2023年高分子物理期終試題及答案

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦高分子物理期終試題及答案高分子物理期終考試試題

姓名＿＿＿學(xué)號(hào)＿＿＿＿＿得分＿＿＿＿

一、挑選題(共15分，每小題1分)：

1.下列三類物質(zhì)中，具有粘彈性的是（）

1).硬塑料；2).硫化橡膠；3)聚合物熔體；4)三者都有。

2.大多數(shù)聚合物流體屬于（）

1).膨脹型流體(，n>1)2).牛頓流體(，n=1)

3).假塑性流體(，n>1)4).賓哈流體()

3.在注射成型中能最有效改善聚甲醛熔體流淌性的辦法是（）

1).增大分子量；2)提高加工溫度；3).提高注射速率

4.下列辦法中，能提高聚合物模量的是（）

1).提高支化程度；2).提高結(jié)晶度；3).加入增塑劑；4).與橡膠共混

5.下列辦法中，可以降低熔點(diǎn)的是）

1).主鏈上引入芳雜環(huán)；2).降低結(jié)晶度；3).提高分子量；4).加入增塑劑

6.下列辦法中，不能測(cè)定聚合物熔體粘度的是（）

1).毛細(xì)管粘度計(jì)；2).旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)；3).烏氏粘度計(jì)；4).落球粘度計(jì)

7.下列通用塑料中，使用溫度上限為Tm的是()

1)聚苯乙烯；2)聚甲醛；3)聚氯乙烯；4)有機(jī)玻璃

8.下列高聚物中，使用溫度下限為Tg的是()

1)聚乙烯；2)聚四氟乙烯；3)聚二甲基硅氧烷；4)環(huán)氧塑料

9.當(dāng)高分子溶液從凝膠滲透色譜柱中被淋洗出來時(shí)，溶液中的分子的分別按()1)分子量；2)分子流體力學(xué)；3)分子鏈柔性；4)分子間互相作用能的大小

10.下列高聚物-溶劑對(duì)中，在室溫下可溶解的是()

1)聚乙烯-甲苯；2)聚丙烯塑料-四氫萘；3)尼龍-甲酰胺；4)丁腈橡膠-汽油

11.分離將下列高聚物熔體在冰水中淬火，所得固體試樣中透亮?????度最高的是()1)全同立構(gòu)聚丙烯；2)聚乙烯；3)聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯；4)ABS

12.下列高聚物中，在室溫下簡(jiǎn)單發(fā)生屈服冷拉的是()

1)有機(jī)玻璃2)酚醛塑料3)聚乙烯4)自然?橡膠

13.將有機(jī)玻璃板材用高彈真空成型法成型為飛機(jī)座艙蓋時(shí)，成型溫度為()

1)Tb-Tg之間，2)Tg-Tf之間3)Tf-Td之間(Tb、Tg、Tf、Td分離為脆化溫度、玻璃化改變溫度、流淌溫度和分解溫度)

14.下列高聚物中屬無規(guī)共聚物的是()

1)尼龍66；2)聚氨酯熱塑彈體；3)丁苯橡膠；4)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯

15.下列動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)定儲(chǔ)能剪切模量的是()

1)超聲法；2)單懸臂梁彎曲共振法；3)扭擺法

二、寫出下列關(guān)系式，并注明公式中各字母代表的意義(10分)：

1.以Tg為參考溫度的WLF方程；

2.高分子特性粘數(shù)與分子量之間的關(guān)系；

3.高聚物結(jié)晶度與密度的關(guān)系；

4.硫化橡膠平衡溶脹比與交聯(lián)點(diǎn)間分子量的關(guān)系；

5.牛頓流體通過毛細(xì)管的體積流率與管壁處切變速率之間的關(guān)系。

三、解釋下列名詞(任選5小題，10分)：

1.溶度參數(shù)；

2.鏈段；

3.極限粘度η∞；

4.斷裂韌性K1C；

5.臨界分子量；

6.哈金斯參數(shù)；

7.對(duì)數(shù)減量；

8.其次維利系數(shù)A2。

四、問答題（任選5題，共35分）：

1.說明雙軸拉伸定向有機(jī)玻璃與一般非定向有機(jī)玻璃在模量、強(qiáng)度、韌性上的主要差別并解釋緣由。

2.按常識(shí)，溫度越高，橡皮越軟；而平衡高彈性的特點(diǎn)之一卻是溫度愈高，高彈平衡模量越高。這兩個(gè)事實(shí)有沖突嗎？為什么？

3.為什么實(shí)際橡膠彈性中帶粘性，高聚物粘性熔體又帶彈性？列舉它們的詳細(xì)表現(xiàn)形式。如何削減橡膠的粘性?在擠出成型中如何減小成型制品中的彈性成分？

4.為什么用而不用來表征高分子鏈的平衡態(tài)柔性？為什么在表征高分子鏈柔性時(shí)，要在θ條件下測(cè)定高分子鏈的？已知一根聚乙烯分子鏈的聚合度為600，

在θ條件下的均方半徑=36nm2,試求該分子鏈的(設(shè)C－C鍵的鍵長(zhǎng)為0.15nm,鍵角為10928’)。

5.用注塑成型法分離成型無規(guī)立構(gòu)聚氯乙烯(Tg=80℃,Tf=160℃)和全同立構(gòu)聚丙烯(Tg=-10℃,Tm=170℃)長(zhǎng)條試樣,模具溫度都是20℃，一個(gè)澆口設(shè)在試樣端部。試估量?jī)煞N試樣凝結(jié)態(tài)結(jié)構(gòu)的異同及透亮?????性的差別，解釋緣由，并設(shè)計(jì)試驗(yàn)證明你的估量。

6.試述高聚物平衡高彈性的特點(diǎn)、熱力學(xué)本質(zhì)和分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理。

五、從所示曲線計(jì)算指定參數(shù)值（共11分）

1.從高聚物的蠕變曲線(圖1)求推遲時(shí)光τ(2分)；

2.從高聚物熔體的流淌曲線(圖2)求切變速率分離為0.1、10和100s－1時(shí)的表觀粘度(4)。

3.從凝膠滲透色譜法得到的折光指數(shù)差-分子量關(guān)系曲線(圖3)求數(shù)均分子量和重均分子量(5)。

六、作圖(19分，第一題4分，其它各小題3分):

用實(shí)線畫出下表中的指定關(guān)系曲線并在圖中標(biāo)出特征參數(shù)，然后在同一圖中用虛線暗示當(dāng)指定參數(shù)轉(zhuǎn)變時(shí)曲線的變化。

高分子物理期終考試試題答案

一、挑選題(共15分，每小題1分)：

4)；3)；3)；2)；4)；3)；2)；3)；2)；3)；3)；3)；2)；3)；3)

二、寫出下列關(guān)系式，并注明公式中各字母代表的意義(；寫出關(guān)系式得1分，注明公式中各字母代表的意義得1分，字母意義注明不全酌情扣分)：

1.；aT：平移因子；T：試驗(yàn)溫度；Tg：玻璃化改變溫度。

2.；：特性粘度；：粘均分子量；K、α：常數(shù)。

3.；：高聚物內(nèi)晶相的體積百分?jǐn)?shù)，即體積結(jié)晶度；

ρ、ρc、ρa(bǔ)分離為高聚物的密度、高聚物內(nèi)晶相的密度和高聚物內(nèi)非晶相的密度；

或：；：高聚物內(nèi)晶相的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，即質(zhì)量結(jié)晶度；

ρ、ρc、ρa(bǔ)分離為高聚物的密度、高聚物內(nèi)晶相的密度和高聚物內(nèi)非晶相的密度。

4.；Q∞:硫化橡膠平衡溶脹比；：交聯(lián)點(diǎn)間分子量；

ρ2：交聯(lián)樣品溶脹前的密度；Vm,1：溶劑的摩爾體積；χ1：高分子-溶劑互相作用參數(shù)。

5.；：牛頓流體在管壁處的切變速率；Q:牛頓流體通過毛細(xì)管的體積流率；R：毛細(xì)管半徑。

三、解釋下列名詞(任選5小題，共10分，每小題2分)：

1.溶度參數(shù)：物質(zhì)內(nèi)聚能密度的開方：，?E：物質(zhì)內(nèi)聚能；Vm：摩爾體

積。

2.鏈段：高分子鏈上可以自立運(yùn)動(dòng)的最小單元。

3.極限粘度η∞：假塑性流體在其次牛頓區(qū)所對(duì)應(yīng)的粘度（即在切變速率很高時(shí)對(duì)應(yīng)的粘度）。

4.斷裂韌性K1C：表征材料阻擋裂紋擴(kuò)展的能力，是材料反抗脆性破壞能力的韌性指標(biāo)，，其中，σb為脆性材料的拉伸強(qiáng)度；C為半裂紋長(zhǎng)度；E為材料的彈性模量；為單位表面的表面能。

5.臨界分子量：分子鏈之間開頭浮現(xiàn)纏結(jié)的最低分子量，也是高聚物固體模量-溫度曲線上浮現(xiàn)高彈平臺(tái)所需的最低分子量。

6.哈金斯參數(shù)：高分子-溶劑互相作用參數(shù)。的物理意義是將一個(gè)溶劑分子放進(jìn)高聚物中所引起的能量變化。

7.對(duì)數(shù)減量：相繼兩個(gè)振幅之比的自然對(duì)數(shù)，即，其中Λ為對(duì)數(shù)減量，A為振幅，足標(biāo)表示自振動(dòng)開頭振幅的序數(shù)。

8.其次維利系數(shù)A2：也是表征高分子-溶劑互相作用的參數(shù)，即，

其中為溶劑的偏摩爾體積，為哈金斯參數(shù)，為高聚物溶質(zhì)的密度。

四、問答題（任選5題，每小題各7分，共35分）：

1.答：主要差別：雙軸拉伸定向有機(jī)玻璃在取向的x,y方向上的模量、強(qiáng)度提高，韌性也提高，而在垂直于取向的方向上模量和強(qiáng)度比非定向有機(jī)玻璃減小。（2分）

解釋緣由：

1)取向后，高分子鏈沿取向方向羅列，原子間以化學(xué)鍵結(jié)合為主，而未取向方向上原子間以范德華力為主；（2分）

2)材料在拉伸取向的過程中，能通過鏈段運(yùn)動(dòng)，使局部高應(yīng)力區(qū)發(fā)生應(yīng)力松弛，使材料內(nèi)的應(yīng)力分布均化，這也是取向后強(qiáng)度提高的緣由之一。(可不答)

3)取向?qū)η?qiáng)度的影響遠(yuǎn)低于對(duì)斷裂強(qiáng)度的影響。因此，當(dāng)材料的斷裂強(qiáng)度隨取向程度提高時(shí)，材料的脆化溫度下降(如圖).未拉伸一般有機(jī)玻璃的在室溫附近，而雙軸

拉伸定向有機(jī)玻璃的低于室溫。拉伸度足夠高時(shí)，可下降到-40℃。因此，在常溫下，雙軸拉伸定向有機(jī)玻璃處于不脆區(qū)，不僅強(qiáng)度比一般有機(jī)玻璃的高，而且韌性也好得多。（3分）

2.答：按常識(shí)，溫度越高，橡皮越軟；而平衡高彈性的特點(diǎn)之一卻是溫度愈高，高彈平衡模量越高。這兩個(gè)事實(shí)不沖突。（1分）

緣由：1),T上升，高分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子鏈趨于卷曲構(gòu)象的傾向更大，回縮力更大，故高彈平衡模量越高；（3分）

2)實(shí)際形變?yōu)榉潜ж?fù)彈性形變，形變的進(jìn)展需要一定是松弛時(shí)光，這個(gè)松弛過程在高溫時(shí)比較快，而低溫時(shí)較慢，松弛時(shí)光較長(zhǎng)，如圖。按常識(shí)觀看到的溫度越高，橡皮越軟就發(fā)生在非平衡態(tài)，即t<t0時(shí)。（3分）

3.答：實(shí)際橡膠彈性中帶粘性的緣由：構(gòu)象轉(zhuǎn)變時(shí)需克服摩擦力；（1分）

高聚物粘性熔體又帶彈性的緣由：分子鏈質(zhì)心的遷移是通過鏈段的分段運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的；鏈段的運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來構(gòu)象的變化；（1分）

列舉它們的詳細(xì)表現(xiàn)形式：橡膠拉伸斷裂后有永遠(yuǎn)殘余應(yīng)變；橡膠迅速拉伸會(huì)放熱；擠出脹大等。（2分）

削減橡膠的粘性:適度交聯(lián)；（1分）

在擠出成型中減小成型制品中的彈性成分：提高熔體溫度；降低擠出速率；增強(qiáng)口模長(zhǎng)徑比；降低分子量，特殊要削減分子量分布中的高分子量尾端。（2分）

4.答：緣由：1)消退分子量的影響；（2分）

2)在θ條件下測(cè)定高分子鏈的緣由：θ條件下分子鏈尺寸既不擴(kuò)張也不收縮；（2分）

3)計(jì)算：＝216nm2，＝54nm2，=2。（3分）

5.答：說明異同及透亮?????性的差別并解釋緣由得3分，設(shè)計(jì)試驗(yàn)得4分。

1)PVC為非晶態(tài)，高取向皮層和低取向芯層；

2)iPP為結(jié)晶態(tài)，高取向、高結(jié)晶皮層（串晶和柱晶等）和低取向、低結(jié)晶芯層（球晶）；

3)PVC透亮?????性好于iPP；

設(shè)計(jì)試驗(yàn)：取向度－廣角X射線、雙折射、聲波傳揚(yáng)等；

結(jié)晶度－X射線、DSC等；

球晶尺寸及形貌－POM、TEM等。（均需說明試驗(yàn)原理及結(jié)果）

6.答：1)彈性應(yīng)變大；2)彈性模量低；3)T上升，高彈平衡模量增強(qiáng)；4)迅速拉伸，溫度上升。（4分）

熱力學(xué)本質(zhì)：熵彈性；（1分）

分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理：鏈段運(yùn)動(dòng)從卷曲構(gòu)象改變?yōu)槭嬲沟臉?gòu)象。（2分）

五、從所示曲線計(jì)算指定參數(shù)值（共11分）

1.推遲時(shí)光τ=10s(2分)；

2.切變速率分離為0.1、10和100s