高分子复习思考题答案

高分子复习思考题答案

一、名词解释

链段：高分子链中能够独立运动的最小单元

柔顺性：高分子长链能够不同程度地卷曲的特性叫做高分子的柔顺性

碳链高分子：主链全部由碳原子组成的高分子化合物

杂链高分子：主链由碳原子与其他原子以共价键连接而成的高分子化合物

元素有机高分子：分子主链由碳和氧、氮、硫等以外其他元素的原子组成，或全部由其他元素的原子组成，并连接有机基团的高分子

近程结构：单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构，包括构造与构型

远程结构：单个高分子的大小和在空间所存在的各种形状

构象：由于单键内旋转所形成的分子内各原子的空间排布

构型：某一原子的取代基在空间的排列

普弹性：大应力作用下，材料分子中键长、键角变化引起的小形变，形变瞬时完成，除去外力后形变立恢复称为普弹性

高弹性：小应力作用下由于高分子链段运动而产生的很大的可逆形变称为高弹性

强迫高弹性：玻璃态高聚物在外力作用下出现的高弹现象称为强迫高弹性

蠕变：在恒温恒负荷条件下，高聚物材料的形变随时间延长而逐渐增加的现象

应力松弛：在恒定温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间延长而逐渐衰减的现象

滞后现象：高聚物在交变力作用下，形变落后于应力变化的现象

内耗：高分子材料在受到交变应力时，形变的变化落后于应力变化发生滞后现象，每个循环中所消耗的功银纹屈服：很多高聚物，尤其是玻璃态透明高聚物（PS、PMMA、PC）储存过程及使用过程中，往往会在表面出现像陶瓷的那样，肉眼可见的微细的裂纹，这些裂纹，由于可以强烈地反射可见光看上去是闪亮的，

所以又称为银纹，这现象称为银纹屈服

剪切屈服：高聚物在拉伸或压缩作用下，在与负荷方向成45°的截面上会产生最大的剪切力，从而引发高分子链沿最大剪切面方向产生滑动形变，从而导致材料形状扭变的现象

二、问答题

1. 高分子有何特征?

1、分子量很高、或分子键很长.

2、高分子是由很大数目的结构单元通过共价键连接而成的。

3、高分子的结构有不均一性。

4、大多数高分子的分子链具有一定得柔顺性。

2.按化学组成分类，高聚物可分成哪几类？各有什么性能特点？

碳链高分子：可塑性好、易加工；耐热性差，易燃烧，易老化

杂链高分子：较高的耐热性和机械强度，易水解、醇解和酸解。

元素有机高分子：较高的热稳定性和耐寒性，较高的弹性和塑性

3.共聚物有哪几种键接方式？

4.试分析线型、支链型、交联型高分子的结构和性能特点?

线型：大分子链呈线型，可卷曲成团，也可比较舒展成直线。点是有弹性，在加热和外力作用下，分子链之间可产生相互位移，能熔融、溶解，可抽丝、成膜。

支链型：在主链上带有侧链。特点是易溶解、熔融，机械强度低，密度低，结晶度低，硬度、强度、耐热性、耐腐蚀性等也降低，透气性增加。

交联型：高分子链之间通过支链或某种化学键相连接形成的三维网状大分子。特点是既不溶解也不能熔融，耐热性好，强度高，抗溶剂力强，并且形态稳定。

5.通过C-C单键的内旋转,能否将间同聚丙烯变为全同聚丙烯?

6. 聚乙烯分子链的柔顺性很好,为什么不能做橡胶?

7. 说明下列各组高分子链柔顺性的差别并说明原因.

1) PE PP PS： 2) PP PVC PAN

3) 氯丁橡胶 PVC PP 4) BR SBR NR

8. 取向方式有哪些?对材料的力学性能各产生哪些影响?

单轴取向：高聚物材料只沿一个方向拉伸，分子链和链段倾向于沿着与拉伸力平行的方向排列

双轴取向：高聚物薄膜材料沿着它的纵横两个方向拉伸，高分子链倾向于与薄膜平面平行的方向排列

影响：取向方向上：机械强度增高垂直方向：强度不能提高，甚至降低

9. 高分子热运动的特点？

1）运动单元的多重性：包括分子链的整体运动、链段的运动、链节侧基的运动、晶区内的运动

2）高分子运动的时间依赖性

3）高分子热运动的温度依赖性

10. 画出非结晶性高聚物的热机械曲线（温度-形变曲线）并从分子运动的角度加以解释

玻璃态：此状态下温度较低，分子热运动能量也很低，不足以克

服主链内旋转的位垒，即链段处于被冻结状态，仅有分

子键长、键角的变化。此时，高聚物的宏观力学性能表

现为型变量很小，难以用肉眼观察到，模量很高，应力

与应变的关系符合胡克定律，故具有普弹性。处于普弹

形变状态的高聚物材料质硬如玻璃，故称为玻璃态。

玻璃化转变区：随着温度升高，分子热运动能量增大，虽然整个分子还不能运动，但链段运动被激发，其松弛时间缩短到和实验测量同一数量级高聚物达到玻璃化转变区。

高弹态：温度高于Tg后，锻炼全部解冻，并且很容易进行构像改变，在较小的外力作用下分子链就由卷曲变伸展，外力除去，大分子由伸展变回卷曲状。材料受力后宏观表现为形变量很大模量低，同时形变与

时间有关，具有松弛特性，表现为可逆的高弹形变，故称此区间为高弹态。

粘流转变区：当温度进一步升高，整个大分子链质量中心移动的松弛时间与实验的观察时间处于同一数量级时，高聚物在外力作用下开始发生粘性流动到达形变迅速增大的过渡区，即粘流转变区粘流态：温度高于Tf后，材料受力时形变量非常大，模量很低此时形变是不可逆的，这种力学性能称为粘性，具有粘性的这一力学状态称为粘流态。

11.用图形说明分子量对结晶性高聚物热机械曲线的影响并分析原因。

12. 画出交联高聚物的热机械曲线。

13. 比较下列不同材料Tg的高低：1）PE-68 PP-15 PAN104 PVC78 2) PP-15 PS100 IIR-70 3)硅橡胶

-120 异戊橡胶IR 丁腈橡胶NBR-41 BR-105 SBR-60

14. 在选择高分子材料时，Tg有何参考价值？

Tg是表征性能的重要参数，非晶态高分子材料固有的性质，是高分子运动形式转变的宏观体现，它直接影响到材料的使用性能和工艺性能。

15. 高弹性的特点？

1）弹性模量小，形变大2）弹性模量随温度的升高而增加3）高弹形变时有热效应4）形变需要时间

16. 简单介绍橡胶材料拉伸时放热的原因

橡胶拉伸时，熵值下降而内能不变，外力所做的功以热的形式散出来；由于分子间的内摩擦也产生热；有些橡胶拉伸时发生结晶，也会放出热量

17. 试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线加以解释，并简单介绍一下其影响因素

18. 银纹屈服与剪切屈服有什么区别？

发生银纹时材料内部会形成微空穴（空穴化现象），体积略有涨大；形成剪切屈服时，材料体积不变。

剪切屈服形成的剪切带与拉伸方向成45°和135º角；而银纹屈服形成的银纹平面与拉伸方向垂直。

银纹屈服只能在拉伸作用下产生；剪切屈服可在剪切应力、拉伸应力和围压力下产生。

19. 脆性断裂与韧性断裂有何区别?

发生脆性断裂时，其断裂面光滑，发生韧性断裂时，由于分子间滑移其断面较为粗糙，有凹凸不平的丝状物.

20. 为什么高聚物的实际强度比理论强度低？如何提高高聚物的实际强度?

因为实际高聚物的结构达不到理论假设的那样完全规整的水平，而总是存在一些缺陷，如表面划痕、杂志、微孔、晶界和微裂缝等。当高聚物受力时，应力容易集中在这些缺陷处使缺陷处的应力远高于平均应力，以至于未达