1、高分子物理综合复习题（高分子物理综合复习题（2014.11.13）第一章第一章 概论概论1.给出高聚物各种平均相对分子质量(包括数均分子量 Mn、重均分子量和粘均分子量)的定义，并列举测定上述各种平均相对分子质量的实验方法的名称。2.假定某聚合物样品仅含 3 种相对分子质量不同的单分散级分，其相对分子质量分别为10000、 20000 和 30000， 若由渗透压法和光散射法测出该样品的平均相对分子质量各为20000、23000，试计算该样品中三种级分的摩尔分数和质量分数。3.10mol 相对分子质量为 1000 的聚合物和 10mol 相对分子质量为 106的同种聚合物混合，试计算 Mn、M
2、w、d 和n，讨论混合前后 d 和n的变化。第二章第二章 高分子的链结构高分子的链结构1.假定聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。1.1 假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构想的办法提高等规度？说明理由。答：构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态，称为构象。聚丙烯的等规度是由构型不同的异构体所产生的旋光异构所引起的，由于头-头键接的聚丙烯，其有全同立构、间同立构和无规立构等异构体。而且构型是由分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列， 构象仅仅是由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 所以当聚丙烯的等规度不高时，用改变构象的方法是无法提高其等规
3、度的，需要破坏化学键，改变构型，才能提高等规度。2构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答： （1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列； 构象的改变不需打破化学键， 而构型的改变必须断裂化学键。（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。3 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？第三章第三章 高分子的溶液性质高分子的溶液性质1.简述聚合物的溶解过
4、程，并解释为什么大多数聚合物的溶解速度很慢。例 3-1 简述聚合物的溶解过程，并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢？解：因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂地扩散却非常慢。这样，高聚物地溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀” ，然后才是高分子均匀分散在溶剂中， 形成完全溶解地分子分散的均相体系。 整个过程往往需要较长的时间。高聚物的聚集态又有非晶态和晶态之分。 非晶态高聚物的分子堆砌比较松散， 分子间的相互作用较弱， 因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。 晶
5、态高聚物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用力很强，以致溶剂分子渗入高聚物内部非常困难，因此晶态高聚物的溶解要困难得多。非极性的晶态高聚物（如 PE）在室温很难溶解，往往要升温至其熔点附近， 待晶态转变为非晶态后才可溶； 而极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。2.什么是溶度参数？聚合物的怎样测定?根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在与其相近的溶剂中。3.解释下列现象： 丁腈橡胶的耐油性好； 球鞋长期与机油接触会越来越大，最后涨的像只船； 聚乙烯油桶可盛装汽油。4.Flory-Huggins用统计热力学方法推导出高分子溶液的混合熵与理想溶液的混合熵相比，何者较大？并解释原
6、因。5.什么叫高分子溶液？它与理想溶液有何本质区别？答： （1）高分子溶液：是指高分子稀溶液在温度下（Flory 温度） ，分子链段间的作用力，分子链段与溶剂分子间的作用力，溶剂分子间的作用力恰好相互抵消，形成无扰状态的溶液。 此时高分子溶剂相互作用参数为 1/2,内聚能密度为 0.（2）理想溶液三个作用力都为0，而溶液三个作用力都不为 0，只是合力为 0.6.Flory-Huggins 晶格模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定？混合热表达式中Huggins 参数的物理意义是什么？答： （1）假定：a.溶液中分子排列也像晶体中一样，为一种晶格排列；b.高分子链是柔性的，所有构象具有相同的
7、能量；c.溶液中高分子“链段”是均匀分布的，即“链段”占有任一格子的几率相同。（2）物理意义：反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。第五章第五章 聚合物的非晶态聚合物的非晶态1.解释： 聚合物 Tg开始时随相对分子质量增大而升高，当相对分子质量达到一定值之后，Tg变为与相对分子质量无关的常数； 聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致 Tg下降。2.讨论分子结构和外力因素对聚合物 Tg的影响。3.为什么粘流态聚合物的表观粘度小于真实粘度？3.1 由于高聚物的流动过程中同时含有不可逆的粘性流动和可逆的高弹形变两部分,使总形变增大,而粘流态高聚物的表观粘度是对不可逆部分而言的,所以粘流态高
8、聚物的表观粘度小于真实粘度.4.从结构观点分析温度、 切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律， 举例说明这一规律在成型加工中的应用。4.1 从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律，举例说明这一规律在成型加工中的应用。答：a.温度升高，粘度下降，在较高温度的情况下，聚合物熔体内自由体积大，流动粘度的大小取决于高分子链本身的结构，分子间作用力越大，流动活化能越高；当温度处于TgTTg+100K 时，由于自由体积减小，阶段跃迁速率不仅与其本身的跃迁能力有感，也与自由体积大小有关。b柔性链高分子表观粘度随切变速率增加而下降，刚性链高分子表观粘度也随切变速率增加而下降，但降幅较小，因为切变速
9、率增加，柔性链易改变构象，降低流动阻力，刚性链链段较长，构象改变较困难，随切变阻力增加，阻力变化不大。5.试扼要说明聚合物的热分解温度、 粘流温度和熔点的含义， 并指出它们与加工方法和条件选择的关系。)lnln(2211xnxnRSiM1122(lnln)MSR nn 物质的熔点（melting point)，即在一定压力下，纯物质的固态和液态呈平衡时的温度，也就是说在该压力和熔点温度下， 纯物质呈固态的化学势和呈液态的化学势相等， 而对于分散度极大的纯物质固态体系（纳米体系）来说，表面部分不能忽视，其化学势则不仅是温度和压力的函数，而且还与固体颗粒的粒径有关，属于热力学一级相变过程。第六章第
10、六章 聚合物的结晶态聚合物的结晶态1.判断结晶对高聚物下列性能的影响：相对密度、拉伸强度、仲长率，冲击强度、硬度、弹性、耐热件，耐化学介质性。2.3.试讨论影响聚合物熔点的各种因素。4.试由高聚物结晶过程的特点说明它们在较低温度下结晶和在稍低于熔点下结晶的材料性能差异。第七章第七章 聚合物的屈服和断裂聚合物的屈服和断裂1.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？温度降低使平台的尺寸增加还是减少？为什么？1.1 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
11、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2.比较高聚物在张力作用下的韧性断裂和脆性断裂， 同一聚合物是否在任何条件下部是脆件断裂或韧性断裂？为什么？3.高聚物的实际强度为什么低于理论强度?讨论影响聚合物强度的因素?第八章第八章 聚合物的高弹性和粘弹性聚合物的高弹性和粘弹性1.写出交联橡胶的状态方程式，证明形变很小时符合胡克定律，并写出其模量的表达式。2
12、.试举例说明高聚物的应力松弛现象和蠕变现象，为什么高聚物有这些粘弹性现象?这些现象对高分子材料的使用有哪些利弊?3.什么叫内耗?产生内耗的机理是什么，内耗用什么表示？内耗与高聚物分子结构、温度和外力频率有什么关系?4.高聚物变形为什么会产生应力松弛？根据 Maxwell 模型推导，的物理意义是什么？与外力及温度有什么关系。/0)(tet4.1 有关高分子聚物的,分子内部什么原因使应力随时间增加而降低高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的
13、研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。（1）发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、 、 、等） 、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为 CF 键的键能比 CH 键的键能大， 它起着保护碳链的作用。 聚丙烯不如聚乙烯耐老化， 这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。 由于聚酰胺链上有羧基， 聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含 C=C 双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。 有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（CH、OH 那样的强键除外）
