高分子课后习题答案

第一章

1、请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。

答：

（1）粘弹性滞后效应是指在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。

（2）当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程中，大分子重排运动的发展，以致密度增加，体积收缩。

（3）在Tg—Tf温度范围对成型制品进行热处理，可以缩短大分子形变的松弛时间，加速结晶聚合物的结晶速度，使制品的形状能加快的稳定下来。

2、比较塑性形变和粘弹性形变的异同点。

答：同：都是不可逆变形。

异：（1）温度区间不同，塑性形变温度区间为Tg—Tf；粘性形变温度区间为Tf以上。

（2）作用力和时间不同，塑性形变需较大外力和较长时间；粘性形变要很小的外力和瞬时。

3、什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么各适用于什么加工方法

答：玻璃态、高弹态、粘流态称为聚合物的力学三态。

（1）玻璃态：聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形变的成型加工。适用：二次加工

（2）高弹态：产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，且具有一定的强度。适用：较大变形的成型工艺。

（3）粘流态：很大的不可逆形变；熔体黏度低。适用：流动性要求较高的成型加工技术。

第二章

1、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线，并简单说明各自的流变行为特征。

答：宾汉流体：与牛顿流体相同，剪切速率～剪切应力的关系也是一条直线，不同处：它的流动只有当高到一定程度后才开始。

假塑性流体：流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。也即切力变稀现象。膨胀性流体：流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加。也即切力增稠现象。

2、怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特性选择加工条件

答：（1）根据聚合物粘度的温敏特性，当聚合物处于粘流温度以上不宽的温度范围内时，用Andrade公式：选择尽可能打的温度作为加工条件。当温度包括从玻璃化温度到熔点这样打的温度范围时，用方程：

计算温度T时的年度选择加工条件。

（2）根据切敏特性，加工过程中，通过调整敏感参数来实现对粘度的有效控制。对于粘度对剪切速率敏感的一类聚合物，通过调整熔体剪切速率（或剪切力）来改变熔体粘度。

3、影响聚合物粘度的因素分别有哪些

答：影响聚合物流变形为的主要因素有应力、应变速率、温度、压力和分子参数和结构、相对分子质量及其分布、添加剂……等。

温度对粘度的影响

一般来讲，T ，链段活动能力，自由体积，分子间相互作用，聚合物熔体，流动性增大。

压力对粘度的影响

一般来说：压力粘度

第三章

1.压力流动、收敛流动、拖曳流动的定义及各自常见发生场合。

压力流动：在简单的形状管道中因受压力作用而产生的流动。<受力:压力、剪切力>；聚合物成型时在管内的流动多属于压力梯度引起的剪切流动。如注射时流道内熔体的流动。

收敛流动：在截面积逐渐减小的流道中的流动。<受力:压力、剪切力、拉伸力>；多发生在在锥形管或其他截面积逐渐变小的管道中。

拖拽流动：在具有部分动件的流道中的流动。<受力：拉伸力、剪切力>，如在挤出机螺槽中的聚合物流动以及线缆包覆物生产口模中。

2.用简图表示牛顿流体及非牛顿流体在圆管中的流动特征各是什么答：牛顿流体在圆管中流动特征：

剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力在液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。

流体速度：液体在圆形管道中的流动时具有抛物线型的速率分布；管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。

非牛顿流体流动的特征：

剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力在液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。（与牛顿流体相同）

流体速度：对于膨胀性非牛顿液体(n＞1)，速度分布曲线变得较为陡峭，n值愈

大，愈接近于锥形；对假塑性非牛顿液体(n＜1)，分布曲线则较抛物线平坦；n 愈小，管中心部分的速度分布愈平坦，曲线形状类似于柱塞。管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。

牛顿流体：

非牛顿流体：

（1）n值不同的流体在圆管的流速分布：

（2）n值不同的流体在圆管的剪切速率分布：

（3）n值不同的流体在圆管的剪切力分布：

3、聚合物加工中，对于尺寸变化的管道中通常采用一段有收敛作用的管道来连接，是何原因

答：避免任何死角的存在，减少聚合物因过久停留而引起的分解，同时有利于降低流动过程因强烈扰动带来的总压力降，减少能耗，减少流动缺陷，提高产品质量和设备生产能力。

4、入口效应和出口效应对聚合物加工有何不利一般怎样去降低

答：入口效应和出口效应对聚合物加工都是不利的，特别是注射、挤出和纤维纺丝过程中，引起制品变形和扭曲，降低制品尺寸稳定性，甚至引起制品内应力。降低方法：（1）提高加工温度；

（2）适当减小剪切应力；

（3）增大L/D（增加管子长度、增加管径、L/D增加，减小入口端的收敛角）；

（4）对挤出物加以适当牵引。

第四章

1.加工成型过程中影响结晶的因素。

答：1、冷却速度的影响2、熔融温度和熔融时间的影响3、应力作用的影响：压力影响球晶的大小：压力低能生成大而完整的晶体；高压下形成小而形状不规则的球晶。压应力会使聚合物的结晶温度提高。4、低分子物和固体杂质的影响2、聚合物结晶对制件性能的影响有哪些

答：（1）结晶对制品密度影响，由于结晶时聚合物分子链做规则、紧密排列，所以晶区密度高于非晶区密度。制品密度随结晶度增加而增大。

（2）结晶对制品力学性能的影响，

a.一般随着结晶度的提高，制品硬度提高、弹性模量提高、拉伸强度提高、冲击强度下降、断裂伸长率等韧性指标下降。

b.结晶形态、晶粒尺寸和数量也对制品的力学性能产生影响。细小而均匀的晶粒结构，制品综合力学性能好。

（3）结晶对热及其它方面的影响

a、结晶有利于提高制品的耐热性，结晶度提高，耐热性提高。

b、结晶性聚合物，分子链排列规整、紧密，与无定形聚合物相比，能更好地阻挡各种试剂的渗入，所以结晶度提高，耐溶剂性提高。

c、结晶度提高，产品收缩率增加。

3.聚合物取向对制件性能的影响有哪些

答：力学性能

①单轴取向：取向方向上制品的拉伸屈服强度↑，模量↑，压缩屈服强度↓，非晶聚合物断裂伸长率↑，结晶聚合物断裂伸长率↓；非取向方向上性能变化和