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第七章聚合物的分子运动与转变一、选择答案1、高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于（D ）。
A、材料固有性质B、温度C、外力大小D、以上三者都有关系。
2、示差扫描量热仪(DSC)是高分子材料研究中常用的方法，常用来研究（ B ）。
⑴T g，⑵T m和平衡熔点，⑶分解温度T d，⑷结晶温度T c，⑸维卡软化温度，⑹结晶度，⑺结晶速度，⑻结晶动力学A、⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻B、⑴⑵⑶⑷⑹⑺⑻C、⑴⑵⑶⑷⑸D、⑴⑵⑷⑹3、非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃－橡胶转变，下列说法正确的是（A）。
A、T g是塑料的最低使用温度，又是橡胶的最高使用温度。
B、玻璃态是高分子链段运动的状态。
C、玻璃态可以看作是等自由体积分数状态。
D、玻璃化转变是热力学平衡的一级相转变，不是一个松驰过程。
4、下列四种聚合物中，熔点最高的是（ C ）。
A、聚乙烯，B、聚丙烯，C、聚己内酰胺，D、聚己二酸乙二醇酯5、T g是表征聚合物性能的一个重要指标。
（ D ）因素会使T g降低。
A、引入刚性基团B、引入极性基团C、交联D、加入增塑剂6、下列四种方法中，测定T g比其它方法得到的高，并且灵敏度较高的是（B ）。
A、热分析(DSC)，B、动态力学分析仪(DMA)，C、热机械法(TMA)，D、膨胀计法7、差示扫描量热仪（DSC）是高分子材料研究中常用的方法，可得到很多信息，如研究结晶度、结晶速度、固化反应等，但下面的温度（ D ）不用它来测量。
A、玻璃化转变温度B、熔点C、分解温度D、维卡软化温度8、非晶聚合物的分子运动，（A）对应主级松弛。
A、链段运动，B、曲柄运动，C、侧基运动，D、局部松弛9、下列各组聚合物的T g高低比较正确的是（A）。
A、聚二甲基硅氧烷>顺式聚1,4－丁二烯，B、聚丙稀>聚己内酰胺，C、聚己二酸乙二醇酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯，D、聚氯乙烯>聚偏二氯乙烯10、下列高聚物中，使用温度下限为Tg的是( C )A聚乙烯；B聚四氟乙烯；C聚二甲基硅氧烷；D环氧塑料11、中等分子量HDPE随温度升高，可依次呈现( B )：A)玻璃态、橡胶态、粘流态：B晶态、粘流态：C)晶态、橡胶态、粘流态。
高分子物理作业-2-答案聚合物的力学状态及转变1. 解释名词：（1）聚合物的力学状态及转变由于高分子链之间的作用力大于主链的价键力，所以聚合物只具有固态和液态力学状态。
随着温度的升高，分子热运动能量逐渐增加，当达到某一温度时，即可发生两相间的转变。
（2）松弛过程与松弛时间松弛过程：在一定温度和外场（力场、电场、磁场等）作用下，聚合物由一种平衡态通过分子运动过渡到另一种与外界条件相适应的、新的平衡态，这个过程是一个速度过程。
松弛时间τ是用来描述松弛快慢的物理理。
在高聚物的松弛曲线上，∆x t ()变到等于∆x o 的1/e 倍时所需要的时间，即松弛时间。
（3）自由体积与等自由体积状态 分子中未被占据的体积为自由体积；在玻璃态下，由于链段运动被冻结晶，自由体积也被冻结，并保持一恒定值，自由体积“孔穴”的大小及其分布也将基本上维持固定。
因此，对任何高聚物，玻璃温度就是自由体积达到某一临界值的温度，在这临界值以下，已经没有足够的窨进行分子链的构象调整了。
因而高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。
（4）玻璃态与皮革态当非晶态高聚物在较低的温度下受到外力时，由于链段运动被冻结，只能使主链的键长和键角有微小的改变，因此从宏观上来说，高聚物受力变形是很小的，形变与受力和大小成正比，当外力除去后形变能立刻回复。
这种力学性质称为普弹性，非晶态高聚物处于具有普弹性的状态，称为玻璃态；部分结晶聚合物，存在玻璃化转变与高弹态，但由于晶区链段不能运动，此时玻璃化转变不再具有很大弹性的高弹态，而表现为具有一定高弹性、韧而硬的皮革态，即皮革态。
2. 试定性地绘出下列聚合物的形变—温度曲线（画在一张图上）1) 低分子玻璃态物质 2) 线性非晶态聚合物（1M ）3) 线性非晶态聚合物（212,M M M 〉212,M M M 〉>1M ） 4) 晶态聚合物（1M ）5) 晶态聚合物（212,M M M 〉212,M M M 〉>1M ） 6) 交联聚合物（交联度较小） 7) 交联聚合物（交联度较大）3. 判断下列聚合物（写出分子式）的Tg 的高低，阐述其理由：1) 聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯、聚二甲基硅氧烷 2) 聚氯乙烯、聚氯丁二烯、聚偏二氯乙烯、顺式1，4聚丁二烯 3) 聚乙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚乙烯基咔锉 4) 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈5) 聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、聚正丙基乙烯基醚、聚正丁基乙烯基醚1) 聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯、聚二甲基硅氧烷CH 2CH 2n聚乙烯CO C OO CH 2CH 2On聚对苯二甲酸乙二酯n聚苯Si CH 33On聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷<聚乙烯<聚对苯二甲酸乙二酯<聚苯理由：当主链中引入苯基、联苯基、萘基和均苯甲酸二酰胺基等芳杂环以一，链上可以内旋转的单键比例相对减少，分子链的刚性增大，因此有利于玻璃化温度的提高。
●相对分子质量及分布对强度的影响
规律：强度随相对分子质量的增大而增加，分布宽窄影响不大，但低聚物部分增加时，因低分子部分发生分子间断裂而使强度下降。
●低分子掺合物对强度的影响
规律：低分子物质的加入降低强度。
▓实例增塑剂的加入能降低强度，但对脆性高聚物而言，少量加入低分子物质，能增加强度。
●交联对强度的影响
规律：适度交联增加强度，但过度交联，在受外力时，会使应力集中而降低强度。
▓实例橡胶的适度交联。
●结晶对强度的影响
规律：结晶度增大，强度增加，但材料变硬而脆；大球晶增加断裂伸长率，小球晶增加韧性、强度、模量等；纤维状晶体强度大于折叠晶体强度。
▓实例缓慢降温有利形成大球晶，淬火有利形成小球晶。
●取向对强度的影响
规律：取向能增加取向方向上材料的强度。
§5高聚物的力学性能
特例：以橡胶为改性剂，提高高聚物材料抗冲击性能。
对橡胶的要求：玻璃化温度必须远低于使用温度；橡胶不溶于刚性高聚物而形成二相；两种高聚物溶解行为上相似，有利于相互黏着。
若三条件达不到，加入第三组分。
效果：原脆性高聚物的冲击强度提高5～10倍。
●相对分子质量及分布对强度的影响
规律：强度随相对分子质量的增大而增加，分布宽窄影响不大，但低聚物部分增加时，因低分子部分发生分子间断裂而使强度下降。
●低分子掺合物对强度的影响
规律：低分子物质的加入降低强度。
▓实例增塑剂的加入能降低强度，但对脆性高聚物而言，少量加入低分子物质，能增加强度。
●交联对强度的影响
规律：适度交联增加强度，但过度交联，在受外力时，会使应力集中而降低强度。
▓实例橡胶的适度交联。
●结晶对强度的影响
规律：结晶度增大，强度增加，但材料变硬而脆；大球晶增加断裂伸长率，小球晶增加韧性、强度、模量等；纤维状晶体强度大于折叠晶体强度。
▓实例缓慢降温有利形成大球晶，淬火有利形成小球晶。
●取向对强度的影响
规律：取向能增加取向方向上材料的强度。
§5高聚物的力学性能
特例：以橡胶为改性剂，提高高聚物材料抗冲击性能。
对橡胶的要求：玻璃化温度必须远低于使用温度；橡胶不溶于刚性高聚物而形成二相；两种高聚物溶解行为上相似，有利于相互黏着。
若三条件达不到，加入第三组分。
效果：原脆性高聚物的冲击强度提高5～10倍。
非晶态高聚物的三种力学状态
非晶态高聚物在力学状态上有三种表现形式：弹性、塑性和粘弹性。
1. 弹性：在受力作用下，非晶态高聚物可以表现出弹性变形，即当外力作用结束后，其形状可以恢复到原来的状态。
这是由于聚合物链的柔性和高分子间能量的弱相互作用所导致的。
而非晶态高聚物的弹性和形变量大小与外力大小以及高聚物分子量、结构、交联等因素有关。
2. 塑性：当外力作用超过一定阈值时，在弹性变形达到一定范围后，非晶态高聚物会出现塑性变形，即形状难以恢复到原来的状态。
这是由于高分子链之间的摩擦力和链的主链和侧链间的结合力所导致的。
因此，非晶态高聚物的塑性取决于所施加的外力大小、形状、作用时间等因素。
3. 粘弹性：当外力作用不断变化时，非晶态高聚物会表现出粘弹性。
具体表现为当外力作用的频率较高时，非晶态高聚物会呈现出更为粘性的特性；而当外力作用频率较低时，又会表现出更为弹性的特性。
这是由于高聚物链的摩擦力和惯性作用所导致的。
因此，非晶态高聚物的粘弹特性主要取决于高聚物结构、聚合物链的长度、分子量等因素。
个人收集整理-ZQ
1 / 1 请阐述非晶态高聚物地力学状态及原因.
随着温度地变化，高聚物地形变能力发生变化，呈现分阶段地力学状态.非晶态高聚物地力学状态分别为玻璃态、高弹态和粘流态.
玻璃态：当温度较低时，分子热运动能量很小，链段和大分子链地运动都被冻结.高聚物受到恒定外力作用时，仅有键长和键角地微小改变，形变量很小，弹性模量较大，此时地形变是可逆地，属于普弹形变.上述力学状态称之为玻璃态.个人收集整理 勿做商业用途高弹态：当温度进一步提高时，分子热运动能量增加，链段能够自由旋转，但大分子链仍被冻结，此时高聚物受外力作用，链段自由运动使长链大分子卷曲和伸展，所以形变量很大，而弹性模量则较小.当外力除去后，通过链段运动又可恢复原状，因此该阶段地形变也是可逆地.这种大变形量高弹性地弹性形变地力学状态称为高弹态.个人收集整理 勿做商业用途粘流态：当分子热运动地能量继续增加，链段和大分子链均能发生运动，此时高聚物在外力作用下，大分子链发生相对滑移，形变量急剧增加，产生很大地不可逆地流动变形，出现粘性流动现象.这种粘性流动形变状态称之为粘流态.个人收集整理 勿做商业用途什么是玻璃化温度？有什么特点？如何应用玻璃化温度？
ⅰ）玻璃化温度：使高聚物保持玻璃态地上限温度.常以g T 表示.
ⅱ）玻璃化温度g T 是温度升降时，高聚物由玻璃态向高弹态或由高弹态向玻璃态转化地温度，其本质是高聚物地分子链运动刚被解冻或冻结地温度.个人收集整理 勿做商业用途ⅲ）玻璃态是塑料地使用温度，凡室温下处于玻璃态地高聚物都可用作塑料.
通过实例说明高分子材料性能地特点.
聚四氟乙烯：它是由四氟乙烯经而成地，其结构简式为 [] ，具有优良地化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐性能最佳材料之一，除熔融金属钠和外，能耐其它一切化学药品，在中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗和地场合.有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好地抗老化能力、耐温优异（能在℃至℃地温度下长期工作）.聚四氟乙烯本身对人没有毒性.个人收集整理 勿做商业用途聚酰胺(，俗称尼龙)：具有良好地综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定地阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填充增强改性，提高性能和扩大应用范围.个人收集整理 勿做商业用途。
