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1、高分子物理答案（第三版）第1章高分子的链结构1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。等。2构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是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，而构型则是分子中由定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。（2）不能，-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与丙烯是不同的构型。3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链31在螺晶旋体构中象呈，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等归立构
2、聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（极不稳定，必须C通-C键过的旋转，形31成螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性，因子值）愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长b度，b值愈小，链愈柔顺。5聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下
3、为塑料而不是橡胶。6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与1，反4-式戊聚二烯（杜仲橡胶）。异（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。解：8.某单烯类聚合物的聚104合，度试为估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍？（假定该分子链旋转链。）答：81.6倍9.无规聚丙烯在环己烷或30甲苯时中测、得的空间位（阻即参刚数性因子=1）.76, 试计算其等效自由连b（接已链长度知碳碳键长0.为154nm,键角为109.5 ）。解：
4、b=1.17nm10.某聚苯乙烯试样的分416000子量，为试估算其无扰链的均方末端距（Cn=12已知）特。征比答：均方末端2276距为.8nm2。第2章聚合物的凝聚态结构1.名词解释凝聚态，内聚能密度，晶系，结晶度，取向，高分子合金的相容性。凝聚态：为物质的物理状态，是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的，通常包括固体内聚能密度CED：定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量，单位：晶系：根据晶体的特征对称元素所进行的分类。结晶度：试样中的结晶部分所占的质量分数（）质或量者结体晶积度分数（体积结）晶。度取向：聚合物的取向是指在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向的择
5、优排列。高分子合金的相容性：两种或两种以上高分子，通过共混形成微观结构均一程度不等的共混物所具有的2.什么叫内聚能密度？它与分子间作用力的关系如何？如何测定聚合物的内聚能密度？答：（1）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，单位：（2）内聚能密度300在以下的聚合物，分子间作用力主要是色散力400；内聚能以密上度的在聚合物，分子链上有强的极性基团或者分子间能形成氢键300；-内400聚能之密间度的在聚合物，分子间相互作用居中。3.聚合物在不同条件下结晶时，可能得到哪几种主要的结晶形态？各种结晶形态的特征是什么？答：（1）可能得到的结晶形态：单晶、树枝晶、球晶、纤维状晶、串晶
6、、柱晶、伸直链晶体；（2）形态特征：单晶：分子链垂直于片晶平面排列，晶片10nm厚度左一右般；只有树枝晶：许多单晶片在特定方向上的择优生长与堆积形成树枝状；球晶：呈圆球状，在正交偏光显微镜下呈现特有的黑十字消光，有些出现同心环；纤维状晶：晶体呈纤维状，长度大大超过高分子链的长度；串晶：在电子显微镜下，串晶形如串珠；柱晶：中心贯穿有伸直链晶体的扁球晶，呈柱状；伸直链晶体：高分子链伸展排列晶片厚度与分子链长度相当。4.测定聚合物的结晶度的方法有哪几种？简述其基本原理。不同方法测得的结晶度是否相同？为什么？答：（1）密度法X，射线衍射法，量热2法）；密（度法的依据：分子链在晶区规整堆砌，故晶区密度大
7、于非晶区密X射线衍射法的依据：总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和；量热法的依据：根据聚合的热效应来测定结晶度的3方）法不。同（，因为结晶度的概念缺乏明确的物理意义，晶区和非晶区的界限很不明无法准确测定结晶部分的量，所以其数值随测定方法不同而不同。5.高分子液晶的分子结构有何特点？根据分子排列有序性的不同，液晶可以分为哪几种晶型？如何表征答：（1）高分子液晶分子结构特点：1. 分子主干部分是棒状（筷形），平面状（碟形）或曲面片状（碗形）的刚性结b.构，以细长棒状最分子中含有对位苯撑，强极性基团，可高度极化或可形成氢键的基团，因而在液态下具有维持分序排列所需要的凝c聚.分力子；上可能
8、含有一定的柔性结构。（2）液晶晶型a.完：全没有平移有序向N列相相，即用单位矢表量示；b.一维平移有序（层状液晶A（）近晶和近晶C( ) ；c.手征性液晶，包括胆Ch甾）相和（手征性近晶d相.盘；状液晶相。（3）液晶态的表征一a般.偏为光：显微镜下用平行光系b统.热观分察析；法c；.X射线衍射；d.电子衍射e；.核磁共振f.；电子自旋共振g.流；变学h；.流变光学。6.简述液晶高分子的研究现状，举例说明其应用价值。答：液晶高分子被用于制造防弹衣，缆绳及航空航天器大型结构部件，可用于新型的分子及原子复合材纤维的被覆，微波炉件，显示器件信息传递变电检测7.取向度的测定方法有哪几种？举例说明聚合物取
9、向的实际意义。（1）用光学显微镜测定双折;(2)射来用计声算速法测定3；）（广角X射线衍射法4；）（红外二向色性5）；偏（正荧光法。8.某结晶聚合物的注射制靠品近中模，具的皮层具有双折而射制现品象内，部用偏光显微镜观Maltese察发现黑有十字，并且越靠近制品芯Maltese部，黑十字越大试。解释产生上述现象的如原果因降。低模具的皮温层度厚，度将如何变化？答：（1）由于形成球晶，球晶具有双折射现象，自然光经过偏振片变为偏振光，通过球晶发生双折射，分方向垂直的偏振光，两束偏振光在与检偏镜平行方向上存在分量，分量速度不同，产生相位差而干涉，光图像，制品外部与模具接触，冷却速度快，球晶来不及生长而成
10、多层片晶或小球晶，而制品芯部温度分，生长为大球晶，因此消光图像更大。（2）降低温度会增加过冷度，缩短结晶时间，因而皮层厚度增加。9.采用“共聚”和“共混”方法进行聚合物改性有何异同点？解：略。10简.述提高高分子合金相容性的手段答：提高高分子合金的相容性一般用加入第三组分增溶剂的方法。增溶剂可以是A、与B两种高分子化学组成相同的嵌段或接枝共聚A物、B，的也化可学以组是成与不同但能分别与之相容的嵌段或接枝共聚物。11某.一聚合物完全结晶时的0.密936g/cm3,度为完全非晶态的密0度.854g/cm3,为现知该聚合物的实际密度为0.900g/cm3,试问其体积结晶度应为多少？（体积结晶度0.为
11、561）12已.知聚乙烯晶体属斜方晶系，其a=0晶.胞738nm,b=0参数.495nm,c=0.254nm.(1)根据晶胞参,验数证聚乙烯分子链在晶体中为平面;锯齿形构象(2)若聚乙烯无定形部分的a=0密度.83g/cm3, 试计算=0密.97g/cm3度聚乙烯试样的质量结晶度。13用.声波传播测定拉伸涤纶纤维的取向度。若试验得到分子链在纤维为轴30。方，向试的问平该均试取样向的角取向度为多少？第3章高分子溶液1.溶度参数的含义是什么？“溶度参数相近原理”判断溶剂对聚合物溶解能力的依据是什么？答：（1）溶度参数：是指内聚能密度的平方根；（2）依据是：，因为溶解过程0，要使0，越小越好，又因为
12、?，所以与 越相近就越小，所以可用“溶度参数相近原理”判断溶剂对聚合物的溶解能力。2.什么叫高分子溶液？它与理想溶液有何本质区别？答：（1）高分子溶液：是指高分子稀溶温液度在下Flory（温度），分子链段间的作用力，分子链段与溶剂分子间的作用力，溶剂分子间的作用力恰好相互抵消，形成此无时扰高状分态子的溶液剂。相互作1/2,用参内数聚为能密度为0.（2）理想溶液三个作用0力，都而为溶液三个作用力都0，不只为是合力0为.3.Flory-Huggins晶格模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定Huggins？混合参热数表的达物式理中意义是什么？答：（1）假定a：.溶液中分子排列也像晶体中一样，为
13、一b种.高晶分格子排链列是；柔性的，所有构象具有相同的能量；c.溶液中高分子“链段”是均匀分布的，即“链段”占有任一格子的几率相同。（2）物理意义：反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。4.什么叫排斥体积效Flory应？-Kingbuam稀溶液理论较之晶格模型理论有何进展？答：（1）排斥体积效应：在高分子稀溶液中，“链段”的分布实际上是不均匀的，高分子链以一个被溶剂的链球散布在纯溶剂中，每个链球都占有一定的体积，它不能被其他分子的“链段”占有。（2）进展：把“链段”间的排斥体积考虑进去，更符合实际。5.高分子合金相分离机理有哪两种？比较其异同点。解：略。6.苯乙烯-丁二烯共聚物（ =16.7
14、 ）难溶于戊烷（ =14.4 ）和醋酸乙烯（ =17.8 ）。若选用上述两什么配比时对共聚物的溶解能力最佳？解：7.计算下列三种情况下溶液的混合熵，讨论所得结果的意义。（1）99e12个小分子A与1e8个小分子B相混合（假定为理想溶液）；（2）99e12个小分子A与1e8个小分子B（设每个大分子“链x=1e4段”）数相混合（假定符合均匀场理论）；（3）99e12个小分子A与1e12个小分子B相混合（假定为理想溶液）。答：（1）；（2）; （3）.结果说明，绝大多数高分子溶液，即使在浓度小时，性质也不服从理想溶液的规律，混合熵比小分子要大十几倍到数十倍，一个高分子在溶液中可以起到许多个小分子的作
15、用，高分子溶液性质与差的原因在于分子量大，分子链具有柔顺性，但一个高分子中每个链x（段连是段相数互）连个接小的分，子起的不到作用，混合熵xN比个小分子来得小。8.在20将10-5mol的聚甲基丙烯酸甲酯（=105, =1.20g/cm3179g）氯溶仿于（ =1.49 g/cm3 ）中，试计算溶液的混合熵、混合热和混合自由能1=0。（.377已知）答：;9.假定共混体系中，两组分聚合物（非极性或弱极性）的分子量XA/XB=r不同但。均试为写单出分计散算的临，界共溶温度下组成关系的方程式r分，别画为出小1于、等于1和大于1时，该体系的旋节线示意图。第4章聚合物的分子量和分子量分布1.什么叫分子量
16、微分分布曲线和体积分布曲线？两者如何相互转换？(1)微分分布曲线：表示聚合物中M）分不子同量的（各个级分所占的质量分或数摩尔分x(M);数积分分布曲线：表示聚合物中分子量小于和等于某一值的所I(M)有级分所占的质量分数或摩尔分数。转换：2.测定聚合物数均和重均分子量的方法有哪几种？每种方法适用的分子量范围如何？答：(1)测定数均分子量的方法：端基分析法、沸点升高、冰点下降、气相）渗透压（范围(2)测量重均分子量的方法：(光散射法)3.证明渗透压法测得的分子量为数均分子量。答：渗透法测定分子量依据为时，所以：即渗透压法测得分子量为数均分子量。4.采用渗透压法测得A和试B样和摩尔质量分4别.20e
17、5g/mol为和1.25e5g/mol，试计算A、B两种试样等质量混合物的数均分子量和重均分子量。答：；5.35 时，环己烷为聚苯乙烯（无规溶立剂构。）现的300mg将聚苯乙烯（=1.05g/cm3， =1.5e5）于35溶于150ml环己烷中，试计(1)算第：二维利系A2;(2)数溶液的渗透压。答：（1）；（2）6.某聚苯乙烯试样经分级5个后级得分到。用光散射法测定了各级分的重均分子量，用粘度法（ 22、二氯测定了各级分的特征粘度，结果如下所示：e-40.3081.5548.056.8157 ,dl/g0.04050.1221.381.422.78试计算Mark-Houwink方程 =KM中
18、的两个参K数。和7.推导一点法测定特性粘度的公式：(1) =(2) =?其中/证明：1（）（2）8.三醋酸纤维-二素甲基甲酰胺溶Zimm液的图如左所示。试计算该聚合物的分子量和旋转半-1nm径，。（ =5.461e n(DMF)=1）.4299.现有一超高分子量的聚乙烯试样GPC，方欲法采测用定其分子量和分子量分布，试问：（1）能否选GPC择法的常用溶THF剂？如果不行，应该选择何种溶剂？（2）常温下能进行测定吗？为什么？（3）如何计算该试样的数均、重均和粘均分子量。第5章聚合物的转变与松弛1.以分子运动观点和分子间物理缠结概念说明非晶态聚合物随着温4个度区升域高并，粘讨弹论行分为子的量对应力
19、松-弛温模度量曲线的影响规律答。：（1）a.玻璃态区，玻璃化温度以下，分子运动主要限于振动和短b.玻程璃的-橡旋胶转转运变动区；，可解析为远程、协同分子运动的开c始.橡；胶-弹性平台区，由于分子间存在几个链段平行排列的物理缠结，聚合物d.呈末现端远流程动橡区胶，弹性；物理缠结来不及松弛，材料仍然表现为橡胶行为，温度升高，发生解缠作用，导致整个分子产生滑移运动，即产生流动，这种流动是作为链段运动结果的整（2链）运聚动合。物分子量越高，-弹橡性胶平台就越长。2.讨论结晶、交联聚合物-的温模度量曲线和结晶度、交联度对曲线的影响规律。解：略。3.写出四种测定聚合物玻璃化温度的方法，简述其基本原理。不同
20、实验方法所得结答果：（是1）否a.膨相胀同计？法为，什热么膨？胀的主要机理是克服原子间的主价力和次价力，膨b.量胀热系法数，较聚小合；物在玻璃化时的热学性c质.温的度-变形化变；法，利用聚合物玻璃化转变时形变量的变化来测定其玻d.核璃磁化共温振度法；，利用电磁性质的变化研究聚合物玻璃化转变的（2方）法不。同，略。4.聚合物的玻璃化转变是否是热力学相变聚？合为物什的么玻？璃化转变并不是一个真正的热因力为学非相晶变态。聚合物发生玻璃化 转 变 时 ， 其 体 积 ， 焓 或 熵 是 连 续 变 化 的 ， 而 K, 和 INCLUDEPICTURE http:/ * MERGEFORMATINET
21、出现不连续的变化，要使体系达到热力学平衡，需要无限缓慢的变温速率和无限长的测试时间，实验上不可能做到，因此，玻璃化温度的测定过程体系不能满足热力学平衡条件，转变过程是一个松弛过程，所化温度不是一个真正的热力学5.相试变用。玻璃化转变的自由体积理（论1）解非释晶：态聚合物冷却时体积收缩速率（发2）生冷变化；却速度愈快，测Tg得值的愈高。答：（1）在INCLUDEPICTUREhttp:/ * MERGEFORMATINET以上，非晶态聚合物体积收缩时，包括聚合物分子占有体积的收缩以及自由体积的收缩，而在 INCLUDEPICTURE http:/ * MERGEFORMATINET以下，自由体积
22、处于冻结状态，所以，聚合物体积收缩只有聚合物占有体积的收缩，因此，体积收缩（速2）率当会冷有却变速化度。愈快，测INCLUDEPICTURE得的http:/ * MERGEFORMATINET偏大，这是因为：一方面，温度降低，体系的自由体积减小，同时，粘度增大，链段运动的松弛时间增加，另一方面，冷却速率决定了实验的观察时间，而玻璃化温度是链段运动的松弛时间与时 间 相 当 时 的 温 度 ， 故 冷 却 愈 快 ， 观 察 时 间 愈 短 ， 测 得 的 INCLUDEPICTURE http:/ * MERGEFORMATINET值愈高。6.玻璃化转变的热力学理论基本观点答是：什热么力？学研
23、究表明，相转变过程中自由能是连续的，而与自由能的导数有关的性质发生不连续的变化。非晶态聚合物发生玻璃化转变时，其体积、焓或熵是连续变化的，但 K、 INCLUDEPICTURE http:/ * MERGEFORMATINET出现不连续的变化。实际上，玻璃化温度的测定过程体系不能满足热力学的平衡条件，转变过程是一个松弛过程，所得 INCLUDEPICTURE http:/ * MERGEFORMATINET值依赖于变温速率及测试方法（外力作用速率）7.聚合物晶体结构和结晶过程与小分子晶体结构和结晶过程有何差别？造成这答些：（差1别的原因是什么？? ? ? ? ? ? ? 摧 ?$? d? d?
24、嬁?愁$摧 ?y?）小分子有分子晶体、原子晶体和离子晶体，而高分子晶体仅有分子晶体，且仅是分子链的一部分形成的晶体。这是由于高链很长，可穿越多个晶（胞2）。小分子的熔点是一个确定值，而高分子的熔点是（一3）个高范分围子值有。结晶度的概念，而小分子没有。这是由于高分子结构的复杂性，使得聚合物结晶要比小分子结晶有更多的缺陷，所以结晶总是很不完善，有晶区和结晶读表示（。4）高聚物的结晶过程分一次结晶（主结晶）和二次。结这晶是（由次于级高结分晶子）的相对分子质量大，体系黏度大，分子运动迟缓所引起的。8.测定聚合物结晶速度有哪些方法？简述其原理答和：主（1要）步膨骤胀。计法、光学解偏振法和示差扫(DSC
25、)描。量原热理法：聚合物结晶过程中，从无序的非晶态排列成高度有序的晶态，由于密度变大，会发生体积收缩即可研究结晶过程。主要步骤：方与跟踪液(通常是水)银装入一膨胀计中，加热到聚合物熔点以上，使其全部熔融。然后将膨胀计移入恒温槽内，观察毛细管内液柱度随时间的变化（。2）偏光显微镜法和小角激光光散射法。原理：用单位时间里球晶半径增加的长度作为观察温度下球晶的径向速度。主要步骤：将试样熔融后立即进行等温结晶，观察球晶的半径随时间的增长变化，以球晶半径对时间作图，可得一直线。9. 比较下列各组聚合物的 Tg高低并说明理由： （1）聚二甲基硅氧烷，顺式聚 1，4-丁二烯； INCLUDEPICTURE
26、http:/ * MERGEFORMATINET：聚二甲基硅氧烷顺式聚1，4-丁二烯（2）聚己二酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸乙INC二醇酯；LUDEPICTURE http:/ 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯（ 3 ） 聚 丙 烯 ， 聚 4- 甲 基 -1- 戊 烯 ；INCLUDEPICTUREhttp:/ * MERGEFORMATINET：聚丙 烯 聚 4- 甲 基 -1- 戊 烯 （ 4 ） 聚 氯 乙 烯 ， 聚 偏 二 氯 乙 烯 。 INCLUDEPICTURE http:/ * MERGEFORMATINET：聚氯乙烯聚偏二氯乙烯10.以结构观点讨论下列聚合物的结晶能力：聚6
27、6乙、烯聚、异尼丁龙烯聚。乙烯，结构简单，对称又规整，所以非常尼容易结晶。龙66，化学结构及几何结构均较规整，没有键接方式问题，也较容易结晶。聚异丁烯，分子链具有较高的对称性，可以结晶，但由于取代基的空间位阻以及化学结构的不规整性，使其较难结晶。11.均聚物A熔点为200，熔融热8374J/mol为重复单元。如果在结AB晶无的规共聚物中，单B不体能进入晶格，试预测含B10%单体摩尔分数的共聚物的熔答点：451。.8k.12现.有某种聚丙烯试样，将10ml其熔于体150在膨胀计中进行等温结晶，不同时间测得聚合物的体积如下： t/min3.24.77.112.620V/ml9.99819.9924
28、9.97659.84189.5752已知聚丙烯晶胞密0度.96g/cm3,为结晶完全时体积结晶度50%为。试用Avrami方程计算该试样的结晶速K度和常Avrami数指数n。答：K=0.00316,n=3。.02(5)_clip_image004 ?0001瑘潓瑦慷敲 ?捩潲潳瑦传晦q?捩罥?揓? ? ?戀縹? 偼? ?考?老? 考? ?污敳老 ?獡灓捡?亀来瑡癩?亀浵敢呲?灹厀畯捲噥污敵耄 ?耈湕瑩慎敭33s333s333ss3ss3s3攚溏 9?A?C川C?T 炾j ?k? n? ?曚?2?攅楬?a巉 ?e竸沜 ?考? 峿巿廿? 嬀笀? ? ?寿? ? ?娀 ?楔葲?汶?繎?第6章橡胶弹性
29、1.高弹性有哪些特征？为什么聚合物具有高弹性？在什么情况下要求聚合物充分体现高弹性？什么情况高弹性？答：（1）高弹性特征a.弹：性模量很;b小.形变量很;c大.弹性模量随绝对温度的升高正d比.形的变增时加有；明显的热效应。（2）略（3）略2.试述交联橡胶平衡态髙弾形变热力学分析的依据和所得结果的物理意义。答：依据：热力学第一定律和第二定律，物理意义：橡胶变形后的张应力可以看成是由熵的变化和内能的变化两部分组成。只有熵才能贡献的弹胶拉伸时内能变化很小，主要是熵的变化。内能的变化是橡胶拉伸时放热的原因。3简述橡胶弹性统计理论的研究现状与展望，说明橡胶弹性唯象理论的优缺点。答：略。4什么叫热塑性弹性
30、体？举例说明其结构与性能关系。答：（1）热塑性弹性体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又称为第三代橡胶。（2）苯乙-烯丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚SBS物）（，PB分散相Tg高于室温，构成物理交联SBS区域室；温故下为弹性体，高温下发生粘性流动，可以塑化成型。5.一交联橡胶试片2，.8cm长、宽1.0cm、厚0.2cm、重0.518g，于25时拉1长倍，测定张力9.为8N。请计算该试样网链的平均分子量。答：8185g/mol6. 某硫化橡胶试其样网，链平均分子10000量为，密度为1g/cm3。问25时拉1倍伸需要多大的应力 ?(R=8.314J/K mol)
31、答：Pa7.一硫化橡胶试样，应1.5力为106N/m2时拉伸比2为.5.试计算该试1cm3样中的网链数。答：8.（1）利用橡胶弹性理论，计算交联点间5000平均、分密子度量为0.为925g/cm3的弹性体23在时的拉伸模量和切变模量。（ R=8.3145J/Kmol）(2)若考虑自由末端校正，模量将怎样改变？（=100000已知）试样的答：(1)E=1.366Mpa, G=0.455 Mpa(2) E=1.229Mpa, G=0.410 Mpa9.称取交联后的天然橡胶试25样，在于正癸烷溶剂中溶胀。达溶胀平衡时，测4得.0。体已积知溶高胀分-比溶子为剂相互作用参数1=0.42，聚合物的密度2=
32、0.925g/cm3, 溶剂的摩195尔体.86cm3/mol,积为试计算该试样的剪切模量G(R=8.3145J/Kmol) 。答：。第7章聚合物的粘弹性1.举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象。为什么聚合物具有这些现象？这些现象对其的些利弊？2.简述温度和外力作用频率对聚合物内耗大小的影响。画出聚合物的动态力学普示意图，举出两例说明物结构与性能方面的应用。3.指出Maxwell模型、Kelvin模型和四元件模型分别适宜于模拟哪一类型聚合物的那一种力学松弛过程？答：Maxwell模型适宜于模拟线形聚合物的应力Kelvin松弛模过型程适，宜于模拟交联聚合物的蠕变过程，四元件模型适宜于模
33、拟线形聚合物的蠕变过程。4.什么是时温等效原理？该原理在预测聚合物材料的长期使用性能方面和在聚合物加工过程中各有哪些答：（1）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，这就是时温等效原（2）需要在室温条件下几年甚至上百年完成的应力松弛实验实际上是不能实现的，但可以在高温条件下或者需要在室温条件下几十万分之一秒或几百万分之一秒中完成的应力松弛实验，可以在低温条件下几内完成。5.定量说明松弛时间的含意。为什么说作用力的时间相当时，松弛现象才能被明显地观察到？答：（1）松弛时间是粘性系数和弹性系数的比值；（2）如果外加应力作用时间极短，材料中的粘性部分还来不及响应，观察到的
34、是弹性应变。反之，若应极长，弹性应变已经回复，观察到的仅是粘性流体贡献的应变，材料可考虑为一个简单的牛顿流体。只作用时间，材料的粘弹性才会呈现，应力随时间逐渐衰减到零，这个适中的时间正是松弛现象的内部时。6.简述聚合物粘弹理论的研究现状与展望。答：略。7.一某种聚合物材料作为两根管子接口法兰的密封垫圈，假设该Maxwell材料的模力型学来行描为述可。以已用知垫圈压缩应变0为.2，初始模量3e6N/m2,为材料应力松弛时300d间为，管内流体的压0力.3e6N/m2,为试问多少天后接口处将发生泄露？答：208d。8.将一块橡胶试片一端夹紧，另一端加上负荷，使之自由振0.动60s。，已振知幅振每动
35、一周期5%为减，少试计算：（1）橡胶试片在该频率（或振幅）下的对数减量（）和损耗角正切（ tg ）；（2）假若 =0.02 ，问多少周期后试样的振动振幅将减少到起始值的一半？答：（1）；（2）21。9.分别写出纯粘性液体（粘滞）系、数理想弹性体（弹E）性、模Maxwell量单元（EM、M)和Kelvin单元（ EK, t=0k）时在加上一恒定应变K后速应度力（）随时t）间的（变化关系，并以图形表示之。解：（1） =KEt, 图形为一过原点直线。（2） =K,图形为一水平直线。（3） =K-exp(-Et/ ),图形为一条斜率逐渐减小的曲线。（4） =KEt+K 图形为一直线，与纵轴交点在横轴上
36、方。10设.聚丙烯为线性粘弹体，D其（t柔）量=1为.2t0.1(GPa)的-1(t单位为s),应力状态如下：=0t0=1MPa0t 1000s=1.5MPa1000st 2000s试计算1500s时，该材料的应变值。答：11在.频率为1Hz条件下进行聚苯乙烯试样的动态力学性能实验， 125出1000Hz现内条耗件峰下。进请行计算在频率上述实验时，出现内耗峰的温度。（已Tg=100知聚苯乙）烯的答： 151.3 12某.聚合物试样， 25时应力松1e5N/m2弛到模需量要为10h。试计-算20时松弛到同一模量需要多少时间？（已知该聚合物Tg=的70-）答：13某.聚合物的粘弹行为Kelvin服
37、从模型，其中值服从WLF方程，E值服从橡胶弹性统计理论。该聚合物的玻璃化温度为5，该温度下粘1e12Pa度为s，有效网链1e密-4mol/cm3度为。试写出30、1e6Pa应力作用下该聚合物的蠕变方程。答：第8章聚合物的屈服和断裂1.名词解释：脆-韧转变点；细颈；剪切带；银纹；应力集中；疲劳。脆-韧转变点：在一定应变速率下，作断裂应力和屈T服的应关力系分曲别线与，温两度条曲线的交点就是脆韧屈服转变点。细颈：高分子材料试样条在拉伸实验中，试条某点的横截面突然快速下降的现象。剪切带：只发生在局部带状区域内的剪切变形。银纹：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
38、向，以至部垂直于应力方向上出现100长度m为、宽度10为m左右、厚度约1m为的微细凹槽。应力集中：受力材料在形状、尺寸急剧变化的局部或内部缺陷（孔、裂缝等）的附近出现应力显著增大疲劳：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裂形式。2.画出非晶态和晶态聚合物拉伸时-应典变型曲的线应，力指出曲线上的特征点及相应的应力、应变名称。3.讨论温度、应变速度、流体静态压力-应对变上曲述线应的力影响规律。4.简述几种组合应力作用下材料的屈服判据，比较不同判据之间的差异。答：（1）单参数屈服判Tresca据（判据和最大形变能理论），只受正应力2）和双切参应数力屈；服（判Coulomb据（判据或MC判据），受正应力、切应力和正压力。此外考虑流Tresca体静压和Von力的改Mises进判的据也适用。5.何谓聚合物的强度？为什么理论强度比实际强度高很多倍？6.简述聚合物增强、增韧的途径和机理。答：聚合物增强途径：通过添加增强剂来形成复合材料；机理：形成复合材料，可以传递应力，避免基体应力集中，提高力学强度。聚合物的增韧途径：添加增塑剂。机理：银纹机理、-剪银切纹带机理、三轴应力空化机理、刚性粒子增韧机理。7.