2004高分子物理试卷A1答案

暨 南 大 学 考 试 试 卷

20_06__ - 20_07___ 学年度第___1____学期 教 课程名称：___ 高分子物理 _________ 考试方式 师 开卷[ ] 闭卷[√] 填 授课教师姓名：_____ 容建华 ___________ 写 考试时间:____2007__年____1___月___2___日 试卷类别(A、B) [ A ] 共 6 页 课程类别 必修[√] 选修[ ] 考 生 填 写 学院(校) 专业 班(级) 姓名 学号 内招[ ] 外招[ ] 题 号 得 分

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 得分 1. 时温等效原理

升高温度和延长观察时间对于分子运动和聚合物的粘弹行为是等效的（即借助于移动因子可以将在某一温度下测定的力学数据，变成另一温度下的力学数据。）

2. 熔点和熔限

熔点：聚合物晶体的熔融过程结束时所对应的温度

熔限：聚合物晶体从开始熔融到熔融结束的温度范围

3. 均方末端距和均方旋转半径

均方末端距：线形聚合物分子链的一端至另一端的直线距离的均方值。 均方旋转半径：聚合物分子链中每个元素与分子链质心距离的均方值。

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评阅人 一、名词解释：（共3小题，每小题4分，共12分）

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得分 评阅人 二、判断题 (正确的在括号内打 √，错误的打 ×)（共8小题，每小题1.5分，共12分）

1．非极性的结晶高聚物，必须通过加热才能溶解在非极性溶剂中。 ( √ ) 2．聚丙烯的等规度不高，可以通过改变构象的方法提高其等规度。 ( × ) 3．高分子链的均方末端距(h2)越小，说明分子链越柔顺。 ( √ ) 4．橡胶产生高弹性的主要原因是拉伸过程中熵发生变化。 ( √ ) 5．在炎热的夏天，聚氯乙烯制成的雨衣挂在墙上会随着时间的增加而变长，这是由于聚氯乙烯发生应力松弛而造成的。 ( × ) 6．相同的聚苯乙烯试片，用电子拉力机在60℃下测得的模量比在25℃测得的模量低。 ( √ ) 7．聚合物在形成结晶的过程中，有体积膨胀现象。 ( × ) 8．结晶性聚合物由熔体冷却后通常的结晶形态为球晶。 ( √ ) 得分 评阅人 三、填空题：（共18空，每空1.5分，共27分）

1． 重均分子量与数均分子量之比值是测定__分子量分布___的一种量度，称为___多分散系数__。

2． 聚合物的粘弹性体现在具有 蠕变 、 应力松弛 和 （力学）损耗 三种力学松弛现象。

3． 橡胶的高弹性的特点是：（1）弹性模量很 小 ，而形变量很 大 ；（2）弹性模量随温度升高而 增高 ；（3）形变时有 热 效应。

4． 自由体积理论认为，聚合物在玻璃化温度以下时，体积随温度升高而发生的膨胀是由于 占有体积的变化（或键长和键角的变化） 。

5． 内聚能密度在420J/cm3以上的聚合物，说明分子间作用力较__大____，一般作为___纤维____使用。

6． 聚合物在溶液中通常呈 无规线团 构象，在晶区中通常为 锯齿型 或 螺旋型 构象。

7． 随应变速率增加，材料的脆韧转变温度向会 升高 。

8． GPC测定高聚物分子量分布的原理是 体积排除机理（或机理的解释） ，聚合物的分子量越大，其淋出体积越 小 。

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得分 评阅人 四、简答题：（共5小题，共41分）

曲线，在切

1、下图是零切粘度（η0）与分子量（Mw）关系的log?0?logM变速率??2?W??1的条件下，于B点分成BC和BD两段。试说明曲线上AB、

BC和BD各段曲线的趋势及其原因。（7分）

答： 在曲线上B点以前，由于不存在缠结，粘度随分子量的变化缓慢（2分）；B点开始大分子链发生缠结，流动单元增大，流动阻力增大，故粘度随分子量的变化增大（2分）；但在切变速率较大的条件下，链间发生分子链沿外力方向取向，使分子链部分解缠，相互间流动阻力减小，故切变速率较大时粘度变化缓慢（3分）

2、写出两个判别溶剂优劣的参数；并讨论它们分别取何值时，该溶剂分别为聚合物的良溶剂、不良溶剂、θ溶剂；高分子在上述三种溶液中的热力学特征以及形态又如何？（9分） 答：A2?0,?1?12为良溶剂，此时?Hm?0,?Gm?0，溶解能自发进行，高分子

链在溶液中扩张伸展；（3分）

A2?0,?1?12为不良溶剂，此时?Hm?0，溶液发生相分离，高分子在溶液

中紧缩沉淀；（3分）

A2?0,?1?12为θ溶剂，此时与理想溶液的偏差消失，高分子链不胀不缩，

处于一种自然状态，近似在本体材料中的无规线团构象。（3分）

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3、下面是PMMA和HDPE在室温下单轴拉伸得到的应力—应变曲线：

a b

1) 请判断哪一条是属于PMMA的应力—应变曲线? 哪一条是属于HDPE的

应力—应变曲线?

2) 请说明图a和b中A、Y、B各点称作什么点？OA段发生的是什么形变？

图a的CD段和DB段分别指的是什么？（10分）

答：图a和图b分别为HDPE和PMMA的应力—应变曲线（2分）；

图a和b中A点为弹性极限点，Y为屈服点，B为断裂点（2分）； OA段发生的是可回复的弹性形变（2分）；

图a中CD段是冷拉过程和强迫高弹形变过程，即材料在外力作用下发生大形变，而应力几乎保持不变，此过程包括片晶的变形、破裂、形成纤维晶等（2分）；DB段为取向硬化阶段，分子链沿外力方向取向，直至断裂（2分）。

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4、排列下列聚合物Tg温度高低次序，并解释原因：（7分）

CH3CH2CHCH3CH2CHClCH2CHCNO，

CH3，，

CH3，

OCCH3OCO

答：从侧基的极性（2分）和大分子主链上有芳杂环影响链的内旋转运动（2分）这两种因素考虑，上述几种聚合物的Tg高低次序应是：PP

5、高聚物的结晶发生在什么温度范围内？温度对高聚物结晶速度有什么影响？（8分）

答：高聚物的结晶发生玻璃化温度Tg和熔点Tm之间（2分）；聚合物的结晶速度包括晶核生成速度和晶粒生长速度两部分，温度对两者的影响都呈单峰型，如图（2分）。在熔点附近，晶核易被分子热运动破坏，速度由晶核生成速度控制（2分），在Tg附近，链段运动困难，生长慢，速度由晶粒生长速度控制（2分）。因此通常在温度为(0.8－0.85)Tm时结晶速度达到最大。（图可不画，文字意思表达准确即可）

结晶速度 t1/2-1

晶核生成 晶粒生长 Tg Tmax Tm T

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得分 聚苯乙烯在同样的应力下进行蠕变，求在423K时比378K的蠕变应答值快多少?评阅人 五、计算题：（共1小题，共8分）

已知聚苯乙烯的玻璃化温度为358K。

解：（1）解: 由WLF方程: loga?17.44(T?Tg)T?51.6?(T?Tg)

loga??17.44(378?358)(378)51.6?(378?358)??4.8715（2分）

?a?5(378)?1.33?10loga17.44(423?358)(423)??51.6?(423?358)??9.7221（2分）

?a?10(423)?1.89?10由

a?(T)T??(T

g) ?(423)?10 ?(378)?1.89?10?(Tg)1.33?10?5?(T?1.43?10?5, 即快了近105倍 g)

或 ?(378)1.33?10?10?(Tg)?(423)?1.89?10?5?(T（4分）

g)?7.0.?104

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4分）

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