中山大学塑料纤维橡胶复习思考题

1、复习思考题一、名词解释 高分子链: 由单体通过聚合反应连接的链状分子。链段: 如假设高分子单键旋转受阻，一个键运动可以带动若干键运动，将若干个键组成一段链作为独立运动单元，称为链段；或者主链中能够独立运动的最小单元称为链段。分子量: 小分子明确，聚合物是由一系列分子量不等的同系物高分子组成，这种同种聚合物分子长短不一的特征称为聚合物的多分散性。因此，高分子分子量只能用统计平均值来表示。分子量分布: 表征聚合物的多分散程度, 也叫分子量分布。聚合度: 也可用作度量高分子分子量的参数，指高分子中所含有的重复单元的数目，其值与分子量成正比，同样具有统计平均的意义。近程结构: 构造、构型，化学结构一级

2、结构。远程结构: 分子形态、大小，柔顺性，构象，二级结构。构造: 指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链类型与长度等。构型: 指某一原子的取代基在空间的排列或分子中最近邻原子键的相对位置，指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。要改变构型需要化学键断裂；构型不同的异构体有旋光异构体和几何异构体。构象: 由于单键内旋转而产生的分子空间的不同形态称为构象，为由分子内热运动引起的物理现象。柔顺性: 高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性，高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。全同立构高分子: 主链上的C*的立体构型全部为一种旋光异构单元。

3、间同立构高分子: 主链上C*的立体构型各不相同，两种旋光异构单元交替键接，R取代基交替排列在平面的两侧。立构规整性高分子: C*的立体构型有规则连接，简称等规高分子。包括全同立构高分子和间同立构高分子。碳链高分子: 主链由碳原子组成，聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA（有机玻璃）。杂链高分子: 主链由两种或两种以上原子组成，如聚酰胺PA（尼龙）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（涤纶）PET等。元素高分子: 主链含有Si、P等元素的高分子，有机硅等。线型和交联高分子差别: 线型高分子能溶解，交联高分子不溶不熔，交联度不高可溶涨。交联度: 相邻两个交联点之间的链的

4、平均分子量Mc来度量，交联度越大，Mc越小；也可以用交联点密度来表示。等规度: 指聚合物中全同立构和间同立构的总的百分数。聚集态结构: 高分子的聚集态指高分子链之间的排列和堆积结构，也称为超分子结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构，三级结构，晶态与非晶态，晶态有序性比小分子的差，非晶态有序性比小分子的高。取向: 高分子链沿一定方向优先平行排列，称为取向。取向态和结晶态的差别、: 都为有序，取向为一或二维有序，结晶态为三维有序。液晶态: 一种具有晶体和液体的部分性质的过渡态，称为液晶态。均相成核: 无外来物质存在下、高分子链自身形成晶核发生结晶。异相成核: 异相成核为外来物质、

5、未完全熔融的聚合物结晶体等为中心，吸附熔体中高分子链作有序排列而形成晶核。交联结构: 高分子链之间通过支链联结成一个三维网型大分子，就称为交联结构。等规聚合物: 全同立构和间同立构的聚合物有时通称为“等规聚合物”。结晶度: 结晶部分含量的度量，有重量百分数和体积百分数来表示。同质多晶现象: 结晶条件变化，引起高分子链构象的变化，一种高分子可形成多种不同的晶型，这种称为高聚物的同质多晶现象。均聚物: 由一种单元组成的聚合物，如乙烯聚合的聚乙烯。共聚物: 由两种以上单元组成的聚合物，其结构比均聚物复杂，按其联结方式可分为交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和无规共聚物类型，如乙烯和丙烯共聚的乙丙共聚

6、物。交替共聚物: 两单体单元在分子链上有规律地交替排列，A单体单元相邻的肯定是B单体单元。嵌段共聚物: 两单体单元在分子链上成段排列。接枝共聚物: 以其中一单体组成的长链为主链，另一单体组成的链为侧链（支链）与之相连。热塑性弹性体: 可加热塑性流动的弹性体。柔性：主链有一定内旋转自由度的性质。自由结合链: 内旋转无任何阻碍，每个键在任何方向取向的几率相同。自由旋转链: 假设分子链中每个键都在键角容许的方向自由内旋，不考虑空间位阻对转动的影响，这种链称为自由内旋转链。高分子的聚集态结构模型：纓状微束模型两相模型、折叠链模型、松散折叠链模、型隧道折叠链模型、插线板模型。溶胶：如果聚合物中含有能溶解

7、的支化与线形高分子，也含有交联高分子，能溶解的部分叫做溶胶。凝胶：如果聚合物中含有能溶解的支化与线形高分子，也含有交联高分子，不能溶解的部分叫做凝胶。说明题1、写出三种通用树脂的化学名称：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等2、 写出三种工程塑料的化学名称：PA、PET、PBT等3、写出三种合成橡胶的化学名称：丁苯橡胶、聚异戊二烯、乙丙胶等4、写出三种合成纤维的化学名称：PET、PP、PAN、PA5、写出三种热塑性树脂的化学名称：PET、PP、PA6、写出三种热固性树脂的化学名称：环氧、不饱和聚酯、PI论述题1、高分子结构包括什么内容？高分子结构包括链结构与聚集态结构。链结构是指单个分子的结构与形态，分

8、为近程结构和远程结构。近程结构包括构造与构型构造是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链类型与长度等；构型是指某一原子的取代基在空间的排列。近程结构属于化学结构，又称一级结构。远程结构包括（1）分子大小与形态（伸直链、无规线团、折叠链）；（2）分子链的柔顺性及分子在环境中的构象。远程结构又称二级结构。聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构：包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。前四者是描述高分子聚集体中分子之间是如何堆积，又称为三级结构。织态结构高级结构2、讨论高分子柔顺性与链结构的关系？主链结构 影响显著：主链为单键连接的碳氢高分子，极性最

9、小，旋转容易，具有较大的柔性。如聚乙烯、聚丙烯、乙丙共聚物。SiO比CO内旋转容易， CO 又比CC容易； SiOSi比 COC容易；主链有芳杂环不能内旋转，柔顺性较差，具有耐高温的特点，用作工程塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。但主链芳杂环过多，刚性太大，加工困难，如聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚砜。主链含有非共轭双键易于内旋转，柔顺性好，用作橡胶，如聚丁二烯，聚异戊二烯。带有共轭双键的不能内旋转，都为刚性高分子，如聚苯、聚乙炔。侧基：侧基极性对链柔顺性影响很大。极性强、相互作用大，单键内旋转困难，柔顺性差，如PVC比PE的差。侧基体积大，空间位阻大对内旋转不利，刚性增加，

10、如PP比PE的柔顺性低。但对称性侧基，可使分子链间的距离增大，相互作用减弱，柔顺性大，如聚异丁烯有对称的侧甲基，使主链间的距离增大，链间相互作用力减弱，柔顺性增加，比PE更加柔顺。侧链的长短:侧链短，内旋转产生的构象数小，刚性大。侧链长，主链所含的单键数目多，因内旋转而产生的构象数目多，柔顺性好。但侧链长超过一定后，侧链长对柔顺性影响不大。氢键：如果高分子链的分子内或分子间可以形成氢键，氢键的影响比极性更显著，可大大增加分子链的刚性。3、讨论高分子结构与结晶能力的关系？链的对称性：高分子链的结构对称性越高，越容易结晶。如PE、PTFE，结晶能力强，难于得到非晶态，在结晶高分子中其结晶度最高；分

11、子链对称性降低，结晶能力降低。PE > PP > PVC > PS；对称取代的烯类高分子，如聚偏氯乙烯、聚异丁烯，主链含有杂原子的聚合物，如聚甲醛（POM），许多縮聚物PA、PET、PC、PSF等，分子链的对称性有所降低，但还属对称结构，都可以结晶，但结晶能力不如PE。链的规整性：主链含有不对称中心时，不对称中心的构型完全是无规的，使高分子链的对称性和规整性破坏，失去结晶能力，不能结晶。如自由基聚合的PS、PMMA、聚醋酸乙烯酯等；用定向聚合，使主链的不对称中心具有规则的构型，如间规（间同）或等规（全同）立构聚合物，链规整性提高，具有结晶能力；等规度越高，结晶能力越大。如等规

12、、间规PS，等规、间规PP等，属于这类聚合物基本上为等规a聚烯烃；在二烯类聚合物中，几何构型是无规排列的，规整性被破坏，不能结晶；全顺式和全反式结构的聚合物可以结晶，如反式聚丁二烯容易结晶，反式聚合物的结晶能力大于顺式的；聚醋酸乙烯酯不能结晶，水解物聚乙烯醇结晶，归结于羟基体积小和有极性共聚物的结晶能力：无规共聚破坏了链的规整性，结晶能力降低，甚至不能结晶；如果两种共聚单元的聚合物有相同类型的结晶结构，可结晶；如果两种均聚物有不同结晶结构，组分多的可以结晶，组份少的作为缺陷存在于组份多的结晶中；当两组份两相近时，结晶能力大大下降，甚至不结晶，如乙丙共聚物；嵌段共聚物的各嵌段基本保持相对独立性，

13、各嵌段可以结晶形成相应的晶区；如乙烯丙烯嵌段共聚物，形成聚乙烯结晶和聚丙烯结晶；聚酯聚丁二烯聚酯嵌段共聚物，聚酯可以结晶形成物理交联点，使共聚物称为热塑性弹性体其他因素：链柔顺性降低，结晶能力下降；高柔顺性的PE结晶很快，主链含有苯环的PET，柔顺性降低，结晶能力减弱，快冷时甚至来不及结晶；主链上苯环密度更大的PC，链柔顺性更差，通常情况下不能结晶；支链使链规整性和对称性降低，结晶能力下降、LDPE<HDPE；交联限制链的活动性，轻度时结晶能力下降，高度时不能结晶；分子间力使链柔顺性降低，影响结晶能力。分子间形成氢键，有利于结晶结构的稳定4、讨论结晶高分子的结晶速度影响因素？（1）分子结

14、构是决定结晶速度的根本因素：链结构简单、对称性高、规整性好、取代基空间位阻小、链柔顺性大，结晶速度快；如聚乙烯、聚四氟乙烯结晶很快，等规聚丙烯结晶比聚乙烯慢，全同聚苯乙烯更慢（2）分子量对结晶速度由显著的影响：分子量低结晶快（3）杂质存在对结晶过程有很大的影响：有些阻碍结晶，有些促进结晶，起到晶核的作用，通常称为成核剂.加入成核剂可使结晶速度大大加快，球晶变小.成核剂已广泛地在工业生产中得到应用；有些溶剂也促进结晶5、描述结晶度与高分子材料性能的关系？非晶区处于橡胶态时，高聚物的模量、硬度随结晶度增加而提高。在玻璃化温度以下，结晶度增加，分子链排列紧密，受到冲击时，分子链活动余地少，脆性增大，

15、冲击强度降低，拉伸强度下降。在玻璃化温度以上，结晶度增加，分子间的相互作用力增加，拉伸强度提高，断裂伸长率降低。结晶度提高，密度提高。作为塑料使用，非晶或结晶度低的高聚物，最高使用温度是玻璃化温度。结晶度达到40以上，由于结晶对链段运动的限制，最高使用温度接近熔点。结晶度提高，耐溶剂性提高6、高分子链结构对熔点有何影响？取代基越大，主链内旋转位阻越大，分子链柔顺性降低，熔点提高；侧链的长度增加时，影响链间的紧密堆积，熔点降低。聚酰胺熔点与碳原子奇、偶数有关，偶数的比奇数的高，偶数形成的氢键多。主链含苯环或其他刚性结构的高聚物具有高的熔点。二烯类聚合物熔点较低，其顺式的熔点比反式的低。随着共聚单

16、元浓度增加，熔点降低。等规度高熔点高。线性PE>支化PE。7、取向对高分子材料性能有何影响？未取向高分子材料为各向同性，取向的为各向异性，取向使高分子材料的力学性能、光学性能和热性能发生明显的改变，取向通常使材料的Tg、密度和结晶度提高，可以提高材料的使用温度。8、测定结晶高分子熔点的方法？（1）膨胀计法比容随温度的变化，（2）热分析法（DSC、DTA）结晶熔融过程的吸热效应、温度变化，（3）偏光显微镜等直接观察晶体的熔融9、拉伸对高聚物熔点有何影响？对于结晶高聚物，拉伸能使高聚物结晶，提高结晶度，同时提高熔点10、为何PET矿泉水瓶口为透明，而PET饮料瓶口为乳白色？ PET矿泉水瓶口

17、由于结晶度低而为透明，PET饮料瓶口因结晶度高而为乳白色。11、为何PET矿泉水瓶不能装高温水，而涤纶衣服耐热水洗涤？PET矿泉水瓶结晶度低，其Tg低于100水，装高温水变形；涤纶衣服耐热水洗涤由于拉伸导致结晶度、耐热性提高。第三章 高分子的溶液性质1、 何谓溶胀与溶解？试从分子运动的观点说明线型高分子与交联高分子溶胀的最后结果是什么？答：溶剂小分子先渗透、扩散到大分子之间，削弱大分子间相互作用力，使体积膨胀，称为溶胀。随着溶剂分子的不断渗入，聚合物体积不断胀大，使链段得以运动，在通过链段的协调运动而达到整条大分子的运动，使大分子逐渐分散到溶剂中，成为热力学稳定的均匀体系即真溶液，称为溶解。线

18、性高分子先溶胀后溶解，交联高分子只能溶胀不能溶解。线性高分子溶胀后可通过链段的协调运动而达到整条大分子的运动，使分子链逐渐分散到溶剂中，形成真溶液。交联聚合物分子链之间有化学键联结，形成三维网状结构，使得分子链无法分离，因此不能溶解。2、 何谓溶度参数？高聚物的溶度参数如何测定？ 答：溶度参数（）定义为内聚能密度的平方根 ，是反映分子间相互作用力大小的一个参数。由实验测定高聚物的溶度参数，常用稀溶液粘度法或测定交联网溶胀度的方法。粘度法：用若干种溶度参数不同的溶剂，分别测定高聚物在这些溶剂中的极性粘数，极性粘数极大值所对应的溶剂的溶度参数作为高聚物的溶度参数。交联聚合物溶胀度法：用若干种溶度参

19、数不同的溶剂溶胀高聚物，取平衡溶胀度最大的溶剂的溶度参数为聚合物的溶度参数。 3、 试说明各类高聚物其溶解过程有何特征：a. 非晶态高聚物；先溶胀后溶解b. 非极性晶态高聚物；先熔融后溶解答:非极性晶体聚合物与溶剂的相互作用较弱，没有足够的能量破坏晶格，只能起到微小的溶胀作用，只有升温到其熔点附近，转变为非晶体结构才能溶解。 c. 极性晶态高聚物；答:极性晶体聚合物的非晶部分与极性溶剂会发生强烈的相互作用，放出大量的热量，从而破坏晶格，促使聚合物溶解。d. 低交联度的高聚物。 有限溶胀4、 说明溶剂选择的原则？（1）“极性相近”原则 就是极性高聚物溶于极性溶剂，非极性高聚物溶于非极性溶剂。溶质

20、与溶剂的极性越相近，二者越易互溶；例如： PS苯、乙苯，聚乙烯醇水、乙醇。 缺点：没有说明具体极性基团间的相互作用；（2）溶剂化原则极性溶剂分子与聚合物的极性基团间产生溶剂化作用，有利于聚合物溶解。广义酸性（电子接受体，即亲电体）越强的聚合物易于溶解于广义碱性（电子给予体，亲核体）越强的溶剂；（3）溶度参数相近原则此原则只适用非极性聚合物。聚合物的溶度参数与溶剂的溶度参数相等或相近是，溶解才容易进行。一般当½d1d2÷>1.72.0时，高聚物就不溶。5、 什么是q溶剂？答：高分子溶液的q状态是一个重要的参考状态。定义：当一定温度下高分子-溶剂相互作用参数 ，致使“超额

21、化学位变化” 。这种溶液状态称q状态，该温度称q温度，该溶剂称q溶剂。从大分子链段与溶剂分子相互作用来看，此时溶剂-溶剂、链段-链段、链段-溶剂间的相互作用相等，排斥体积为零，大分子与溶剂分子可以自由渗透，大分子链呈现自然卷曲状态，即处于无扰状态中。6、 哈金斯参数的物理意义？它与溶液性质和温度有何关系？答:Huggins参数定义为，反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化，也称为高分子溶剂相互作用参数。 高分子溶剂间作用力大时，值较小，反映了溶剂化能力强 。当时， 其热力学性质与理想溶液没有偏差。当 时， <0 >0 此时由于链段-溶剂间相互作用大于溶剂-溶剂、链段-链段相互作用而

22、使大分子链舒展，排斥体积增大，高分子溶液比理想溶液更易于溶解。称此时的溶剂为良溶剂，T高出温度越多，溶剂性能越良。当时， <0 此时大分子链段间彼此吸引力大，高分子溶解性能变差。称此时的溶剂为不良溶剂。第四章 高聚物的松弛与转变1、 解释名词、概念：（1）聚合物的转变：高聚物通过分子运动表现出不同物理状态或宏观性能，由于温度改变了高聚物在外场作用下的分子运动模式，使其物理和力学性能发生了显著的变化，称为聚合物的转变。（2）聚合物的力学状态：聚合物在不同的温度下，采取不同的分子运动方式，使聚合物在宏观上具有不同的力学性能而呈现不同的力学状态。线型非晶态高聚物随温度变化出现三种力学状态：玻璃

23、态、高弹态、粘流态。（3）高分子运动的时温等效原理：升高温度与延长时间对分子运动是等效的，对聚合物的粘弹行为也是等效的。（4）玻璃化转变：无定形聚合物（包括非晶态聚合物和晶态聚合物中的非晶部分）玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它对应于链段运动的“冻结”和“解冻”以及分子链构象的变化。玻璃化转变不是真正的二级相变，而是一个松弛过程。（5）假塑性流体：假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。其本构方程为r=Dn (n<1)，r是剪切应力，是粘度的度量，D是切变速率。（6）WLF方程：室温等效原理中，时间移动因子与温度和参考温度的关系式，即 ，它反映

24、的是高分子链段运动特有的温度依赖关系。：2、 聚合物分子运动有哪些特点？答：（1）高分子运动单元的多重性如侧基、连节、链段、整个分子链，运动单元的转变依赖于外部条件。最基本的运动单元是链段，链段运动对应着聚合物的玻璃化转变（Tg）。整条大分子链是通过各链段的运动实现的。（2）高分子运动的时间依赖性（松弛行为）（3）高分子运动的温度依赖性随着温度由低到高的变化，高聚物分子中的不同运动单元被激发，使高聚物呈现不同的力学状态：玻璃态（链段运动被冻结）、高弹态（链段可以运动）、粘流态（整链可以运动）。3、 试从分子运动的观点说明非晶、结晶、交联高聚物的温度形变曲线的几种力学状态和转变（并非全由力学三态

25、）。非晶:玻璃态橡胶态粘流态结晶(三种情况):玻璃态熔融态(高弹态)粘流态交联:玻璃态橡胶态（1）线型非晶态高聚物的力学状态 1区：玻璃态（刚硬的玻璃体，链段运动被冻结，只有键角、键长变化）；2区：玻璃态高弹态转变区（链段开始运动，松弛明显）；3区：高弹态（柔软的固体，链段运动，整链因缠结而不动）；4区：高弹态粘流态转变区（开始解缠结，松弛明显）；5区：粘流态（整链运动，分子流动，不可逆形变）。（2）结晶高聚物的力学状态部分结晶高聚物的非晶区也能发生玻璃化转变，但晶区阻碍链段的运动，并阻碍整链运动；若结晶度不高，有玻璃化转变；若结晶度高（>40%），无玻璃化转变。若分子量很高，使Tf &

26、gt; Tm，则当T > Tm之后，进入高弹态，然后才进入粘流态。 结晶性高聚物由熔融状态下骤冷能生成非晶态高聚物；再次升温超过Tg时，可再次结晶，出现形变变大后又变小的现象。（3）体型高聚物的力学状态（热固性材料）只有玻璃态和高弹态，与交联密度相关（交联点之间的分子链长）；热固性塑料：交联密度大，Tg高；交联密度过大，看不出Tg；橡胶：交联密度小，Tg低；4、 何谓玻璃化温度，试讨论影响高聚物的玻璃化温度的结构因素。答:玻璃化温度是指链段运动随温度的降低被冻结或链段运动随温度升高被激发的温度。 有利于链段运动的因素降低Tg；不利于链段运动的因素升高Tg；影响玻璃化温度的结构因素(注：答

27、案来自高分子基础，两门课都适用)（i）聚合物的结构：Tg是链段运动刚被冻结的温度，而链段运动是通过主链单键的内旋转来实现，因此Tg与高分子链的柔顺性相关，柔顺性好，Tg低，柔顺性差，Tg高。 具体表现如下：a主链结构： 主链由饱和单键所组成的聚合物，如-C-C-，-C-N-，-C-O-，-Si-O-等，柔顺性较好，一般Tg不高；主链中引入孤立双键，可提高分子链的柔顺性，使Tg降低；主链中引入共轭双键、芳环或芳杂环，可提高分子链的刚性，Tg升高。b. 侧基或侧链： 侧基的极性越强，数目越多，Tg越高；刚性侧基的体积越大，分子链的柔顺性越差，Tg越高；柔性侧链越长，分子链柔顺性越好，Tg越低；对称

28、双取代，可提高分子链柔顺性，Tg下降。c. 分子量： 当分子量较低时，MW，Tg；当分子量足够大时，分子量与Tg无关。d. 化学交联： 交联度，分子链运动受约束的程度，分子链柔顺性，Tg。（ii）共聚、共混与增塑共聚（二元共聚物）：无规共聚物只有一个Tg，介于共聚单体各自均聚物的Tg之间，并可通过共聚物组成来连续改变共聚物的Tg。嵌段共聚物和接枝共聚物：若两组分相容只表现出一Tg，若两组分不相容，表现两Tg。 共混： 两组分相容：均相体系，只有一个Tg，介于两组分Tg之间； 两组分不相容：出现相分离，具有两个Tg，其值分别接近两组分Tg； 两组分部分相容：相容性愈好，共混物的两个Tg愈接近。增

29、塑： 加入适宜的增塑剂可降低聚合物的Tg。5、 不同方法测得的Tg值可以互相比较吗?为什么?答：不可以。玻璃化温度对应链段的运动，具有温度和时间依赖性。玻璃化转变没有达到真正的热力学平衡，Tg强烈地依赖于加热速度和测试方法。例如，提高升温、降温速率将使得测量得到的Tg值升高；用动态力学测量的玻璃化温度Tg通常要比静态的膨胀计数法测得的Tg高。6、 高聚物的结晶熔化过程与玻璃化转变过程有什么本质的不同？试从分子运动的角度进行分析。答：聚合物的结晶熔化过程是随着温度的升高，聚合物晶区的规整结构遭受破坏的过程。结晶融化过程是相变过程。聚合物的玻璃化转变过程是随温度升高，分子链中链段运动开始，由此会导

30、致一系列性质的突变，玻璃化转变是松弛过程。因此，分子链的柔性越好，链段开始运动所需要的能量越低，其玻璃化温度就越低。7、 将聚丙烯从熔融态快速冷却到室温，然后测试这种试样的温度形变曲线，估计会出现什么样的形状？答：8、 为什么PMMA的高弹平台的温度区间范围比PS的宽？答：PMMA和PS的Tg差不多，都是100左右。(这是因为PMMA的侧基极性较PS大，应使Tg增加，但PMMA侧基柔性比PS大，侧基比PS小，所以应使Tg减少，这两个因素互相抵消，故Tg差不多)。 但对于Tf来说，要使高聚物发生流动，分子与分子间的相对位置要发生显著变化。因此分子间作用力的因素很重要。PMMA极性大，分子间作用力

31、，Tf就高，而PS分子间作用力小，Tf就低。9、 请说明为什么增塑更有利于降低玻璃化温度，而共聚对熔点的影响更大？答：增塑剂分子插入到聚合物分子链之间，削弱了聚合物分子链间的引力，同时，增塑剂分子小，活动能力强，可提供链段运动的空间，因此Tg下降。(同时流动温度Tf也会降低)。共聚使得高聚物规整性变差，结晶困难，结晶度较低，熔点减低。通常，共聚作用在降低熔点方面比增塑作用更为有效，而增塑作用在降低玻璃化温度方面比共聚作用更为有效。10、玻璃化转变的自由体积理论的内容是什么？玻璃化转变时聚合物的自由体积分数是多少？答：自由体积理论认为玻璃化温度以下，自由体积被冻结，没有足够的空间供分子链段运动，

32、所以链段运动也被冻结； 在玻璃化温度以上，自由体积开始解冻而膨胀，为链段运动提供了必要的自由空间。同时，分子热运动也为链段运动提供了足够的能量。 玻璃化转变时聚合物的自由体积分数为2.5%。第五章 高聚物熔体的流变性1、 高聚物的流动机理是什么？试说明相对分子质量对于玻璃化温度和流动温度的影响趋势。答：流动机理：低分子物质：分子通过分子间的孔穴相继向某一 方向移动（外力作用方向），形成液体宏观流动现象高分子的流动：（不是简单的整条分子链的跃迁）是通过链段的相继跃迁来实现，即通过链段的逐步位移完成整条大分子链的位移。形象地说,这种流动类似于蚯蚓的蠕动。分子量的大小对黏流温度的影响要比对玻璃化转变

33、温度的影响更为明显。玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。分子量对玻璃化转变温度的影响归结为端基效应，只有在分子量很小，链端基含量较多，对体系自由体积贡献较大时，分子量对Tg才有影响。当分子量足够大后，Tg与分子量关系不大，趋于一极限值。黏流温度是整个高分子链相对于其他链发生移动的温度，通过分子链段的协同运动来完成。分子量越大，为实现黏流运动所需协同运动的链段数越多，运动过程所需克服的摩擦阻力越大，则黏流温度越高。分子量较小时，为实现分子链移动所需协同运动的链段数减少，黏流温度下降。2、 利用热机械曲线测定聚合物的粘流温度Tf时，如果作用力的作用时间不同，试分析所得到的Tf值有无变化，为什

34、么？答：有变化；外力增大有利于链段沿外力方向移动，Tf降低，延长外力作用的时间也有助于高分子链产生粘性流动，增加外力作用的时间就相当于降低粘流温度。原因：能促进分子重心位移，降低Tf，如“冷流现象”。3、 聚合物熔体粘性流动的特征是什么？答：（1） 聚合物熔体流动时，外力作用发生粘性流动，同时表现出可逆的弹性形变。（2） 聚合物的流动并不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果。（3） 它的流变行为强烈地依赖于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等外界条件的影响。（4） 绝大数高分子成型加工都是粘流态下加工的，如挤出，注射，吹塑等。（5） 弹性形变

35、及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性。4、何谓聚合物熔体流动速率指数？它与熔体的粘度、分子量有什么关系？答：熔体流动速率指数（熔融指数MI）：在一定温度、负荷下，10分钟内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的熔体的重量（g）。MI与分子量的关系:与熔体的粘度关系：粘度越大，MI值越少（具体不知）第六章 聚合物的力学性能1、 说明下列概念：屈服、冷拉、脆性断裂、韧性断裂、应力集中、强迫高弹性、拉伸强度？屈服：在受到超过临界应力作用时，材料发生很大形变的现象。冷拉：玻璃态高分子在大应力作用下产生大形变的现象，升温后可回复。脆性断裂：在材料出现屈服之前发生的断裂韧性断裂：在材料出现屈服之后发生的断

36、裂应力集中：如果材料存在缺陷，受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化，使缺陷附近局部范围内的应力急剧地增加，远远超过应力平均值拉伸强度：是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。受迫高弹性：玻璃态高分子在大应力作用下由熵变导致的大形变，升温后可回复。2、 各种塑料的最高使用温度和最低使用温度是什么温度？为什么？答：各种塑料的最高使用温度是玻璃化温度，当温度升高到玻璃化转变温度以上时，便失去了塑料的性能，变成了橡胶；最低使用温度是脆化温度(会发生脆化断裂)3、 试画出下列实验曲线：（1） 不同温度下PMMA的应力应变曲线？（2） 不同应变速率的HDPE的应力应变曲线？4、 何谓拉伸弹性模量？物理意

37、义是什么？一种聚合物E=3G的条件是什么（E、G分别为拉伸、剪切弹性模量）？答：拉伸弹性模量:拉伸应力除以习用应变（）；物理意义：表示材料的硬度；E=3G的条件是：泊松比（）等于0.5，（）5、 聚合物屈服的形变机理是什么？答：高聚物材料在较大应力作用下发生塑性流动，链段开始沿外力方向取向，在此之后的形变将不能在除去外力后回复。6、聚合物拉伸的应力应变曲线有几种类型？相应的拉伸行为如何？答：如题3。第七章 高聚物的高弹性1、 高弹性的特点是什么？实质是什么？如何得到这一认识的？答：与一般的固体物质相比，橡胶类物质弹性的特征： 弹性形变大，可高达1000%；模量小；弹性模量随绝对温度的升高正比地

38、增加（与金属材料相反）；形变时有明显的热效应。当把橡胶试样快速拉伸（绝热过程）时，温度升高（放热）；回缩时，温度降低（吸热）。.泊松比约为0.5，橡胶发生形变时，体积几乎不变（其它材料则不同）。.未交联的橡胶，有可能发生不可逆形变。.高弹形变有松弛特性（与时间有关），作用力持续时间愈长，不可逆形变愈显著蠕变。 （注：为必答）实质是在外力作用下，分子链由卷曲变成伸展状态，在宏观上表现很大的形变。一旦外力除去，分子链又可从伸展构象逐步恢复为卷曲构象，宏观上表现为弹性回缩。2、 试用高弹形变的机理解释高弹性的特点？答：柔性分子链总是趋于卷曲状态，在外力作用下，它一方面沿外力舒展，另一方面受热运动作用

39、回缩。但这种回缩力与改变金属晶格原子距离所需的力相比，要小得多，因此橡胶的模量也就比金属小得多，而形变则当然要大得多。 温度越高，分子热运动愈剧烈，回缩力也就越大。所以，高弹模量随T升高而增大。与一般金属热胀冷缩相反。橡胶被拉伸时，熵值减少；同时，由于分子间的内摩擦放热及规则排列导致结晶放热。回缩时，熵增而吸热。橡胶内分子热运动的无序性和分子间相互作用，类似于液体中分子运动的情况，所以，即泊松比大。3、 交联橡胶弹性统计理论的根据是什么？写出由它得出的交联橡胶的状态方程，并说明状态方程的意义。4、 交联橡胶状态方程的物理意义是什么？如何应用？答：（3.4题答案）（1）交联橡胶弹性统计理论的根据

40、:几个假设“理想网络”假设:每个交联点由四个有效链组成,交联点是无规分布的高斯链假设:两个交联点之间的链-网链为高斯链,其末端距符合高斯分布,网链自由连接,不占体积这些高斯链组成的各向同性网络的构象总数是各个网链构象数目的乘积“仿射形变”假设:网络中的各交联点被固定在它们的平衡位置上,当橡胶试样变形时,这些交联点将以相同的比率变形所有分子链都形成网络,无自由链端泊松比=0.5,即橡胶体积不变（2）理想交联橡胶的状态方程： 状态方程也可写成： 式中，为样条所受的应力；G为材料的剪切膜量；为沿单轴拉伸方向的拉伸比，E为材料的拉伸模量；为橡胶的密度；R为气体常数；为网链分子量，为数均分子量。N为网链

41、数；k为Boltzmann常数；T为体系的温度 物理意义: 橡胶状态方程是描述轻度交联橡胶应力应变曲线的基本方程，它从分子运动角度推导出分子应变和形变、温度及网链数间的关系。5、 由橡胶高弹性热力学和橡胶状态方程解释下列问题：（1） 挂有一个固定重量物体的已拉伸的橡皮带，当温度升高时其长度减小；答：(, T­, l¯)（2） 交联程度不同的同一橡胶品种，它们的模量、拉伸强度、断裂伸长率不相等；答：(，)交联度不一样,就是N不一样；（3） 已被溶剂溶涨了的橡胶试样更符合理想橡胶理论方程。答：链段可自由运动,高分子链更符合高斯分布。6、 某种硫化的天然橡胶，已知其网链平均分子量

42、为10000，其密度为1g/cm3，问在298oK时，拉伸一倍需要多大的张力？答：拉伸一倍时，=1000 kg m-3应力 ；模量 （请自己算）第八章 高聚物的粘弹性1. 说明下列概念：熵弹性、粘弹性、蠕变、应力松弛、滞后现象、力学内耗、力学松弛、时温等效原理A. 熵弹性：拉伸或回缩，内能变化为零，仅仅导致熵变-高弹形变。B. 粘弹性：高分子材料的性质介于理想弹性固体和理想粘性液体之间，是弹性形变和粘性形变的结合，故称为粘弹性。C. 蠕变：在较小的恒定应力作用下，形变随时间增长而逐渐增加的现象。D. 应力松弛：使一髙弹体迅速产生一形变，此时物体内产生一定的应力，保持这一形变，应力随时间衰减的现

43、象。E. 滞后现象：当聚合物所受的应力为时间的函数时，应力与应变的关系就会出现滞后，即应变随时间的变化一直跟不上应力随时间的变化。F. 力学内耗：对于高聚物，由于应力和应变间存在着相位差，当上一次形变还未来得及恢复时，又施加了下一次应力，以致总有部分弹性储能没有机会释放。若不断如此循环下去，这部分储能就被消耗在体系的内摩擦上，并转化成热而放出。这种由于力学滞后而使机械功转换成热的现象，称为力学损耗或内耗。G. 力学松弛：力学响应与作用力时间密切相关的形象。H. 时温等效原理：由聚合物的力学行为强烈地依赖于时间和温度，在较低温度时，分子运动所需的较长，对外力的响应慢，需较长时间才能达到宏观某一物

44、理量；若升高温度，分子运动加速，分子运动所需的减小，在较短的时间内，就可以在宏观上观察到力学相应。在某种程度上，升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的。2. 什么是蠕变现象和应力松弛现象？其松弛的本质是什么？这些现象对高聚物的使用性能有什么利弊？A. 蠕变现象：在较小的恒定应力作用下，形变随时间增长而逐渐增加的现象。B. 应力松弛：使一髙弹体迅速产生一形变，此时物体内产生一定的应力，保持这一形变，应力随时间衰减的现象。C. 本质：链段顺着外力方向运动以减少或消除内应力。D. 利：做密封材料。弊：尺寸不稳定，弹性容易丧失。3. 若分别对高聚物（线性的和交联的）施加较长时间的恒定应力，将产生一大

45、形变（蠕变），分别讨论：（1） 它可能包含有那几种形变，为什么？普弹性变（由单键内旋转引起，键长、角的变化）、高弹性变（链段伸展引起）、粘性流动（不可逆形变，大分子间滑移引起）。（2） 怎样鉴定这几种形变？实验测定蠕变曲线，由形变瞬时恢复、一段时间恢复、不可恢复从而得以区分。4. 交联橡胶在动态应力应变行为中出现滞后和力学损耗现象，是典型的动态粘弹性力学行为，试说明：（1） 回缩时的应变大于拉伸时的应变的原因；这是应变滞后现象，当聚合物所受的应力为时间的函数时，应力与应变的关系就会出现滞后，即应变随时间的变化一直跟不上应力随时间的变化。链段运动时受到内摩擦力作用，当外力变化时，链段的运动跟不上

46、外力的变化，导致形变落后于应力。（2） 拉伸、回缩曲线以及滞后圈所包围面积的物理意义；外力对体系做功拉伸曲线下面积；体系对外做功回缩曲线下面积，二者之差损耗功（即滞后圈的面积）。（3） 举例说明力学损耗在实际中的应用，并阐明力学损耗大小与频率及温度的关系？减震吸收，减少噪音。力学损耗在玻璃化温度附近最大，在某个频率下最大。1. ，小，损耗功（键角、键长运动）。2. 过渡区：链段开始运动，体系粘度大，摩擦力，所以：损耗功。3. 髙弹区：虽然大，但链段运动自由，所以：。4. 粘流态：分子间相互滑移，回缩功，所以：。1. 很低，聚合物表现出橡胶髙弹性。2. 很高，聚合物表现出玻璃态的力学性质。3.

47、中间频率， 和 出现极大值，粘弹区。5. 某高聚物的蠕变行为可近似用下式表示：e（t）e（1e-t/t）若已知平衡应变值为600，而应变开始半小时后可达到300，试求：（1） 高聚物蠕变的推迟时间t；这个自己代公式计算吧。（2） 应变量达到400时需要的时间t。这个自己代公式计算吧。6. 写出麦克斯韦尔模型、开尔文模型的运动方程。这两种模型可以模拟什么样的聚合物的何种力学松弛行为？ ,置于恒定的应变下，考察应力松弛（非交联髙聚物）; 用来模拟髙聚物的动态力学行为。，将该模型应用于蠕变。不能模拟应力松弛，也不能模拟交联髙聚物的蠕变7. 说明时温等效原理在研究聚合物力学性能中的作用。1. 升高温度

48、与延长观察时间对分子运动是等效的。2. 当聚合物对外力的响应较慢时，需较长时间才能达到宏观某一物理量，这时可以适当升高温度，缩短观测时间。3. 当聚合物对外力的响应很快时，不利于观察，这时可以适当降低温度，使聚合物对外力的响应减缓，可以在较长时间更好的观测。8. 说明利用动态力学试验方法研究聚合物多重转变的基本原理。(损耗角正切)A. ，小，损耗功（键角、键长运动）。B. 过渡区：链段开始运动，体系粘度大，摩擦力，所以：损耗功。C. 髙弹区：虽然大，但链段运动自由，所以：。D. 粘流态：分子间相互滑移，回缩功，所以：。在交变应力作用下，通过测定内耗的变化可研究聚合物多重转变温度。高分子材料部分

49、1有哪几种主要的通用塑料？写出4种通用塑料的名称？答：热塑性塑料、热固性塑料。前者有聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚氯乙烯（PVC）聚苯乙烯（PS）后者如酚醛、环氧、不饱和聚酯以及氨基树脂等2通用塑料与工程塑料的主要区别是什么？答：通用塑料是指产量大、用途广、成型性能好、价格较廉的常用塑料。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。制成的产品有塑料薄膜、管材、编织袋及塑料日用品等。通用塑料的产量和用量占全部塑料的80%以上。工程塑料是指满足工业零件使用的塑料。相对来说，它们产量较大，应用范围较广。主要有ABS、聚碳酸酯、尼龙、聚甲醛、改性聚苯醚热塑性聚酯等。制品有电视机壳、塑料齿轮、光学材料、密封

50、垫等。还有一种就是特种工程塑料，它除具有工程塑料的特性外，其综合性能更高，长期使用温度在150以上。还具有特殊的功能和特殊的用途。主要应用于高技术工业，如原子能、火箭、卫星、航天、汽车、电子和运动器材等方面的结构材料。常用的特种工程塑料有氟塑料、硅树脂、聚酰亚胺、聚醚醚酮、液晶聚合物等。3LDPE与HDPE在制备方法、结构及性能上的差异？答：低密度聚乙烯（LDPE）：高温高压法高密度聚乙烯（HDPE）：低温低压法LDPE：2030个侧甲基/1000个主链C HDPE：5个侧甲基/1000个主链CLDPE含有更多的支链（乙基、丁基或更长的支链）密度降低，结晶度降低，变软，透明度增加(链转移反应所

51、致)。4塑料有几种主要的加工方法？答：注射、挤出、吹塑、压制等工艺5热塑性塑料与热固性塑料的分子结构上区别是什么？加工工艺的区别？答：通用热塑性塑料：可溶可熔，可反复加工成型。综合性能较好、力学性能一般、产量大、应用范围广、价格低廉，但刚性、耐热性、尺寸稳定性较差。如PE、PP、PS、PVC等通用热固性塑料：不溶不熔，不可反复加工成型。刚性、耐热性以及尺寸稳定性较好。但成型工艺复杂、加工较难。如酚醛、环氧、不饱和聚酯以及氨基树脂等6环氧树脂是如何固化的？答：其固化体系主要包括：环氧树脂、固化剂、稀释剂、增塑剂、增韧剂、填充剂等。环氧树脂本身是热塑性线性结构，不能直接使用。固化剂分为反应型固化剂

52、（含活泼H，如多元伯胺、多元酸、多元硫醇、多元酚等）和催化型固化剂（引发分子中环氧基按离子聚合历程进行固化反应，如叔胺、三氟化硼等）7聚氯乙烯加工时为什么必须加入增塑剂和热稳定剂？答：热稳定性较差加稳定剂（铅化合物、马来酸等）；PVC熔体的粘度较大，要适当添加增塑剂（常用邻苯二甲酸酯类）；8不饱和聚酯如何固化？答：一般是在引发剂作用下使不饱和聚酯与烯类交联单体进行自由基聚合，生成不溶不熔的体型结构。交联剂（烯类单体）既是交联剂，又是溶剂； 要求：高沸点、低粘度、能溶解树脂，并能与树脂共聚成均匀的共聚物 苯乙烯为用量最大的一种交联剂引发剂一般为有机过氧化物 常用的：BPO、过氧化叔丁基、异丙苯过

53、氧化氢等9写出3种工程塑料的名称？答：聚酰胺PA 聚碳酸酯PC 聚甲醛POM 聚苯醚（PPO）10尼龙6和尼龙66是怎样合成的？答：尼龙66：由二元胺和二元酸缩聚而得：nHOOC(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2HO-OC(CH2)4COHN(CH2)6NHn-H+(2n-1)H2O尼龙6：由-氨基酸缩聚或由己内酰胺开环聚合而得。11芳香族的聚酰胺为什么比脂肪族的性能好？答：超高强度（强度最高的合成纤维）、超高模量、耐高温（Tg=410、Tf=450）、耐腐蚀、阻燃、耐疲劳、尺寸稳定性好等一系列优异的特点12PC与PET分子结构的区别是什么？答：PC指分子主链中含有 链节的线性高

54、聚物；R可以为脂肪族、脂环族、芳香族PET Ø刚性的苯环、极性酯基、柔性脂肪烃基大分子链刚硬，又有一定的柔性；Ø支化程度很低，分子结构规整，结晶度可达40%，但结晶速度慢，且结晶温度高；13什么是特种工程塑料，举例说明？答：聚酰亚胺（PI）聚芳酯（U-polymer）聚苯硫醚（PPS）聚砜（PSF）（聚醚砜、聚芳砜） 聚醚醚酮（PEEK） 聚苯并咪唑（PBI） 氟塑料14聚四氟乙烯的分子结构？为什么特别耐腐蚀？为什么具有不粘性？Ø 答：白色蜡状固体或粉体，密度2.142.2g/cm3，是塑料中密度最大的品种；Ø PTFE侧基全部为氟原子Ø“塑料

55、王”：防腐、摩擦、绝缘、防粘采用Ø分子链规整性和对称性极好，且为线性结构，几乎没有支链结晶性聚合物（5575%）；Ø 氟原子对主链产生屏蔽作用，且C-F键的健能较高具有非常好的耐腐蚀性能和耐热 性；Ø 氟原子完全对称非极性聚合物，具有优异的介电性能和电绝缘性能；Ø 整个分子对称排列，非极性大分子之间及与其他物质分子间吸引力很小表面 自由能很低，具有高度的不黏附性和极低的摩擦系数；Ø 极佳的耐化学药品性，是所有塑料中最好的（对沸腾的王水都稳定）Ø 极佳的耐候性（10年以上），0.1mmPTFE薄膜在外暴露6年，外观和力学性能均无变化。15天然橡胶的分子结构？人工能合成出天然橡胶吗？答：主要成分橡胶烃是顺式-1,4-聚异戊二烯的线性高聚物顺式n为500010000，相对分子量在3万3000万之间，常温下是无定形高弹性物质。反式 反式-1,4-聚异戊二烯也称杜仲胶，分子链有序性（后面还要讨论），易于结晶，通常温度下为硬质固体。能16写出3种通用合成橡胶的的名称？答：丁苯橡胶（SBR）顺丁橡胶（BR）异戊橡胶（IR）氯丁橡胶（CR）乙丙橡胶（EPM）17写出3种特种合成橡胶的的名称？答：丁腈橡胶（NBR）硅橡胶（SiR）氟橡胶（FPM）聚氨酯橡胶（PU）18橡胶为什么要硫化？硫化的原理是什么？答：胶料在一