《高分子物理》试题A答案

开课学院：材料学院 类 别： 共（ 3 ）页 课 程 号： 考试性质：考试 适用学期： 适用班级：高材、材化、材物专业 总分 100 一 15 二 20 三 15 四 30 五 20

一、解释概念（15分，每题3分）

1、全同立构：当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。

2、球晶：是聚合结晶的一种常见的特征形式；形成条件：从浓溶液析出，或从熔体冷结晶时，在不存在应力或流动的情况下形成。特征：外形呈圆球形，直径0.5～100微米数量级；在正交偏光显微镜下可呈现特有的黑十字消光图像和消光同心环现象。

3、高分子合金：又称多组分聚合物，该体系是二种或多种聚合物组分形成的混合物。 4、熵弹性：

?f?Sf?T(?)??T(Tl,v?l)T,V六 七 八 九 十

说明交联橡胶拉伸时，内能几乎不变，而主要引起熵的变化。在外力的作用下，橡皮分子链由原来的蜷曲状态变为伸展状态，熵值由大变小，终态是一种不稳定的体系，当外力除去后，就会自发的回复到初态。这就说明了高弹性主要是由橡皮内部熵的贡献。橡胶的这种高弹性也称作熵弹性。

5、应力松弛：在一定温度、恒定应变的条件下，试样内的应力随时间的延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。

二、选择答案 （20分，每题1分）

1-5 A C B B A 6-10 D B A B C 11-15 C D D B C 16-20 B A C A D

三、填空 （15分，每空1分）

1、构型是指分子中原子在空间的排列，高分子链的构型包括(1旋光异构)、(2顺反（几何）异构)和链接异构。

2、测定结晶聚合物的结晶度较为常用的测定方法有密度法、(3X射线衍射法)和(4量热法)等。

3、测定聚合物分子量的方法很多，如端基分析法可测(5数均)分子量，光散射法可测(6重均)分子量。

4、交联橡胶的状态方程为(7σ=ρRT（λ-1/λ2)/Mc，只有在形变很小时，交联橡胶的应力－应变关系才符合(8虎克)定律。

5、玻璃化转变理论主要是(9自由体积理论)，玻璃态可以看作(10等自由体积分数)状态。 6、聚合物分子运动的特点有(11运动单元的多重性)、(12 分子运动的时间依赖性)、(13分子运动的温度依赖性)。

α

7、表示特性粘度与分子量关系的Mark-Houwink方程为(14[η]=KMη)，其中特性粘度定义为(15[η]=lim lnηr/c)。

四、回答下列问题（30分，每题6分） 1、有三种材料的应力-应变曲线如图所示。

A、 哪种材料的弹性模量最高？ B、 哪种材料的伸长率最大？ C、 哪种材料的韧性最高？

D、 哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？

E、 判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应哪种材料的曲线？

回答：A. 材料I弹性模量最高。 B. 材料III伸长率最大。 C. 材料II韧性最高。D. 材

料I在断裂前没有明显的塑性变形。E. 顺丁橡胶对应材料III；尼龙6对应材料II；酚醛塑料对应材料I。

2. 分别示意画出线性非结晶性聚合物的模量－温度曲线，标出相应的转变温度，说明各

力学状态下的分子运动情况。 回答：

当温度足够低时，由于高分子链和链短的运动均被“冻结”，外力的作用只能引起高分子键长和键角的改变，因此聚合物的弹性模量大，形变很小，表现为硬而脆的

应力σ 材料I 材料II 材料III 0 应变ε 物理性能，聚合物处于玻璃态；随着温度升高，分子运动能量逐渐提高，到达一定值后，链段运动首先“解冻”，开始运动而参加到形变机制中去，使聚合物的弹性模量聚降，而形变量大增，表现为高弹态；温度进一步提高，直至整个高分子链能够移动，聚合物进入黏流态，形变又急剧增加，使曲线向上弯曲。

3、试以松弛的观点解释为什么聚合物的Tg会随升降温速度的提高而升高？

回答：快速冷却得到的Tg 值比缓慢冷却得到的Tg值高。这是由于一方面，温度降低，

体系的自由体积减小，同时黏度增大，链段运动的松弛时间增加；另一方面，冷却速率决定了实验观测时间，而玻璃化温度是链段运动的松弛时间与实验的观测时间相当的温度，故冷却越快，观测时间越短，测得的Tg越高。同理，升温速度越快，Tg越高。 4、温度和切变速率对聚乙烯和聚碳酸酯熔体流动性的影响有很大不同，试做出判断和解

释。 回答：刚性分子，如聚碳酸酯，刚性分子、改变构象比较难，切变速率升高η变化不大，

但由于分子间作用力大，△Eη大，温敏性，粘度对温度敏感，如温度升高50℃，η下降一个数量级。故加工过程采用提高温度的方法来调节流动性。而柔性分子，如聚乙烯，△Eη小，η对T不敏感。加工过程，不能单靠提高温度而要改变切变速率，切变速率升高柔性分子容易改变构象，破坏缠片来改善流动性。

5、示意画出聚合物动态粘弹性的温度谱，说明温度对聚合物内耗大小的影响。

回答：①Tg以下，聚合物应变仅为键长的改变，应变量很小，几乎同应力变化同步进行，

tgδ很小。②温度升高，玻璃态自橡胶态转变，链段开始运动，体系粘度大，运动摩擦阻力大，tgδ较大，（玻璃化转变区，出现内耗峰）。③温度进一步升高，虽应变值较大，但链段运动阻力减小，tgδ减小。④在末端流动区，分子间质的位移运动，内摩擦阻力再次升高，内耗急剧增加。

Tg taTT

五、计算题（20分，每题10分）

1、

?c?RT(1?A2c???????) Mn因?溶剂，A2?0

300?10?6RT?2kg/m3 所以? c??6cMn150?10???2、

cRT2?8.31?308??34.13Pa Mn1.5?105?10?3m已知：λ＝2 ρ＝V＝0.518g2.8?1.0?0.2cm3?0.925g/cm3?9.25?102kg/m3 Ao52?1.0?010?4?5?10N/m .2?10T＝298.15K R=8.314J/k·mol σ=10σ=?RTmc(???12) ?RT??Mc?(???12)=9.25?102?8.314?298.155?105?1.75=8.021kg/mol＝8.021×103g/mol