高分子物理复习答案

一、填充题（共60 分，每小题3 分）：

1．高分子的蠕动是指高分子链以链段为单元的运动。

2．在高分子的单晶形态中，分子链的取向与片状单晶的表面相垂直。

3．高聚物的结晶必须在玻璃化温度与粘流温度之间的温度范围内进行。

4．结晶高分子由于含有完善程度不同的晶体，没有精确的熔点，而存在熔限。5．根据形成条件的不同，聚合物的液晶分为热致型液晶和溶致型液晶。

6．高聚物的增塑主要是由于增塑剂的加入导致的高分子链间相互作用减弱。

7．高分子的特性粘度主要反映了溶剂分子与高聚物分子之

间的内摩擦效应，其值决定于前者的性质，但更决定于后者的形态和大小，是一个与后者的聚合物分子量有关的量。

8．在用毛细管粘度计测定高分子溶液粘度时，其中奥氏粘度计要求每一测定所取的液体体积必须相同。

9．研究分子量分布的核心工作是分离，而固定相是凝胶色谱产生分离作用的关键，其结构是影响仪器性能的主要因素。

10．温度升高对高分子的分子运动有两方面的作用，包括活化运动单元和增加分子间的自由空间。

11．链的构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。

12．高聚物悬浮液和乳胶等分散体系通常属于膨胀性流体，即流体粘度随剪切速率的增加而增大。

13．材料的弹性模量是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小，是材料刚性的一种表征。

14．玻璃态和晶态聚合物的拉伸过程本质上都属于强迫高弹形变，但其产生的温度范围不同，前者在脆化温度和玻璃化温度之间，而后者在熔点以下

15．用塑料绳绑捆东西，时间久了会变松，这是材料的应力松弛现象。

16．稳定高聚物分子三维结构的作用力包括氢键、范德华力、疏水作用

和盐键。此外共价二硫键在稳定某些高分子的构象方面也起着重要作用。

17．高分子主链中不包含C 原子，而由Si、B、P 等元素与O 组成，其侧链则有

有机基团，这类高分子被称作为元素有机高分子。

18．高分子链的柔顺性是指高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能。当主链中由共轭双键组成时，其柔顺性较差。

19．若材料中存在某些缺陷，在受力时，缺陷附近局部范围内的应力会急剧增加的现象称为应力集中。

20．硫化橡胶试样在周期性交变拉伸作用下，应变落后于应力变化的现象称为滞后现象，对应于同一应力值，回缩时的应变大于拉伸时的应变。拉伸曲线下的面积表示外力对橡胶所做的拉伸功，回缩曲线下的面积表示橡胶对外所做的回缩功，两个面积之差表示力学损耗。

二、名词解释（共40 分，每小题5 分）：

1．高分子的有限溶胀；指聚合物吸收溶剂到一定程度后，如果其它条件不变，不管与溶剂接触时间多长，溶剂吸入量不再增加，聚合物的体积也不再增大，高分子链段不能挣脱其他链段的束缚，不能很好地向溶剂扩散，体系始终保持两相状态。用溶胀度Q（即溶胀的倍数）表征这种状态，用平衡溶胀法测定。

2．高聚物的内聚能以及内聚能密度；内聚能是为克服分子间的作用力，把一摩尔液体或固体分子移到其分子间引力范围之外所需要的能量。

内聚能密度是单位体积的内聚能。

3．高分子同质多晶现象；由于结晶条件的变化，引起分子链构象的变化或链堆积方式的改变，一种高聚物可以形成多种不同的晶型。

4．溶剂化原则；极性高分子溶解在极性溶剂中的过程，是极性溶剂分子（含亲电基团或亲核基团）和高分子的（亲核或亲电）极性基团相互吸引产生溶剂化作用，使高分子溶解。

溶剂化作用要求聚合物和溶剂中，一方是电子受体（亲电性），另一方是电子给体（亲核性），两者相互作用产生溶剂化。

5．时温等效原理；同一个力学松弛现象，既可在较高的温度下、较短的时间内观察到，也可以在较低的温度下、较长时间内观察到。因此，升高温度与延长时间对分子运动是等效的，对聚合物的黏弹行为也是等效的，这个等效性可以借助于一个转换因子a T 来实现

6．近晶型液晶；棒状分子通过垂直于分子长轴方向的强相互作用，互相平行排列成层状结构，分子轴垂直于层面。棒状分子只能在层内活动，不能在层间移动。

这种结构决定了其粘度的各向异性，通常情况下，由于各层片的取向不一样，因此近晶型一般在各个方向上都很粘滞。

7．高分子取向；链段取向：通过单键的内旋转引起的链段运动来完成，这种取向在玻璃化温度以上就可以进行；

分子取向：通过各链段的协同运动来完成，只有当高聚物处于粘流态下才能实现；

晶粒取向：通过晶区的破坏和重排来完成，一般需在外力作用下进行。

8．自由体积理论：当聚合物冷却时，自由体积逐渐减小，当达到某一温度时，自由体积收缩到最低值，聚合物的链段运动因失去活动空间而被冻结，聚合物进入玻璃态。因此自由体积理论认为玻璃化温度就是使聚合物自由体积达到某一最低恒定临界值时的温度。

三、计算分析题（共50 分）：

1．假设有一聚合物样品，其中分子量为104 的分子有10mol，分子量为105 的分

子有5 mol，请分别求其数均分子量、重均分子量以及z 均分子量。（10 分）

2．一PS 试样其熔体黏度在160℃时为102 Pa·s，试用WLF 方程计算该样在120

℃时的黏度（假定PS 的Tg 为100℃）。（8 分）

3．试分析高聚物在拉伸-回缩过程中的力学损耗和温度的关系。（10 分）•Tg以下，受外力形变很小，速度很快，δ小，内耗也小；

•玻璃化温度附近，链段开始运动，而体系的黏度还很大，链段运动受到的阻力比较大，所以δ较大，内耗也大；

•进一步升高温度，虽然形变大，但链段运动比较自由，δ变小，内耗也小了；

•向黏流态过渡时，由于分子间互相滑移，因而内耗急剧增加。

4．请描述一下基于相平衡的逐步降温分级法。（10 分）

5．请分析高分子的分子运动特点，以及非晶态高分子材料在各力学状态下分子运动单元有何不同。（12 分）

运动单元的多重性：聚合物的分子运动可分小尺寸单元运动（即侧基、支链、链节、链段等的运动）和大尺寸单元运动（即整个分子运动）。

高分子的运动是一个松弛过程

高分子的分子运动与温度有关

玻璃态：温度低，链段的运动处于冻结，只有侧基、链节、链长、键角等局部运动，形变小；

高弹态：链段运动充分发展，形变大，可恢复；

粘流态：链段运动剧烈，导致分子链发生相对位移，形变不可逆。