,或其电荷量越多,Tg越高.7.链的结构对粘度的影响答:①分子量的影响:高聚物的粘性流动是分子链重心沿流动方向位移和链间相互划移的结果.分子量越大,分子链所包含的链段数就越多,为了实现重心的位移,需要完成的链段协同位移就越多,因此高聚物熔体的剪切粘度随份子两的升高而增加,对于高聚物一般存在一个临界分子量Mc,分子量小于Mc时,高聚物熔体的零切粘度与重均分子量成正比;当分子量大于Mc时,零切粘度与重均分子量的次方成正比,这是由于分子量的缠结作用引起的,Mc值与分子结构有关,如果链的刚性增加,缠结倾向会减少,Mc值会偏大.②分子量分布的影响:分子量分布较窄的单分散高聚物,剪切粘度主要由重均分子量决定.在临界分子量Mc以上,粘度与重均分子量的次方成正比,因此对分子量分布较宽的多分散试验,高分子量部分的影响远大于低分子量的部分,重均分子量相同的试样,宽分布的比单分散的试样有较高的零切粘度.③其他结构因素的影响:凡能使Tg升高的因素,也使粘度升高,柔性链的粘度比刚性链的粘度低.极性高聚物,分子间作用力强,熔融粘度大.聚乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯想必,PMMA的分子间力和空间位阻均大于聚乙烯,所以粘度也大于他8.温度对不同高聚物粘度的影响:温度升高,熔体的自由体积增加,链段的活动能力增加,分子间的作用力减弱,使高聚物的流动性增大,熔体的粘度随温度升高以指数方式降低,lnη=lnA+ΔEη/RT.一般分子链越刚性,或分子间作用力越大,则活化能越高,聚合物的粘度对温度越敏感.聚乙烯和PMMA比,PMMA的粘度大于聚乙烯,温度影响的敏感性也比较大. 9.什么叫高分子的构型,什么叫高分子的构象假若聚丙烯的等规度不高,能不能改变构象的方法提高其等规度答:不能.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.提高聚丙烯的等规度须改变构型,而改变构型与改变构象的方法根本不同.构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化,改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现;而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现.10.能否用蒸馏的方法提纯高分子化合物为什么答:不能,由于高分子化合物分子间作用力往往超过高分子主链内的键合力,所以当温度升高达气化温度以前,就发生主链的断裂或分解,从而破坏了高分子化合物的化学结构,因此不能.11.高分子的θ溶液与理想溶液有哪些相似之处及不同之处答:θ溶液的自由能和热力学性质与理想溶液相似,但高分子θ溶液:是指高分子稀溶液在θ温度下Flory温度,分子链段间的作用力,分子链段与溶剂分子间的作用力,溶剂分子间的作用力恰好相互抵消,形成无扰状态的溶液.此时高分子—溶剂相互作用参数为1/2,内聚能密度为0.而理想溶液三个作用力都为0,而θ溶液三个作用力都不为0,只是合力为0.12.结晶聚合物为什么会存在容限它与聚合物的结晶形成的温度存在什么关系答:结晶聚合物熔融时出现边熔融边升温的现象是由于结晶聚合物中含有完善程度的晶体,比较不完善的晶体将在较低温度下熔融,而比较完善的晶体则需要较高的温度下才能熔融,因而出现较宽的温度范围.13有两种乙烯和丙烯的共聚物,其组成相同,但其中一种室温时是橡胶状的,一直到温度降至-70°C时才变硬,另一种室温时缺是硬而韧又不透明的材料,试解释它们内在结构上的差别答:前者是无规共聚物,丙烯上的甲基在分子链上是无规排列的,这样在晶格中分子链难以堆砌整齐,所以得到一个无定形的橡胶状的透明聚合物,后者是乙烯和有规立构聚丙烯的嵌段共聚物,乙烯和丙烯的嵌段分别形成自己的晶格,形成部分共晶,从而是硬而韧的塑料,且不透明.14.解释高弹形变与强迫高弹形变之间的相同点及不同点.答:高弹性:聚合物处于高弹态,受到外力作用后,柔性的高分子链可以伸展或蜷曲,产生很大的变形,但高分子链之间不产生滑移,外力除去后形变会完全回复;强迫高弹形变,玻璃态高聚物在的外力作用下发生的大形变,其本质跟高弹形变一样,但表现的形式却有差别,为了与普通的高弹形变区别开来,通常称为强迫高弹形变.本质相同:都是链段运动,不同:强迫高弹形变外力除去不能自动回复,需要加热,受外力要大的多,发生在Tb-Tg之间.15.要使脆性较大的聚合物增韧,又不至于过多地降低材料的模量和强度,采用什么方法,举例说明.答:采用增加非晶相橡胶相,使共混物或接枝共聚物形成两项结构,即刚性的聚合物成连续相,橡胶为分散相.这样,当受到冲击时,橡胶相可以有效的冲击能量,使韧性增加,如:高抗冲聚苯乙烯HIPS是橡胶粒子与聚苯乙烯接枝共聚,形成橡胶粒子包含在聚苯乙烯中的材料.16.拉伸一根橡皮筋,迅速放到嘴唇上,你会感受到橡皮筋变热还是变冷,试解释答:橡胶弹性是熵弹性,回弹动力是熵增,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,放热;放手即外力移去,分子链由伸展再回复卷曲状态,熵增加,吸热.17.解释为什么PE和聚四氟乙烯的内聚能相差不多,而熔点相差很大.答:PE与PTFE都是非极性高分子,分子间作用力差不多,即ΔH差不多.但由于氟原子电负性很强,氟原子间的斥力很大,分子链的内旋转很困难,分子刚性很大,从而ΔS很小,Tm很高.18.由丙烯得到的全同立构聚丙烯有无旋光性答:高分子链虽然含有许多不对称碳原子,但由于内消旋或外消旋作用,即使空间规整性很好的高聚物,也没有旋光性.19.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答: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.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.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.20.什么热机械曲线上Tf的转折不如Tg明晰答:因为Tf与相对分子质量有关1分,随相对分子质量增加,Tf持续增加1分.而高分子的相对分子质量存在多分散性1分.使Tf没有明晰的转折,而往往是一个较宽的软化区域.21.说明高聚物中两种断裂的特点,并画出两种断裂的应力-应变曲线.答:高聚物的破坏有两种形式,脆性断裂和韧性断裂.脆和韧是借助日常生活用语,没有确切的科学定义,只能根据应力-应变曲线和断面的外貌来区分.若深入研究,两种有以下不同:1韧性断裂特点:断裂前对应塑性;沿长度方向的形变不均匀,过屈服点后出现细颈,断裂伸长b较大;断裂时有推迟形变,应力与应变呈非线性,断裂耗能大;断裂面粗糙无凹槽;断裂发生在屈服点后,一般由剪切分量引起,对应的分子运动机理是链段的运动. (2)脆性断裂:断裂前对应弹性;沿长度方向形变均匀,断裂伸长率一般小于5%;断裂时无推迟形变,应力-应变曲线近线性,断裂能耗小;断裂面平滑有凹槽;断裂发生在屈服点前;一般由拉伸分量引起的;对应的分子机理是化学键的破坏.22.苯乙烯一丁二烯共聚物δ=不溶于戊烷δ=也不溶于乙酸乙酯δ=,但是可溶于以上两溶剂1:1的混合体系里,为什么答;戊烷δ=和乙酸乙酯δ=的溶度参数与苯乙烯一丁二烯共聚物δ=的溶度参数值相差分别为2和,相差较大,所以不能溶解..当两种溶剂1:1的混后,混合溶剂的溶度参数为:+/2=与苯乙烯—丁二烯共聚物δ=的溶度参数值相差仅为,所以能够溶解在混合溶剂里.。
高分子化学与物理考试试题1. 选择题(每题2分,共40分)1.1. 高分子化学与物理的主要研究对象是:a) 无机化合物b) 有机化合物c) 高分子化合物d) 金属化合物1.2. 下列哪个不是高分子化学的基本原理之一:a) 高分子化合物的合成b) 高分子化合物的结构与性质的关系c) 高分子化合物的分解反应d) 高分子化合物的应用1.3. 高分子聚合反应中,已知聚合速度与单体浓度成正比,这个规律被称为:a) 反应平衡定律b) 速率方程c) 聚合动力学d) 活性位理论1.4. 下列哪种聚合反应不属于自由基聚合反应:a) 顺反噁啉聚合b) 丙烯酸甲酯聚合c) 丙烯腈聚合d) 苯乙烯聚合1.5. 高分子化学中,通过原料种类和聚合方式的不同,可分为以下几种聚合类型:a) 原料聚合和无机聚合b) 同种聚合和异种聚合c) 高分子聚合和低分子聚合d) 静态聚合和动态聚合2. 简答题(每题10分,共30分)2.1. 高分子聚合反应有哪几种常见的聚合方法?简要介绍每种聚合方法的特点。
2.2. 聚乙烯是一种常见的塑料,它的合成方法和主要特点是什么?2.3. 纳米材料在高分子领域中的应用有哪些?简要介绍其中两种应用方式。
3. 案例分析题(共30分)某化工公司需要生产一种高性能塑料,你作为高分子化学与物理专家应该如何设计合成工艺?请结合高分子化学与物理的原理,给出解决方案,并解释理由。
你需要考虑原料选择、反应条件控制、催化剂的使用等因素。
4. 计算题(共30分)4.1. 已知含有n个单体的高分子聚合物的摩尔质量为Mn,其中单体的摩尔质量为Mm,聚合度为N,推导出高分子聚合度(即聚合物中单体的重复单位数)和相对分子质量之间的关系式,并给出具体推导过程。
4.2. 一种聚合物的年产量为10万吨,其材料利用率为80%,这种聚合物的摩尔质量为5×105 g/mol,求该聚合物的平均聚合度。
4.3. 某高分子材料理论密度为1.2 g/cm³,试计算其摩尔质量。
高分子物理面试题及答案一、单项选择题1. 高分子链的构象主要取决于以下哪个因素?A. 分子量B. 温度C. 溶剂D. 分子间作用力答案:D2. 下列哪一项不是高分子材料的特点?A. 高分子量的分子B. 良好的机械性能C. 可塑性D. 易燃性答案:D3. 高分子材料的玻璃化转变温度(Tg)主要受哪些因素的影响?A. 分子量B. 分子结构C. 分子间作用力D. 以上都是答案:D4. 聚合物的结晶度通常与以下哪个因素无关?A. 分子链的规整性B. 分子链的柔顺性C. 分子链的分子量D. 聚合物的溶解度答案:D5. 聚合物的熔融指数(MFI)反映了聚合物的什么性质?A. 机械强度B. 热稳定性C. 流动性D. 耐化学性答案:C二、简答题1. 简述高分子链的柔顺性对聚合物性能的影响。
答案:高分子链的柔顺性是指分子链在空间中自由运动的能力。
柔顺性高的聚合物通常具有更好的加工性能,因为它们在加工过程中更容易流动和变形。
此外,柔顺性也影响聚合物的机械性能,如弹性和韧性。
柔顺性高的聚合物在受到外力时更不容易断裂,因为它们可以通过链段的重排来吸收和分散应力。
2. 描述高分子材料的热塑性和热固性的区别。
答案:热塑性高分子材料在加热时可以软化和流动,冷却后可以再次硬化,这种过程可以反复进行。
热塑性材料通常由线性或轻度支链的高分子组成,分子间作用力较弱,易于塑化。
而热固性高分子材料在加热和固化后形成三维网络结构,这种结构在再次加热时不会软化,因为分子间的交联使得材料具有不可逆的固化特性。
热固性材料通常由含有反应性官能团的高分子组成,通过化学反应形成交联结构。
三、论述题1. 论述高分子材料在现代工业中的应用及其发展趋势。
答案:高分子材料因其独特的物理、化学和机械性能,在现代工业中有着广泛的应用。
例如,塑料、橡胶和纤维是高分子材料的三大类,它们在汽车、电子、建筑、纺织和医疗等领域都有重要用途。
随着科技的发展,高分子材料的应用领域不断扩大,如生物降解材料、智能材料和纳米复合材料等。
高分子物理试题库及答案一、选择题1. 下列哪一项不是高分子材料的特点?A. 高分子材料具有可塑性B. 高分子材料具有热塑性C. 高分子材料具有热固性D. 高分子材料具有导电性答案:D2. 高分子链的构象变化主要受哪些因素影响?A. 分子量B. 温度C. 溶剂D. 以上都是答案:D二、填空题1. 高分子材料的玻璃化转变温度是指材料从______状态到______状态的转变温度。
答案:玻璃态;高弹态2. 聚合物的分子量分布可以通过______曲线来表示。
答案:分子量分布三、简答题1. 简述高分子材料的力学性能特点。
答案:高分子材料的力学性能特点包括高弹性、高韧性、高抗冲击性、良好的耐磨性和良好的抗疲劳性等。
2. 解释什么是聚合物的分子量分布。
答案:聚合物的分子量分布是指聚合物中不同分子量的分子所占的比例。
由于聚合反应的不完全性,实际的聚合物中分子的分子量并不是单一的,而是呈一定范围分布的。
四、计算题1. 已知某聚合物的分子量为10000,求其分子量分布指数(Mw/Mn),假设Mn=5000。
答案:Mw/Mn = 10000 / 5000 = 22. 假设某聚合物的分子量分布指数为2,求其分子量Mw,已知Mn=5000。
答案:Mw = Mn * (分子量分布指数) = 5000 * 2 = 10000五、论述题1. 论述高分子材料在现代工业中的应用及其重要性。
答案:高分子材料因其独特的物理、化学和力学性能,在现代工业中应用广泛。
例如,在汽车工业中,高分子材料可用于制造轻质的车身部件以降低能耗;在电子工业中,高分子材料可用于制造绝缘材料和柔性电路板;在医疗领域,高分子材料可用于制造各种医疗器械和生物可降解的植入物。
高分子材料的轻质、耐腐蚀、可塑性强等特点使其在现代工业中具有不可替代的重要性。
高分子物理期末复习参考题说明:此复习题仅作为复习参考使用,并非考试试题,只是题型和考试类似,希望同学们好好复习。
一、填空题:1、降温速度越快,高聚物的玻璃化转变温度Tg越高2、橡胶弹性的本质—弹性,橡胶在绝热拉伸过程中放热。
3、松弛时间T值越小,表明材料的弹性越。
推迟时间T值越小,表明材料的弹性越。
4、银纹是在张应力的作用下产生的,银纹内部存在微细凹槽,其方向与外力方向垂直。
5、分子链越柔顺,粘流温度越」:高分子极性大,粘流温度越高。
6、温度下降,材料断裂强度增大,断裂伸长率减小。
7、产生橡胶弹性的条件、、。
8、在交变应力(变)的作用下,应变于应力一个相角§的现象称为滞后,tan6的值越小,表明材料的弹性。
9、对于相同分子量,不同分子量分布的聚合物流体,在低剪切速率下,分子量分布的粘度高,在高剪切速率下,分子量分布粘度高。
10、高聚物的粘流温度是成型加工的温度,高聚物的分解温度是成型加工的温度。
11、高聚物屈服点前形变是完全可以回复的,屈服点后高聚物将在恒应力下发生塑性流动,屈服点以后,大多数高聚物呈现应变软化,有些还非常迅速。
屈服发生时,拉伸样条表面产生或剪切带,继而整个样条局部出现。
二、单项选择题1、下列聚合物中,玻璃化转变温度T g的大小顺序是()(1)聚乙烯(2)聚丙烯腈(3)聚丙烯(4)聚氯乙烯A(4)>(2)>(3)>(1)B(2)>(4)>(3)>(1)C(2)>(4)>(1)>(3)D(4)>(2)>(1)>(3)2、下列聚合物中,熔点T m最高的聚合物是()A聚邻苯二甲酸乙二酯B聚间苯二甲酸乙二酯C聚己二甲酸乙二酯D聚对苯二甲酸乙二酯3、在下列聚合物中,结晶能力最好的是()A无规聚苯乙烯B聚乙烯C等规聚苯乙烯D聚苯乙烯—丁二烯共聚物4、交联橡胶以下说法不正确的是()A形变小时符合虎克定律B具有熵弹性C拉伸时吸热D压缩时放热5、下图是在一定的应力作用下,不同温度下测定的聚合物蠕变性能曲线,下列温度大小顺序正确的是() AT>T>T>T1234 BT>T>T>T4321 CT>T>T>T1324 DT>T>T>T23146、聚碳酸酯的应力—应变曲线曲线属于以下的哪一类?( A 硬而脆B 软而韧C 强而韧D 硬而强7、下列聚合物中,拉伸强度最大的聚合物是()A 高密度聚乙烯B 尼龙610C 尼龙66D 聚对苯二甲酰对苯二胺 8、聚合物挤出成型时,产生熔体破裂的原因是()A 熔体弹性应变回复不均匀B 熔体黏度过小C 大分子链取向程度低D 法向应力大 9、聚丙烯酸钠的Tg 为280°C,聚丙烯酸的Tg 为106°C,前者Tg 高时因为() A 侧基的长度短B 存在氢键C 范德华力大D 存在离子键10、下图为不同相对分子质量高聚物熔体的流动曲线,那种高聚物的相对分子质量最高11、可以用时温等效原理研究聚合物的黏弹性,是因为()A 高聚物分子运动是一个与温度、时间有关的松弛过程B 高分子分子处于不同的状态C 高聚物是由具有一定分布的不同相对分子质量分子组成的D 高聚物具有黏弹性 12、下列聚合物中,玻璃化转变温度Tg 是()(1)聚氯乙烯(2)聚乙烯(3)聚1,2-二氯乙烯(4)聚偏二氯乙烯 A (4)>(3)>(1)>(2)B (3)>(4)>(1)>(2)CH 3CH —CH 3CH 314、PE 、PVC 、PVDC (聚偏二氯乙烯)的结晶能力大小顺序,以下说法正确的是(C.PVDC >PE >PVCD.PVDC >PVC >PE15、橡胶在室温下呈高弹性,但当其受到()时,在室温下也能呈现玻璃态的力学行为。
高分子物理期末考试试题一名词解释(每题2分,共10分):1.玻璃化转变:是分子链段获得了足够的能量,以协同方式开始运动,不断改变构象,所导致的一第列物理性质如形变,模量,比体积,比热,密度,粘度,折光指数,介电常数等发生突变或不连续变化的过程。
2.泊松比:材料拉伸时横向应变与纵向应变比值之负数,是一个反映材料性质的重要参数。
3.力学松弛:高聚物的力学性质随时间的变化。
它包括蠕变、应力松驰、滞后、力学损耗。
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.应变:当材料受到外力作用时,就要发生几何形状和尺寸的改变,这种变化就称为应变。
二、简答题(每题5分,共40分):1、为什么聚合物的溶解很慢,多数需经过相当长的溶胀过程方能溶解?答:聚合物的分子链很长,因此运动困难。
其溶解过程先是小分子溶剂扩散进入高分子链之间,增大分子间距,破坏分子间作用力,然后才是高分子链与小分子溶剂的相互扩散,帮溶解过程缓慢。
2、聚丙烯腈只能用溶液纺丝,不能用熔融纺丝,而涤纶树脂可用熔融纺丝。
为什么?答:聚丙烯腈带有强极性的腈基,分子间作用力极大,熔点极高,以至于高于分解温度,所以不能采用熔融纺丝,而只能进行溶液纺丝;而聚酸结构中不含强极性取代基,分子间作用力小,熔点较低,所以可以用熔融法纺丝。
3、聚合物有哪些层次的结构?答:高分子链的结构(一级结构):单个高分子链中原子或基团的几何排列情况。
包含一次结构和二次结构。
高分子的聚集态结构(二级结构):指具有一定构象的高分子链通过范德华力或氢键的作用,聚集成一定规则排列的高分子聚集体结构。
高分子的一次结构:研究的范围为高分子的组成和构型,指的是单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构,故又称化学结构或近程结构。
高分子的二次结构:研究的是整个分子的大小和在空间的形态,又称远程结构。
高分子物理二、高聚物粘性流动有哪些特点?影响粘流温度T f的主要因素是什么?(8分)答:粘性流动的特点: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T f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。
三、画出牛顿流体、切力变稀流体、切力变稠流体、宾汉流体的流动曲线,写出相应的流动方程。
(8分)答:牛顿流体η为常数切力变稀流体n < 1切力变稠流体n >1宾汉流体σy为屈服应力四、结晶聚合物为何会出现熔限?熔限与结晶形成温度的关系如何?答:1.结晶聚合物出现熔限,即熔融时出现的边熔融边升温的现象是由于结晶聚合物中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。
2. 低温下结晶的聚合物其熔限范围较宽,在较高温度下结晶的聚合物熔限范围较窄。
五、测定聚合物分子量有哪些主要的方法?分别测定的是什么分子量?除了分子量外还能得到哪些物理量?聚合物分子量的大小对材料的加工性能和力学性能有何影响?(10分)答:端基分析法和渗透压测定的是数均分子量,光散射测定的是重均分子量,粘度法测定的是粘均分子量。
分子量太低,材料的机械强度和韧性都很差,没有应用价值;分子量太高,熔体粘度增加,给加工成型造成困难。
七、解释下列现象(6分):1. 尼龙6(PA6)室温下可溶于浓硫酸,而等规聚丙烯却要在130℃左右才能溶于十氢萘。
高分子基础试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 高分子是由什么构成的?A. 单糖B. 氨基酸C. 单体D. 离子答案:C2. 下列哪种物质不属于热塑性塑料?A. 聚乙烯B. 聚氯乙烯C. 聚丙烯D. 酚醛树脂答案:D3. 高分子的分子量通常在什么范围内?A. 100-1000B. 1000-10000C. 10000-100000D. 100000-1000000答案:D4. 下列哪种单体不能通过加聚反应形成高分子?A. 乙烯B. 丙烯C. 苯乙烯D. 甲醛答案:D5. 高分子的玻璃化转变温度(Tg)是指什么?A. 高分子从玻璃态转变为高弹态的温度B. 高分子从高弹态转变为粘流态的温度C. 高分子从粘流态转变为玻璃态的温度D. 高分子从玻璃态转变为粘流态的温度答案:A6. 高分子的熔点(Tm)是指什么?A. 高分子从高弹态转变为粘流态的温度B. 高分子从粘流态转变为高弹态的温度C. 高分子从玻璃态转变为高弹态的温度D. 高分子从高弹态转变为玻璃态的温度答案:A7. 下列哪种物质是天然高分子?A. 聚苯乙烯B. 聚丙烯C. 纤维素D. 聚氯乙烯答案:C8. 高分子的相对分子质量分布通常是怎样的?A. 非常均匀B. 相对均匀C. 非常不均匀D. 相对不均匀答案:D9. 下列哪种聚合反应是逐步聚合?A. 自由基聚合B. 缩聚反应C. 离子聚合D. 配位聚合答案:B10. 高分子的力学性能通常受哪些因素影响?A. 分子量B. 分子量分布C. 分子间作用力D. 所有以上因素答案:D二、填空题(每空1分,共10分)1. 高分子的______是指高分子链之间的相互作用力。
答案:分子间作用力2. 高分子的______是指高分子链内部的化学结构。
答案:链结构3. 高分子的______是指高分子链的形态和排列方式。
答案:形态结构4. 高分子的______是指高分子链之间的物理结构。
答案:聚集态结构5. 高分子的______是指高分子链的分子量大小。
高分子物理考研试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 高分子链的柔性主要取决于以下哪个因素?A. 分子量B. 聚合度C. 化学结构D. 分子间作用力答案:C2. 下列哪项不是高分子材料的特点?A. 高强度B. 低密度C. 高熔点D. 良好的可塑性答案:C3. 高分子材料的玻璃化转变温度(Tg)主要受以下哪个因素影响?A. 分子量B. 分子链的柔顺性C. 分子间作用力D. 聚合度答案:C4. 下列关于聚合物溶液的描述,哪项是错误的?A. 聚合物溶液的粘度随分子量的增加而增加B. 高分子溶液的渗透压与分子量无关C. 聚合物溶液的相容性受溶剂的选择性影响D. 聚合物溶液的稳定性可以通过添加表面活性剂来提高答案:B5. 以下哪种方法不适用于测定高分子的分子量?A. 渗透压法B. 光散射法C. 熔点法D. 粘度法答案:C二、简答题(每题10分,共20分)1. 简述高分子链的三种运动单元及其运动特点。
答案:高分子链的运动单元主要包括链段运动、局部链运动和整个分子链运动。
链段运动是指高分子链中单个或少数几个链段的热运动,这种运动在较低的温度下即可发生,对材料的弹性和塑性有重要影响。
局部链运动涉及更多的链段,通常在较高的温度下发生,与高分子的软化和流动有关。
整个分子链运动是指高分子链整体的位移,这种运动通常在接近高分子的熔点或分解温度时才会发生,与材料的流动性和加工性密切相关。
2. 解释什么是熵弹性,并说明它与温度和分子量的关系。
答案:熵弹性是指高分子材料在受到外力作用时,由于分子链的熵变引起的弹性行为。
在没有外力作用时,高分子链倾向于采取无序的卷曲状态,这种状态具有最大的熵值。
当高分子材料受到拉伸时,分子链被迫伸直,熵值减小。
为了增加熵,分子链会试图恢复到原来的卷曲状态,从而产生恢复力,这就是熵弹性的来源。
熵弹性与温度有关,因为温度的升高会增加分子链的运动能力,使得熵弹性增加。
同时,分子量的增加会导致分子链的熵变增加,因此分子量越大,熵弹性也越大。
高分子物理考试重点一、名词解释:等效自由连接链:若干个键组成的一链段算作一个独立的单元,称之为“链段”,链段间自由结合,无规取向,这种链的均方末端距与自由连接链的计算方式等效。
高分子θ溶液:Avrami 方程: 用数学方程描述聚合物等温结晶过程。
测定结晶度随时间的变化,这种方法测定的是结晶总速率(包括成核速率和生长速率)。
通常用膨胀计法,由于结晶时有序排列而体积收缩,若比容在时间为0,t 和∞时分别为V 0,V t 和V ∞,则结晶过程可用Avrami 方程描述:(V t -V ∞)/(V 0-V ∞)=()t n k W o W L -=exp 通过双对数作图,从斜率求n ,从截距求k ,n 称Avrami 指数,n=生长的空间维数+时间维数,异相成核的时间为0,均相成核为1,。
k 用来表征结晶速率,k 越大,结晶速率越快。
平衡熔点:熵弹性: 理想高弹性等温形变过程,只引起熵变,对内部保持不变,即只有熵的变化对理想高弹性的弹性有贡献,这种弹性称为熵弹性。
粘弹性:是材料对外界作用力的不同响应情况。
对于聚合物,其力学性质可同时兼有不可回复的永久形变和可回复的弹性形变,介于理想弹性体和理想粘性体之间,形变与时间有关,但不是线性关系。
此性质就是粘弹性。
力学损耗: 聚合物在应力作用下,形变的变化落后于应力的变化,发生滞后现象,每一个循环变化中就要消耗功,这个功就是力学损耗。
滞后现象: 一定温度与循环(交变)应力作用下,试样应变滞后于应力变化的现象。
Boltzmann 叠加原理:对于聚合物材料的蠕变过程,形变是整个负荷历史的函数,每一次阶跃式加负荷对以后应变的贡献是独立的,最终形变等于各个所加负荷所贡献的形变的加和。
时温等效原理:升高温度和延长观察时间对分子运动是等效的,对于聚合物的粘弹性行为也是等效的。
这种等效性即被称为时温等效原理。
构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。
构象:由于σ单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
2、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。
3、试述聚合物的溶解特点。
4、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。
5、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,聚异丁烯分子链具有较高的对称性,可以结晶,但由于取代基的空间位阻以及化学结构的不规整性,使其较难结晶。
6、以分子运动观点和分子间物理缠结概念说明非晶态聚合物随着温度升高粘弹行为的4个区域,并讨论分子量对应力松弛模量-温度曲线的影响规律。
答:(1)a.玻璃态区,玻璃化温度以下,分子运动主要限于振动和短程的旋转运动;b.玻璃-橡胶转变区,可解析为远程、协同分子运动的开始;c.橡胶-弹性平台区,由于分子间存在几个链段平行排列的物理缠结,聚合物呈现远程橡胶弹性;d.末端流动区,物理缠结来不及松弛,材料仍然表现为橡胶行为,温度升高,发生解缠作用,导致整个分子产生滑移运动,即产生流动,这种流动是作为链段运动结果的整链运动。
高分子物理简答题1.高分子的结构(1)一级结构(近程结构):化学组成;;结构单元的键接方式和键接序列;分子的构造;分子链的构型。
(2)二级结构(远程结构):分子链的大小(分子量丶均方末端距丶均方半径);分子链在空间的形态(构象丶柔顺性)(3)三级结构:晶态结构;非晶态结构;液晶态结构;取向结构2.高分子的链柔性及其影响因素(1)链柔性:静态链柔性:分子链处于热力学平衡状态时的卷曲程度;动态链柔性:分子链从一种平衡构象状态转变到另一种平衡构象状态的难易程度;链段:有一些分子链(如橡胶大分子)在常温下单键的内旋转照样可以发生。
(2)影响因素:主链结构的影响;取代基的影响;支化与交联的影响。
3.高分子的聚集态结构分子链无规排列堆砌的非晶结构;分子链规整排列的结晶结构(单晶丶球晶丶树枝状晶等);还有其他一些结构,如取向结构丶液晶态结构丶共混高分子的织布态结构等4.高分子的结晶条件,结晶形态及其各自生成条件单晶:一般从极稀高分子溶液中缓慢结晶才有可能生成球晶:是结晶是最常见也是最重要的一种结晶形态,当高分子从溶液中析出或从熔体中冷却结晶时,在不存在应力或流动的情况下,往往形成球晶树状晶体:如果浓度较大,结晶温度较低,或者高分子分子量太大,往往形成树枝状晶纤维状晶和串晶:高分子在结晶过程中受到搅拌丶拉伸或剪切作用,高分子链会演外力方向延展并平行排列,在适当的条件下形成纤维状晶体伸直链晶体:高分子在高温和高压条件下进行熔融结晶可得到分子链完全伸展的伸直链晶体5.高分子运动的特点运动单元的多重性:分子链整体运动;链段运动;链节丶侧基和支链的运动;晶区内分子运动分子运动的时间依赖性分子运动的温度依赖性6.高分子的力学三态极两个转变力学三态:玻璃态;高弹态;黏流态两个转变:玻璃化转变(玻璃态和高弹态之间的转变);黏流转变(高弹态向黏流态转变) 7.高分子的玻璃化转变温度及其影响因素发生玻璃化转变时的温度叫玻璃化转变温度,用Tg表示,影响因素有:链结构(主链结构丶取代基丶构型);分子量;支化丶交联和结晶;共聚;共混;分子间作用力;外界条件(外界作用方式丶温度变化速率丶外力作用频率)8.高分子的黏流转变温度及其影响因素发生黏流态转变时的转变温度叫黏流温度,用Tf表示,影响因素:分子链结构,特别是链柔性,柔性越好,黏流温度越低;分子量,分子量越大,链段数目越多,黏流温度越高;外界条件9.高分子粘度及其影响因素高分子的黏度:零剪切黏度;表观黏度;熔融指数;门尼黏度影响高分子熔体黏度和流动性的因素:链结构的影响(分子量丶分子量分布丶支化);外界条件的影响(温度丶剪切速率和剪切应力)10.高分子的结构与性能关系(没找到)。
高分子物理简答题标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]高分子物理简答题1.同样是都是高分子材料,在具体用途分类中为什么有的是县委,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:高分子材料的用途分类取决于材料的使用温度和弹性大小,当材料的使用温度在玻璃化温度Tg以下,是塑料,Tg以上则为橡胶,否则会软化。
而透明度的问题在于该材料是否结晶,结晶的塑料薄膜是透明的,非结晶的则不透明或半透明。
2.假若聚丙烯的等规度不高,能不能用改变构想的办法提高等规度说明理由。
答:构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态,称为构象。
聚丙烯的等规度是由构型不同的异构体所产生的旋光异构所引起的,由于头-头键接的聚丙烯,其有全同立构、间同立构和无规立构等异构体。
而且构型是由分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列,构象仅仅是由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
所以当聚丙烯的等规度不高时,用改变构象的方法是无法提高其等规度的,需要破坏化学键,改变构型,才能提高等规度。
3.理想的柔性高分子链可以用自由连接或高斯链模型来描述,但真实高分子链在通常情况下并不符合这一模型,原因是什么这一矛盾是如何解决的答:在采用自由连接链或高斯链模型描述理想的柔性高分子链时,我们假设单键在结合时无键角的限制,内旋转时也无空间位阻,但真实高分子链不但有键角的限制,在内旋转时也存在空间位阻,因此使真实高分子链在通常情况下并不符合这一模型。
对于真实高分子链我们用等效自由结合链来描述,把由若干个相关的键组成的一段链,算作一个独立的运动单元,键称作“链段”,令链段与链段自由结合,并且无规取向,这种链称为等效自由结合链。
4. 高分子溶解过程与小分子相比,有什么不同答:因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊,两者的分子运动速度差别很大,溶剂分子能比较快的渗透进入高聚物,而高分子向溶剂的扩散却非常慢,这样,高聚物的溶解过程要经过两个阶段,现实溶剂分子渗入高聚物内部,是高聚物体积膨胀,称为溶胀,然后才是高分子均匀分散在溶剂中,形成完全溶解的分子分散的均相体系。
整个过程往往需要较长的时间。
5.什么是高分子的理想溶液它应该符合哪些条件答:高分子溶液的化学位由理想部分和非理想部分组成,对于高分子溶液即使浓度很稀也不能看做是理想溶液,但是我们可以通过选择溶剂和温度来满足Δμ1E=0的条件,使高分子溶液符合理想溶液的条件,称其为θ条件,这时的相互作用参数X=1/2.6.解释本章附录中聚合物的结构对玻璃化温度的影响。
试各另举一组例子说明聚合物的着化学结构因素对玻璃化温度的影响。
答:(1)主链结构①主链由饱和单间构成的高聚物:高聚物的内旋转位垒越低,分子链的柔性越大,Tg越低。
例如:聚乙烯Tg=-68°C,聚甲醛Tg=-83°C,聚二甲基硅氧烷Tg=-123°C②珠帘寨红引入苯基等芳杂环以后:分子链的刚性增大,Tg升高。
例如:聚乙烯Tg=-68°C,聚苯乙烯Tg=100°C③主链中含有孤立双键的高聚物分子链都比较柔顺,Tg 比较低④共轭二烯烃聚合物:由于几何异构体的存在,分子链较刚性的反式异构体有比较高的Tg.(2)取代基的空间位阻和侧击的柔性①一取代烯类聚合物:取代基的体积增大,内旋转位阻增加,Tg将升高(聚甲基丙烯酸甲酯的侧基增大,Tg反而下降)如果有旋光异构体曾在,通常一取代聚烯烃的不同旋光异构体,不表现出Tg的差别;②二取代的烯类聚合物:作不对称取代时,空间位阻增加,Tg讲升高,做对称双取代是,主链内旋转位垒小于单取代位垒,链柔顺性增加,Tg下降.(3)分子间的影响侧基的极性越强,Tg越高。
含离子聚合物的离子键对Tg的影响很大。
一般正离子的半径越小,或其电荷量越多,Tg越高。
7.链的结构对粘度的影响答:①分子量的影响:高聚物的粘性流动是分子链重心沿流动方向位移和链间相互划移的结果。
分子量越大,分子链所包含的链段数就越多,为了实现重心的位移,需要完成的链段协同位移就越多,因此高聚物熔体的剪切粘度随份子两的升高而增加,对于高聚物一般存在一个临界分子量Mc,分子量小于Mc时,高聚物熔体的零切粘度与重均分子量成正比;当分子量大于Mc时,零切粘度与重均分子量的次方成正比,这是由于分子量的缠结作用引起的,Mc值与分子结构有关,如果链的刚性增加,缠结倾向会减少,Mc值会偏大。
②分子量分布的影响:分子量分布较窄的单分散高聚物,剪切粘度主要由重均分子量决定。
在临界分子量Mc以上,粘度与重均分子量的次方成正比,因此对分子量分布较宽的多分散试验,高分子量部分的影响远大于低分子量的部分,重均分子量相同的试样,宽分布的比单分散的试样有较高的零切粘度。
③其他结构因素的影响:凡能使Tg升高的因素,也使粘度升高,柔性链的粘度比刚性链的粘度低。
极性高聚物,分子间作用力强,熔融粘度大。
聚乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯想必,PMMA的分子间力和空间位阻均大于聚乙烯,所以粘度也大于他8.温度对不同高聚物粘度的影响:温度升高,熔体的自由体积增加,链段的活动能力增加,分子间的作用力减弱,使高聚物的流动性增大,熔体的粘度随温度升高以指数方式降低,lnη=lnA+ΔEη/RT。
一般分子链越刚性,或分子间作用力越大,则活化能越高,聚合物的粘度对温度越敏感。
聚乙烯和PMMA比,PMMA的粘度大于聚乙烯,温度影响的敏感性也比较大。
9.什么叫高分子的构型,什么叫高分子的构象假若聚丙烯的等规度不高,能不能改变构象的方法提高其等规度答:不能。
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。
提高聚丙烯的等规度须改变构型,而改变构型与改变构象的方法根本不同。
构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化,改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现;而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。
10.能否用蒸馏的方法提纯高分子化合物为什么答:不能,由于高分子化合物分子间作用力往往超过高分子主链内的键合力,所以当温度升高达气化温度以前,就发生主链的断裂或分解,从而破坏了高分子化合物的化学结构,因此不能。
11.高分子的θ溶液与理想溶液有哪些相似之处及不同之处答:θ溶液的自由能和热力学性质与理想溶液相似,但高分子θ溶液:是指高分子稀溶液在θ温度下(Flory温度),分子链段间的作用力,分子链段与溶剂分子间的作用力,溶剂分子间的作用力恰好相互抵消,形成无扰状态的溶液。
此时高分子—溶剂相互作用参数为1/2,内聚能密度为0.而理想溶液三个作用力都为0,而θ溶液三个作用力都不为0,只是合力为0。
12.结晶聚合物为什么会存在容限它与聚合物的结晶形成的温度存在什么关系答:结晶聚合物熔融时出现边熔融边升温的现象是由于结晶聚合物中含有完善程度的晶体,比较不完善的晶体将在较低温度下熔融,而比较完善的晶体则需要较高的温度下才能熔融,因而出现较宽的温度范围。
13有两种乙烯和丙烯的共聚物,其组成相同,但其中一种室温时是橡胶状的,一直到温度降至-70°C时才变硬,另一种室温时缺是硬而韧又不透明的材料,试解释它们内在结构上的差别答:前者是无规共聚物,丙烯上的甲基在分子链上是无规排列的,这样在晶格中分子链难以堆砌整齐,所以得到一个无定形的橡胶状的透明聚合物,后者是乙烯和有规立构聚丙烯的嵌段共聚物,乙烯和丙烯的嵌段分别形成自己的晶格,形成部分共晶,从而是硬而韧的塑料,且不透明。
14.解释高弹形变与强迫高弹形变之间的相同点及不同点。
答:高弹性:聚合物处于高弹态,受到外力作用后,柔性的高分子链可以伸展或蜷曲,产生很大的变形,但高分子链之间不产生滑移,外力除去后形变会完全回复;强迫高弹形变,玻璃态高聚物在的外力作用下发生的大形变,其本质跟高弹形变一样,但表现的形式却有差别,为了与普通的高弹形变区别开来,通常称为强迫高弹形变。
本质相同:都是链段运动,不同:强迫高弹形变外力除去不能自动回复,需要加热,受外力要大的多,发生在Tb-Tg之间。
15.要使脆性较大的聚合物增韧,又不至于过多地降低材料的模量和强度,采用什么方法,举例说明。
答:采用增加非晶相(橡胶相),使共混物或接枝共聚物形成两项结构,即刚性的聚合物成连续相,橡胶为分散相。
这样,当受到冲击时,橡胶相可以有效的冲击能量,使韧性增加,如:高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是橡胶粒子与聚苯乙烯接枝共聚,形成橡胶粒子包含在聚苯乙烯中的材料。
16.拉伸一根橡皮筋,迅速放到嘴唇上,你会感受到橡皮筋变热还是变冷,试解释答:橡胶弹性是熵弹性,回弹动力是熵增,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,放热;放手即外力移去,分子链由伸展再回复卷曲状态,熵增加,吸热。
17.解释为什么PE和聚四氟乙烯的内聚能相差不多,而熔点相差很大。
答:PE与PTFE都是非极性高分子,分子间作用力差不多,即ΔH差不多。
但由于氟原子电负性很强,氟原子间的斥力很大,分子链的内旋转很困难,分子刚性很大,从而ΔS很小,Tm很高。
18.由丙烯得到的全同立构聚丙烯有无旋光性答:高分子链虽然含有许多不对称碳原子,但由于内消旋或外消旋作用,即使空间规整性很好的高聚物,也没有旋光性。
19.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答: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。
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。
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。
20.什么热机械曲线上Tf的转折不如Tg明晰答:因为Tf与相对分子质量有关(1分),随相对分子质量增加,Tf持续增加(1分)。
而高分子的相对分子质量存在多分散性(1分)。
使Tf没有明晰的转折,而往往是一个较宽的软化区域。
21.说明高聚物中两种断裂的特点,并画出两种断裂的应力-应变曲线。
答:高聚物的破坏有两种形式,脆性断裂和韧性断裂。
脆和韧是借助日常生活用语,没有确切的科学定义,只能根据应力-应变曲线和断面的外貌来区分。
若深入研究,两种有以下不同:(1)韧性断裂特点:断裂前对应塑性;沿长度方向的形变不均匀,过屈服点后出现细颈,断裂伸长(b)较大;断裂时有推迟形变,应力与应变呈非线性,断裂耗能大;断裂面粗糙无凹槽;断裂发生在屈服点后,一般由剪切分量引起,对应的分子运动机理是链段的运动。
(2)脆性断裂:断裂前对应弹性;沿长度方向形变均匀,断裂伸长率一般小于5%;断裂时无推迟形变,应力-应变曲线近线性,断裂能耗小;断裂面平滑有凹槽;断裂发生在屈服点前;一般由拉伸分量引起的;对应的分子机理是化学键的破坏。