高分子物理学习参考资料 - 图文(2)

2019-08-03 12:52

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) Tg以下很多 (B) Tg附近 (C) Tg以上很多 (D) Tf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-l0)/ l0 , ζ=F/A0 , ζ=100/(4310)=2.5Mpa,

ε=ζ/E=2.5/35=0.07143, l-l0=5030.07143=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)


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