（完整版）高分子物理试题库-提供给学生

（完整版）⾼分⼦物理试题库-提供给学⽣判断题、填空题及选择题：
1.碳链⾼分⼦主链全部由碳原⼦以共价键形式连接⽽成，不溶于⽔，可塑性好，
但耐热性差。

2.杂链⾼分⼦具有极性，易⽔解、醇解，耐热性⽐较好，强度⾼。

3.端基对聚合物的⼒学性能没有影响，但对热稳定性影响较⼤。

4.元素有机⾼分⼦主链中不含碳，具有⽆机物的热稳定性，⼜具有有机物的弹
性和塑性。

5.旋光异构⾼分⼦不⼀定有旋光性。

6.旋光异构包括全同⽴构、间同⽴构和⽆规⽴构。

7.⽀化⾼分⼦可以溶解在某些固定溶剂中。

8.轻度交联⾼分⼦不能溶解，但可以某溶剂中溶胀。

9.低密度聚⼄烯LDPE（⾼压聚⼄烯），由于⽀化破坏了分⼦的规整性，使其结
晶度⼤⼤降低。

10.⾼密度聚⼄烯HDPE （低压聚⼄烯）是线型分⼦，易于结晶，故在密度、
熔点、结晶度和硬度⽅⾯都⾼于低密度聚⼄烯。

11.橡胶⼀定要经过硫化变成交联结构后才能使⽤。

12.⾼度交联的橡胶，机械强度和硬度都⽐较⼤，但会失去弹性⽽变脆。

13.ABS树脂是三元接枝共聚物。

14.SBS树脂是嵌段共聚物，具有两相结构，PB为连续相，PS为分散相，起物
理交联作⽤。

15.单键的内旋转是导致⾼分⼦链呈蜷曲构象的原因。

16.单键的内旋转是⾼分⼦链能够改变构象的原因。

17.单键的内旋转也是⾼分⼦链的柔顺性的原因。

18.链段是⾼分⼦链中能够独⽴运动的最⼩单位。

19.⾃由连接链不考虑键⾓的限制和位垒的障碍，是完全⾃由的理想模型。

20.主链全部由单键组成的⾼分⼦，⼀般柔性较好。

21.主链中含有芳杂环结构的⾼分⼦链柔顺性较差。

22.⾼分⼦主链含有孤⽴双键，柔顺性较好。

23.⾼分⼦侧基体积越⼤，极性越强，则柔顺性越差。

24. 聚合物晶体中最常见的结晶形式是球晶。

25. 实际的晶态聚合物，晶区和⾮晶区是同时存在的。

26. 结晶度提⾼，拉伸强度增加，⽽伸长率及冲击强度趋于降低；相对密度、熔
点、硬度等物理性能也有提⾼。

27. 球晶尺⼨越⼩，材料的冲击强度越⾼。

28. ⽆规线团模型与两相球粒模型争论的焦点是链段堆砌是否存在有序结构。

29. 取向结构对材料的⼒学、光学、热性能影响显著。

30. 取向结构材料的拉伸强度在取向⽅向增加，在垂直⽅向降低。

31. 取向结构具有双折射光学现象。

32. 取向使材料的玻璃化温度提⾼，对晶态聚合物，其密度和结晶度提⾼，材料
的使⽤温度提⾼。

33. ⾮极性的结晶聚合物室温下只能轻度溶胀，温度接近熔点时才能溶解。

34. 极性的结晶聚合物在室温下⽤强的极性溶剂可以溶解。

35. 聚合物分⼦量太低，材料的机械强度和韧性都很差，没有应⽤价值。

36. 聚合物分⼦量太⾼，熔体粘度增加，给加⼯成型造成困难。

37. 聚合物分⼦量关系：多分散体系z w ηn M M M M <≤<
38. 端基分析法测得的是数均分⼦量。

39. 使⽤溶液依数性测定数均分⼦量：溶质分⼦有缔合作⽤，所测分⼦量>真实
分⼦量；溶质有电离作⽤，所测分⼦量<真实分⼦量；如果⾼分⼦试样中混有⼩分⼦杂质，所测分⼦量<真实分⼦量。

40. 玻璃化转变温度是⾮晶热塑性塑料使⽤温度的上限，是橡胶使⽤温度的下限。

41. 分⼦量分布对材料的物理机械性能影响很⼤。

42. 聚合物在加⼯前的分⼦量取决于聚合反应机理，它在⽼化过程中分⼦量分布
取决于降解机理。

43. 测定分⼦量分布是研究和验证聚合和解聚动⼒学的有⼒⼯具。

44. 玻璃化温度不是⾼聚物特有的性质。

45. ⾮晶聚合物的软化点接近于Tg 。

46. 晶态聚合物的软化点接近Tm 。

47. 凡是使链的柔性增加，使分⼦间作⽤⼒降低的结构因素（如加⼊增塑剂或溶
剂、引进柔性基团）均导致Tg下降。

48.凡是减弱⾼分⼦链柔性或增加分⼦间作⽤⼒导致链段的活动能⼒下降的因
素，（如引⼊刚性基团或极性基团、交联和结晶）均使Tg升⾼。

49.玻璃化转变不是热⼒学的平衡过程。

50.快速冷却，观察时间短，松驰时间也短，故在⾼温发⽣玻璃化转变
51.慢速冷却，观察时间长，松驰时间也长，故在低温发⽣玻璃化转变
52.交联作⽤使Tg升⾼。

53.⼀般结晶聚合物的Tg要⾼于⾮晶态同种聚合物的Tg。

54.⾼度交联的聚合物，交联点之间分⼦⽐链段还⼩，没有玻璃化转变。

55.聚合物宏观单晶体，100％结晶，没有玻璃化转变。

56.超薄膜，厚度很⼩时，越薄Tg 越低。

57.玻璃化转变具有多重性（压⼒，频率，分⼦量等）。

58.结晶性聚合物在Tm冷却到Tg的任何温度都可以结晶。

59.聚合物结构简单规整，链的对称性好，取代基空间位阻⼩，则结晶度⾼，结
晶速率快。

60.分⼦链的柔性：聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯的结晶能⼒要⽐脂肪族聚酯低。

61.⽀化：⾼压聚⼄烯由于⽀化，其结晶能⼒要低于低压法制得的线性聚⼄烯。

62.交联：轻度交联聚合物尚能结晶，⾼度交联则完全失去结晶能⼒。

63.分⼦间⼒：分⼦间的作⽤⼒⼤，会使分⼦链柔性下降，从⽽影响结晶能⼒。

但分⼦间形成氢键时，则有利于晶体结构的稳定。

64.分⼦量：分⼦量⼤，结晶速率变慢。

65.对于聚合物结晶性能来说，低温有利晶核的形成和稳定。

66.对于聚合物结晶性能来说，⾼温有利晶体的⽣长。

67.结晶温度Tc低（<< Tm），分⼦链活动能⼒低，结晶所得晶体不完善，从⽽
熔限宽，熔点低；
68.结晶温度Tc⾼（~ Tm），分⼦链活动⼒强，结晶所得晶体更加完善，从⽽熔
限窄，熔点⾼。

69.橡胶弹性与⽓体弹性的本质都是熵弹性。

70.适度交联的橡胶具有⾼弹性。

71. 适度的交联可以防⽌蠕变的发⽣。

72. ⾼分⼦链的构象重排和分⼦链滑移是导致材料蠕变和应⼒松弛的根本原因。

73. 2(1)3(12)E G B νν=+=-74. ⾮结晶聚合物形变经历了普弹形变、应变软化、塑性形变（强迫⾼弹形变）、
应变硬化四个阶段。

75. 材料在屈服点之前发⽣的断裂称为脆性断裂。

76. 材料在屈服点之后发⽣的断裂称为韧性断裂。

77. 温度升⾼，材料逐步变软变韧，断裂强度下降，断裂伸长率增加。

78. 温度下降，材料逐步变硬变脆，断裂强度增加，断裂伸长率减⼩。

79. 强迫⾼弹形变本质上是⼀种⾼弹形变，⽽不是粘流形变，其分⼦机理主要是
⾼分⼦的链段运动，它只是在⼤外⼒的作⽤下的⼀种链段运动。

80. 对于聚合物的拉伸曲线，降低温度或提⾼外⼒作⽤速率具有同样的效果。

81. 相⽐于脆性断裂，韧性断裂的断裂⾯较为粗糙，断裂伸长率较⼤。

名词解释：
1. 构型（configuration ）：是指分⼦中由化学键所固定的原⼦在空间的排列。

这
种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。

2. 海岛结构：两种⾼聚物相容性差，共混后形成⾮均相体系，分散相分散在连
续相中，像⼩岛分散在海洋中⼀样，称为海岛结构。

3. 构象（conformation ）：由于单键的内旋转⽽产⽣的分⼦中原⼦在空间位置上
的变化叫构象。

4. 链段：把由若⼲个键组成的⼀段链作为⼀个独⽴动动的单元，称为链段。

5. 柔顺性：是⾼分⼦链能够改变其构象的性质
6. ⾃由连接链（freely jointed chain ）：键长l 固定，键⾓θ不固定，内旋转⾃
由的理想模型。

7. ⾃由旋转链（freely rotating chain ）：键长l 固定，键⾓θ固定（109.5o ），
单键内旋转⾃由的理想模型。

8. 等效⾃由连接链：实际⾼分⼦链不是⾃由连接链，也不是⾃由旋转链。

将⼀
个原来含有n 个键长为l 、键⾓θ固定、旋转不⾃由的键组成的链，视为⼀个含有Z 个长度b 的链段组成的等效⾃由连接链。

9. 单晶：在宏观尺度范围内不包含晶界的晶体，其内部各处的晶体学取向保持
基本⼀致。

特点是⼀定外形、长程有序。

10. 多晶：是由⽆数微⼩的单晶体⽆规则地聚集⽽成的晶体结构。

11. 取向：在外⼒作⽤下，分⼦链或者其他结构单元沿外⼒作⽤⽅向择优排列。

包括分⼦链、链段及⽚晶（微晶）的取向。

12. θ溶液：在某⼀温度下聚合物溶于某⼀溶剂中，⾼分⼦“链段”间与⾼分⼦链
段与溶剂分⼦间的相互作⽤相等，⾼分⼦处于⽆扰状态，排斥体积为零。

该溶液的⾏为符合理想溶液⾏为，此时溶剂的超额化学位为0，此时的溶液称为θ溶液。

13. 分⼦量分布宽度指数：是实验中各个分⼦量与平均分⼦量之间差值的平⽅平
均值，可简明地描述聚合物试样分⼦量的多分散性。

14. ⾼分⼦稀溶液的依数性：稀溶液中溶剂的蒸汽压下降、沸点升⾼、冰点降低
和渗透压的数值，只与溶液中溶质的量有关，与溶质的本性⽆关，这些性质为稀溶液的依数性。

15. 特性粘度：⾼分⼦在c→0时，单位浓度的增加对溶液的增⽐粘度或相对粘
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。

16. 体积排除机理：不考虑溶质和载体之间的吸附效应以及溶质在流动相和固定
相之间的分配效应，淋出体积仅仅由溶质分⼦⼤⼩和载体孔尺⼨决定，分离完全是由于体积排除效应所致，故称为体积排除机理。

17. 松弛时间（relaxation time τ）：在⼀定的温度或外场（⼒场、电场、磁场）的
作⽤下，聚合物从⼀种平衡状态通过分⼦运动到达另外⼀种与外界条件相适应的新平衡态所需要的时间。

18. 玻璃化转变温度：⾼聚物⾃玻璃态向⾼弹态转变时所对应温度（⾼分⼦链段
开始运动或冻结时温度）。

19. 蠕变：在恒温下施加⼀定的恒定外⼒时，材料的形变随时间⽽逐渐增⼤的⼒[]c c r c sp
c ηηηln lim lim 00→→==
学现象。

20.应⼒松弛：在恒温下保持⼀定的恒定应变时，材料的应⼒随时间⽽逐渐减⼩
的⼒学现象。

21.内耗：聚合物在拉伸-回缩的每⼀循环中，由于滞后现象⽽导致部分机械功转
化为热能的现象。

22.银纹：银纹现象为聚合物所特有，是聚合物在张应⼒作⽤下，于材料的某些
薄弱部分出现应⼒集中⽽产⽣局部的塑性形变和取向，以⾄在材料表⾯或内部垂直于应⼒⽅向上出现长度为100µm，宽度为10µm左右，厚度为1µm的微细凹槽现象。

简答题
1.⾼斯链与⾃由连接链的区别。

（1）它们的分布函数是⼀样的，但有很⼤差别，
⾃由连接链的统计单元是化学键，⽽⾼斯链的统计单元是⼀个链段。

（2）任何化学键都不可能⾃由旋转和任意取向，⽽分⼦中的链段却可以做到。

（3）⾃由连接链是不存在的，是理想模型；⾼斯链却体现了⼤量的柔性⾼分⼦的共性具有普遍的代表性，是真实存在的。

2.单晶和球晶的形成条件。

（1）单晶的形成条件：线形⾼分⼦从极稀溶液（浓
度0.01～0.1%）溶液中缓慢冷却结晶形成。

（2）球晶的形成条件：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。

3.如何获得较⼩的球晶。

（1）控制形成速度：将熔体急速冷却（在较低的温度
范围），⽣成较⼩的球晶；缓慢冷却，则⽣成较⼤的球晶。

（2）采⽤共聚的⽅法：破坏链的均⼀性和规整性，⽣成较⼩球晶。

（3）外加成核剂：可获得⼩甚⾄微⼩的球晶。

4.从分⼦运动机理说明⽆定形聚合物的三种⼒学状态。

玻璃态：（1）温度较低，
分⼦运动的能量很低，不能克服单键内旋转的位垒，链段被冻结，只有⼩运动单元（侧基，链节，⽀链）能运动，因此不能实现构象转变。

（2）即链段运动的松弛时间为⽆穷⼤，⼤⼤超过实验测量的时间范围。

因此此时受外⼒时，链段运动被冻结，只能使链的键长键⾓发⽣微⼩的改变。

5.从分⼦运动机理说明⽆定形聚合物的玻璃化转变。

玻璃化转变：（1）随温度
增加，虽然整个分⼦的移动不可能，但是当T＝Tg 时，分⼦热运动的能量⾜以克服内旋转的位垒，链段开始运动，可以通过单键的内旋转改变构象，甚⾄可以使部分链段产⽣滑移。

（2）即链段运动的减少到与实验测量时间同⼀个数量级，观察到链段运动的宏观表现－玻璃化转变，温度持续升⾼，聚合物则进⼊⾼弹态。

6.从分⼦运动机理说明⽆定形聚合物的三种⼒学状态。

粘流态：（1）温度继续
升⾼，不仅链段运动的松弛时间变短了，⽽且整个分⼦链的移动的松弛时间缩短到与我们实验观察的时间同⼀个数量级。

（2）⾼聚物在外⼒作⽤下会发⽣粘性流动，它是整个分⼦链发⽣滑移的宏观表现。

是不可逆的变形（外⼒去掉后形变不能恢复）。

7.试讨论聚合物⼒学损耗对温度与外⼒作⽤频率的依赖关系。

温度：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，分⼦间质⼼的位移运动，内摩擦阻⼒再次升⾼，内耗急剧增加。

外⼒作⽤频率：①频率很低时，⾼分⼦链段运动完全跟得上外⼒变化，内耗很⼩，⾼聚物表现出橡胶⾼弹性；②在频率很⾼时，链段运动完全跟不上外⼒变化，内耗也很⼩，⾼聚物显刚性，表现出玻璃态⼒学性质。

③只有在中间区域，链段运动跟不上外⼒的变化，内耗在⼀定的频率范围内出现⼀个极⼤值，在这个区域中材料的粘弹性表现的很明显。

8.绘制适当的拉伸速率及温度下，⾮晶和结晶聚合物的应⼒-应变曲线，并指出
所能获得的信息。

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）
9.绘制适当的拉伸速率及温度下，结晶聚合物的应⼒-应变曲线，并从分⼦运动
⾓度解释其三种形变。

普弹形变：⼩尺⼨运动单元的运动引起键长键⾓变化。

形变⼩可回复。

强迫⾼弹形变：在⼤外⼒作⽤下冻结的链段沿外⼒⽅向取向。

粘流形变：在分⼦链伸展后继续拉伸整链取向排列，使材料的强度进⼀步提
⾼，形变不可回复。

10.讨论⾮晶玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸异同点。

相似之处：（1）
两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发展⼤形变以及应变硬化等阶段。

（2）其中⼤形变在室温时都不能⾃发回复，⽽加热后则产⽣回复，故本质上两种拉伸过程造成的⼤形变都是⾼弹形变。

区别：（1）产⽣冷拉的温度范围不同，⾮晶玻璃态聚合物的冷拉温度区间是Tb到Tg，⽽结晶聚合物则为Tg⾄Tm。

（2）另⼀差别在于⾮晶玻璃态聚合物在冷拉过程中只发⽣分⼦链的取向，并不发⽣相变；晶态聚合物在拉伸伴随着凝聚态结构的变化，包含晶⾯滑移、晶粒的取向及再结晶等相态的变化。

11.聚合物的实际强度远低于理论强度的原因。

（1）由于材料内部存在各种缺陷，
缺陷造成的应⼒集中使局部区域的应⼒远⾼于平均应⼒。

（2）因为破坏总是先发⽣在某些薄弱环节，不可能是那么多的化学键或分⼦间作⽤⼒同时破坏。

（3）⾼分⼦材料的凝聚态结构不可能像理论计算时那么规整。

12.轻度交联橡胶及低密度PE的蠕变-回复曲线，并解释其原因。

13.如何采⽤物理改性的⽅法制备抗冲击的聚丙烯塑料？简述其改性机理。

答：
（1）三元⼄丙橡胶与聚丙烯极性相似，具有较好相容性，因此，⽤三元⼄丙橡胶与聚丙烯共混来提⾼聚丙烯冲击强度，增强其韧性。

（2）其改性机理是银纹-剪切带增韧机理：橡胶粒⼦作为应⼒集中物，在外⼒作⽤下诱发⼤量银纹和剪切带，吸收能量，橡胶粒⼦和剪切带控制和终⽌银纹。

14.如何采⽤物理改性的⽅法制备⾼强度丁苯橡胶？简述其改性机理。

答：（1）
丁苯橡胶强度低，在丁苯橡胶中加⼊炭⿊能够提⾼强度。

（2）其增强机理是：炭⿊作为活性填料粒⼦吸附⼤分⼦，形成链间物理交联，活性粒⼦起物理交联点的作⽤。

吸附了分⼦链的这种粒⼦能起到均匀分布负荷的作⽤，降低橡胶发⽣断裂的可能性，从⽽起到增强作⽤。

计算题：
1. 假定PP 溶于30℃的甲苯溶液中，测得⽆扰尺⼨：21/240h ()83510nm A M
==?－求：（1）此PP 的等效⾃由连接链的链段长；（2）当聚合度为1000时的链段数。

2. 橡胶状态⽅程，121
()N kT σλλ=-，21()c RT M ρσλλ=-，21()G σλλ=-
3. 现有⼀块有机玻璃(PMMA)板，内有长度为10mm 的中⼼裂纹，该板受到⼀
个均匀的拉伸应⼒σ=450*106N/m 2的作⽤⼒。

已知该材料的临界应⼒强度因⼦K IC =84.7*106 N/m 2.m 1/2，问板材结构是否安全？
其它：
1. ⾃由连接链，⾃由旋转链，等效⾃由连接链的计算公式。

（第1章）
2. 超额化学位计算公式。

⾼分⼦-溶剂相互作⽤参数，超额化学位，温度的关系。

（第3章PPt65）
3. 维利公式及应⽤（第3章PPt71）
4. 第⼆维修系数A2与Huggins 参数χ1 （第3章PPt75-76）
5. ⾮晶及晶态聚合物的三态两转变曲线。

6. 影响Tg 的因素(5.3.3)
7. 根据图请指出第⼆维利系数A2的值、溶剂种类、相互作⽤常数χ1及排斥体
积u 。

A. 良溶剂，T ＞θ时，χ1＜1/2 ， A 2 ＞ 0，△µ1E
＜0，u ＞ 0，溶剂分⼦与⾼分⼦链段相互作⽤，使⾼分⼦链舒展；；
B.θ溶剂，T＝θ时，χ
1 =1/
2 ，A
2
=0 ，△µ
1
E=0，u=0，此时⾼分⼦“链段”间与
⾼分⼦链段与溶剂分⼦间的相互作⽤抵消，⾼分⼦处于⽆扰状态；
C.不良溶剂，T＜θ，χ
1＞1/2 ，A
2
＜0 ，△µ
1
E
＞0，u＜0，⾼分⼦链段彼此
吸引，温度越低，溶剂越劣，聚合物易折出。

8.根据图中所⽰⾮晶态聚合物的温度形变曲线，批出图中各温度值所代表的意义。

T1脆化温度Tb；T2玻璃化温度Tg；T3粘流温度Tf；T4分解温度Td
9.剪切屈服与银纹屈服的区别。

10.脆性断裂与韧性断裂的区别。

11.脆性断裂与韧性断裂的区别。

12.拉伸强度的影响因素。

13.拉伸强度的影响因素。

14.韧性好坏顺序判断。

15.韧性影响因素。

16.韧性影响因素。