聚合物的屈服和断裂试题
聚合物流变学复习题参考答案
聚合物流变学复习题一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。
应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。
或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象。
2、时－温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT 将 某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。
3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象。
挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时，液流直径增大膨胀的现象。
4、熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。
5、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体。
牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体。
6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少——剪切变稀的流体。
膨胀性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。
7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。
8、极限粘度η∞：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）。
9、断裂韧性K 1C ：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标，s b C E c K γπσ21==，其中，σ b 为脆性材料的拉伸强度；C 为半裂纹长度；E 为材料的弹性模量；s γ为单位表面的表面能。
10、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。
或拉伸流动：质点速度仅沿流动方向发生变化的流动。
2022年中国科学院大学高分子化学与物理考研试题
2022年中国科学院大学高分子化学与物理考研试题中国科学院高校2022年招收攻读硕士学位讨论生入学统一考试试题科目名称科目名称：：高分子化学与物理考生须知考生须知：1．本试卷满分为150分，所有考试时光总计180分钟。
2．全部答案必需写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。
3. 可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。
高分子化学部分高分子化学部分（（75分）一．名词解释名词解释（（每小题2分，共10分）1. 官能团等活性2. 引发剂效率3. 聚硫橡胶4. 高分子功能化5. 缓聚二．挑选题挑选题（（每题选一最佳答案每题选一最佳答案，每小题每小题2分，共20分）1. 二烯类橡胶的硫化机理是（a ）离子机理；（b ）自由基机理；（c ）配位机理2. 对获得诺贝尔化学奖的高分子科学家讲述错误的是（a ）Ziegler 和Natta 发明白有机金属引发体系，合成了高密度聚乙烯和等规聚丙烯（b ）Heeger 、De Gennes 和Shirakawa 在导电高分子方面做出了特别贡献（c ）Staudinger 建立了高分子学说（d ）Flory 在缩聚反应理论、高分子溶液的统计热力学和高分子链的构象统计等方面做出了一系列杰出贡献。
3. 聚甲醛合成后加入醋酸酐处理的目的是（a ）洗除低聚物；（b ）除去引发剂；（c ）提高热稳定性；（d ）提高相对分子质量4. 下列最不易举行直接光引发的单体是（a ）丙烯腈；（b ）丙烯酰胺；（c ）乙烯；（d ）丙烯酸5. 以下讲述不正确的是（a ）甲基丙烯酸甲酯的本体聚合为均相体系（b ）悬浮聚合的单体-介质体系为非均相体系（c ）丙烯腈在水相中的溶液聚合为均相体系（d ）苯乙烯聚合时在甲苯中的溶液聚合为均相体系。
6. 甲基丙烯酸甲酯在下列哪种溶剂中以萘钠引发聚合时聚合速率最大？（a ）苯；（b ）四氢呋喃；（c ）硝基苯；（d ）丙酮科目名称：高分子化学与物理第1页共4页7. 下列属于热塑性弹性体的聚合物是（a ）SBS ；（b ）BSB ；（c ）BS ；（d ）ABS8. 下列环烃开环聚合能力大小次序正确的是（a ）三元环烃>七元环烃>八元环烃（b ）八元环烃八元环烃>四元环烃（d ）五元环烃<八元环烃<三元环烃。
高分子物理 高分子物理 聚合物的屈服和断裂
? 拉伸速度，链柔性，分子量也是影响因素。
7.1.3结晶高聚物的拉伸
? 拉伸曲线可以分为三阶段： ? 第一阶段应力随应变线性
地增加，至屈服点
? 第二阶段的应力 —应变曲
线表现为应力几乎不变， 而应变不断增加
? 第三阶段应力又随应变的
增加而增大直到断裂点
? 结晶聚合物的大形变，就本质上说也是高
d? ' ? ? ' d? ?
（2 ） d? ' d?
有一个值
（3） d? ' 有二个值 d?
（2 ）
（3 ）
7 ．3 聚合物的断裂理论和理论强度
? 韧性材料在受到较大应力，或经受变形时，
可以发生屈服，吸收大量的能量，它使聚 合物材料在实际应用中可以发生较大的变 形或承受较大的冲击而不破坏。
? 外力超过一定限度，聚合物材料会发生韧
7.1.2玻璃态聚合物的强迫高弹形变
? 强迫高弹形变：为了区别于普通的高弹形变，玻
璃态高聚物屈服点以后材料的大形变的称为强迫 高弹形变。
? 实验证明，松弛时间与应力之间有如下关系
?
?
?
0
exp
?? ?
?
E ? a?
RT
?? ?
? 增加应力、提高温度都将使链段运动的松
弛时间缩短。
? 高弹形变条件：断裂应力大于屈服，即 T在Tb
7.2.2 真应力—应变曲线及其屈服判据
? 假定试样变形时体积
不变，则拉伸时实际 受力的截面积为
A ? A0l0 l
?
真应力：
? '?
F
? (1 ? ?)?
A
? 屈服点：
《高分子物理》练习题及解答
《高分子物理》练习题一、名词解释1. 等规度2. 键接方式（键接结构）3. 等效自由结合链4.构型5.切应力双生互等定律6.应变二、简析题1. 讨论玻璃态聚合物的高弹形变和橡胶高弹形变的异同？2. 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几十度时的应力－应变曲线，并标出聚合物的屈服强度、聚合物的断裂强度、聚合物的断裂伸长率，并指出从应力-应变曲线上可以获得哪些信息。
3.从热力学角度讨论拉伸对聚合物结晶过程、结晶形态和熔点的影响。
除此之外，列举两个措施提高结晶聚合物的熔点？4.什么是银纹？银纹与裂纹有什么差别和联系？聚合物材料中出现银纹是否总是有害的？《高分子物理》练习题答案一、名词解释1. 等规度：全同异构体和间同异构体合称等规异构体，等规异构体所占的百分数。
2. 键接方式（键接结构）：指结构单元在高分子链的连接方式，有头-尾键接和头-头键接两种。
3. 等效自由结合链：实际的高分子链并不是自由内旋转的，在旋转时还有空间位阻效应以及分子间的各种远程相互作用，但是只要链足够长，并且有一定的柔性，则仍然可把它当成自由结合链进行统计处理，即当成等效自由结合链。
4. 构型：指分子中由化学键所固定的原子、原子团在空间的几何排列。
5.切应力双生互等定律：韧性聚合物拉伸到屈服点时，常看到试样出现与拉伸方向成大约45°倾斜的滑移变形带。
由于两个45°都会产生，所以这种性质又称为双生互等定律。
6.应变：当材料在外力作用下，材料的几何形状和尺寸就要发生变化，这种变化称为应变。
二、简析题1.讨论玻璃态聚合物的高弹形变和橡胶高弹形变的异同？相同点：玻璃态聚合物在大应力条件下发生的这种高弹形变本质上与橡胶态，聚合物的高弹形变是相同的，它们都是由链段运动所导致的高弹形变。
不同点：（1）橡胶的高弹形变发生在Tg温度以上（橡胶态），链段本身就具有了运动能力；因此在小应力下就可以发生大形变；（2）橡胶的高弹形变当外力去除后可以自动回复；（3）玻璃态聚合物的高弹形变发生在Tg 温度以下（玻璃态），链段本身不具备运动能力，只是在很大的应力下使链段的运动解冻了，才可以发生大形变，而且这种大形变只有当加热到Tg 温度附近时才可以回复。
聚合物的断裂
聚合物的断裂11.脆性断裂和韧性断裂A.聚合物材料韧性，在断裂前能吸收大量能量。
韧性不是总表现出来，由于加载方式改变（温度、湿度、速率、制件形状、尺寸）等会改变材料韧性，甚至脆断。
B.脆性在本质上总是与材料的弹性响应相关联。
断裂前试样的形变是均匀的，致使试样断裂的裂缝迅速贯穿垂直于应力方向的平面。
断裂试样不显示有明显的推迟形变，断裂面光滑，相应的应力-应变关系是线形的或者微微有些非线形，断裂应变值低于5%，且所需的能量也不大。
C.韧性，通常有大得多的形变，这个形变在沿着试样长度方向上可以是不均匀的，如果发生断裂，试样断面粗糙，常常显示有外延的形变，其应力-应变关系是非线形的，消耗的断裂能很大。
D.在这许多特征中，断裂面形状和断裂能是区别脆性和韧性断裂最主要的指标。
E.脆性断裂是由所加应力的张应力分量（正压力）引起的，脆性断面垂直于拉伸应力方向。
韧性断裂是由切应力分量（剪切力）引起的,切变线通常在以韧性形式屈服的聚合物中被观察到。
F.所加的应力体系和试样的几何形状将决定试样中张应力分量和切应力分量的相对值，从而影响材料的断裂形式。
例如，流体静压力通常可使断裂由脆性变为韧性，尖锐的缺口在改变断裂方式由韧变脆方面有特别的效果。
G.对于高分子材料，脆性和韧性还极大地依赖于实验条件，主要是温度和测试速率(应变速率)。
在恒定应变速率下的应力-应变曲线随温度而变化，断裂可由低温的脆性形变变为高温的韧性形变。
应变速率的影响与温度正相反。
H.材料的脆性断裂和塑性屈服是两个各自独立的过程。
实验表明，在一定应变速率下，断裂应力和屈服应力与温度的关系如图8-29 (a)所示。
显然，两条曲线的交点就是脆韧转变点。
同样，在一定温度下，断裂应力和屈服应力与应变的关系如图（b）所示，断裂应力受温度和应变速率影响不大，而屈服应力受温度和应变速率影响很大。
即屈服应力随温度增加而降低，随应变速率增加而増加。
因此，脆韧转变将随应变速率増加而移向高温，即在低应变速率时是韧性的材料，高应变速率时将会发生脆性断裂。
第八章屈服与强度 课后习题
第八章屈服与强度一、思考题1．玻璃态高聚物及结晶高聚物的拉伸应力—应变曲线一般可分为哪几个形变特征区段？强迫高弹性变为何又称为表现塑性形变？2．高聚物的屈服点有哪些特征？3．什么是银纹化？银纹和裂纹有何不同？4．高聚物的宏观断裂形式有哪些？从哪些方面可以区分脆性断裂和韧性断裂？实验条件如何影响这两种断裂形式的相互转变？5．何谓高聚物的强度？说出几种强度的名称及其所代表的含义？6．影响高聚物拉伸强度的因素有哪些？它们对强度有什么样的影响？7．常用的高聚物冲击性能实验及冲击试样有哪些？8．橡胶增韧塑料的增韧机理是什么？9．影响高聚物及增韧塑料冲击强度的因素有哪些？你认为可以通过哪些途径来提高高聚物的冲击强度？10．高聚物的理论强度与实际强度相差巨大，试分析其原因。
二、选择题1．关于聚合物中的银纹，以下哪条不正确？（）①使透明性增加②使抗冲击强度增加③加速环境应力开裂2．下列高聚物中拉伸强度较低的是( )①线形聚乙烯②支化聚乙烯③聚酰胺63．当聚合物的相对分子质量增加时，以下哪种性能减小或下降？（）①抗张强度②可加工性③熔点4．对于橡胶，拉伸模量是剪切模量的（）倍。
① 2 ② 3 ③ 45．聚碳酸酯的应力—应变曲线属于以下哪一种？（）①硬而脆②软而韧③硬而韧6．高聚物的拉伸应力—应变曲线中哪个阶段表现出强迫高弹性？( )①大形变②应变硬化断裂7．高聚物的结晶度增加，以下哪种性能增加？（）①透明性②抗张强度③冲击强度8．随着聚合物结晶度的增加（）①抗张强度增加②抗冲强度增加③抗张强度减小④抗冲强度减小9．非结晶性高聚物的应力—应变曲线一般不存在以下哪个阶段？（）①屈服②细颈化③应变软化10．在什么温度范围内，非晶线型高聚物才有典型的拉伸应力—应变曲线？（）①T b＜T＜T g ②T g＜T＜T f③T g＜T＜T m11．有3种ABS，每一种都有两个Tg值，试估计这三种ABS在-20时的韧性最大的为（）①T g1=-80℃，T g2=100℃②T g1=-40℃，T g2=100℃③T g1=0℃，T g2=100℃三、判断题(正确的划“√”，错误的划“×”)1．同一高聚物在不同的温度下，测定的断裂强度相同。
第八章聚合物的屈服和断裂
例8－17 要使脆性较大的非晶态聚合物增韧，而又不至于过多地降低材料的模量和强度，采用什么方法？举例。 答：宜采用弹性体（橡胶）增韧的方法，使聚合物混合物或接枝共聚物形成两相结构，即刚性聚合物成连续相，橡 胶即为分散相。最成功的例子是高冲击聚苯乙烯，它通过橡胶与聚苯乙烯接枝共聚，形成橡胶粒子分散在基体聚苯 乙烯中，且橡胶粒子也包着聚苯乙烯，而橡胶相帮助分散和吸收冲击能量，使韧性增加，其冲击强度比均聚物PS成 倍增加。
至整个区域试样处于拉伸状态。 （2）平台的大小与温度有很大关系。温度较低时，聚合物是脆的，在达到屈服点之前断裂，不出现平台，因此
温度降低，平台区变小。
例8－16 下列几种高聚物的冲击性能如何？如何解释？（ T < Tg ）
（1）聚异丁烯；（2）聚苯乙烯；（3）聚苯醚；（4）聚碳酸酯；（5）ABS；（6）聚乙烯。
E＝5×104磅/英寸2＝3.44×108Pa 屈服应力
σ y = 1690 磅/英寸2＝1.16×107Pa
屈服时的伸长率
ε y = 6 ×10−2 = 0.06 （即6％）
抗张强度
σ t = 1380 磅/英寸2＝9.5×106Pa
例8－12 试证明应力－应变曲线下的面积比例于拉伸试样所做的功。
解： E = σ ε , ε = Δl l0
σ
=
0.1kg × 9.8ms−2
π × (0.001)2
=
31，194 Nm −2
对钢线： Δl = l0 ⋅σ E = 1×31，194 2 ×1011 = 1.56 ×10−6 m 对橡皮筋： Δl = l0 ⋅σ E = 1×31，194 1×106 = 0.031m
请定义以下术语：软的、硬的、强的、弱的、韧的、脆的．并给以上曲线举一种以上的聚合物实例． 解：模量：大——硬，小——软
高分子物理习题答案(名词解释4-9章)
第4章 聚合物的分子量与分子量分布1.统计平均分子量由于聚合物分子量具有两个特点，一是其分子量比分子大几个数量级，二是除了有限的几种蛋白质高分子外，分子量都不是均一的，都具有多分散性。
因此，聚合物的分子量只有统计意义，用实验方法测定的分子量只是具有统计意义的平均值。
2.微分分子量的分布函数0000()()()1()1n M dM n m M dM mx M dM w M dM ∞∞∞∞====⎰⎰⎰⎰以上是具有连续性的分子量分布曲线 3.分子量分布宽度实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值 4.多分散系数α表征聚合物式样的多分散性。
w n M M α=或zwM M α= 5. Tung (董履和)分布函数表征聚合物的分子量分布，是一种理论分布函数，在处理聚合物分级数据时十分有用。
6.散射介质的Rayleigh 比表征小粒子所产生的散射光强与散射角之间的关系，公式为2(,)iI r R I θθγ= 7.散射因子()P θ表征散射光的不对称性参数，()P θ是粒子尺寸和散射角的函数。
具体公式如下：222216()1sin 3()2P S πθθλ-=-'注：nλλ'=，2S--均方旋转半径，λ'-入射光在溶液中的波长8.特性粘数[]η表示高分子溶液0c →时，单位浓度的增加对溶液比黏度或相对黏度对数的贡献，具体公式如下：0ln []limlimsprc c ccηηη→→==9.膨胀因子χχ维溶胀因子，在Flory 特性黏数理论中应用方式为;2220h hχ=10. SEC 校正曲线和普适校正曲线(1) SEC 校正曲线：选用一组已知分子量的单分散标准样品在相同的测试条件下做一系列的色谱图。
(2) 普适校正曲线：322()[]h Mφη=以lg[]M η对e V 作图，对不同的聚合物试样，所得的校正曲线是重合的。
第5章 聚合物的分子运动和转变1.玻璃-橡胶转变(玻璃化转变)非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃-橡胶转变，对于晶态聚合物是指其中的非晶部分的这种转变。
高分子物理
例9－19 聚合物的许多应力—应变曲线中，屈服点和断裂点之间的区域是一平台．这平台区域的意义是什么?温度升高或降低能使平台的尺寸增加或减少?解：（1）平台区域是强迫高弹形变，在外力作用下链段发生运动。
对结晶高分子，伴随发生冷拉和细颈化，结晶中分子被抽出，冷拉区域由于未冷却部分的减少而扩大，直至整个区域试样处于拉伸状态。
（2）平台的大小与温度有很大关系。
温度较低时，聚合物是脆的，在达到屈服点之前断裂，不出现平台，因此温度降低，平台区变小。
例6-57. 什么是牛顿流体？绝大多数高聚物的熔体与浓溶液在什么条件下是牛顿流体，什么条件下不是牛顿流体，为什么会有此特点？高聚物熔体在外力作用下除流动外，还有何特性？哪些因素使这一特征更明显？解：（1）牛顿流体：在流动时服从牛顿流动定律的流体称为牛顿流体。
其中为定值与、无关。
低分子液体和高分子稀溶液都属于这一类。
（2）高分子熔体与浓溶液的黏度随、变化而变化，与不再成线性关系，这种流体为非牛顿流体，但在0或时为牛顿流体，在中区表现为非牛顿流体，这种现象从图6-31流动曲线的分析便可得到解释。
图6-31高分子熔体的曲线①I区，第一牛顿区：聚合物液体在低或低时流动表现为牛顿流体。
在图中，斜率为1，流体具有恒定的黏度。
因为在或足够小时，大分子由于缠结和分子间的范德华力而形成的拟网状结构虽然也遭破坏，但来得及重建，即大分子的结构不变。
因此黏度为一定值，以表示，称之为零切黏度。
②II区，假塑区，即非牛顿区。
由于增大，使被破坏的大分子的拟网状结构来不及重建。
由于结构变化，所以黏度不再为定值，随或变化而变化，其黏度为表观黏度，以示之。
其关系如下：＝这就是说，流动除大分子重心移动（）外，还伴有弹性形变，所以<。
这种随增大而黏度下降的现象叫“切力变稀”，大多数高聚物熔体属于这一类。
③III区，第二牛顿区：随增大，聚合物中拟网状结构的破坏和高弹形变已达极限状态，继续增大或对聚合物液体的结构已不再产生影响，液体的黏度已下降至最低值。
高分子物理习题库1
第一章 高分子链的结构一、 概念构型 构象 均方末端距 链段 全同立构 无规立构二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（ ）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。
A 、H. Staudinger,B 、K.Ziegler, G .Natta,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中，（ ）是聚异戊二烯(PI)。
A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH 2O O n O C3、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（ ）。
A 、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。
B 、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。
C 、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。
D 、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。
4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（ ）。
A 、聚丙烯，B 、聚异丁烯，C 、聚丁二烯，D 、聚苯乙烯5、下列说法，表述正确的是（ ）。
A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。
C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。
D 、ABS 树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。
6、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（ ）。
A 、聚氯乙烯，B 、聚氯丁二烯，C 、顺式聚丁二烯，D 、反式聚丁二烯7、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构象为H 31螺旋构象为（ ）。
A 、聚乙烯，B 、聚丙烯，C 、聚甲醛，D 、聚四氟乙烯8、在热塑性弹性体SBS 的相态结构中，其相分离结构为（ B ）。
A 、 PS －连续相，PB －分散相； B 、PB －连续相，PS －分散相；B 、 P S 和PB 均为连续相； D 、PS 和PB 均为分散相9、自由基聚合制得的聚丙烯酸为（ ）聚合物。
何曼君《高分子物理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第7~10章)【圣才出品】
存在一个特征的温度 Tb，只要温度低于 Tb，玻璃态聚合物就不能发展强迫高弹形变， 而发生脆性断裂，这个温度称为脆化温度。玻璃态聚合物只有处在 Tb 到 Tg 之间，才能在外 力作用下实现强迫高弹形变。
③作用力的速度 对于相同的外力来说，拉伸速度过快，强迫高弹形变来不及发生，或者强迫高弹形变得 不到充分的发展，试样发生脆性断裂；拉伸速度过慢，线型玻璃态聚合物会发生一部分黏性 流动；只有在适当的拉伸速度下，玻璃态聚合物的强迫高弹性才能充分表现出来。 （4）强迫高弹形变产生的条件 ①温度：Tb~Tg ②施力：σy≥σb 当应力增加到一定值（屈服应力）时，相应链段运动的松弛时间降到 与外力的作用时间相当，被冻结的高分子链段即能响应产生大的形变，可见增加应力与升高 温度对松弛时间的影响是相同的。
4．硬弹性材料的拉伸 （1）硬弹性材料的定义 易结晶的聚合物熔体，在较高的拉伸应力场中结晶时，可以得到具有很高弹性的纤维或 薄膜材料，其弹性模量比一般橡胶要高得多，这类聚合物称为硬弹性材料。 （2）硬弹性材料的应力-应变行为
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图 7-3 结晶聚合物拉伸过程应力-应变曲线及试样外形变化示意 （2）结晶聚合物的拉伸与玻璃态聚合物的拉伸的比较 ①相似之处 都经历弹性变形、屈服（成颈）、发展大形变以及应变硬化、断裂等阶段，大形变在室 温时都不能自发回复，而加热后都能回复原状，本质上两种拉伸过程造成的大形变都是链段 运动所导致的高弹形变。 ②区别 产生冷拉的温度范围不同，玻璃态聚合物的冷拉温度区间是 Tb 至 Tg，结晶聚合物为 Tb 至 Tm；晶态聚合物的拉伸过程伴随着比玻璃态聚合物拉伸过程复杂得多的分子凝聚态结构 的变化，后者只发生分子链的取向，不发生相变，前者还包含有结晶的破坏、取向和再结晶 等过程。
聚合物流变学复习题
聚合物流变学复习题一、名词解释（任选5小题，每小题2分，共10分）：蠕变与应力松弛、时－温等效原理、屈服强度与断裂强度、熔融指数、牛顿流体与非牛顿流体、假塑性流体与膨胀性流体、第一法向应力差、拉伸流动与剪切流动、熔体破裂、挤出胀大、不稳定流动、法向分量与剪切分量、粘流态、宾汉流体、粘流活化能、极限粘度 、断裂韧性K1C、聚合物流变学、应力与应变、拉伸应变与剪切应变、内耗与损耗因子、断裂强度、脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂、疲劳寿命、蠕变断裂、磨损磨耗、细颈、冷拉伸、韧性、断裂功、环境应力开裂、疲劳、疲劳强度、普弹形变与高弹形变、屈服与断裂、屈服现象与屈服点、普弹性、高弹性、强迫高弹性、粘弹性与熵弹性、脆化温度与耐寒性、应力集中与应力松弛、拉伸强度与断裂强度、冲击强度与抗弯强度、出口膨胀与颈缩、银纹与裂纹二、简答题（可任选答8题，每题5分，共40分）：第一章绪论1、简述聚合物流变行为的特征是什么？2、何为粘弹性？为什么聚合物具有明显的粘弹性？举例介绍塑料制品应用和塑料加工中的粘弹性现象？第二章基本物理量和线性粘性流动1、简述线性弹性变形的特点。
2、聚合物的粘性流动有何特点?为什么？第三章熔体流动和弹性1、列举改善下列高分子材料力学性能的主要途径：1）提高结构材料的抗蠕变性能； 2）减小橡胶材料的滞后损失；3）提高材料的拉伸强度； 4）提高材料的冲击强度。
2、聚合物的结晶熔化过程与玻璃化转变过程本质上有何不同？试从分子运动角度比较聚合物结构和外界条件对这两个转变过程影响的异同。
3、试述温度和剪切速率对聚合物剪切粘度的影响。
并讨论不同柔性的聚合物的剪切粘度对温度和剪切速率的依赖性差异。
4、解释如下现象：1）聚合物的Tg开始时随分子量增大而升高，当分子量达到一定值之后，Tg 变为与分子量无关的常数；2）聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致Tg下降。
6、两个牵伸比相同的聚丙烯的纺丝过程中，A用冰水冷却，B用333K的热水冷却。
《聚合物流变性》练习题及解答
《聚合物流变学》练习题一、简答题1、简述高分子流变学的定义。
2、简述流变本构方程的定义。
3、简述线性粘性变形的特点。
4、简述假塑性流体粘度随着剪切速率升高而下降的主要原因。
5、相同分子量情况下，为什么短支链的支化高聚物容易流动，长支链的难于流动？6、在聚合物韧性断裂过程中，超过屈服应力后应力一般略有下降，请解释出现这一现象的原因。
二、论述题1、论述聚合物流变行为的特性。
2、画出典型的假塑性非牛顿流体的流动曲线，曲线可以分为那几个区？利用链缠结的观点解释各个区间的剪切速率与粘度的关系。
《聚合物流变学》练习题答案一、简答题1、简述高分子流变学的定义。
高分子流变学是研究高分子及其熔体的变形和流动特性，主要指高分子熔体、高分子溶液，在流动状态下的非线性粘弹行为，以及这种行为与材料结构及其它物理、化学性质的关系。
2、简述流变本构方程的定义。
在不同物理条件下(如温度、压力、湿度、辐射、电磁场等)，以应力、应变和时间的物理变量来定量描述材料状态的方程，叫作流变状态方程或本构方程。
3、简述线性粘性变形的特点。
（1）变形的时间依赖性，（2）流变变形的不可回复性，（3）能量散失，（4）正比性4、简述假塑性流体粘度随着剪切速率升高而下降的主要原因。
聚合物分子链在流场中的取向，使流动阻力减小。
也可以这样说，在流动过程中，分子链构象有变化，即与松弛有关。
此外，剪切速率的增大使影响流动的缠结点解脱，这也是粘度下降的原因之一。
5、相同分子量情况下，为什么短支链的支化高聚物容易流动，长支链的难于流动？具有短支链的分子之间距离大，流动阻力小；具有长支链的分子之间缠结过于严重。
6、在聚合物韧性断裂过程中，超过屈服应力后应力一般略有下降，请解释出现这一现象的原因。
原因可能有两个方面，一方面屈服后链段开始运动，与线弹性变形涉及的键拉伸等变形相比所需应力较小；另一方面是在屈服后试样的截面积变小，达到同一应力所需的作用力就相应较小，而应力应变曲线中的工程应力仍以原始面积计算应力。
聚合物的屈服和断裂 试题
聚合物的屈服和断裂一、概念1、杨氏模量2、断裂强度3、断裂能4、冲击强度5、剪切带6、银纹二、选择答案1、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（）。
A、与拉伸方向平行B、有明显的双折射现象C、分子链高度取向D、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成2、拉伸实验中，应力－应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的（）。
A、拉伸强度、断裂伸长率B、杨氏模量、断裂能C、屈服强度、屈服应力D、冲击强度、冲击能3、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（）。
Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高，C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低，4、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。
A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。
B、银纹处密度为0，与本体密度不同。
C、银纹具有应力发白现象。
D、银纹具有强度，与裂纹不同。
5、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（）。
A、N/m2, J/m2, 无量纲, S-1，B、N, J/m, 无量纲, 无量纲C、N/m2, J, 无量纲, 无量纲D、N/m2, J, m, S-16、可较好解释高抗冲聚苯乙烯（HIPS）增韧原因的为（）。
A、刚性粒子增韧B、三轴应力空化机理C、银纹剪切带机理D、纤维增韧机理7、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。
A、提高拉伸速度，B、取向，C、增塑，D、加入碳酸钙8、在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（）。
Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高，C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低三、填空题1、橡胶增韧塑料可用机理解释，如ABS塑料；而纳米GaCO3增韧塑料为增韧机理解释。
2、聚合物在拉伸试验中，初始阶段的应力与应变的比值叫；应力－应变曲线下的面积称作，反映材料的拉伸断裂韧性大小。
四、回答下列问题1、举例说明聚合物增强和增韧的途径和机理（各写出2种机理）。
中山大学塑料胶体考试题答案
思考题答案第三章1.（1）溶胀：溶剂小分子渗透进入聚合物内部，使之体积膨胀。
（出现溶胀的原因：聚合物分子和溶剂小分子运动速度差别悬殊，小分子扩散快，进入到大分子内部。
）无限溶胀和有限溶胀。
（2）溶解：溶质分子分散到了溶剂分子当中，以分子状态存在。
形成的溶液是处于热力学平衡状态的真溶液。
（3）聚合物的溶解过程：非结晶线形结构的聚合物，先溶胀，再溶解；结晶聚合物，先熔融，再溶解对于交联聚合物，只溶胀，不溶解。
2.溶度参数：2/11)(VE∆=δ，内聚能密度的平方根。
表示：高分子与溶剂分子之间的相互作用能力大小的参数。
两溶度参数越相近越容易溶解。
如何测定溶度参数：线性聚合物：取使溶液特性粘度为极大值的溶剂的溶度参数；（将不同系列的溶剂溶解了高分子后，粘度最大的的溶剂的溶度参数即为聚合物的溶度参数）交联聚合物：取平衡溶胀度最大的溶剂的溶度参数为聚合物的溶度参数；（溶胀在一系列溶剂中，用溶胀度最大的溶剂的溶度参数作为它的溶度参数）3. 非晶态高聚物：先溶胀，再溶解。
非极性晶态高聚物：先熔融，再溶解。
极性晶态高聚物：由于高聚物的极性基团与溶剂之间的强相互作用而放热，破坏了晶体结构，然后按非晶态高聚物一样，先溶胀，后溶解。
低交联度的高聚物：只溶胀，不溶解。
4.溶剂选择原则：极性相近原则；溶剂化原则；溶度参数相近原则（仅对非极性聚合物有效，对极性无效）。
5. 温度：对每一种溶剂，均能找到使高分子与高分子，和高分子与溶剂，和溶剂与溶剂这些作用力达到平衡的温度，此温度即为温度；溶剂：在一定温度下，使高分子与高分子，和高分子与溶剂，和溶剂与溶剂这些作用力达到平衡的溶剂。
6.哈金斯参数，又叫相互作用参数，表示高分子与溶剂混合时相互作用能的变化大小。
和溶液性质和温度关系：在溶剂下，当x1=1/2时，随着T↑，x1↓。
第四章1.高聚物的转变：聚合物有运动单元的多重性，当T、频率变化，不同的运动单元开始运动，聚合物的力学性能、电学性能等发生变化。
何曼君《高分子物理》(第3版)配套题库【课后习题】第7章 聚合物的屈服和断裂 【圣才出品】
第7章聚合物的屈服和断裂1．试比较非晶态聚合物的强迫高弹性、结晶聚合物的冷拉、硬弹性聚合物的拉伸行为和嵌段共聚物的应变诱发塑料一橡胶转变，从结构观点加以分析，并指出其异同点。
答：（1）玻璃态聚合物在大外力的作用下发生的大形变其本质与橡胶的高弹形变一样，但表现形式却有差别，此称为非晶体态聚合物的强迫高弹性。
强迫高弹性主要是由聚合物的结构决定的。
强迫高弹性的必要条件是聚合物要具有可运动的链段，通过链段的运动使链的构象改变。
所以分子链不能太柔软，否则在玻璃态是由于分子堆砌的很紧密而很难运动；同时分子链的刚性也不能太大，刚性太大分子链不能运动。
（2）结晶聚合物的冷拉：第一阶段，应力随应变线性的增加试样被均匀的拉长，到达一点后，截面突然变得不均匀，出现细颈。
第二阶段，细颈与非细颈部分的截面积分别维持不变，而细颈部分不断扩展，非细颈部分逐渐缩短，直至整个试样完全变细为止。
第三阶段，成颈后的试样重新被均匀的拉伸，应力又随应变的增加而增加直到断裂点。
在外力的作用下，分子在拉伸方向上开始取向，结晶聚合为中的微晶也进行重排，甚至在某些晶体可能破裂成较小的单位，然后再去向的情况下再结晶。
（3）硬弹性聚合物的拉伸行为：易结晶的聚合物熔体，在较高的拉伸应力场中结晶时，可以得到具有很高弹性的纤维或薄膜材料，而其弹性模量比一般橡胶却要高的多。
E.S.Clark提出一种片晶的弹性弯曲机理。
由于在片晶之间存在由系带分子构成的连接点，是使硬弹材料在收到张力时，内部晶片将发生弯曲和剪切弹性变形，晶片间被拉开，形成网格状的结构，因而可以发生较大的形变，而且变形越大，应力越高，外力消失后，靠晶片的弹性回复，网格重新闭合，形变可大部分回复。
（5）嵌段共聚物的应变诱发塑料—橡胶转变：材料在室温下像塑料，在外力的作用下，能够发生很大的形变，移去外力后也能很快的回复。
如果接着进行第二次拉伸，则会像橡胶的拉伸过程材料呈现高弹性。
经拉伸变为橡胶的试样，在室温下放置较长的时间又能回复拉拉伸前的塑料性质。
屈服和断裂
材料受力后的行为？？？ 橡胶受力后的行为？？？ 塑料受力后的行为？？？ 纤维受力后的行为？？？
力学性能分类
力学性能是高聚物优异物理性能的基础 如：某高聚物磨擦，磨耗性能优良，但力学性
能不好，很脆。不能用它作减摩材料 如：作电线绝缘材料的高聚物，也要求它们有
一定的力学性能：强度和韧性。如果折叠几次 就破裂，那么这种材料的电绝缘性虽好，也不 能用作电线。
力、应变分别称材料的拉伸强度（或断裂强B 度） 和断裂 伸长率 B ，它们是材料发生破坏的极限强度和极限伸长
率。 （4）曲线下的面积等于
W B d 0
相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，单位为J•m-3，称断 裂能或断裂功。它是表征材料韧性的一个物理量。
断裂能 Fracture energy
真应变：
l dli l l0 i
张应力：
F
A0
真应力：
F
A
切应变：
r tg
是偏斜角
切应力：
s
F A0
压缩应变：
V V0
压力P
弹 杨氏模量： 切变模量：
性 模
E F A0 l l0
量
泊淞比：
G＝ s F r A0tg
m m l l
横向单向单位宽度的 纵向单位宽度的增加
柔 拉伸柔量： 切变柔量：
量
D 1
E
J1 G
机械 强度
体积模量：
B P PV0 V
可压缩度：
1 B
主要内容
7.1 聚合物的拉伸行为－聚合物的应力—应变曲线 7.2 聚合物的屈服行为 7.3 聚合物的断裂理论和理论强度 7.4 影响聚合物强度的因素
主要内容及学习线索：
《高分子物理》习题
第 1 章高分子链的结构1. 写出聚氯丁二烯的各种可能构型。
2. 构型与构象有何区别？聚丙烯分子链中碳－碳单键是可以旋转的，通过单建的内旋转是否可以使全同立构的聚丙烯变为间同立构的聚丙烯？为什么?3. 为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈31 螺旋构象，而间规立构聚氯乙稀分子链在晶体中呈平面锯齿构象？4. 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？5. 聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺型好。
该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？6. 从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯腈与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1,4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1,4-异戊二烯;（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
7. 某单烯类聚合物的聚合度为104，试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍？（假定该分子链为自内旋转链）。
8. 无规聚丙烯在环己烷或甲苯中、30C时测得的空间位阻参数（即刚性因子）c=1.76,试计算其等效自由连接链的链段长度b（已知碳—碳键长为0.154nm, 键角为109.5。
）。
9. 某聚苯乙烯试样的分子量为416000,试计算其无扰链的均方末端距（已知特征C n= 12）。
第2章聚合物的凝聚态结构1. 名词解释凝聚态：内聚能密度：晶系：结晶度：取向：高分子合金的相容性：2. 什么叫内聚能密度？它与分子间作用力的关系如何？如何测定聚合物的内聚能密度?3. 聚合物在不同条件下结晶时,可能得到哪几种主要的结晶形态？各种结晶形态的特征是什么？4. 测定聚合物结晶度的方法有哪儿种？简述其基本原理。
不同方法测得的结晶度是否相同？为什么？5. 高分子液晶的分子结构有何特点？根据分子排列有序性的不同, 液晶可以分为哪几种晶型？如何表征？6. 简述液晶高分子的研究现状，举例说明其应用价值。
7. 取向度的测定方法有哪几种？举例说明聚合物取向的实际意义。
屈服与断裂——精选推荐
1什么叫做时温等效原理？一聚合物的T g ＝55℃，125℃下观测到的tanδ与时间的关系曲线如图所示，试采用时温等效原理及WLF 方程，得出该聚合物75℃下的tanδ与时间的关系曲线。
拉伸试验ISO ：是指由『 国际标准化组织(InternationalOrganization for Standardization, ISO) 』制定的标准 GB ： 国家标准聚丙烯/聚酰胺热塑性弹性体/(PP/PA/PTE ，49/30/21)共混高聚物，T g 40~60o C(PP/PA/PTE ，49/30/21)共混高聚物聚苯乙烯聚丙烯室温拉伸曲线拉伸强度几乎相同 注塑试样的韧性更好注塑试样具有较高的拉伸强度及断裂伸长率第八章 聚合物的屈服与断裂——研究聚合物的极限性质在较大外力的持续作用或强大外力的短时作后，聚合物发生大形变直至宏观破坏或断裂•聚合物的应力—应变曲线 •聚合物的屈服8.1 聚合物的塑性和屈服• 聚合物的强度• 聚合物的断裂形式 • 格理非斯断裂理论 • 聚合物的增强与增韧8.2 聚合物的断裂与强度 晶态高聚物的 应力-应变曲线8.1.1 聚合物应力-应变曲线Y 屈服点 σY 屈服应力 B 断裂点 εB 断裂伸长 σB 断裂强度 A 弹性极限点 εA 弹性极限应变 σA 弹性极限应力Y冷拉AAE εσεσ=∆∆=Aε A σAσY εY应变硬化应变软化 Strain %S t r e s sε BσB B断裂能 Fracture energyσ –ε 曲线下面积——断裂能：材料从开始拉伸至破坏所吸收的能量。
εσ⎰εσd 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）εσ 应力－应变曲线拉伸聚合物力学信息晶态片晶受拉伸形变时内部晶片发生位错、转向、定向排列、拉伸示意图εσ球晶拉伸形变时 内部晶片变化示意图σB > σY时可能在断裂之前产生屈服 玻璃态：T b ～T g脆化温度 T b 是塑料的最低使用温度σOσYσB YBεBε非晶态高聚物的典型应力应变曲线（玻璃态时）σOσyσB YBεBεσ拉伸过程均经历：弹性变形、屈服、发展大形变、应变硬化 大形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复。
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聚合物的屈服和断裂
一、概念
1、杨氏模量
2、断裂强度
3、断裂能
4、冲击强度
5、剪切带
6、银纹
二、选择答案
1、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（）。
A、与拉伸方向平行
B、有明显的双折射现象
C、分子链高度取向
D、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成
2、拉伸实验中，应力－应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料
的（）。
A、拉伸强度、断裂伸长率
B、杨氏模量、断裂能
C、屈服强度、屈服应力
D、冲击强度、冲击能
3、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（）。
Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高，
C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低，
4、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。
A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。
B、银纹处密度为0，与本体密度不同。
C、银纹具有应力发白现象。
D、银纹具有强度，与裂纹不同。
5、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（）。
A、N/m2, J/m2, 无量纲, S-1，
B、N, J/m, 无量纲, 无量纲
C、N/m2, J, 无量纲, 无量纲
D、N/m2, J, m, S-1
6、可较好解释高抗冲聚苯乙烯（HIPS）增韧原因的为（）。
A、刚性粒子增韧
B、三轴应力空化机理
C、银纹剪切带机理
D、纤维增韧机理
7、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。
A、提高拉伸速度，
B、取向，
C、增塑，
D、加入碳酸钙
1。