东华大学《高分子物理》简答题题库

高分子物理

二、高聚物粘性流动有哪些特点？影响粘流温度T f的主要因素是什么？（8分）

答：粘性流动的特点：

1.高分子流动是通过链段的位移运动来完成的；

2.高分子流动不符合牛顿流体的流动规律；

3.高分子流动时伴有高弹形变。

影响T f的主要因素：

1.分子链越柔顺，粘流温度越低；而分子链越刚性，粘流温度越高。

2. 分子间作用力大，则粘流温度高。

3. 分子量愈大，愈不易进行位移运动，Tf越高。

4. 粘流温度与外力大小和外力作用的时间增大，Tf下降。

三、画出牛顿流体、切力变稀流体、切力变稠流体、宾汉流体的流动曲线，写出相应的流动方程。（8分）

答：

牛顿流体η为常数

切力变稀流体n< 1

切力变稠流体n >1

宾汉流体σy为屈服应力

四、结晶聚合物为何会出现熔限？熔限与结晶形成温度的关系如何？

答：1.结晶聚合物出现熔限，即熔融时出现的边熔融边升温的现象是由于结晶聚合物中含有完善程度不同的晶体之故。聚合物的结晶过程中，随着温度降低，熔体粘度迅速增加，分子链的活动性减小，在砌入晶格时来不及作充分的位置调整，而使形成的晶体停留在不同的阶段上。在熔融过程中，则比较不完善的晶体将在较低的温度下熔融，较完善的晶体需在较高的温度下才能熔融，从而在通常的升温速度下，呈现一个较宽的熔融温度范围。

2. 低温下结晶的聚合物其熔限范围较宽，在较高温度下结晶的聚合物熔限范围较窄。

五、测定聚合物分子量有哪些主要的方法？分别测定的是什么分子量？除了分子量外还能得

到哪些物理量？聚合物分子量的大小对材料的加工性能和力学性能有何影响？（10分）

答：端基分析法和渗透压测定的是数均分子量，光散射测定的是重均分子量，粘度法测定的是粘均分子量。分子量太低，材料的机械强度和韧性都很差，没有应用价值；分子量太高，熔体粘度增加，给加工成型造成困难。

七、解释下列现象（6分）：

1. 尼龙6（PA6）室温下可溶于浓硫酸，而等规聚丙烯却要在130℃左右才能溶于十氢萘。

答：尼龙6为极性结晶聚合物，，当它们与极性溶剂相接触时会发生强烈的相互作用，非晶成分放出大量能量使结晶区的部分晶格破坏，成为非结晶区，在适宜的强极性溶剂中往往在室温下即可溶解。而等规聚丙烯为非极性结晶聚合物，溶解往往需要将体系加热到熔点附近时才能发生，外界供给能量使体系温度升高。

2.纤维经拉伸取向后，其断裂强度明显提高。

答：纤维单轴取向后，高分子链沿着外力方向平行排列，故沿取向方向断裂时破坏主价链的比例大大增加，而主价链的强度比范德华力的强度高50倍。（3分）

六、画出典型的结晶聚合物的应力――应变曲线，对各阶段进行说明。（10分）

答：整个曲线可分为三个阶段：

1.OY段：应力随应变线性增加，试样被均匀拉长，伸长率可达百

分之几到十几，到y点后，试样截面开始变得不均匀，出现一

个或几个“细颈”。

2. C D段:细颈与非细颈部分的横截面积分别维持不变，而细颈部

不断扩展，非细颈部分逐渐缩短，直到整个试样完全变细为止。

在应变过程中应力几乎不变。

3.DX段:成颈的试样又被均匀拉伸，此时应力又随应变的增加而

增大直到断裂为止。

八、聚合物高弹态分子运动有哪些特点？为什么说高弹性是一种熵弹性？（10分）

答：高弹态分子运动有如下特征：

1．高弹态聚合物的弹性模量较低，弹性形变大（在拉力作用下可伸长100～1000%），除去外力时可以恢复。2．聚合物发生高弹形变时，弹性模量与温度成正比，即温度升高，弹性回复力增高。

3．快速拉伸时，橡胶自身温度上升(放热)，压缩时，橡胶自身温度降低(吸热)。

4．高弹形变有弛豫特性，即高弹形变与外力作用时间有关，特别对于线性聚合物。

高弹形变的本质是链段在小范围内绕某链轴的旋转运动，是构象的改变，即分子的伸长、卷曲所产生的形变。链分子愈卷曲，说明可采取的构象数目愈多，体系的熵愈大；反之链愈伸直，说明可采取的构象数目愈少，体系的熵亦小。因此，高弹性是一种熵弹性。

九、举出两个例子说明聚合物近程结构对其性能的影响。（10分）

答：1.PE和等规PP，结构规整，可以结晶作为塑料使用，而乙烯与丙烯的无规共聚物，由于侧甲基无规分布，其结构不规整，不易结晶，只能可作为橡胶。

2. 低压聚乙烯为线型聚合物，高压聚乙烯为支链聚合物，支化破坏了分子规整性，使密度、结晶度、熔点、强度等降低。

3.顺式聚丁二烯分子链之间的距离大，不易结晶，室温下是弹性很好的橡胶。反式聚丁二烯分子链结构较规整，容易结晶，室温下是弹性很差的塑料。（答案不唯一）

二、聚乙烯在下列条件下结晶，各生成什么样的晶体？主要特征是什么？（10分）

（1）从极稀溶液中缓慢结晶；（2）不存在应力或流动的情况下从熔体中结晶；

（3）在高压和高温下结晶

答：（1）从极稀溶液中缓慢结晶――――单晶（3分）

特征：a.整块晶体具有短程和长程有序的单一晶体结构，呈现多面体规整的几何外形。

b.横向尺寸从几微米到几十微米，厚度一般在10nm左右。

c.晶片中的分子链是垂直于晶面的, 高分子链在晶片中以折叠方式规整地排列。

（2）不存在应力或流动的情况下从熔体中结晶――――球晶（5分）

a.外形呈球状，其直径通常在0.5～100微米之间

b.具有径向对称晶体的性质。

c.由许多径向发射的长条扭曲晶片组成的多晶聚集体。

d.晶片中分子链的方向总是垂直于球晶的半径方向。

e.晶片之间和晶片内部尚存在部分由连接链组成的非晶部分。

（3）在高压和高温下结晶――――伸直链片晶（2分）

a.分子链是平行于晶面方向排列，晶片厚度基本上等于伸直的分子链长度,可达几百至几千nm。

b.晶体中晶片的厚度并是不均一的，其厚度与聚合物的分子量分布相对应。