高分子物理试题库

判断题、填空题及选择题：

1.碳链高分子主链全部由碳原子以共价键形式连接而成，不溶于水，可塑性好,

但耐热性差。

2.杂链高分子具有极性，易水解、醇解，耐热性比较好，强度高。

3.端基对聚合物的力学性能没有影响，但对热稳定性影响较大。

4.元素有机高分子主链中不含碳，具有无机物的热稳定性，又具有有机物的弹

性和塑性。

5.旋光异构高分子不一定有旋光性。

6.旋光异构包括全同立构、间同立构和无规立构。

7.支化高分子可以溶解在某些固定溶剂中。

8.轻度交联高分子不能溶解，但可以某溶剂中溶胀。

9.低密度聚乙烯LDPE（高压聚乙烯），由于支化破坏了分子的规整性，使其

结晶度大大降低。

10.高密度聚乙烯HDPE（低压聚乙烯）是线型分子，易于结晶，故在密度、

熔点、结晶度和硬度方面都高于低密度聚乙烯。

11.橡胶一定要经过硫化变成交联结构后才能使用。

12.高度交联的橡胶，机械强度和硬度都比较大，但会失去弹性而变脆。

13.ABS树脂是三元接枝共聚物。

14.SBS树脂是嵌段共聚物，具有两相结构，PB为连续相，PS为分散相，起物

理交联作用。

15.单键的内旋转是导致高分子链呈蜷曲构象的原因。

16.单键的内旋转是高分子链能够改变构象的原因。

17.单键的内旋转也是高分子链的柔顺性的原因。

18.链段是高分子链中能够独立运动的最小单位。

19.自由连接链不考虑键角的限制和位垒的障碍，是完全自由的理想模型。

20.主链全部由单键组成的高分子，一般柔性较好。

21.主链中含有芳杂环结构的高分子链柔顺性较差。

22.高分子主链含有孤立双键，柔顺性较好。

23.高分子侧基体积越大，极性越强，则柔顺性越差。

24.

25.聚合物晶体中最常见的结晶形式是球晶。

26.实际的晶态聚合物，晶区和非晶区是同时存在的。

27.结晶度提高，拉伸强度增加，而伸长率及冲击强度趋于降低；相对密度、熔

点、硬度等物理性能也有提高。

28.球晶尺寸越小，材料的冲击强度越高。

29.无规线团模型与两相球粒模型争论的焦点是链段堆砌是否存在有序结构。

30.取向结构对材料的力学、光学、热性能影响显著。

31.取向结构材料的拉伸强度在取向方向增加，在垂直方向降低。

32.取向结构具有双折射光学现象。

33.取向使材料的玻璃化温度提高，对晶态聚合物，其密度和结晶度提高，材料

的使用温度提高。

34.非极性的结晶聚合物室温下只能轻度溶胀，温度接近熔点时才能溶解。

35.极性的结晶聚合物在室温下用强的极性溶剂可以溶解。

36.聚合物分子量太低，材料的机械强度和韧性都很差，没有应用价值。

37.聚合物分子量太高，熔体粘度增加，给加工成型造成困难。

38.聚合物分子量关系：多分散体系玩〈雨W玩〈豆

39.端基分析法测得的是数均分子量。

40.使用溶液依数性测定数均分子量：溶质分子有缔合作用，所测分子量,真实

分子量；溶质有电离作用，所测分子量〈真实分子量；如果高分子试样中混

有小分子杂质，所测分子量〈真实分子量。

41.玻璃化转变温度是非晶热塑性塑料使用温度的上限，是橡胶使用温度的下

限。

42.分子量分布对材料的物理机械性能影响很大。

43.聚合物在加工前的分子量取决于聚合反应机理，它在老化过程中分子量分布

取决于降解机理。

44.测定分子量分布是研究和验证聚合和解聚动力学的有力工具。

45.玻璃化温度不是高聚物特有的性质。

46.非晶聚合物的软化点接近于Tg。

47.晶态聚合物的软化点接近Tm。

48.凡是使链的柔性增加，使分子间作用力降低的结构因素（如加入增塑剂或溶

齐I」、引进柔性基团）均导致Tg下降。

49.凡是减弱高分子链柔性或增加分子间作用力导致链段的活动能力下降的因

素，（如引入刚性基团或极性基团、交联和结晶）均使Tg升高。

50.玻璃化转变不是热力学的平衡过程。

51.快速冷却，观察时间短，松驰时间也短，故在高温发生玻璃化转变

52.慢速冷却，观察时间长，松驰时间也长，故在低温发生玻璃化转变

53.交联作用使Tg升高。

54.一般结晶聚合物的Tg要高于非晶态同种聚合物的Tg。

55.高度交联的聚合物，交联点之间分子比链段还小，没有玻璃化转变。

56.聚合物宏观单晶体，100%结晶，没有玻璃化转变。

57.超薄膜，厚度很小时，越薄Tg越低。

58.玻璃化转变具有多重性（压力，频率，分子量等）。

59.结晶性聚合物在Tm冷却到Tg的任何温度都可以结晶。

60.聚合物结构简单规整，链的对称性好，取代基空间位阻小，则结晶度高，结

晶速率快。

61.分子链的柔性：聚对苯二甲酸乙二酯的结晶能力要比脂肪族聚酯低。

62.支化：高压聚乙烯由于支化，其结晶能力要低于低压法制得的线性聚乙烯。

63.交联：轻度交联聚合物尚能结晶，高度交联则完全失去结晶能力。

64.分子间力：分子间的作用力大，会使分子链柔性下降，从而影响结晶能力。

但分子间形成氢键时，则有利于晶体结构的稳定。

65.分子量：分子量大，结晶速率变慢。

66.对于聚合物结晶性能来说，低温有利晶核的形成和稳定。

67.对于聚合物结晶性能来说，高温有利晶体的生长。

68.结晶温度Tc低（<<Tm）,分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而

熔限宽，熔点低；

69.结晶温度Tc高（〜Tm）,分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而

熔限窄，熔点高。

70.橡胶弹性与气体弹性的本质都是燧弹性。

71.适度交联的橡胶具有高弹性。

72.适度的交联可以防止蠕变的发生。

73.高分子链的构象重排和分子链滑移是导致材料蠕变和应力松弛的根本原因。

74.£=2G(l+y)=3B(l-2v)

75.非结晶聚合物形变经历了普弹形变、应变软化、塑性形变(强迫高弹形变)、

应变硬化四个阶段。

76.材料在屈服点之前发生的断裂称为脆性断裂。

77.材料在屈服点之后发生的断裂称为韧性断裂。

78.温度升高，材料逐步变软变韧，断裂强度下降，断裂伸长率增加。

79.温度下降，材料逐步变硬变脆，断裂强度增加，断裂伸长率减小。

80.强迫高弹形变本质上是一种高弹形变，而不是粘流形变，其分子机理主要是

高分子的链段运动，它只是在大外力的作用下的一种链段运动。

81.对于聚合物的拉伸曲线，降低温度或提高外力作用速率具有同样的效果。

82.相比于脆性断裂，韧性断裂的断裂面较为粗糙，断裂伸长率较大。

名词解释：

1.构型(configuration)：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。

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。

2.海岛结构：两种高聚物相容性差，共混后形成非均相体系，分散相分散在连

续相中，像小岛分散在海洋中一样，称为海岛结构。

3.构象(conformation)：由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置

上的变化叫构象。

4.链段：把由若干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元，称为链段。

5.柔顺性：是高分子链能够改变其构象的性质

6.自由连接链(freelyjointedchain)：键长1固定，键角。不固定，内旋转

自由的理想模型。

7.自由旋转链(freelyrotatingchain)：键长1固定，键角。固定(109.5°),

单键内旋转自由的理想模型。

8.等效自由连接链：实际高分子链不是自由连接链，也不是自由旋转链。将一

个原来含有n个键长为1、键角0固定、旋转不自由的键组成的链，视为一

个含有Z个长度b的链段组成的等效自由连接链。

9.单晶：在宏观尺度范围内不包含晶界的晶体，其内部各处的晶体学取向保持

基本一致。特点是一定外形、长程有序。

10.多晶：是由无数微小的单晶体无规则地聚集而成的晶体结构。

11.取向：在外力作用下，分子链或者其他结构单元沿外力作用方向择优排列。

包括分子链、链段及片晶（微晶）的取向。

12.0溶液：在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中，高分子“链段”间与高分子链

段与溶剂分子间的相互作用相等，高分子处于无扰状态，排斥体积为零。该

溶液的行为符合理想溶液行为，此时溶剂的超额化学位为0,此时的溶液称

为0溶液。

13.分子量分布宽度指数：是实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平

均值，可简明地描述聚合物试样分子量的多分散性。

14.高分子稀溶液的依数性：稀溶液中溶剂的蒸汽压下降、沸点升高、冰点降低

和渗透压的数值，只与溶液中溶质的量有关，与溶质的本性无关，这些性质

为稀溶液的依数性。

15.特性粘度：高分子在c―0时，单位浓度的增加对溶液的增比粘度或相对粘

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

[l_〃卬山〃,

阳n-lrim--lim------

异。CTOCc-»0C

16.体积排除机理：不考虑溶质和载体之间的吸附效应以及溶质在流动相和固定

相之间的分配效应，淋出体积仅仅由溶质分子大小和载体孔尺寸决定，分离

完全是由于体积排除效应所致，故称为体积排除机理。

17.松弛时间（relaxationtimet）：在一定的温度或外场（力场、电场、磁场）

的作用下，聚合物从一种平衡状态通过分子运动到达另外一种与外界条件相

适应的新平衡态所需要的时间。

18.玻璃化转变温度：高聚物自玻璃态向高弹态转变时所对应温度（高分子链段

开始运动或冻结时温度）。

19.蠕变：在恒温下施加一定的恒定外力时，材料的形变随时间而逐渐增大的力

学现象。

20.应力松弛：在恒温下保持一定的恒定应变时，材料的应力随时间而逐渐减小

的力学现象。

21.内耗：聚合物在拉伸-回缩的每一循环中，由于滞后现象而导致部分机械功转

化为热能的现象。

22.银纹：银纹现象为聚合物所特有，是聚合物在张应力作用下，于材料的某些

薄弱部分出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至在材料表面或内

部垂直于应力方向上出现长度为lOOpim,宽度为lOpim左右，厚度为Wm的

微细凹槽现象。

简答题

1.高斯链与自由连接链的区别。（1）它们的分布函数是一样的，但有很大差

别，自由连接链的统计单元是化学键，而高斯链的统计单元是一个链段。（2）

任何化学键都不可能自由旋转和任意取向，而分子中的链段却可以做到。（3）

自由连接链是不存在的，是理想模型；高斯链却体现了大量的柔性高分子的

共性具有普遍的代表性，是真实存在的。

2.单晶和球晶的形成条件。（1）单晶的形成条件：线形高分子从极稀溶液（浓

度0.01~0.1%）溶液中缓慢冷却结晶形成。（2）球晶的形成条件：从浓溶

液析出，或从熔体冷结晶时，在不存在应力或流动的情况下形成。

3.如何获得较小的球晶。（1）控制形成速度：将熔体急速冷却（在较低的温

度范围），生成较小的球晶；缓慢冷却，则生成较大的球晶。（2）采用共

聚的方法：破坏链的均一性和规整性，生成较小球晶。（3）外加成核剂：

可获得小甚至微小的球晶。

4.从分子运动机理说明无定形聚合物的三种力学状态。玻璃态：（1）温度较

低，分子运动的能量很低，不能克服单键内旋转的位垒，链段被冻结，只有

小运动单元（侧基，链节，支链）能运动，因此不能实现构象转变。（2）

即链段运动的松弛时间为无穷大，大大超过实验测量的时间范围。因此此时

受外力时，链段运动被冻结，只能使链的键长键角发生微小的改变。

5.从分子运动机理说明无定形聚合物的玻璃化转变。玻璃化转变：（1）随温

度增加，虽然整个分子的移动不可能，但是当T=Tg时，分子热运动的能

量足以克服内旋转的位垒，链段开始运动，可以通过单键的内旋转改变构象,

甚至可以使部分链段产生滑移。（2）即链段运动的t减少到与实验测量时

间同一个数量级，观察到链段运动的宏观表现一玻璃化转变，温度持续升高，

聚合物则进入高弹态。

6.从分子运动机理说明无定形聚合物的三种力学状态。粘流态：（1）温度继

续升高，不仅链段运动的松弛时间变短了，而且整个分子链的移动的松弛时

间缩短到与我们实验观察的时间同一个数量级。（2）高聚物在外力作用下

会发生粘性流动，它是整个分子链发生滑移的宏观表现。是不可逆的变形（外

力去掉后形变不能恢复）。

7.试讨论聚合物力学损耗对温度与外力作用频率的依赖关系。温度：①Tg以

下，聚合物应变仅为键长的改变，应变量很小，几乎同应力变化同步进行，

tg3很小。②温度升高，玻璃态自橡胶态转变，链段开始运动，体系粘度大,

运动摩擦阻力大，tg3较大，（玻璃化转变区，出现内耗峰）。③温度进一

步升高，虽应变值较大，但链段运动阻力减小，tg3减小。④在末端流动区，

分子间质心的位移运动，内摩擦阻力再次升高，内耗急剧增加。外力作用频

率：①频率很低时，高分子链段运动完全跟得上外力变化，内耗很小，高聚

物表现出橡胶高弹性；②在频率很高时，链段运动完全跟不上外力变化，内

耗也很小，高聚物显刚性，表现出玻璃态力学性质。③只有在中间区域，链

段运动跟不上外力的变化，内耗在一定的频率范围内出现一个极大值，在这

个区域中材料的粘弹性表现的很明显。

8.绘制适当的拉伸速率及温度下，非晶和结晶聚合物的应力-应变曲线，并指出

所能获得的信息。聚合物的屈服强度（丫点强度）；聚合物的杨氏模量（0A

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）

9.绘制适当的拉伸速率及温度下，结晶聚合物的应力-应变曲线，并从分子运动

角度解释其三种形变。普弹形变：小尺寸运动单元的运动引起键长键角变化。

形变小可回复。强迫高弹形变：在大外力作用下冻结的链段沿外力方向取向。

粘流形变：在分子链伸展后继续拉伸整链取向排列，使材料的强度进一步提

高，形变不可回复。

10.讨论非晶玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸异同点。相似之处：（1）

两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发展大形变以及应变硬化等阶段。（2）

其中大形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种

拉伸过程造成的大形变都是高弹形变。区别：（1）产生冷拉的温度范围不

同，非晶玻璃态聚合物的冷拉温度区间是Tb到Tg,而结晶聚合物则为Tg

至Tm。（2）另一差别在于非晶玻璃态聚合物在冷拉过程中只发生分子链的

取向，并不发生相变；晶态聚合物在拉伸伴随着凝聚态结构的变化，包含晶

面滑移、晶粒的取向及再结晶等相态的变化。

11.聚合物的实际强度远低于理论强度的原因。（1）由于材料内部存在各种缺

陷，缺陷造成的应力集中使局部区域的应力远高于平均应力。（2）因为破

坏总是先发生在某些薄弱环节，不可能是那么多的化学键或分子间作用力同

时破坏。（3）高分子材料的凝聚态结构不可能像理论计算时那么规整。

12.轻度交联橡胶及低密度PE的蠕变-回复曲线，并解释其原因。

13.如何采用物理改性的方法制备抗冲击的聚丙烯塑料？简述其改性机理。答：

（1）三元乙丙橡胶与聚丙烯极性相似，具有较好相容性，因此，用三元乙

丙橡胶与聚丙烯共混来提高聚丙烯冲击强度，增强其韧性。（2）其改性机

理是银纹-剪切带增韧机理：橡胶粒子作为应力集中物，在外力作用下诱发大

量银纹和剪切带，吸收能量，橡胶粒子和剪切带控制和终止银纹。

14.如何采用物理改性的方法制备高强度丁苯橡胶？简述其改性机理。答：（1）

丁苯橡胶强度低，在丁苯橡胶中加入炭黑能够提高强度。（2）其增强机理

是：炭黑作为活性填料粒子吸附大分子，形成链间物理交联，活性粒子起物

理交联点的作用。吸附了分子链的这种粒子能起到均匀分布负荷的作用，降

低橡胶发生断裂的可能性，从而起到增强作用。

计算题:

tT2

1.假定PP溶于30C的甲苯溶液中，测得无扰尺寸：A=（且严=835xl（）Tnm

M

求：（1）此PP的等效自由连接链的链段长；（2）当聚合度为1000时的链

段数。

2.橡胶状态方程，b=N*T（4—，），b=爷工（2—5）,b=G（2—J）

3.现有一块有机玻璃（PMMA）板，内有长度为10mm的中心裂纹，该板受到一

个均匀的拉伸应力b=450*106N/m2的作用力。已知该材料的临界应力强度因

子Kic=84.7*106N/nBmR问板材结构是否安全？

K,=a=10mm/2=5*10'3m

其它：

1.自由连接链，自由旋转链，等效自由连接链的计算公式。（第1章）

2.超额化学位计算公式。高分子-溶剂相互作用参数，超额化学位，温度的关系。

（第3章PPt65）

3.维利公式及应用（第3章PPt71）

4.第二维修系数A2与Huggins参数不（第3章PPt75-76）

5.非晶及晶态聚合物的三态两转变曲线。

6.影响Tg的因素（5.3.3）

7.根据图请指出第二维利系数A2的值、溶剂种类、相互作用常数不及排斥体

积u。

A.良溶剂，T>。时，々<1/2,A>0,AH,u>溶剂分子与高分

子链段相互作用，使高分子链舒展；；

B.0溶剂，T=。时，x=1/2，A=0,AgE=O,u=0,此时高分子“链段”间与

/21

高分子链段与溶剂分子间的相互作用抵消，高分子处于无扰状态；

E

C.不良溶剂，T<0,X>1/2,A<0,Ag>0,u<0,高分子链段彼此

/21

吸引，温度越低，溶剂越劣，聚合物易折出。

8.根据图中所示非晶态聚合物的温度形变曲线，批出图中各温度值所代表的意

义。

T1脆化温度Tb；T2玻璃化温度Tg；T3粘流温度Tf；T4分解温度Td

9.剪切屈服与银纹屈服的区别。

主要区别剪切屈服银纹屈服

形变形变大几十〜几百形变小<10%

%

曲线特征有明显的屈服点无明显的屈服点

体积体积不变体积增加

力剪切力张应力

结果冷拉裂缝

10.脆性断裂与韧性断裂的区别。

无罂性张应力

表面光滑

|・性断配|陆氯|流动分工

有罂性切应力

|韧性断裂|屈服后表面粗糙