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。

1

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

W.L.F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？

2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