高分子物理试卷

一、名词解释（5x2=10）e温度链段银纹内聚能密度应力松弛e温度：在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中，其分子链段间的相互吸引力与溶剂化以及排斥体积效应所表现出的相斥力相等，无远程相互作用，高分子处于无扰状态，排斥体积为0，该溶液的行为符合理想溶液行为，此时溶剂的过量化学位为0，溶液为e溶液，此时的温度称为e温度。链段:把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。银纹：聚合物在张应力的作用下，在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性形变和取向，以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象。内聚能密度：定义克服分子间作用力，1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度，表征分子间作用力的强弱。应力松弛：在恒定温度和形变标尺不变的情况下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。二•选择题：（10x2=20）1•聚合物在溶液中通常呈（C）构象。A.锯齿形B.螺旋形C.无规线团D.梯形一般来说，（B）材料需要较高程度的取向。A.塑料B.纤维C.橡胶D.粘合剂3•测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法：（B）。A.气相渗透法B.光散射法C.渗透压法D.端基滴定法4•当一个聚合物稀溶液从e温度上升10°C时，其哈金斯参数：（A）A.小于1/2B.大于1/2C.大于零D.小于零5•在聚合物结晶的过程中，有体积（B）的变化。A、膨胀B、收缩C、不变D、上述情况都有可能下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是（B）。A.提高支化度；B.提高结晶度；C.加入增塑剂；D.橡胶共混；.大多数聚合物流体属于（D） 。A.膨胀性流体B.膨胀性流体C.假塑性流体D.假塑性流体非晶态高聚物在（B）的温度下拉伸才可以产生强迫高弹性变。A、室温B、Tb-TgGTg以上D、Tm以上哪一个选项不可以判定聚合物溶解能力（A）。A、密度相近原则B、溶度参数相近原则C、哈金斯参数小于0.5D、溶剂化原则聚合物处于高弹态时，其分子运动的主要单元是（B）。A、键长B、链段C、键角D、整个分子三.填空题：（25x1=25）已知某高分子的分子量的多分散系数为1，那么其、 、 、的大小关系为（1） 。高聚物的粘弹性行为表现有（蠕变）、（应力松弛）和（滞后、内耗）。具有规则几何外形的聚合物晶体类型是（单晶），在很稀溶液中（缓慢）冷却才可以得到；在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”现象的晶体类型是（球晶）。对于平均分子量相同而分子量分布不同的同种聚合物，在低剪切速率时，分子量分布（8）的聚合物的剪切粘度大，而在高剪切速率下，分子量分布（9）的聚合物的剪切粘度大。橡胶弹性是（熵）弹性，弹性模量随温度的升高而（升高），在拉伸时（放）热。相对于脆性断裂，韧性断裂的断裂面较为（粗糙），断裂伸长率较（长），而且断裂之前存在（屈服）。根据时温等效原理，可以在较高温度下，较短时间内观察刀的力学松弛现象，也可以在（低）温度下，（长）时间内观察到。8、maxwell模型是有弹簧和粘壶（串）而成，他可以用来描述（线形）聚合物的（应力松弛）过程。9•凝胶色谱法（GPC）分离不同分子量的样品时，最先流出的是分子量（大）的部分，是依据（体积排除）机理进行分离的。10.液晶的晶型可以分为（近晶型）、（向列型）和（胆甾型）。四•排序题：（3x3=9）1．比较下列聚合物的柔顺性：PP，PE，PVC，PAN2•比较结晶难易程度：聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚己二酸乙二酯3、比较下列大分子链的玻璃化温度：聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯五•简答题（16）1•构型和构象有何区别？全同立构聚丙烯能否通过化学键（C-C单键）内旋转把''全同"变为''间同"，为什么？（5分）苯乙烯一丁二烯共聚物（6=16.5）不溶于戊烷（6=14.5）也不溶于乙酸乙酯（6=18.6）,但是可溶于以上两溶剂1：1的混合体系里，为什么？（6分）下图时两种平均分子量的同种聚合物的粘度－应变速率曲线，哪一条曲线代表分子量的的聚合物，为什么？（5分）六.在同一坐标系中分别画出下列聚合物的形变-温度曲线。（15）（1） 分子量大小不同的非结晶聚合物的聚合物的形变-温度曲线；（2） 结晶度分别为10％和80％的结晶聚合物的形变-温度曲线；（3） 交联度分别为5％和70％的交联聚合物形变-温度曲线。2005年高分子物理B卷标准答案及评分标准一、名词解释（每题3分，共15分）二•选择题：（每题2分，共20分）C2.B3.B4.A5.B6.B7.D8.B9.A10.B三•填空题：（每空1分，共25分）1.>>>蠕变应力松弛滞后现象内耗（写出其中三种即可）单晶缓慢球晶宽窄熵升高放粗糙长屈服7.低长串线性应力松弛大体积排除近晶型向列型胆甾型三•排序题：（每题3分，共9分）1.PE＞PP＞PVC＞PAN聚己二酸乙二酯＞聚对苯二甲酸乙二酯＞聚间苯二甲酸乙二酯聚碳酸酯＞聚甲基丙烯酸甲酯＞聚乙烯＞聚二甲基硅氧烷五•简答题（5+5+6,共16分）首先写两者区别，强调构象是由于单键内旋转而引起，而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列改变构象通过单键的内旋转即可达到，而改变构型需通过化学建的断裂与重组。（2分）不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化，必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象，不能改变构型。（3分）根据内聚能密度相近原则，当两者的溶度参数值相差小于1.7时，可以溶解，而差值大于2，一般都不溶解。（2分）而戊烷（6=14.5）和乙酸乙酯（6=18.6）的溶度参数与苯乙烯一丁二烯共聚物（6=16.5）的溶度参数值相差分别为2和2.1，相差较大，所以不能溶解.（2分）。当两种溶剂1：1的混后，混合溶剂的溶度参数为：（14.5+18.6）/2=16.55与苯乙烯—丁二烯共聚物（6=16.5）的溶度参数值相差仅为0.05，所以能够溶解在混合溶剂里。（2分）M1代表分子量大的聚合物。（2分）由于分子量越高，缠结越多，所以在低剪切速率时，分子量大的聚合物粘度大；但是随着剪切速率的增加而解缠，分子量大的聚合物粘度降低多，对切变速率的依赖型大。（3分）六.（1）M2＞M1（5分）（2）（5分）（3）（5分）一、名词解释（5x3）e溶剂等效自由连接链取向银纹特性粘度二•选择题：（10x2）1•欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，其聚合度必须增加倍。A.10B.20C.100D.502•某一结构对称的结晶聚合物，其Tm=210°C，其结晶速度最快的温度在。A.170CB.115CC.—25°CD.210C3•测量重均分子量可以选择以下哪种方法：（D）A.粘度法B.端基滴定法C.渗透压法D.光散射法4•当一个聚合物稀溶液从e温度上升10C时，其第二维利系数A2：（C）A.小于1/2B.大于1/2C.大于零D.小于零5•下列那种方法可以降低熔点：（B）A.主链上引入芳环；B.降低结晶度；C.提高分子量；D.加入增塑剂。6.下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是（B）。A.提高支化度；B.提高结晶度；C.加入增塑剂；D.橡胶共混；.7.大多数聚合物流体属于A.膨胀性流体（）B.膨胀性流体（）C.假塑性流体（）D.假塑性流体（）8、用（B）模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。A、粘壶与弹簧串连的kelvin模型B、粘壶与弹簧串连的maxwell模型C、粘壶与弹簧并连的kelvin模型D、粘壶与弹簧并连的maxwell模型9•根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上（B）移。A、左B、右C、上D、下（数均分子量）A、B、C、D、四•填空题：（25xl）1．聚合物在溶液中通常呈（无规线团）构象，在晶体中呈（锯齿形）或（螺旋形）构象。高聚物的静态粘弹性行为表现有（蠕变）、（应力松弛）。高聚物在极高压力下可以得到的晶体类型是（伸直链晶体），在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”现象的晶体类型是（球晶）。高聚物链段开始运动的温度对应的是该高聚物的（玻璃化转变）温度。橡胶弹性是（熵）弹性，弹性模量随温度的升高而（升高），在拉伸时（放）热。相对于脆性断裂，韧性断裂的断裂面较为（粗糙），断裂伸长率较（长），而且断裂之前存在（屈服）。7•写出三种测定聚合物结晶度的测定方法：（X射线衍射）、（量热法（DSC、DTA））和（密度法）。8、写出判定聚合物溶解能力的原则中的2个原则：（极性相近原则）、（内聚能密度或者溶解度参数相近原则）、（哈金斯Huggins参数小于1/2原则）。9•凝胶色谱法（GPC）分离不同分子量的样品时，最先流出的是分子量（大）的部分，是依据（体积排除）机理进行分离的。10.液晶分子中必须含有（长棒状）的结构才能够称为液晶，其长径比至少为（4）才有可能称为液晶，或者为（盘）状，其轴至多为（1/4） 。三•排序题：（3x3）1•比较下列聚合物的柔顺性：聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯2•比较结晶难易程度：PE、PP、PVC、PS3、 比较下列聚合物的玻璃化温度：聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚对苯二甲酸乙二醇酯聚碳酸酯五•简答题（5+5+5+6）1•构型和构象有何区别？全同立构聚丙烯能否通过化学键（C-C单键）内旋转把''全同〃变为''间同〃，为什么？解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中，而线性的聚乙烯在室温下却不能?3•在用凝胶渗透色谱技术（GPC）测定高聚物分子量分布时，为什么能用一条普适校正曲线将各种不同的高聚物的GPC图转换为分子量分布曲线？下图是平均分子量相同但是分子量分布不同的同种聚合物的粘度与剪切速率的关系示意图，请指出哪条曲线代表分子量分布宽的聚合物，并解释原因。六.画出非晶态聚合物在适宜的拉伸速率下，在玻璃化转变温度以下30度时的应力－应变曲线，并指出从该曲线所能获得的信息。（10）2005年高分子物理A卷标准答案及评分标准一、名词解释（每题3分，共15分）e溶剂：在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中，其分子链段间的相互吸引力与溶剂化以及排斥体积效应所表现出的相斥力相等，无远程相互作用，高分子处于无扰状态，排斥体积为0，该溶液的行为符合理想溶液行为，此时溶剂的过量化学位为0，此时的溶液称为e溶液。等效自由连接链：将含有n个键长为I、键角e固定、旋转不自由的键组成的链视为一个含有Z个长度为b的链段组成的可以自由旋转的链，称为等效自由连接链。取向：在某种外力的作用下，分子链或者其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。银纹：聚合物在张应力的作用下，在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性形变和取向，以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象。特性粘度：高分子在c-0时，单位浓度的增加对溶液的增比浓度或相对粘度对数的贡献。其数值不随溶液浓度的大小而变化，但随浓度的表示方法而异。二、 选择（每题2分，共20分）三、 填空（每空1分，共25分）无规线团锯齿形螺旋形蠕变应力松弛伸直链晶体球晶4.玻璃化转变熵增加放粗糙长屈服X射线衍射量热法（DSC、DTA）密度法极性相近内聚能密度或者溶解度参数相近原则溶剂化原则哈金斯参数小于1/2大体积排除机理10.长棒状4盘状1/4四、 排序题（每题3分，共9分）聚二甲基硅氧烷＞聚乙烯＞聚甲基丙烯酸甲酯＞聚碳酸酯PE＞PP＞PVC＞PS聚碳酸酯＞聚对苯二甲酸乙二醇酯＞聚乙烯＞聚二甲基硅氧烷五、 简答题（5+5+5+6，共21分）首先写两者区别，强调构象是由于单键内旋转而引起，而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列改变构象通过单键的内旋转即可达到，而改变构型需通过化学建的断裂与重组。（2分）不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化，必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象，不能改变构型。（3分）首先说明尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物，其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。（1分）而尼龙是极性的聚合物，如果置于极性溶剂之中，和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融，继而溶解。（2分）聚乙烯是非极性的聚合物，要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近，然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。（2分）根据溶解度参数相近的原则，只有当两者溶解度参数之值相差小于1.7时，才有可能溶解。而戊烷和乙酸乙酯与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数的差值都大于1.7，所以不溶于戊烷和乙酸乙酯。（2.5分）但是当戊烷和乙酸乙酯的比为1：1混合时，这个混合溶剂的溶度参数为16.55，与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数非常接近，符合溶解度参数相近原则，故可以溶解。（2.5分）曲线2代表分布宽的聚合物。（2分）当切变速率小时，分布宽的聚合物含有较多特长的分子，形成的缠结的结构也较多，故粘度高。（2分）当切变速率增大后，分布宽的试样中，由于缠结结构较多，容易被高的切变速率所破坏，出现“切力变稀”的剪切速率较小，而且越长的分子随切变速率的增加而对粘度下降的贡献越大。（2分）六、 （10分）从该图可以获得的信息有：聚合物的屈服强度（Y点强度）聚合物的杨氏模量（OA段斜率）聚合物的断裂强度（B点强度）聚合物的断裂伸长率（B点伸长率）聚合物的断裂韧性（曲线下面积）画图：正确画出曲线得2分，并标明A、Y、B三点得3分，每写出一个信息得1分，共5分浙江大学2009-010学年秋冬学期《高分子物理》课程期末考试试卷课程号：09120131，开课学院： 考试试卷：VA卷、B卷（请在选定项上打V）考试形式："闭、开卷（请在选定项上打V）,允许带计算器入场考试日期：2010年1月25日,考试时间：120分钟诚信考试，沉着应考，杜绝违纪。考生姓名： 学号： 所属院系： Amongfollowingfourpolymers,whichisthemostrigid?(B)。poly(dimethylesiloxane)(B)polyacrylonitrile(C)polystyrene(D)polyethyleneAmongfollowingmethods,whichcanbeusedtomeasurecrystallinityofpolymers?(A,B,C,D)。(A)Densitymethod(B)WAXD(C)DSC(D)IR3.下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为(D)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物

Forasolutionunder0condition,whichparametersarecorrect?(B,C,D)(A)兀］=0 (B)A^e=0(C)A2=0(D)u(exclusivevolume)=0下面有关玻璃化转变的描述，正确的是(A,B,D,E)(A)聚合物玻璃态与高弹态之间的转变(B)链段由运动到冻结的转变(C)分子链由冻结到运动的转变(D)自由体积由随温度下降而减少到不随温度发生变化的转变(E)链段由冻结到运动的转变6．韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法正确的是(B,C,D)。(A)与拉伸方向平行(B)有明显的双折射现象(C)分子链沿外力作用方向高度取向(D)剪切带内部没有空隙7.聚合物加工中的挤出胀大(巴拉斯效应)现象是由于(C,D)高分子熔体热胀冷缩高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的流动能量时产生的不稳定流动流动时有法向应力差，由此产生的弹性形变在出口模后要回复高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性形变，来不及完全松弛掉要回复8.Whenapolymerisstressedintension,the(A)withthestretchrateincreases。increasesandsdecrease;B(C)oincreaseandsincreasesandsdecrease;B(C)oincreaseandsBBincrease;odecreaseandsincrease;BB(D)odecreaseandsdecreaseBB粘弹性是高聚物的重要特征，在适当外力作用下，(C)有明显的粘弹性现象。(A)T以下很多 (B)T附近(C)T以上很多 (D)Tf以上g g g f10.WhicharecorrectaboutPolystyrene-b-polybutadiene-b-polystyrene(SBS)(A,B,D):(A)SBSisathermoplasticelastomers(B)SBSisablockcopolymerSBSisaalternativecopolymerSBSisobviouslytwo-phasestructure,asthecontinuousphasePB,PSofthedispersedphase.二、判断题(每题1.5分，共15分)聚丙烯分子链中碳－碳键是可以旋转的，因此可以通过单键的内旋转使全同立构聚丙烯转变为间同立构聚丙烯。(x)BasedonAvramiequation,whenpolymerformsspherulites(three-dimensionalgrowthofthecrystals)withaheterogeneousnucleationmechanism,theAvramiexponent(n)shouldbe3.( 7 )ForpolymerblendswithaUCSTdiagram,phaseseparationwilltakeplacewhentemperatureisbelowtheUCSTatanycomposition.(x)Forapolymer,theviscosity-averagemolecularmassislargerthanitsweight-averagemolecularmass.(x)聚合物的取向态是一种热力学稳定状态。(x)TheMaxwellelementisgoodatpredictingstressrelaxationbehavioroflinearpolymer.(7 )应力－应变曲线下的面积，反映材料的拉伸断裂韧性大小。(7)WLF方程的适用温度范围为Tg〜Tg+50°C。（x）橡胶试样快速拉伸，由于熵减小放热等原因导致温度升高。（P）高聚物的应力松弛现象，就是随时间的延长，应力逐渐衰减到零的现象。（x）三、将下列英文名词翻译成中文或中文名词翻译成英文，并简要解释之（每题3分，共15分）Lowercriticalsolutiontemperature低临界共溶温度对于两组份混合物（聚合物/溶剂或聚合物/聚合物）体系，当温度低于临界温度时，体系在所有组成范围内都呈均相状态，当温度高于临界温度时，体系在某些组成范围内会发生相分离。Polydispersityindex多分散指数n w可用于表征聚合物的分子量分布。3.物理交联点Physicalcrosslink橡胶网状结构中由永久闭合圈或缠结点引起的交联点4.Takayanagimodel高柳素夫模型用橡胶相和塑料相排列而成的模型Apparentviscosity表观粘度大多数高聚物熔体或浓溶液的粘度是随着剪切应力或剪切速率的变化而变化的，因此，特定剪切速率下的粘度被称为表观粘度。四、计算题(每题5分，共15分)1.Thefusionenthalpyofapolymermeasuredbydifferentialscanningcalorimetry(DSC)is150J/g,andthefusionenthalpyofits100%crysallinityis200J/g.Whatthecrystallinityofthispolymer?Whatkindofcrystallinityisit?解：X=150/200xl00%=75%c为重量分数结晶度(weight-fractioncrystallinity)2．Young'smodulusforanelastomerat25OCis3MPa,Whatistheshearmodulus?WhatisthestressifasamplelcmxlcmxlOcmisstretchedto25cmlengthat100OC?解：九=25/10=2.5,假设泊松比o=0.5,G=E/2(l+u)=3/2(l+0.5)=lMPaG=N0kT,G(100)=G(25)*373/298=1.25MPa,o=G*G-l/九2)=1.25*10623.在一次拉伸实验中，试样夹具之间试样的有效尺寸为：长50mm、宽10mm、厚4mm,若试样的杨氏模量为35MPa，问加负荷100N该试样应伸长多少。解：E=o/£, s=（l-l0）/l0,o=F/A°Mpa,w=o/E=2.5/35=0.07143,1-10=50x0.07143=五、问答题（共35分）1.在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时，假如没有该聚合物的标样，但是有其它聚合物的标样，如何对所测聚合物的分子量进行普适标定？需要知道哪些参数？（8分）参考答案：可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时，二者的特性粘数与分子量的乘积相等，即：log(ln]M)=log(in]M)1122根据Mark-Houwink方程有：lo吟證logMi+i+a10gK1根据