北化考研高分子物理练习题讲解学习

北化考研高分子物理

练习题

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北京化工大学

高分子物理习题

一、名词解释

。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0溶液。

等效自由连接链：将含有n个键长为1、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。

键接异构一一大分子链结构单元的键接顺序不同所引起的异构体。

双轴取向一一取向单元沿两个相互垂直方向的取向，其面积增大，厚度减小。

脆性断裂一一屈服前的断裂，拉伸中试片均匀形变，断面较平整。

Boltzmann原理一一聚合物的力学松弛行为是其整个受力历史上诸松弛过程的线性加和

的结果。

熔限一一高聚物熔融开始至终了的温度区间。

时温等效原理一一升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可

用一个转换因子a「将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。

柔顺性一高分子链能够不断改变其构象的性质或高分子能够卷曲成无规线团的能力。

零切黏度一一剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率。

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。

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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。

选择题：

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。（NL2）

A.10B.20

C.100D.50

2.某一结构对称的结晶聚合物，其Tm=210℃,其结晶速度最快的温度在

A.170℃B.115℃

C.-25℃D.210℃

3.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。温度上升10℃时，其第二维利系数A2：C

A.小于1/2B.大于1/2

C.大于零D.小于零

5.下列那种方法可以降低熔点：Bo

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」o

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Do（9,2、）

A.膨胀性流体（b=K厂,〃>1）B.膨胀性流体（""’,"<1）

C.假塑性流体（b=K尸,”1）D.假塑性流体（b=K尸,〃<1）

8、用B模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。（2.2）

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工—

—移。

A、左B、右C、上D、下

10.多分散高聚物下列平均分子量中最小的是」

A、nB、MH-C、M：D、M〃

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11.一般来说，那种材料需要较高程度的取向B。

A.塑料B.纤维

C.橡胶D.粘合剂

12.测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法：B0

A.气相渗透法B.光散射法

C.渗透压法D.端基滴定法

13.当一个聚合物稀溶液从。温度上升10C时，其哈金斯参数为:

A0

A.小于1/2B.大于1/2

C.大于零D.小于零

14.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

15.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；.

16.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

四.填空题：

1.聚合物在溶液中通常呈一无规线团构象,在晶体中呈一锯齿形或螺旋形构

象。

2.高聚物的静态粘弹性行为表现有蠕变、应力松弛o

3.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。

4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。

5.橡胶弹性是埴弹性，弹性模量随温度的升高而增加，在拉伸时包

热。

6.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

蛇_______，而且断裂之前存在屈服o

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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

和密度法o

8、写出判定聚合物溶解能力的原则中的2个原则：(18)、

(19)o

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(20)的

部分，是依据体积排除机理机理进行分离的。

10、自由结合链的均方末端距竹牙=_或，自由旋转链的均方末端距伤—=nF(l+cos

工2

e)/(l-cos6),等效自由结合链均方末端距。等效=JleleLo

11、一般情况下，高聚物的结晶温度区域为Tg-Tm,在此区间较高温度下结晶可使高

聚物的Tm较高,熔限较窄,结晶尺寸较大。

12、膜渗透压法测定的是数均Mn分子量;凝胶色谱法(GPC)测定可得到M，

Mw,Mz,Mn_,d=Mw/Mn=Mz/Mw,从色谱柱中最先分离出来的是分子量较

大的级份。

13、PE、等规PP的溶解过程为先熔融，后溶胀，再溶解,硫化橡胶遇溶剂后只溶

胀，不溶解。

14、良溶剂状态时，/12<1/2,42为。

15、动态粘弹性一般用储能模量(E'),损耗模量(E"),损耗因子(tanb)等参

数来表征；从分子结构来讲，顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、丁基橡胶四种橡

胶中内耗最大的是丁基橡胶(IIR)。

16、大多数聚合物熔体属假塑性流体,,其n值为工，表明它们具有剪切变稀

特性。

17、橡胶弹性热力学方程为_T(,交联橡胶的状态方程为

I。/)TVI)TV

22

(7=NokT(2-2)=pRT!MC^~A),当温度升高时橡胶弹性模量会

增大。

18、共混高聚物是指两种或以上的高聚物通过物理或化学方法制备的高分子-高分子

混合物,其聚集态特征为亚微观非均相，宏观均相。

19、玻璃态高聚物发生冷拉(强迫高弹形变)的温度区间是上卜班上结晶聚合物的冷拉

温度区间是期(£)~乙。

20、顺丁橡胶分子链的结构单元化学组成属碳链高聚物,键接结构属1-4键接,构型

属顺式构型。

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21、高密度PE与低密度PE相比，其支化度五，结晶度直，熔点直拉伸强度氤，

冲击强度整。

22、轻度交联可使材料拉伸强度提高，、弹性增大，、蠕变减少、应力松弛重

快。

三.排序题：

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（聚二甲基硅氧烷〉聚乙

烯〉聚甲基丙烯酸甲酯〉聚碳酸酯）

2.比较结晶难易程度：

1.PE、PP、PVC、PS（PE>PP>PVOPS）

3、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（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

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？

（1.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。

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。）

2.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？

（2.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。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。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。）

3.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。

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《

!»•

半

fwf

'

B

O

I

log八秒7）

（曲线2代表分布宽的聚合物。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。

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。）

4.试分析讨论分子结构、结晶、交联、取向对高聚物拉伸强度的影响。

答：（1）凡使分子柔性减小的因素及分子间力增大如生成氢键等都有利于高聚物拉伸

强度的提高；

分子量增大，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；

（2）结晶度提高，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；

结晶度相同时，结晶尺寸减小，拉伸强度提高；

结晶形态：球晶＜串晶＜伸直链晶片。

（3）随交联密度的提高，高聚物拉伸强度先增大后减小；

（4）平行于取向方向上拉伸强度增加，垂直于取向方向上拉伸强度减小。

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度时的应力一应

变曲线，并指出从该曲线所能获得的信息。（10）

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（0A段斜率）

聚合物的断裂强度（B点强度）

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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）

一、名词解释

1）共混改性

所谓共混改性,是指将不同种类的聚合物加以混合，或把种类相同而分子量不同（或

分子量分布不同）的聚合物加以混合,或是把聚合物与其它物料加以混合,从而形成新的

共混聚合物。这种借助于外力场、温度场和分散介质实现聚合物组分均匀分布的过程

叫共混改性，是材料改性的重要方法。

2）高分子的取向

在外力作用下，聚合物内部的分子链或其它结构单元沿着外力方向形成优势排列

叫做取向，可分为单轴取向和双轴取向。取向结构对材料的力学、光学、热性能影响

显著。

3）构型与构象

构形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，构形不同的异构体有：旋光异构体、几何异

构体和结构异构体。构象是指由于分子内单键的内旋转而产生的结构异构体，或者由

于分子中胆碱的内旋转而导致的原子或原子团在空间不同的排列顺序所产生的结构异

构体。由于单件的内旋转活化能低，故各种构象的转化比较容易。

4）高斯链：假如高分子链足够长，而且具有一定的柔性，则都可以把它们当作自由联

结链进行统计处理，称为等效自由联结链，这种链的统计单元称为链段。等效自由联

结链又称为高斯链，其均方末端距正比于分子量的一次方，这是大量柔性高分子链的

共性。

5）焙弹性

橡胶在室温下就处于高弹态。橡胶分子链由卷曲到伸展，分子成为更有序的排列甚至结晶，炳

值（混乱度）由大变小，这一变化的终态是不稳定的，一旦放松外力橡胶分子受到弹性回缩力，有

自发恢复到初态的倾向。所以高弹形变是可以回复的，橡胶被拉伸和回复的整个过程都是燧变起作

用，内能几乎不变。

6）时一温等效原理

从分子运动的松弛性质可知，同一个力学松弛现象，既可以在较高温度下、较短的时

间内观察到，也可以在较低的温度下、较长时间内观察到。因此，升高温度与延长时

间对分子运动是等效的，对聚合物的粘弹性行为也是等效的。这就是时温等效原理。

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7）凝胶点

多官能团单体聚合到某一程度，开始交联，粘度突增，气泡也难以上升，出现所谓

的凝胶，这时的反应程度称作凝胶点。凝胶不溶于任何溶剂，相当于许多线型大分子

联成一体，分子量可看作无穷大。

8）增塑

为了改进某些聚合物的柔软性能，或者为了加工成型的需要，常常在聚合物中加入

高沸点、低挥发性并能与聚合物混溶的小分子液体。这种作用称之为增塑，所用的小

分子物质称为增塑剂。添加低分子组分使聚合物Tg下降，所加的低分子物质称为增塑

剂。增塑剂应具有相容性好，挥发性低和无毒等性质。

9）玻璃化转变温度

由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的

温度称为玻璃化转变温度。聚合物在玻璃化转变时，除了力学性能外，许多物理性质

如比体积、膨胀系数、比热、导热系数、密度、折光率、介电常数等，也都有很大变

化。它是塑料使用的上限温度，橡胶使用的下限温度。

10）高分子的柔顺性

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。

11）内聚能密度（CED）

定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。对于小分子化合物，其内聚能近似

等于恒容蒸发热或升华热，可以直接由热力学数据估算其内聚能密度。然而，聚合物

不能汽化，故无法直接测定它的内聚能和内聚能密度，只能用它在不同溶剂中的溶解

能力来问接估计。主要方法是最大溶胀比法和最大特性粘数法。

12）Keller"折叠链模型”。

聚合物单晶横向尺寸可以从几微米到几十微米，但其厚度一般都在10nm左右，最

大不超过50nm。而高分子链通常长达数百纳米。单晶中分子链垂直于晶面的，高分子

链规则地近邻折叠，进而形成片状晶体一一片晶。

13）球晶

球晶是聚合物结晶的一种最常见的特征形式。当结晶性聚合物从浓溶液中析出或

从熔体冷却结晶时，在不存在应力或流动的情况下，都倾向于生成这种更为复杂的结

晶形态。球晶生长过程为先形成一个多层片晶，然后逐渐向外张开生长，不断分叉形

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成捆束状形态，最后形成填满空间的球状晶体。球晶的大小和数量对高分子材料的性

能有较大影响。在偏光显微镜两正交偏振器之间，球晶呈现特有的黑十字消光图像。

14）无规线团模型

Flory用统计热力学推导得出如下结论：在非晶态聚合物中，高分子链无论在。溶剂

中或者在本体中，均具有相同的旋转半径，呈现无扰的高斯线团状态。

15）链段

把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”。高分子链越柔

顺，可能实现的构象越多，链段越短；反之，链段越长。

16）自由连接链

键长z固定，键角不固定，内旋转自由的理想化的模型。由n个键组成的“自由

连接链”的末端距应该是各个键长的矢量和。

17）等效自由连接链

实际高分子链不是自由连接链，而且内旋转也不是完全自由的。为此，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个长度为

b的链段组成的“等效自由连接链”。

18）互穿聚合物网络（简称IPN）

用化学方法将两种或两种以上的聚合物互穿成交织网络。两种网络可以同时形

成，也可以分步形成。有一种是未交联的线形分子，穿插在已交联的另一种聚合物

中，称为半互穿聚合物网络。

19）高分子合金

高分子合金又称多组分聚合物。该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物组

分，不论组分之间是否以化学键相互连接。高分子合金的制备方法可分为两类：一类

称为化学共混，包括接枝共聚、嵌段共聚及相穿共聚等；另一类称为物理共混，包括

机械共混和溶液浇铸共混等。高分子合金的两相结构对其性能起着决定性的作用，例

如实现了高模量与韧性、韧性与耐热性的结合。均相高分子合金也有许多优点：①不

存在多相体系中两相间粘结力差导致力学性能明显下降等问题；②均相体系的某些性

能，特别是力学性能，常常随体系的组成而有规律地变化。在某些情况下，还会出现

所谓“协同效应”，即共混物的某些性能比之两个组成聚合物都好；③通过改变两组

分的相对组成，可以获得性能不同的系列产品。

20）哈金斯参数

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哈金斯参数为高分子-溶剂相互作用参数，可作为溶剂优劣的一个半定量判据。力反

映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。力小于1/2,聚合物能溶解在所给定的溶

剂中，比1/2小得越多，溶剂的溶解能力越好；大于1/2,聚合物一般不能溶解。

21）。状态

高分子溶液中，高分子链间作用与高分子链与溶剂间作用达到平衡的状态，称为。状

态。此时，高分子溶液与理想溶液间的偏差消除，哈金斯参数为1/2,第二维利系数

（A2）为Oo该溶液称为0溶液，此时温度称为0温度（或Flory温度）。

22）聚合物溶液纺丝

将聚合物熔融成流体，或是将聚合物溶解在适宜的溶剂中配成纺丝溶液。然后，

由喷丝头喷成细流，再经冷凝或凝固并拉伸成为纤维。前者称为熔融纺丝，后者称为

溶液纺丝。溶液纺丝时必须将聚合物溶解于溶剂中，配制成浓溶液；或者用单体均相

溶液聚合直接制成液料，再进行纺丝。

选择纺丝溶液的溶剂非常重要。溶剂对聚合物应具有较高的溶解度。止匕外，要控制溶

液的浓度以及粘度。分子量、分子量分布、流变性能等对纺丝工艺及制品性能都有影

响。

23）凝胶和冻胶

聚合物溶液失去流动性，即成为所谓凝胶和冻胶。

通常，凝胶是交联聚合物的溶胀体，不能溶解，也不熔融，它既是聚合物的浓溶液，

又是高弹性的固体。而冻胶是由范德华力交联形成的，加热或搅拌可以拆散范德华交

联，使冻胶溶解。

24）相对分子量分布

聚合物试样中各个级分的含量和相对分子质量的关系。聚合物相对分子量分布有两

种表示方法，即分布曲线和分布函数。相对分子量分布对聚合物的性质有重要影响。

25）凝胶色谱法（GPC）

凝胶渗透色谱是利用聚合物溶液通过由特种多孔性填料组成的柱子，在柱子上按

照分子大小进行分离的方法，是液相色谱的一个分支。它可以用来快速、自动测定聚

合物的平均分子量和分子量分布，并可用作制备窄分布聚合物试样的工具。凝胶渗透

色谱的分离机理比较复杂，目前有体积排除理论、扩散理论和构象幅理论等几种理论

解释。

26）自由体积理论

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液体或固体，它的整个体积包括两个部分：一部分是为分子本身占据的，称为占

有体积；另一部分是分子间的空隙，称为自由体积，它以大小不等的空穴（单体分子数

量级）无规分布在聚合物中，提供了分子的活动空间，使分子链可能通过转动和位移而

调整构象。在玻璃化温度以下，链段运动被冻结，自由体积也处于冻结状态，其“空

穴”尺寸和分布基本上保持固定。聚合物的玻璃化温度为自由体积降至最低值的临界

温度，在此温度以下，自由体积提供的空间已不足以使聚合物分子链发生构象调整，

随着温度升高，聚合物的体积膨胀只是由于分子振幅、键长等的变化，即分子“占有

体积”的膨胀。而在玻璃化温度以上，自由体积开始膨胀，为链段运动提供了空间保

证，链段由冻结状态进入运动状态，随着温度升高，聚合物的体积膨胀除了分子占有

体积的膨胀之外，还有自由体积的膨胀，体积随温度的变化率比玻璃化温度以下为

大。为此，聚合物的比体积-温度曲线在Tg时发生转折，热膨胀系数在Tg时发生突

变。

27）高弹态

高分子的链段运动但整个分子链不产生运动。此时受较小的力就可发生很大形变

（100%-1000%）,外力除去后形变可以完全恢复，称为高弹形变。高弹态是高分子

所特有的力学状态。

28）非牛顿流体

许多液体包括聚合物的熔体和浓溶液，聚合物分散体系（如胶乳）以及填充体系等并

不符合牛顿流动定律，这类液体统称为非牛顿流体，它们的流动是非牛顿流动。在非

牛顿流体中切粘度H的数值不再是一个常数，而是随切变速率或切应力变化而变化。

29）熔融指数

将聚合物加热到一定温度，使之完全熔融。然后加上一定负荷，使其从标准毛细

管中流出。单位时间流出的聚合物质量（克数）即为该聚合物的熔融指数MI。对于同一

种聚合物，在相同的条件下，流出的量越大，MI越大，说明其流动性越好。但对于不

同的聚合物，由于测定时所规定的条件不同，因此，不能用熔融指数的大小来比较它

们的流动性。

30）弹性体

弹性体是呈现橡胶弹性的聚合物。当施加外力时发生大的形变，外力除去后形变可以

恢复的弹性材料。

31）热塑性弹性体

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热塑性弹性体（thermoplasticelastomer,TPE）是一种兼有塑料和橡胶特性、在常温

下显示橡胶高弹性、高温下又能塑化成型的高分子材料，又称为第三代橡胶。由于

TPE既具有传统橡胶的性质，又不需要硫化，其制品在加工过程中，边角余料和废品

可重复利用，故具有节省资源、能源、劳力和生产效率高的特点。按照生产方法的不

同，TPE大致可以分为两大类：一类是通过聚合方法得到的嵌段共聚物；第二类是由

弹性体与塑料在一定条件下通过机械共混方法制备的共混物。尽管化学合成的嵌段共

聚型TPE有许多优点，但与传统的硫化胶相比，存在着弹性较差、压缩永久形变较

大、热稳定性较差以及密度较高、价格昂贵等缺点，使其应用受到了一定的限制。共

混型TPE除了具有嵌段共聚型TPE的基本特征之外，还具有设备投资少、制备工艺简

单、性能可调度大以及成本低等优点，因此，对其的研究和开发应用受到人们的重

视。

32）粘弹性

材料在外力作用下将产生应变。理想弹性固体（虎克弹性体）的行为服从虎克定律，

应力与应变呈线性关系。受外力时平衡应变瞬时达到，除去外力应变立即恢复。理想

粘性液体（牛顿流体）的行为服从牛顿流动定律，应力与应变速率呈线性关系。受外力时

应变随时间线性发展，除去外力应变不能回复。实际材料同时显示弹性和粘性，即所

谓粘弹性。

33）蠕变

蠕变是指在一定的温度和较小的恒定应力作用下，材料的应变随时间的增加而增

大的现象。蠕变与温度高低和外力大小有关。聚合物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定

性和长期负载能力，有重要的实用性。

34）应力松弛

在恒定温度和形变保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减

的现象。线型聚合物产生应力松弛的原因，可理解为试样所承受的应力逐渐消耗于克

服链段

及分子链运动的内摩擦阻力上。具体说，在外力作用下，高分子链段沿外力方向被迫

舒展，因而产生内部应力，以与外力相抗衡。但是，通过链段热运动调整分子构象，

以致缠结点散开，分子链产生相对滑移，逐渐恢复其蜷曲的原状，内应力逐渐消除，

与之相平衡的外力当然也逐渐衰减，以维持恒定的形变。交联聚合物整个分子不能产

生质心位移的运动，故应力只能松弛到平衡值。

35）滞后

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在一定温度和循环（交变）应力作用下，试样应变滞后于应力变化的滞后现象。由于

发生滞后现象，在每一循环变化中，都要以热的形式损耗掉的能量。

36）Boltzmann叠加原理

Boltzmann叠加原理指出，高聚物的力学松弛行为是整个历史上诸松弛过程的线

性加和的结果。对于蠕变过程，每个负荷对高聚物的变形的贡献是独立的，总的蠕变

是各个负荷引起的蠕变的线性加和。对于应力松弛，每个应变对高聚物的应力松弛的

贡献也是独立的，高聚物的总应力等于历史上诸应变引起的应力松弛过程的线性加

和。

37）银纹（Crating）

银纹（Crating）现象是聚合物在张应力作用下，于材料某些薄弱地方出现应力集中而

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

100〃加、宽度为10〃机左右（视实验条件而异）、厚度约为1〃加的微细凹槽的现象。银

纹为聚合物所特有，通常出现在非晶态聚合物中，

38）复合材料

由连续相的基体（如聚合物树脂等）与分散相的增强体（如各种纤维、织物、粉

末填料等）组成的多相体系称为复合材料。

39）材料疲劳

材料或构件在周期应力作用下断裂或失效的现象，是材料在实际使用中常见的破

坏形式。在低于屈服应力或断裂应力的周期应力作用下，材料内部或其表面应力集中

处引发裂纹并促使裂纹传播，从而导致最终的破坏。

40）法向应力效应

法向应力效应（包轴效应）是韦森堡首先观察到的。故又称为韦森堡效应。其现象

是：如果用一转轴在液体中快速旋转，聚合物熔体或溶液与低分子液体的液面变化明

显不同。低分子液体受到离心力的作用，中间部位液面下降，器壁处液面上升；高分

子熔体或溶液受到向心力作用，液面在转轴处是上升的，在转轴上形成相当厚的包轴

层。包轴现象是高分子熔体的弹性所引起的。由于靠近转轴表面熔体的线速度较高，

分子链被拉伸取向缠绕在轴上。距转轴越近的高分子拉伸取向的程度越大。取向分子

有自发恢复到蜷曲构象的倾向，但此弹性回复受到转轴的限制，使这部分弹性能表现

为一种包轴的内裹力，把熔体分子沿轴向上挤

41）挤出胀大

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挤出胀大现象又称巴拉斯效应，是指熔体出模孔后，挤出物的截面积比模孔截面

积大的现象。挤出物胀大现象也是聚合物熔体弹性的表现。至少有两方面因素引起。

其一是聚合物熔体在外力作用下进入模孔，入口处流线收敛，在流动方向上产生速度

梯度，因而分子受到拉伸力产生拉伸弹性形变，这部分形变一般在经过模孔的时间内

还来不及完全松弛，出模孔之后，外力对分子链的作用解除，高分子链就会由伸展状

态重新回缩为蜷曲状态，形变回复，发生出口膨胀。另一个原因是聚合物在模孔内流

动时由于切应力的作用，表现出法向应力效应，法向应力差所产生的弹性形变在出模

孔后回复，因而挤出物直径胀大。

42）共辗聚合物掺杂

与饱和聚合物比较，共加聚合物能隙小，电离位小，电子亲和力大。这类聚合物

极易与某些电子受体或给体发生电荷转移。共貌聚合物化学掺杂的实质就是电荷转

移。掺杂率大幅提高。掺杂过程的电荷转移是个可逆过程。因此，控制其掺杂和脱掺

杂作用，为导电聚合物开辟了新的应用前景。

43）特性粘度

浓度为c的情况下，单位浓度增加对溶液相对粘度自然对数值的贡献，其值也是浓

度的函数，单位与比浓粘度相同。特性粘度表示为团=.%/。=崛〃，/c。其物理意

义为高分子溶液c-0时，单位浓度的增加对溶液增比粘度或相对粘度对数的贡献。其

数值不随溶液浓度大小而变化，但随浓度的表示方法而异。5］的单位是浓度单位的倒

数，即dl/g或ml/go

44）高分子的凝聚态

高分子的凝聚态是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态，包括固体和液体。固

体又有晶态和非晶态之分，非晶态聚合物属液相结构（即非晶固体），晶态聚合物属晶相

结构。聚合物熔体或浓溶液是液相结构的非晶液体。液晶聚合物是一种处于中介状态

的物质。聚合物不存在气态，这是因为高分子的分子量很大，分子链很长，分子间作

用力很大，超过了组成它的化学键的键能。

45）液晶态结构

一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解之后，表观上虽然失去了固体物质的刚

性，

变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着一维或二维有序排列，从而在物

理性质

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上呈现出各向异性，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，这种中介状态称

为液晶

态，处在这种状态下的物质称为液晶

46）双轴取向

材料沿两个互相垂直的方向（x、y方向）拉伸，面积增加，厚度减小，高分子链或

链段倾向于与拉伸平面（x、y平面）平行排列，但在xy平面内分子的排列是无序的。

47）聚合物熔体不稳定流动

聚合物熔体在挤出时，如果切应力超过一极限值时，熔体往往会出现不稳定流

动，挤出物外表不再是光滑。有多种原因造成熔体的不稳定流动，其中熔体弹性是一

个重要原因。对于高分子熔体，粘度高，粘滞阻力大，在较高的切变速率下，弹性形

变增大，当弹性形变的储能达到或超过克服粘滞阻力的流动能量时，导致不稳定流动

的发生。因此，把聚合物这种弹性形变储能引起的湍流称为高弹湍流。

48）几何异构

当主链上存在双键时，形成双键的碳原子上的取代基不能围绕双键旋转，否则将

破坏双键中的n键。当组成双键的两个碳原子同时被不同的原子或基团取代时，由于

内双键上的基团在双键两侧的排列方式不同而有顺式构型和反式构型之分，称为几何

异构体。

49）应力集中

聚合物材料的破坏是高分子主链的化学键断裂或是高分子链间相互作用力的破

坏。通常，由主链化学键强度或链间相互作用力强度估算的理论强度比聚合物实际强

度大1007000倍，这是由于材料内部的应力集中所致。引起应力集中的缺陷有几何的

不连续，如孔、空洞、缺口、沟槽、裂纹；材质的不连续，如杂质的颗粒、共混物相

容性差造成的过大第二组分颗粒；载荷的不连续；不连续的温度分布产生的热应力等

许多缺陷可以是材料中固有的，也可能是产品设计或加工时造成的。当材料中存在上

述缺陷时，其局部区域中的应力要比平均应力大得多，该处的应力首先达到材料的断

裂强度值，材料的破坏便在那里开始。为此，注意克服不适当的产品设计和加工条

件，对提高材料的强度是非常必要的。

二、选择题

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1.高分子链的结构是决定聚合物（2）的主要因素。

（1）形态；（2）基本性质；（3）序列结构；（4）构型

2.交联高分子是高分子链之间通过（3）连接成一个三维空间网状大分子。

（1）官能团；（2）结构单元；（3）化学键或链段；（4）重复单元

3.高分子链柔顺性是分子链能够改变其（1）的性质。

（1）构象；（2）链段；（3）结构；（4）规整性

4.当物质内部的质点在三维空间呈周期性地（4）时,该物质称为晶体。

（1）重复；（2）分布；（3）排列；（4）重复排列

5.聚乙烯的稳定晶型是（1）系。

（1）正交晶系；（2）三斜晶系；（3）单斜晶系；（4）六方晶系

6.聚合物在结晶时，由于（2）不能充分地自由运动,妨碍了分子链的规整堆砌排

列，因而，高分子晶体内部往往含有比低分子晶体更多的晶格缺陷。

（1）化学键；（2）链段；（3）键角；（4）键长

7.溶致型液晶高分子溶液在浓度很小时，由于刚性高分子在溶液中形成了

（1）溶液,造成了该溶液的粘度-浓度关系与一般体系相同。

（1）各向同性；（2）各向异性；（3）各向异性相比例大于各向同性；（4）各向同

性比例大于各向异性

8.结晶聚合物的溶解要经过结晶聚合物的（4）和溶解两个过程。

（1）溶胀；（2）溶剂吸附；（3）溶剂渗透；（4）熔融

9.聚合物溶解在良溶剂中，“链段”与溶剂分子的相互作用能（3）“链段”之间

的相互作用能，使高分子链在溶液中舒展。

（1）远远小于；（2）等于；（3）远远大于；（4）无法判断

10.第二维利系数A2与石一样，表征了高分子“链段”与溶剂分子之间的相互作用。

在良溶剂中，由于溶剂化作用，“链段”间的相互作用（1）。

（1）以斥力为主；（2）吸力增加；（3）斥力等于吸力；（4）说不清

11.高分子溶液作为聚合物和溶剂组成的二元体系，在一定条件下会发生相分离现

象。相分离发生与否同温度有关，此时的相分离温度是（4）、

（1）高临界溶解温度；（2）低临界溶解温度；（3）高临界溶解温度和地临界溶解温

度同时存在；（4）A、B、C三种情况都有可能出现

12.通常可以用“理论或机理分布函数”表示聚合物的分子量分布。对于阴离子聚合

反应，其聚合物的分子量分布符合（2）。

（1）Schulz-Flory最可几分布；（2）Poisson分布；（3）Schulz分布；（4）三

种分布函数都可以.

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13.端基分析法只适用于测定分子量一（1）在以下聚合物的数均分子量。

46

（1）3X1（）4以下；（2）3X10~3X10；（3）3X1（）6以上；（4）任何分子量

14.利用聚合物在溶液中的分子运动性质，可以得到分子量分布。这种方法是

（3）o

（1）沉淀分级、溶解分级；（2）凝胶渗透色谱法、电子显微镜法；（3）超速离心沉

降速度法；（4）其他方法

15.利用差示扫描量热法（DSC）测试聚合物的玻璃化转变温度是根据（4）方法进行

测定。

（1）电磁效应；（2）力学性质的变化、电子显微镜法；（3）体积的变化；（4）热

力学性质

16.对聚合物玻璃化转变温度影响最大的化学键是（2）。

（1）共价键；（2）离子键；（3）氢键；（4）配位键

17.在一定温度下观察球晶半径随时间变化的方法是（4）。

（1）膨胀计法；（2）光学解偏振法；（3）DSC法；（4）热台偏光显微镜法

18.热塑性弹性体具有（3）特性。

（1）塑料；（2）橡胶；（3）塑料和橡胶；（4）粘弹

19.交联橡胶的溶胀是」的结果。

（1）溶剂力图渗入聚合物内部；（2）网状分子链向三度空间伸展；（3）A、B

都存在；（4）A、B都不存在

20.聚合物的力学松弛是（4）现象。

（1）在一定温度和恒定应力作用下，观察试样应变随时间增加而逐渐增大的蠕变

（2）在一定温度和恒定应变条件下，观察试样内部的应力随时间增加而逐渐衰减的应

力松弛

（3）在一定温度和循环（交变）应力作用下，观察试样应变滞后于应力

（4）A、B、C三种

21.应力松弛，就是在恒定温度和形变保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间

而逐渐（1）的现象。

（1）增加，衰减；（2）增加，增强；（3）减少，衰减；（4）减少，增强

22.研究聚合物静态粘弹性的实验方法是（2）o

（1）自由振动法；（2）应力松弛仪；（3）共振法；（4）强迫振动非共振法

23.下列聚合物中介电系数最小的是（4）

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25.下列说法中不正确的是（2）

（1）掺杂是化学过程；（2）掺杂是物理过程；（3）掺杂过程有电荷转移;

（4）掺杂是可逆过程

26.下列聚合物Ty最高的是（4）

（1）聚乙烯；（2）聚丙烯；（3）聚氯乙烯；（4）聚丙烯月青

27.关于聚合物结晶的下列说法中正确的是（3）

（1）温度越高，越易结晶；

（2）温度越高，越易结晶；

（3）分子链对称性好，易于结晶；

（4）只有结构规整性聚合物才能结晶。

28.下列材料中耐热性最好的是（4）

（1）尼龙一66；（2）聚乙烯；（3）聚苯乙烯；（4）芳纶

29.下列现象中（3）属于动态粘弹性现象

（1）蠕变；（2）应力松弛；（3）滞后；（4）应力集中

30.下列说法正确的是（3）

（1）聚合物熔体没有弹性；

（2）玻璃化温度以下，聚合物没有粘流性；

（3）粘弹性行为具有温度和时间依赖性；

（4）粘弹性行为之与高分子本身结构有关。

31.关于玻璃化转变温度的说法正确的是

（1）塑料的玻璃化转变温度高于室温；

（2）塑料的玻璃化转变温度低于室温；

（3）玻璃化转变温度与高分子的链段的运动相对应；

（4）玻璃化转变温度是橡胶使用的上限温度。

32.球晶应在（2）条件下制备

（1）稀溶液；（2）熔体；（3）高温高压；（4）低于玻璃化转变温度

33.一般来讲，（3）需要较高的取向度

（1）橡胶；（2）塑料；（3）纤维；（4）粘合剂

34.在下面的天然高分子中，单分散的是（4）

（1）纤维素；（2）天然橡胶；（3）淀粉；（4）牛奶酪蛋白

35.聚合物的多重转变是由于（3）

（1）相对分子量的多分散性；（2）分子链的不同构型；

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（3）高分子运动单元具有多重性；（4）杂质的影响

36.高聚物处于橡胶态时，其弹性模量.（3）

（1）随形变增大而增大；（2）随形变增大而减小；（3）与形变无关；（4）变

化不定。

37.相对分子量增加时，以下那种性能下降（2）

（1）抗张强度；（2）可加工性；（3）熔点；（4）玻璃化温度。

38.分子极性越大，极化程度越大，则聚合物介电常数（1）

（1）越大；（2）越小；（3）不确定

39.高分子内旋转受阻程度越大，其均方末端距（1）

（1）越大；（2）越小；（3）趋于恒定值；（4）可能变大或变小

40.WLF方程是根据自由体积理论推导出来的，它适合于（2）

（1）晶态聚合物松弛过程；（2）非晶态聚合物松弛过程；（3）高分子稀溶液；

（4）所有聚合物松弛过程

41.由两种聚合物组成的共聚体系，如果完全相容，则体系的玻璃化转变温度将（2）

（1）只有一个玻璃化转变温度且小于任何一种聚合物的玻璃化转变温度；（2）只有

一个玻璃化转变温度且介于两者之间；（3）具有两个不同的玻璃化转变温度；（4）

不能够确定

42.在浓度相同的条件下，聚合物在（2）中的黏度最大

（1）。溶液中；（2）良溶剂；（3）不良溶剂；（4）极性溶剂

43.下列那些聚合物不可作为工程塑料是卫工

（1）聚酰亚胺；（2）低压聚乙烯；（3）聚碳酸酯；（4）聚丁二烯

44.高聚物为假塑性流体，其黏度随剪切速率的增加而（3）

（1）增加；（2）不变；（3）减小；（4）变化不定

45.以下过程中，（3）与链段运动无关

（1）屈服；（2）粘流；（3）流动曲线中的拉伸流动区；（4）降解

46.某一聚合物薄膜，当温度升至一定温度时发生收缩，这是由于（2）

（1）大分子取向；（2）大分子解取向；（3）内应力释放；（4）受热不匀

47.同一聚合物样品，以下计算值那个较大（2）

（1）自由连接链均方末端距；（2）自由旋转链均方末端距；（3）均方旋转半径；4）

链段长度

48.聚合物挤出成型时，产生熔体破裂的原因是（2）

（1）剪切变稀；（2）熔体弹性形变回复不均匀；（3）熔体黏度过小；（4）大分子

链取向程度低

49.聚氯乙烯中加入（3）时,Tg和Tf均向低温变化。

（1）填充剂；（2）稳定剂；（3）增塑剂；（4）着色剂

50.高聚物滞后现象发生的原因是（1）

（1）运动时受到内摩擦力的影响；（2）高聚物的惰性很大；（3）高聚物弹性很大；

（4）iWi聚物有结晶

51.粘弹性表现最为明显的温度是.（2）

（1）VTg；（2）「〜Tf；（3）T*〜Td；（4）>Td

52.聚合物'的导电性随温度的升高而（1）

（1）升高；（2）降低；（3）保持不变；（4）变化不定

53.下列那个过程端变增加的是（1）

（1）结晶熔化；（2）橡胶拉伸；（3）交联；（4）取向

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54.聚碳酸酯的应力-应变曲线属于以下那一类3

（1）硬而脆；（2）软而韧；（3）硬而韧；（4）软而脆

55.聚合物结晶度增加，（2）增加

（1）透明性；（2）抗张强度；（3）冲击强度；（4）等规度

56.提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（为

（1）提高拉伸速度；（2）取向；（3）增塑；（4）降低温度

57.聚合物的介电损耗因子一般与其（其无关

（1）分子量；（2）极性大小；（3）温度；（4）电场频率

简答题:

1.高分子链结构是什么？包括那些内容？

答案要点:高分子链结构指单个高分子的结构和形态，包括（1）化学组成、构型、构

造和共聚物的序列结构。构型是指分子中原子的在空间的几何排列，包括旋光异构

（或立体异构）和几何异构（或顺反异构）。构造是只聚合物分子的形状，如线型、

支化、交联网络等。（2）分子的大小和形状。

2.高分子构型的异构有几种？各有什么特点？

答案要点：高分子构型的异构有旋光异构和几何异构

（1）旋光异构：高分子全同立构（或等规立构）：当取代基全部处于主链平面的一侧或者

说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。间同立构（或间规立构）：取代基相间的

分布于主链平面的二侧或者说两种旋光异构单元交替键接。无规立构：当取代基在平

面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接时。全同立构和间同立

构高分子链易于结晶，而无规立构高分子链不易结晶。

（2）几何异构：1,4加聚的双烯类聚合物中，由于主链双键的碳原子上的取代基不能绕

双键旋转，当组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成

顺反两种构型，它们称作几何异构体。顺式结构分子链与分子链之间的距离较大，不

易结晶。反式结构分子链的结构比较规整，容易结晶。

3.分子构造如何影响聚合物的性能？

答案要点:分子构造对聚合物的性能有很大影响。

线型分子间没有化学键合，一般可溶、熔，易于加工成型。

支化聚合物的化学性质与线形聚合物相似，但物理性能受支化程度影响显著。短

支链降低结晶度，长支链严重影响聚合物的熔融流动性能。

梯形聚合物具有高强度、高模量和耐热性能。一般交联聚合物不溶不熔，只有当

支化度低时，才可溶胀。

4.影响高分子链柔性的因素有那些？如何影响？

答案要点:分子结构的影响：（1）主链结构主链全为单键或含孤立双键时，分子链柔

顺性较大，而含有芳杂环结构时，由于无法内旋转，柔顺性差。（2）取代基极性取

代基使柔顺性变差，非极性取代基体积大，位阻大，柔顺性变差。（3）支化、交联

若支链很长，阻碍链的内旋转时，柔顺性变差。对于交联结构，交联程度不大时，对

柔顺性影响不大，当交联程度达到一定程度时，大大影响链的柔顺性。（4）分子链的

长短一般分子链越长，构象数目越多，柔顺性越好。（5）分子间作用力作用力大

则柔性差。（6）分子链的规整性越规整，结晶能力越强，柔性变差。

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外界因素的影响：（1）温度温度升高，柔性增加，反之降低。（2）外力外力作

用速度缓慢时，柔性容易显示；外力作用速度快时，分子链显得僵硬。（3）溶剂与

高分子链间的作用对高分子形态有重要影响，进而影响柔性。

5.在聚合物晶体中，内部排列质点是什么？晶胞共有哪几种类型？它们之间的区别由

什么决定？

答案要点：聚合物晶体中，呈周期性排列的质点是大分子链中的结构单元链节。晶胞

的类型：立方、四方、斜方、单斜、三斜、六方、三方七种。它们间的区别由不同的

晶胞参数决定。

6.高分子的晶格缺陷是由什么原因造成的？为什么高分子具有更多的晶格缺陷？

答案要点：高分子晶格缺陷是由端基、链扭结、链扭结引起的局部构象错误所致。由于

聚合物具有长链结构的特点，结晶时链段并不能充分自由运动，就妨碍了分子链的规

整的堆砌排列，因而高分子晶体内部往往含有比小分子更多的缺陷。

7.聚合物的晶体有几种形式？影响晶体形态的因素有哪些？

答案要点：晶体形态：单晶、球晶和其他结晶，包括树枝状晶、纤维状晶、串晶、柱晶

和伸直链晶体。影响晶体形态的因素是晶体生长的外部条件和晶体的内部结构。外部

条件包括溶液的成分、晶体生长温度、粘度、所受作用力的方式及大小等。

8.常用测定高分子结晶度的方法有几种？每种方法的基本原理是什么？

答案要点：（1）密度法依据为晶区规整，密度大于非晶区。（2）X射线衍射峰依据：总

的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和。（3）量热法依据：聚合物熔融

过程中的热效应来测定结晶度。

9.从分子结构角度分析非晶态聚合物产生的原因？

答案要点：⑴链规整性差，以致不能生成可观的结晶；（2）链结构虽有规整性，可以

结晶，但因结晶速度十分缓慢，以致于熔体在通常冷却速度下得不到可观的结晶；（3）

链结构虽有规整性，但因分子链扭曲不易结晶。

10.液晶高分子的基本特点是什么？

答案要点:液晶高分子与液晶小分子相比，具有高分子量和高分子化合物的特性；与其

它高分子相比，又由液晶相所特有的分子取向序和位置序。高分子量和液晶相序的有

机结合，赋予高分子独特的性能。如液晶高分子具有高强度、高模量等。

II.液晶的晶型有几种？各有什么特点？

答案要点：（1）向列型液晶：棒状分子链在长轴方向上，倾向于平行于一个共同的主

轴，呈现一维有序性。但棒状分子链的重心位置是无序的，相邻分子链重心之间的关

系和小分子液晶相似。向列型液晶在正交偏光显微镜下，可以观察到细丝状和纹影状

的织态结构。（2）近晶型液晶：棒状分子链之间以层片状排列着，这些层片不是严格

刚性的，而是形成柔性的分子二维有序的薄片，各层中的分子只能在本层的平面上活

动而不能来往于相邻两层之间。近晶型液晶在正交偏光显微镜下可以观察到典型的扇

状织态结构特征。（3）胆笛型液晶：中介相是由许多分子链排列的方向依次规则地扭

转一定角度，因此多层分子链排列后，形成了螺旋结构。胆笛型液晶在偏光镜下可观

察到特殊的油状纹理织构。另外，当白色光射到这些扭转的分子层上时，会呈现彩虹

般的颜色，同时还可以使透射光发生极高的偏振旋转，这些均可用以表征胆留型液晶

独特的光学性质。（4）盘状液晶盘状分子倾向于沿某一空间方向排列，但分子质心却没

有任何位置有序。

12.如何提高高分子合金的相容性？

答案要点：提高合金相容性的方法：（1）在物理共混中，加入第三组分作增溶剂。增

容剂可以是与两种共混高分子化学组成相同的嵌段或接枝共聚物，也可以是化学组成

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不同但能与之相容的嵌段或接枝共聚物。（2）在不同聚合物的分子间引入各种特殊的

相互作用，可使不相容的体系变为分子水平上