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期中考试卷答案一、选择题10题，每题2分，共20分。1.测量重均分子量可以选择以下哪种方法：DA、粘度法B、端基滴定法C、渗透压法D、光散射法2.Tg是链段开始“解冻“的温度，因此凡是使链段的柔性__A___，使分子间作用力A的结构因素均使Tg下降。A、增加降低B、增加上升C、减少上升D、减少降低3.GPC测定相对分子质量分布时，从色谱柱最先分离出来的是（A）。A、相对分子质量最大的B、相对分子质量最小的C、依据所用的溶剂不同，其相对分子质量大小的先后次序不同4.下列方法中，可以明显降低聚合物熔点的是（D）A、主链上引入芳杂环B、降低结晶度C、提高分子量D、加入增塑剂5.下列哪种方法是不能提高相容性的（D）。A、反应性共混B、就地“增容法”C、加入增溶剂D、加入稀释剂6.以下哪个溶剂是θ溶剂（B）。A、χ1=0.1B、χ1=0.5C、χ1=0.9D、χ1=0.67.一般地说，哪种材料需要较高程度的取向（C）。A、橡胶B、塑料C、纤维8.超高相对分子量PE比一般PE（B）。A、机械性能较差B、溶解速度较慢C、熔点较低D、密度小9.在高分子-良溶剂的稀溶液中，第二维里系数是（B）。A、负值B、正值C、零10.高分子内旋转受阻程度越大，其均方末端距（A）。A、越大B、越小C、趋于恒定值D、无影响二、填空题5题，每空1分，共10分。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。2、自由体积理论认为，高聚物在玻璃化温度以下时，体积随温度升高而发生的膨胀是由于固有体积的膨胀。3.一般来说，线形非晶相聚合物在适当的溶剂中在常温即可溶解；非极性结晶聚合物常要加热到其熔点附近才溶解；而交联聚合物则只溶胀不溶解。4.当温度T=θ时，第二维里系数A2=0，此时高分子溶液符合理想溶液性质。5.高聚物加工的上限温度为分解温度，下限温度为粘流温度。三、判断题10题，每题1分，共10分。1.聚合物溶解过程是分子链与溶剂的相互作用的过程。（√）2.分子链越柔软，内旋转越自由，链段越短。（√）3.聚合物的Tg大小与测定方法无关，是一个不变的数值。（×）4.高斯链的运动单元为链段。（√）5.高分子溶液混合熵比理想溶液大得多。（√）6.均方末端距较大的高聚物其柔性较好。（×）7.θ溶剂是良溶剂。（×）8.理想的柔性链运动单元为单键。（√）9.无规聚丙烯分子链中的C——C单键是可以内旋转的，通过单键内旋转可以把无规立构的聚丙烯转变为全同立构体，从而提高结晶度。（×）10.各种平均分子量中的关系符合：Mn﹥Mη﹥Mw。（×）四、名词解释5题，每题2分，共10分。1．什么是内聚能密度和溶度参数？答：内聚能密度定义为零压力下单位体积液体变成气体的气化能（凝聚体汽化时所需要的能量）。溶度参数定义为内聚能密度的平方根。2.什么是构型和构象？答：构型是指分子中由化学键所固定的原子的空间排列。构象是指由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态。3.什么是应力松弛和蠕变？答：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象。蠕变是指在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。4．什么是玻璃化转变？答：在一定温度下，高聚物分子中单键开始能够旋转所造成的一系列性能的突变。5.聚合物的粘弹性？答：聚合物的形变和发展具有时间依赖性，这种性质介于理想弹性体和理想粘性体之间，称为粘弹性。五、简答题6题，每题5分，共30分。1.橡皮能否溶解和熔化？为什么？答：橡皮是经过硫化的天然橡胶，是交联的高聚物，在与溶剂接触时会发生溶胀，但因有交联的化学键束缚，不能再进一步使交联的分子拆散，只能停留在最高的溶胀阶段，成为“溶胀平衡”不会发生溶解。同样也不能熔化。2.指出非晶态聚合物的模量（或形变）-温度曲线的力学行为可分几个区域，并从分子运动机理的角度加以说明。（对温度形变曲线）答：在玻璃态下（TTg），由于温度较低，分子运动的能量很低，不足以克服主链内旋转的位垒，因此不足以激发起链段的运动，链段处于被冻结的状态，只有那些较小的运动单元，如侧基、支链和小链节能运动。当受到外力时，由于链段运动被冻结，只能使主链的键长和键角有微小的改变，形变是很小的。当外力除去后形变能立刻回复。随着温度的升高，分子热运动的能量增加，到达到某一温度Tg时，链段运动被激发，聚合物进入高弹态。在高弹态下（TTg），链段可以通过单键的内旋转和链段的运动不断地改变构象，但整个分子不能运动。当受到外力时，分子链可以从蜷曲状态变为伸直状态，因而可发生较大形变。温度继续升高（TTf），整个分子链也开始运动，聚合物进入粘流态。这时高聚物在外力作用下便发生粘性流动，它是整个分子链互相滑动的宏观表现。外力除去后，形变不能自发回复。(对模量-温度曲线)答：Ⅰ区：玻璃态区。由于温度低，只有小尺寸运动单元的运动，聚合物处于玻璃态，模量很高（GPa级）。（1分）Ⅱ区：玻璃－橡胶转变区。随温度升高，链段开始运动，模量迅速下降3-4个数量级。（1分）Ⅲ区：橡胶－弹性平台区。模量保持平稳，链段可以运动，但受到物理缠结的限制，聚合物呈现橡胶弹性。（1分）Ⅳ区：橡胶流动区。随温度升高，发生解缠，模量开始下降，分子链滑移，即开始流动。（1分）Ⅴ区：液体流动区。模量降至几百Pa。聚合物很容易流动。（1分）3.写出三个判别溶剂优劣的参数；并讨论它们分别取何值时，该溶剂分别为聚合物的良溶剂、不良溶剂、θ溶剂。答：χ11/2，A20，（或u0，α1）为良溶剂；χ11/2，A20，（或u0，α1）为不良溶剂；χ1=1/2，A2=0，（或u=0，α=1）为θ溶剂。4.比较分子链的柔顺性，并说明原因：(A)聚氯乙烯(B)聚乙烯(C)聚丙烯。答：分子链的柔顺性：B＞C＞A原因：A的侧链中含有极性很强的氯原子，故柔性最差；B的主链结构对称，没有体积大的取代基，在碳链高聚物中柔性很好；C的侧链中含有极性很弱的甲基取代基，同A比较，柔性比A好。5.高聚物粘性流动的特点。答：(1)高分子流动是通过链段的协同位移运动来完成的；（2）高分子流动不符合牛顿流体的流动规律；(3)高分子流动时伴有高弹形变。6.什么是高聚物的取向？为什么有的材料（如纤维）进行单轴取向，有的材料（如薄膜），则需要双轴取向？说明理由。答：当线形高分子充分伸展的时候，其长度为宽度的几百、几千甚至几万倍，具有明显的几何不对称性。因此，在外力场作用下，分子链、链段及结晶高聚物的晶片、晶带将沿着外场方向排列，这一过程称为取向。对于不同的材料，根据不同的使用要求，要采用不同的取向方式，如单轴取向和双轴取向。单轴取向是高聚物材料只沿一个方向拉伸，分子链、链段或晶片、晶带倾向于沿着与拉伸方向平行的方向排列。对纤维进行单轴取向，可以提高取向方向上纤维的断裂强度（因断裂时主价键的比例增加），以满足其应用的要求。双轴取向是高聚物材料沿着它的平面纵横两个方向拉伸，高分子链倾向于与平面平行的方向排列，但在此平面内分子链的方向是无规的。薄膜虽然也可以单轴拉伸，但单轴取向的薄膜，其平面内出现明显的各向异性，在平行于取向的方向上，薄膜的强度有所提高，但在垂直于取向方向上却使其强度下降了，实际强度甚至比未取向的薄膜还差，如包装用的塑料绳（称为撕裂薄膜）就是这种情况。因此，薄膜需要双轴取向，使分子链取平行于薄膜平面的任意方向。这样，薄膜在平面上就是各向同性的，能满足实际应用的要求。五、计算题（任选二题，每题10分，共20分）。01E01E01E1、假定聚乙烯的聚合度2000，键角为109.5°，求伸直链的长度Lmax与自由旋转链的根均方末端距之比值，并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。解：对于聚乙烯链Lmax=（2/3）1/2nllnhrf2)(2/12,（3分）n=2×2000=4000所以5.363/40003/)max/(2/12,nhLrf（4分）可见，高分子链在一般情况下是相当卷曲的，在外力作用下链段运动的结果使分子趋于伸展。于是在外力作用下某些高分子材料可以产生很大形变。理论上，聚合度为2000的聚乙烯完全伸展可产生36.5倍形变。（3分）2、已知PE和PMMA的流动活化能△Eη分别为41.8kJ/mol和192.3kJ/mol，PE在473K时的粘度η473=91Pa·s；PMMA在513K时的粘度η513=200Pa·s。试求：（1）PE在483K和463K时的粘度，PMMA在523K和503K时的粘度；（2）说明链结构对聚合物粘度的影响；（3）说明温度对不同结构聚合物粘度的影响。（文献查得Tg（PE）=193K，Tg（PMMA）=378K）解：（1）现求的粘度均在Tg+100K以上，故用Arrhenius公式（6分）)(490)51315031(31.8103.192200lg303.2)(84)51315231(31.8103.192200lg303.2)(114)47314631(31.8108.4191lg303.2)(71)47314831(31.8108.4191lg303.2)11(lg303.2503350352335234633463483348321/21sPasPaPMMAsPasPaPETTREAeTTRTE所以所以所以所以或（2）刚性链（PMMA）比柔性链（PE）的粘度大。（2分）（3）刚性链的粘度比柔性链的粘度受温度的影响大。（2分）