高分子物理复习题资料

《高分子物理》（第3版）复旦大学出版社考试复习题资料1/91.注塑、挤出、吹塑、模压四种加工方法，哪个方法分子量最小？哪个方法分子量最大？注塑成型:就是将塑料(一般为粒料)在注射成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时．在柱塞或螺杆加压下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。挤出成型亦称挤压模塑或挤塑:借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模，成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。吹塑成型是一种生产塑料中空制品的成型方法。它是借流体压力使闭合在模具中的热型坯或片材吹胀成为中空制品的一种方法。模压成型(又称压制成型或压缩成型)是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的作业.模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料和橡胶材料。……2.自由结合链与高斯链的区别？（P37,P39）（1）它们的分布函数是一样的，但有很大差别，自由结合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，高斯链中的链段却可以自由旋转和任意取向。（3）自由结合链是不存在的，是理想模型；高斯链却是体现了大量柔性高分子的共性具有普遍的代表性，是真实存在的。（4）高斯链可以包括自由结合链，后者是前者的一个特例。3.碳链、杂链、元素、梯形高分子各自的特点（1）碳链高分子：分子主链全部由碳原子以共价键相连的高分子（大多由加聚得到），这类高聚物不易水解，易加工，易燃烧，易老化，耐热性较差。（2）杂链高分子：分子主链由两种或两种以上原子如：O，N，S，C等以共价键相连的高分子，这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的，因主链带极性，易水解，醇解或酸解。优点：耐热性好，强度高缺点：易水解。主要用作工程塑料。（3）元素高分子：分子主链含Si，P，Al，Ti，As，Sb，Ge等元素的高分子。如硅橡胶nOSiCH3CH3。这类高聚物的特点是具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性，但强度较低。（4）梯形聚合物：分子主链不是单链而是像“梯子”或“双股螺旋线”。如聚丙烯晴纤维加热时，升温过程中环化，芳构化形成梯形结构（进一步升温可得碳纤维），可作为耐高温高聚物的增强填料。这类聚合物的特点：热稳定性好，因为受热时链不易被打断，即使几个链断了，只要不在同一个梯格中不会降低分子量。4.聚合物的加工粘度：（1）对温度敏感；（2）对剪切敏感(p131)ArrheniusEquation阿累尼乌斯方程：WhenTTg+100，/ERTaAeE-粘流活化能viscousflowenergy由链段的运动能力决定,与分子链的柔顺性有关,而与分子量无关!!（1）对于刚性链，E大粘度对温度敏感属于温敏材料；（2）对于柔性链，E小粘度对温度不敏感对剪切速率敏感属于切敏材料。《高分子物理》（第3版）复旦大学出版社考试复习题资料2/9TnT5、比较下列三种聚合物的强度，以及玻璃化转变温度Tg（P116）（1）、（2）、（3）i.强度大小比较：（1）（2）（3）；分子链支化程度提高，使分子间距离加大，分子间作用力减小，拉伸强度降低，但冲击强度提高。极性基团或氢键的密度越大，强度越高。ii.玻璃化转变温度Tg的大小比较：（1）（2）（3）；侧基在高分子链上的分布不对称，则侧基极性，Tg。6.结晶聚合物与玻璃态聚合物的冷拉比较？(p199)（1）相似之处:都经历弹性形变、屈服（成颈）、发展大形变以及应变硬化等阶段。拉伸的后阶段都呈现强烈的各向异性，断裂前的大形变在室温都无法恢复，加热后都能恢复原状，本质上都是高弹形变，通常把它们通称为冷拉。（2）差别：冷拉温度范围不同，玻璃态高聚物冷拉温度范围在Tb与Tg之间，而结晶高聚物的冷拉范围在Tg与Tm之间。结晶高聚物在拉伸过程中伴有比玻璃态高聚物复杂得多的分子聚集态的变化，后者只发生分子链的取向，不发生相变，而前者还包含有结晶的破坏，取向和再结晶等过程。7.线型高分子的结构与性能(P31)一般高分子是线型的，它是由含二官能团的反应物反应的，如前所述的聚氯乙烯和聚酯，分子长链可以卷曲成团，也可以伸展成直线，这取决于分子本身的柔顺性及外部条件。线型高分子间无化学键结合，所以在受热或受力情况下分子间可以互相移动（流动），因此线型高分子可在适当溶剂中溶解，加热时可熔融，易于加工成型，线型高分子分子：可溶，可熔，易于加工，可重复应用，一些合成纤维，“热塑性”塑料（PVC，PS等属此类）8.ABS的结构与性能(P31)ABS树脂（acrylonitrile-butadiene-styrene）是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元接枝共聚物，ABS兼有三种组分的特性：丙烯腈有CN基，使聚合物耐化学腐蚀，提高抗张强度和硬度；丁二烯使聚合物呈现橡胶态韧性，提高抗冲性能；苯乙烯的高温流动性好，便于加工成型，而且可以改善制品光洁度，具有耐化学腐蚀、强度好、弹性好、加工流动性好等优点。9.增塑剂增塑机理(P213)增塑——高聚物中加入高沸点，低挥发性，并能与高聚物相混容的小分子物质而改变其力学性质的行为。所用的小分子物质叫增塑剂（plasticizer），增塑是高聚物改性的一个重要方法。①非极性增塑剂-非极性聚合物：主要靠增塑剂的“隔离作用”来减小高分子链间的相互作用，玻璃化温度的降低有下述关系：：增塑剂的体积分数：比例常数②极性增塑剂-极性聚合物，主要靠增塑剂的“极性替代作用”部分破坏了原来极性高分子链间的物理交联点，使热变形温度的下降服从下列关系：n：增塑剂的摩尔数β：比例常数《高分子物理》（第3版）复旦大学出版社考试复习题资料3/910.高聚物熔体剪切黏度随分子量增大的变化规律(p129)对高分子熔体等流体来讲：比例常数（粘度）不再是常数，不呈直线关系。一般，粘度随剪切速率增大反而减小，这种情况称为非牛顿流体（非稳定流体）。剪切速率越大，高聚物分子则易进行取向，粘度就变小）∴不是常数，而是与剪切速率有关。分子量M大,分子链越长,链段数越多,要这么多的链段协同起来朝一个方向运动相对来说要难些。此外,分子链越长,分子间发生缠结作用的几率大从而流动阻力增大,剪切黏度越大，流动性越差粘度增加。11.聚合物的结晶过程（p164）（1）结晶速率：在某一特定温度下，因结晶而发生的体积收缩进行到一半所需时间的倒数1/t1/2。结晶分子排列规整紧密高聚物体积收缩，密度ρ↑或比容V↓结晶过程体积收缩：慢——快——慢（2）影响结晶过程的因素：结晶过程结晶能力：（分子结构对结晶速度的影响:分子链结构简单、对称性好、取代基空间位阻小、分子链柔顺性好、分子量低，结晶速度大，链段运动受阻碍小，分子链易排列紧密；拉伸有利于结晶的进行；杂质、溶剂等影响能起到晶核作用的——对结晶有利反之——不利）结晶速度：成核速度、结晶生长速度、结晶总速度结晶过程具有二个阶段：成核阶段：高分子规则排列成一个足够大的热力学稳定的晶核，降低温度有利于晶核的形成，T＜熔融温度Tm：T↓晶核形成的速度↑，成核方式：a.均相：由高分子自身形成晶核;b.异相：高分子吸附在杂质表面形成晶核。生长阶段：高分子链段向晶核扩散迁移晶体逐渐生长,升高温度有利于链段运动，T＞玻璃化转变温度Tg：T↑晶体生长速度↑总的结晶速度趋于其中一个慢的过程结晶使高分子链规整排列，堆砌紧密，因而增强了分子链间的作用力，链段的运动困难使聚合物的密度、强度、硬度、耐热性、耐溶剂性、耐化学腐蚀性等性能得以提高，从而改善塑料的使用性能。但结晶使高弹性、断裂伸长率、抗冲击强度等性能下降，对以弹性、韧性为主要使用性能的材料是不利的。如结晶会使橡胶失去弹性，发生爆裂。12.聚合物熔点与分子结构的关系？（P175--178）高分子链结构对熔点的影响,刚性分子链熔点高于柔顺性分子链，极性的高于非极性，分子链上含亚甲基的分子链较柔顺，熔点较低，主链含O、N原子的聚合物熔点较高。在熔融温度Tm时晶相与非晶相达到热力学平衡：ΔF=0|ΔH|∴Tm（K）=———|ΔS|《高分子物理》（第3版）复旦大学出版社考试复习题资料4/9因此|ΔH|↑、|ΔS|↓有利于Tm的↑ΔH：为熔融热,熔融过程热焓的变化:与分子链之间的作用强度有关,引入极性基团、氢键等可使|ΔH|↑ΔS：为熔融熵,熔融过程构象熵的变化:与分子链的刚柔性有关、刚性分子链的|ΔS|较小、柔性分子链的|ΔS|较大。凡是能增加分子链柔顺性的因素都能使熔点降低，分子量对熔点的影响nu0mmP2HRT1T1Pn为高聚物数均聚合度分子量小时影响明显分子量大时影响不明显13.聚合物结晶度达到40%以后性能变化规律？(P186)对于塑料未结晶或结晶度低时，最高使用温度为Tg;当聚合物的结晶度达到40％，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，最高使用温度为结晶熔点Tm。14.取向的方式分类(P136)在某些外场(如拉伸应力或剪切应力)作用下，可以沿着外场方向有序排列，这种有序的平行排列称为取向，取向的方式:(1)单轴取向(UniaxialOrientation)，就是高聚物材料只沿一个方向拉伸，长度增加，而宽度和厚度减小，分子链和链段倾向于沿着与拉伸方向平行的方向排列（如图4－6a）。如打包塑料带、合成纤维的拉伸等。（2）双轴取向(BiaxialOrientation)，一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双轴拉伸，使分子链取向平行薄膜平面的任意方向。在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面与平面之间易剥离。15.聚合物破坏的分子机理？(p205)从分子结构的角度来看，高聚物之所以具有抵抗外力破坏的能力，主要靠分子内的化学键合力和分子间的范德华力和氢键，正常断裂时，首先发生在未取向部分的氢键或范德华力的破坏，随后应力集中于取向的主链上，尽管共价键的强度比分子间作用力大10-20倍，但是由于直接承受外力的取向主链数目少，最终还是要被拉断。聚合物材料的破坏可能是高分子主链的化学键断裂或是高分子分子间滑脱或分子链间相互作用力的破坏。16.蠕变(p232)蠕变指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。蠕变过程的三种分子运动：〈1〉粘性流动——分子链之间产生相对滑移运动引起的形变，特点：形变很大、模量极小、不可逆、松弛过程；〈2〉静态粘弹性——应力松弛（指恒定形变下应力随时间衰减的现象）；〈3〉动态粘弹性。17.凝胶与冻胶(p79)凝胶——是交联聚合物的溶胀体，它不溶不熔（链间有化学键交联），并有高弹性。自然界的生物体都是凝胶，一方面有强度，可以保持形状而又柔软，另一方面小分子物质能在其中扩散或进行交换，新陈代谢，废物得以排泄以及吸取所需的养料。冻胶——是由范德华力交联形成的，加热可以拆散这种范德华力的交联使得冻胶溶解①分子内冻胶：如果这种交联发生在分子链内，则这种溶液是粘度小但浓度高的浓溶液，分子链自身卷曲，不易取向，在配纺丝液时要防止这种情况发生，否则用这种溶液纺丝得不到高强度的纤维②分子间冻胶：如果这种交联发生在分子链之间，则此溶液浓度大，粘度大，因此我们用《高分子物理》（第3版）复旦大学出版社考试复习题资料5/9同一种高聚物配成相同浓度的溶液，却可以获得粘度相差很大的两种冻胶18.聚合物的运动单元(p106)(1)高分子链的整体运动：是分子链质量中心的相对位移；(2)链段运动：(区别与小分子)大分子的伸展或卷曲(单键的内旋转)；(3)链节、支链、侧基的运动，对聚合物的韧性有重要的影响；(4)晶区内的分子运动。19.应变软化与应变硬化(p199-200)应变软化（strainsoftening）：是指材料试件经1次或多次加载和卸载后，进一步变形所需的应力比原来的要小，即应变后材料变软的现象。应变软化过程中，随着应力的加大，应变增长的速率加快。动态恢复、动态重结晶作用以及流体的加入等都有利于应变软化。这种材料行为，即称为应变软化。应变硬化:在材料的拉伸压缩实验中，