聚合物結(jié)構(gòu)與性能考試范圍

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1、 概念1、 溶解：高分子被分散在溶劑中，即整個高分子和溶劑混合。2、 溶脹：溶劑分子與高分子的某些鏈段混合，使高分子體積膨脹的過程。3、 熔融指數(shù)：熔融狀態(tài)的高聚物在一定溫度、一定負(fù)荷下，10min內(nèi)從規(guī)定直徑和長度的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管中流出的重量稱為熔融指數(shù)。4、 表觀粘度：由于假塑性流體的粘度隨和而變化，所以人們用流動曲線上某一點的與的比值，來表示在某一值時的粘度，這種粘度稱為表觀粘度，用a表示。在粘性流動中，流體具有剪切速率依賴性時的剪切應(yīng)力與剪切速率之比值。5、 分子量分布指數(shù)：表征聚合物分子量的多分散性，其定義為試樣中各個分子量與平均分子量之間差值的平方平均值。

2、6、 韌性斷裂：構(gòu)件經(jīng)過大量塑性形變后發(fā)生的斷裂。7、 脆性斷裂：構(gòu)件未經(jīng)明顯的塑性形變而發(fā)生的斷裂。8、 構(gòu)型：是指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間中的幾何排列。9、 構(gòu)象：由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)稱為構(gòu)象。10、 柔順性：高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)。11、 鏈段：大分子鏈中可以獨立運動的最小單元。12、 應(yīng)力松弛：就是在恒定溫度和形態(tài)保持不變的情況下，聚合物內(nèi)部的應(yīng)力隨時間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。13、 滯后：聚合物在交變應(yīng)力作用下應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象。2、 為什么丁基橡膠可用作內(nèi)胎、電纜，聚異丁烯又可作粘合劑和潤滑油粘度調(diào)節(jié)劑。答：丁基橡膠的大分子中有異戊二烯而引進了少

3、量雙鍵，可硫化而形成交聯(lián)。而聚丁烯結(jié)構(gòu)中由于無雙鍵存在，不能進行硫化。這兩種聚合物都具有很好的耐氣候性和耐化學(xué)介質(zhì)性，而且透氣性低。由于極性很小，盡管粘性很高，但對材料表面的化學(xué)引力弱，因而必須與能賦予極性的樹脂混合使用。3、 高聚物的分子運動特點和高分子運動的基本方程。答：（1）運動單元的多重性。由于高分子的長鏈結(jié)構(gòu)，分子量很大，又存在多分散性，加上側(cè)基，支化、交聯(lián)、等因素的影響，使得高分子運動單元具有多重性。高分子的熱運動包括四種類型：高分子鏈的整體運動，鏈段運動，鏈節(jié)、支鏈、側(cè)基的運動，晶區(qū)內(nèi)的分子運動。 （2）分子運動的時間依賴性。高聚物在一定溫度和外場作用下從一種平衡狀態(tài)通過分子運動

4、過渡到另一種與外界條件相適應(yīng)的新的平衡狀態(tài)是一種松弛過程，需要一定的松弛時間。 (3）分子運動的溫度依賴性。溫度升高，一方面運動單元熱運動能量提高，另一方面由于體積膨脹，分子間距離增加，運動單元活動空間增大，使松弛過程加快，松弛時間減小。WLF方程 lgaT= C1(TT0)/(C2+TT0)aT為需要移動的量，aT=/0=/0；T0為參考溫度；C1、C2為經(jīng)驗常數(shù)，T0=Tg時，C117.44，C251.6。0、0為參考溫度T0下的松弛時間和黏度。4、 高聚物的相對分子質(zhì)量和相對分子質(zhì)量分布對物理熱機械性能及加工成型的影響。答：相對分子質(zhì)量增加，抗張強度，沖擊強度等機械性能提高了，但由于黏度

5、增加了，不利于成型加工。相對分子質(zhì)量分布較寬時，由于低相對分子質(zhì)量部分對機械強度影響較大，使總的機械性能下降。但低相對分子質(zhì)量部分能起增塑作用，使熔融粘度變小，有利于加工成型。5、 隨著溫度升高，高分子溶液的特性粘數(shù)有什么變化，為什么？答：升高。因為高分子線團在溶劑中處于較卷曲的狀態(tài)，溫度的升高使鏈段運動的能力增加，引起鏈的伸展，原來較卷曲的線團變得較為疏松，從而伴隨著溶液黏度的升高。6、 將熔融態(tài)的PE、PET、PS淬冷到室溫，PE是半透明的，而PET和PS是透明的，為什么？（結(jié)晶對透光性的影響：幾種聚合物的結(jié)晶能力不同）答：當(dāng)光線通過物體時，若全部通過，則此物體是透明的。若光線全部被吸收，

6、則此物體為黑色。對于高聚物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)總是晶區(qū)與非晶區(qū)共存，而晶區(qū)與非晶區(qū)的密度不同，物質(zhì)的折光率又與密度有關(guān)，因此，高聚物的晶區(qū)與非晶區(qū)折光率不同。光線通過結(jié)晶高聚物時，在晶區(qū)界面上必然發(fā)生折射、反射和散射，不能直接通過，故兩相并存的結(jié)晶高聚物通常呈乳白色，不透明或半透明，如聚乙烯、尼龍等。當(dāng)結(jié)晶度減小時，透明度增加。對于完全非晶的高聚物，光線能通過，通常是透明的，如有機玻璃、聚苯乙烯等。另外結(jié)晶性高聚物要滿足充要條件（化學(xué)結(jié)構(gòu)的的規(guī)整性和幾何結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，溫度和時間）才能結(jié)晶，否則是不可能的。PE由于結(jié)晶能力特別強，用液氮（-193）將其熔體淬冷也得不到完全非晶體，總是晶區(qū)與非晶區(qū)共存，因而

7、呈現(xiàn)半透明。PET是結(jié)晶能力較弱的聚合物，將其通體淬冷，由于無足夠時間使其鏈段排入晶格，結(jié)果得到的是非晶態(tài)而呈透明性。PS沒加任何說明都認(rèn)為是無規(guī)立構(gòu)的。無規(guī)立構(gòu)的PS在任何條件下都不能結(jié)晶，所以呈現(xiàn)透明性。7、 解釋高聚物的熔融黏度與剪切力及溫度關(guān)聯(lián)曲線。 圖中1、PC(聚碳酸酯)； 2、PE； 3、PMMA 圖 高聚物的熔融黏度與剪切力及溫度關(guān)系答：（1）溫度對高聚物熔融黏度的影響符合Arrhenius方程：一般分子鏈剛性愈大（如PC）或分子間作用力愈大（如PMMA），則流動活化能愈高，即直線斜率越大。PE柔順性大，所以Ea小，直線斜率小，黏度對溫度不敏感。 （2）剪切應(yīng)力對高聚物黏度的影

8、響也與結(jié)構(gòu)有關(guān)。因為柔性鏈分子易通過鏈段運動而取向，而剛性分子鏈段較長，取向的阻力很大，因而取向作用小。所以柔性的PE比剛性的PC和PMMA表現(xiàn)出更大的剪切應(yīng)力敏感性。8、 怎樣從兩種共混高聚物的動態(tài)力學(xué)性能曲線判斷共混組分相容性的好壞。 A聚醋酸乙烯和聚丙烯酸甲酯的共混物 B聚苯乙烯和苯乙烯-丁二烯的共混物 （50/50摩爾比） 圖 高聚物的動態(tài)力學(xué)性能答：A有很好的相容性。如果兩種聚合物熱力學(xué)上完全相容，則共混物的Tg與相同組分無規(guī)共聚物的Tg相同，即Tg介于相應(yīng)聚合物的Tg之間。由于聚醋酸乙烯和聚丙烯酸甲酯共混物只有一個Tg，所以相容性好。B部分相容。若共混物中出現(xiàn)相互靠近的兩個轉(zhuǎn)變溫度

9、或者出現(xiàn)較寬的轉(zhuǎn)變溫度范圍，則兩種聚合物部分相容。由于出現(xiàn)兩個Tg，且混合物中苯乙烯-丁二烯的Tg比純苯乙烯-丁二烯高，而混合物中聚苯乙烯的Tg比純聚苯乙烯的Tg要低，所以部分相容。9、 要使脆性較大的非晶聚合物增韌而又不過多降低模量和強度，用什么方法，舉例說明。答：宜采用彈性體（橡膠）增韌的方法，使聚合物混合物或接枝共聚物形成兩相結(jié)構(gòu)，即剛性聚合物成連續(xù)相，橡膠即為分散相。最成功的例子是高抗沖聚苯乙烯，它通過橡膠與聚苯乙烯接枝共聚，形成橡膠粒子分散在基體聚苯乙烯中，且橡膠粒子也包著聚苯乙烯，而橡膠相幫助分散和沖擊能量，使韌性增加，其沖擊強度比均聚物PS成倍增加。10、 在橡膠下懸一砝碼，保持

10、外界不變，升溫時會發(fā)生什么現(xiàn)象？答：橡膠繩回縮。橡膠在張力（拉力）的作用下產(chǎn)生形變，主要是熵變化，即卷曲的大分子鏈在張力作用下變得伸展，構(gòu)象數(shù)減少。熵減少是不穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)加熱時，有利于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使之因構(gòu)象數(shù)增加而卷曲，所以在保持外界不變時，升溫會發(fā)生回縮現(xiàn)象。十一、從高聚物的熱-機械曲線分析主要適合做什么材料（塑料、纖維、橡膠等），室溫下顯示什么力學(xué)狀態(tài)。T-60040BT2060100140180A （a） （b）80100TD20210T C （a） （b）答：A：塑料，由于其室溫為玻璃態(tài)，Tg遠(yuǎn)高于室溫。 B：橡膠，由于室溫為高彈態(tài)，而且高彈區(qū)很寬。 C：纖維，由于是結(jié)晶高分子，熔

11、點在210左右。(當(dāng)然大多數(shù)用作纖維的高分子也可作為塑料)D：塑料，但經(jīng)過增塑后可用作橡膠或人造皮革，例如PVC.這是由于室溫下為玻璃態(tài)，但Tg比室溫高不多，可通過加入增塑劑降低Tg使之進入高彈態(tài)。12、 聚合物增強增韌機理。答：聚合物增強途徑：添加增強劑來形成復(fù)合材料、共混 、共聚、交聯(lián)、改性、取向等。機理：形成復(fù)合材料，可以傳遞應(yīng)力，避免基體應(yīng)力集中，提高力學(xué)強度。 聚合物的增韌途徑：添加增塑劑、淬火、彈性體增韌等 機理：銀紋機理、銀紋-剪切帶機理、三軸應(yīng)力空化機理、剛性粒子增韌機理。彈性體含量增加有利于鏈段運動和基體吸收沖擊能，體系沖擊強度提高。靜壓力作用下，分散相粒子在垂直于赤道面發(fā)生

12、屈服冷拉，產(chǎn)生大的塑性形變，從而吸收大量沖擊能量，材料韌性得以提高。13、 分子量、玻璃化溫度相關(guān)計算。1、 已知增塑PVC的Tg為338K，Tf為418K，流動活化能8.31kJ·mol-1，433K時的黏度為5Pa·s，求此增塑PVC在338K和473K時的黏度各為多大?2、 一交聯(lián)橡膠試片，長2.8cm，寬1.0cm，厚0.2cm，重0.518g，于25時將它拉伸一倍，測定張力為1.0公斤，估算試樣的網(wǎng)鏈的平均相對分子質(zhì)量。3、用膨脹劑法以每分鐘0.1的升溫速度測得PS的Tg=100，試計算升溫速度改變?yōu)?每分鐘時的Tg為多少？由公式lg(t1/t2)= C1(TTg

13、)/(C2+TTg)其中，T=100273.16=373.16K，C117.44，C251.6，t18，t20.1，則lg8/0.117.44×373.16Tg/(51.6373.16Tg，Tg378.23K，即Tg105.074、某聚合物試樣25應(yīng)力松弛到模量為105N/m2需要10小時，試計算-20松弛到同一模量需要時間。（Tg=70）lg( tT/ tTg )=lg (t25/t-70)= 17.44×(25+70)/(51.6+25+70)= 11.3015t25/t-70=5×10-12, t-70=2×1012hlg (t-20/t-70)= lg(t20/t70)= 17.44×(-20+70)/(51.6-20+70)= 8.5827 t20/t70=2.6239×10-9 t20=5.2×103h5、PMMA樣品樹脂的相對分子量為1×106和4×105兩樣分散組分組成，組分比例1:2，求Mn、Mw、M。（=0.5）n1=1÷(1×106)=1×10-6，n2=2÷(4×105)=0.5×105Mn=ni M i/ ni =(1×106)×(1×106)+( 0.5