高分子材料加工基础思考题答案

复习思考题一、高分子的基本概念、高分子的结构一.名词解释链段：从高分子链中划分出来能够独立运动的最小单元。柔顺性：大部分高分子链具有卷曲成不规则的无规线团状的倾向。高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能。高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。.单键的内旋转是使高分子链具有柔顺性的根本原因。均聚物：由一种单体聚合而成的高聚物。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。共聚物：由两种或两种以上单体聚合而成的高聚物。如丁苯橡胶、酚醛树脂、乙丙橡胶等。近程结构:高分子链的化学组成,单体单元的键接方式,高分子的构型,高分子链的键合形状远程结构:高分子链的远程结构主要是指单个高分子的大小及高分子在空间所存在的各种形态。分为高分子的大小（分子量及分子量分布）和高分子链的柔顺性取向：在外力场作用下，分子链或链段沿外力作用方向做有序排列的现象。取向态结构：由于大分子链的取向而形成的聚集态结构。聚集态结构：高分子链之间的排列和堆砌结构，也称为超分子结构。构象：分子链中由单键内旋转所形成的原子（或基团）在空间的几何排列图像。构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。二.问答题1.高分子有何特征?分子量很高或分子链很长——这是高分子化合物最根本的特点；高分子是由很大数目的结构单元通过共价键相连接而成的；（均聚物、共聚物）高分子的结构具有不均一性（多分散性）；大多数高分子的分子链具有一定的柔顺性。2.试分析线型、支链型、交联型高分子的结构和性能特点?线型:整条高分子犹如一条又细又长的线，大分子既可卷曲成团，也可舒展成直线，这取决于高分子链本身的柔性及所处的外部条件。通常各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。特点：既可溶解又可熔融，易于加工成型。支链型:链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。其主链上带有长短不一的支链，支链的形状有星型、梳型、无规支链型等几种。特点：与线形大分子相比，带短支链的高聚物更易溶解和熔融，且机械强度低。此外，支链型高聚物大分子上有叔碳原子，其反应活性高，所以热稳定性差，易老化变硬变脆。交联型:高分子链之间通过支链或某种化学键相键接，形成的三维网状大分子。热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。.特点：若分子间形成网状结构，则整个高聚物可看成一个大分子，既不溶解也不熔融，只能熔胀。随着分子间交联程度的增加，材料的弹性降低，但机械强度和硬度都增加。3.以丁二烯和苯乙烯共聚物为例，说明单体共聚方式对高聚物性能的影响。1)75%的丁二烯和25%的苯乙烯无规共聚，共聚物具有良好的弹性，是丁苯橡胶；2)20%的丁二烯和80%的苯乙烯接枝共聚，共聚物是韧性很好的耐冲击PS塑料；3)若苯乙烯与丁二烯进行嵌段共聚生成S-B-S三嵌段共聚物，其分子链中段是聚丁二烯，两端是聚苯乙烯链段，则为热塑性弹性体。4.说明下列各组高分子链柔顺性的差别并说明原因.1)PE>PP>PS按取代基体积2)PP>PVC>PAN按取代积极性大3)氯丁橡胶>PP>PVC4)BR>SBR>NR主链含非共轭双键5.什么叫结晶度?结晶度的大小对高聚物性能有哪些影响?结晶度：—聚合物中结晶部分所占的质量分数或体积分数。影响：力学性能：模量↑；硬度↑；伸长率↓；冲击强度↓；拉伸强度—（非晶区处于高弹态）↑；.力学性能也与结晶形态有关球晶尺度↑：伸长率↓；冲击强度↓；模量↓；.其它性能：耐热性能↑；耐溶剂性↑；溶解性能↓；抗气透性↑；密度↑；光学透明性↓6.取向方式有哪些?对材料的力学性能各产生哪些影响?方式：无定形高聚物，结晶高聚物。影响：性能变化：取向前-各向同性；取向后-各向异性◆一般情况下，材料的力学性能（拉伸强度、弯曲强度等）在取向方向上显著增强，而在垂直于取向方向上则有所下降；◆结晶聚合物，取向后材料的密度和结晶度都会增大，使材料的使用温度得到提高；◆由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别，取向后的材料还会出现双折射现象。二、高聚物的分子运动和热转变一.名词解释松弛时间：松弛时间t:形变量恢复到原长度的1/e时所需的时间；普弹性：大应力作用下材料分子中键长键角变化引起的小形变，形变瞬时完成，除去外力后，形变立即恢复的特性。所产生的形变称为普弹形变。高弹性：小应力作用下由于高分子链段运动而产生很大的可逆形变的性质。所产生的形变称为高弹形变。强迫高弹性：强迫高弹形变是指Tb-Tg时的高聚物的形变这时为玻璃态高聚物，其在大外力作用下发生形变。玻璃化转变温度：◆指非晶态高聚物从玻璃态到高弹态的转变。转变区对应的温度称为玻璃化温度，通常以Tg表示。粘流温度：指非晶态高聚物从高弹态到粘流态的转变，转变区对应的温度成为粘流温度。二.问答题1.高分子热运动的特点？分子运动的多样性，分子运动具有时间依赖性，◆分子运动具有温度依赖性2.画出非结晶性高聚物的热机械曲线（温度-形变曲线），并从分子运动的角度对曲线各阶段特征加以解释。3.画出结晶性高聚物的温度-形变曲线，并画图表示曲线形状与结晶度高低、分子量大小的关系。4.画出交联高聚物的温度-形变曲线，并画图表示出交联度高低对曲线形状的影响。5.试述影响高聚物玻璃化转变温度的因素。答：化学结构的影响：交联度的影响：增塑剂的影响，共聚共混的影响，作用力的影响，外力作用频率和升温速率的影响。6.影响结晶高聚物Tm的因素有哪些？答：1分子结构对Tm的影响，①分子间作用力，②分子链柔性的影响，③分子链的对称性和规整性④主链结构的组成，2结晶温度对熔点的影响，3拉伸对高聚物熔点的影响，4杂志的影响7.在选择高分子材料时，Tg有何参考价值？◆工艺意义◆是非晶热塑性塑料(如PS,PMMA和硬质PVC等)的使用。温度的上限◆是非晶性橡胶(如NR天然橡胶,BSRRubber丁苯橡胶等)使用温度的下限◆学术意义◆聚合物分子链柔性◆表征高聚物的特征指标三、高聚物的弹性和力学松弛现象一名词解释力学松弛：高聚物