高分子物理习题
第一部分 高聚物的结构
一、名词解释：
交联、构型、构象、链段、柔顺性、热塑性弹性体、聚集态、内聚能密度、结晶度、熔点、 熔限、取向、共混高聚物、液晶、等规度、等规立构（全同立构）、间规立构（间同立构）、 键接异构、支化因子g、末端距、均方末端距、均方旋转半径（均方回转半径）、自由结合链、 等效自由结合链、刚性因子（空间位阻参数）、无扰尺寸、单晶、球晶
二、选择
1．当主链由下列饱和单键组成时，其柔顺性的顺序为（ ）
A．-C-O->-Si-O->-C-C- B.-Si-O->-C-C->-C-O- C.-Si-O->-C-O->-C-C- 2. PS, PP, PE 三者柔顺性的顺序为（ ）
A. PP 3. 比较聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯（PE）之间的柔性，顺序正确的是（ ） A．PE>PP>PVC>PAN B. PE>PP>PAN>PVC C. PP>PE>PVC>PAN D.PAN>PVC>PP>PE 4. PE, PVC, PVDC结晶能力的强弱顺序是( ) A. PE>PVC>PVDC B. PVDC>PE>PVC C. PE>PVDC>PVC 5. 已知含有成核剂的聚丙烯在等温结晶时生成球晶，则其Avrami指数n为（ ） A.2 B.3 C.4 6. 下列哪些聚合物不适合作弹性体（ ） A. 聚异戊二烯 B. 天然橡胶 C. 聚丁二烯 D. 聚氯乙烯 7．下面那些因素不可以提高结晶速率（ ） Ａ. 溶剂 B.拉伸 C. 增大相对分子量 D.成核剂 8. 下列结构不属于一级结构范畴的是（ ） A. 化学组成 B. 顺反异构 C. 头-尾键接 D. 相对分子质量 9．下列有关高分子结构的叙述不正确的是（ ） A. 高分子是由很多结构单元组成 B.高分子链具有一定的内旋转自由度 C．结晶性的高分子中不存在非晶态 D.高分子是一系列同系物的混合物 10．等规度是指高聚物中（ ） A．全同立构的百分数 B 间同立构的百分数 C 全同立构和间同立构的总的百分数 D 顺反异构的百分数 11．聚丙烯酸甲酯的Tg为3℃，聚丙烯酸的Tg为106℃,后者高是因为( ) A 侧基的长度短 B 存在氢键 C 范德华力大 12. 高分子的下列性质中,随高分子的柔顺性增加的是( ) A 结晶能力 B Tg C Tm 1 高分子物理习题 13. 自由结合链的尺寸扩大10倍,则聚合度需扩大( ) A 10倍 B 100倍 C 50倍 14. 高分子内旋转受阻程度越大,其均方末端距( ) A 越大 B 越小 C为区域恒定值 15. 聚异丁烯分子链的柔顺性比PP( ) A 差 B一样 C 好 16. 聚异戊二烯可能有( )种有规立构体 A.3 B.4 C.5 D.6 17. 聚乙烯的分子间作用力主要是( ) A 氢键 B 静电力 C 诱导力 D 色散力 18. 下列高聚物中分子间作用力较小的是( ) A 聚顺丁二烯 B聚酰胺6 C 聚氯乙烯 19. 可用于描述无规PS的聚集态结构的模型是（ ） A 缨状微束模型 B 无规线团模型 C 插线板模型 20. 下列物理性能，随结晶度增加而增加的是（ ） A 透明性 B 密度 C 冲击强度 21. 下列条件中适于制备球晶的是（ ） A.稀溶液 B.熔体 C 高温高压 22. 一般来说，需要较高取向程度的是（ ） A 橡胶 B 纤维 C塑料 23. 聚乙烯可以作为工程塑料使用，是因为（ ） A 高结晶性 B内聚能密度大 C分子链刚性大 24. 下列结晶聚合物中熔点最高的是（ ） A 聚乙烯 B 聚丙烯 C 聚氯乙烯 D 聚四氟乙烯 25. 用显微镜观察球晶半径随时间的变化，从而求得的结晶速度参数是（ ） A t1/2 B Avrami公式中的速率常数K C结晶线生长率 26. 全同聚丙烯的分子链在晶体中所采取的构象是（ ） A 平面锯齿链 B扭曲锯齿链 C 螺旋链 27 可用来描述高聚物等温结晶过程的方程是（ ） A WLF方程 B Arrhenius方程 C Avrami方程 28 高聚物的本体结晶通常发生在（ ） A 熔点以下的任何温度 B Tg以下的任何温度 C Tm与Tg之间 29 在高聚物结晶过程中拉伸，则会导致（ ） A 熔点升高 B 熔点下降 C 熔点不变 30 如果重复单元中的主链碳原子数相同，则聚氨酯、聚酰胺和聚脲的熔点大小顺序是（ ） A 聚氨酯<聚酰胺<聚脲 B 聚氨酯<聚脲<聚酰胺 C聚酰胺<聚氨酯<聚脲 31 退火使结晶度（ ） A 增加 B 减小 C 不变 32 高分子晶体不会有的晶系是（ ） Ａ 立方晶系 Ｂ 正方晶系 Ｃ 单斜晶系 Ｄ 三斜晶系 Ｅ 菱形晶系 33.下列聚合物的结构中属于二级结构的是（ ）。 A 构型 B构象 C支化 D晶态结构 34.下列高分子链中柔性最小的是（ ）。 A聚苯醚 B聚苯乙烯 C聚苯撑 D聚甲醛 2 高分子物理习题 三、判断 1.单键内旋转能改变构型。（ ） 2.高分子链的柔性随相对分子质量的增大而减小。（ ） 3.聚乙烯的分子链简单，无取代基、结构规整 、对称性好，因而柔性高，是橡胶。（ ） 4.分子在晶体中规整排列，所以只有全同和间同立构的高分子才能结晶，无规立构的高 分子不能结晶。（ ） 5.由于拉伸产生热量，因此导致结晶速率下降。（ ） 6.因为PE和PTFE的分子间作用力差不多，所以熔点也差不多。（ ） 7.柔性好和强的分子作用力都能提高聚合物的结晶能力。（ ） 8.高聚物的结晶温度越高，熔限越大。（ ） 9.无规线团是线性高分子在溶液和熔体中的主要形态。（ ） 10.主链杂原子使柔性减小。（ ） 11.由于强氢键的作用使尼龙易于结晶。（ ） 12.结晶性高聚物与结晶高聚物是相同的概念。（ ） 13.结晶一般使塑料变脆（冲击强度下降），但使橡胶的抗张强度提高。（ ） 14.结晶形成时的温度越高，结晶熔点越高。（ ） 15.等规PMMA是不透明的。（ ） 16.聚三氟氯乙烯是非晶聚合物。（ ） 17.在日常生活中，尼龙袜子越穿越小与二次结晶有关。（ ） 18.PE与PTFE的内聚能相差不多，所以两者的熔点相差很小。（ ） 19.不同聚合物分子链的均方末端距越短，表示分子链的柔顺性越好。（ ） 20.作为超音飞机座舱的材料---有机玻璃，必须经过双轴取向，改善力学性能。（ ） 21.因为聚氯乙烯和聚乙烯醇的分解温度低于黏流温度（或熔点），所以只能采用溶液纺丝法纺丝。 （ ） 22.理想的柔性链的运动单元为单键。（ ） 23.全同立构聚合物具有旋光性。（ ） 24.同一种结晶聚合物，在相同的结晶条件下，聚合物相对分子质量较小，分子运动容易，结晶速度快。（ ） 25.因为聚氯乙烯的分子链柔顺性小于聚乙烯，所以聚氯乙烯塑料比聚乙烯塑料硬。（ ） 26．反式聚丁二烯通过单键内旋转可变为顺式聚丁二烯。（ ） 27．聚合物的性能只与化学结构有关，与构型无关。（ ） 28．天然橡胶在应力下结晶。（ ） 29.由于双键不能内旋转，所以主链中含有双键的链是刚性链。（ ） 30．柔性好提高了链段向结晶部分扩散和排列的活动性能，从而有利于结晶。（ ） 31．结晶度提高，高聚物的耐热性能得到提高。（ ） 32．当球晶尺寸减小到一定尺度时，不仅提高了强度，而且提高了透明度。（ ） 33．添加成核剂增加成核尺寸。（ ） 34．退火用来增加结晶度，提高结晶完善程度和消除内应力。（ ） 35．高分子结晶和晶体熔融不是热力学一级相变过程。（ ） 36. 由于单键的内旋转，可将大分子的无规状链转成折叠链或旋转状链。（ ） 37. 只要聚合物的化学组成相同，它们的性能也必然相同。（ ） 38.聚四氟乙烯分子链在晶体中采取平面锯齿链构象。（ ） 39.高分子相对分子量越大，其结晶速度越快。（ ） 40.为获得既有强度又有弹性的黏胶丝，在纺丝过程中须经过牵伸工序。（ ） 3 高分子物理习题 41.实际高分子链可看作等效自由结合链。（ ） 42.聚合物的结晶和取向都是热力学的稳定体系，只是前者分子排列三维有序，后者是一维或二维有序。（ ） 43.全同立构聚丙烯晶体中，聚丙烯分子采取螺旋链结构。（ ） 44.高分子等效自由结合链的链段长度是可定量表征高分子链柔性大小的参数。（ ） 45.同一结晶聚合物样品用不同方法测得的结晶度是相同的。（ ） 46.结晶聚酰胺的熔点随重复单元的碳原子增加而单调下降。（ ） 47.聚合物的结晶度的大小与测定方法无关，是一个不变的数值。（ ） 四、问答 1.简述聚合物的结构层次。以一级结构中任一结构为例说明结构与性能间的关系。 2.高密度聚乙烯，低密度聚乙烯和交联聚乙烯在分子链上的主要差别是什么？ 3.假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高等规度？ 4.试从分子结构分析比较下列各组聚合物分子的柔顺性的大小： （1） 聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈； （2）聚氯乙烯，1，4-聚2-氯丁二烯，1，4-聚丁二烯； （3） 聚苯，聚苯醚，聚环氧戊烷； （4）聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。 5.请排出下列高聚物分子间的作用力的顺序，并指出理由： （1）顺1，4-聚丁二烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈； （2）聚乙烯，聚苯乙烯，聚对苯二甲酸乙二酯，尼龙66。 6.将下列三组聚合物的结晶难易程度排列成序： (1) PE，PP，PVC，PS，PAN； （2）聚对苯二甲酸乙二酯，聚间苯二甲酸乙二酯，聚己二酸乙二酯； （3）尼龙66，尼龙1010。 7.为什么高聚物只有固态和液态而没有气态？ 4 高分子物理习题 8.为什么只有柔性高分子链才能作橡胶？ 9. 聚丙烯是否可以通过单键的内旋转由全同立构变成间同立构，为什么？ 10.为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈31构象，而间同立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈现平面锯齿型构象。 11.说明化学结构，相对分子质量和温度对聚合物分子链的柔顺性的影响？ 12.简述高分子结晶的特点。高聚物结晶的充要条件是什么？为什么结晶时存在着最大结晶温度区？ 13.判断正误：“分子在晶体中是规整排列的，所以只有全同立构或间同立构的高分子才能结晶，无规立构的高分子不能结晶。” 14. 为什么乙烯、丙烯的均聚物在室温下都可用作塑料，而无规共聚可以用作乙丙橡胶？ 15. 列出下列聚合物的熔点顺序，并用热力学观点及关系式说明其理由。聚对苯二甲酸乙二酯、 聚丙烯、聚乙烯、顺1,4聚丁二烯、聚四氟乙烯。 16. 由什么事实可证明结晶高聚物中有非晶态结构。 17. 指出高聚物结晶形态的主要类型，并简要叙述其形成条件。 5 高分子物理习题 18. 解释为什么PE和聚四氟乙烯的内聚能相差不多，而熔点相差很大。PET和尼龙66的内聚 能相差很大，而熔点却基本相同。 表1 几种聚合物内聚能与熔点的比较 聚合物 PE 聚四氟乙烯 PET 尼龙66 内聚能 1.3 1.6 1.9 3.4 Tm(℃) 137 327 265 264 19. 解释下列实验：将一个砝码系于聚乙烯醇纤维的一端，把砝码和部分纤维浸入盛有沸水的烧 杯中．如果砝码悬浮在水中，则体系是稳定的；如果砝码挨着烧杯底部，则纤维被溶解了． 20．为什么用聚对苯二甲酸乙二酯制备的矿泉水瓶子是透明的？为什么IPMMA又不是透明的？ 21．试分析聚三氟氯乙烯是否是结晶性聚合物。要制成透明薄板制品，那么在成型过程中要选 择什么条件？ 22．（1）将熔融态的聚乙烯（PE），聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和聚苯乙烯（PS）淬冷到室温， PE是半透明的，而PET和PS是透明的。为什么？ （2）将上述的PET透明试样，在接近玻璃化温度Tg下进行拉伸，发现试样外观由透明变为浑浊，试从热力学的观点来解释这一现象。 23.列出下列聚合物熔点顺序，并说明理由： 聚乙烯，聚丙烯，1－聚丁烯， 1－聚戊烯 ，1－聚庚烯 。 24.高聚物的取向态是否是热力学的稳定状态？ 6 高分子物理习题 五、计算 1.假定聚乙烯的聚合度为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变形的原因。 2. （1）计算相对分子质量为280 000的线形聚乙烯分子的自由旋转链的均方末端距。键长0.154nm，键角为109.5°； （2） 用光散射法测得在θ溶剂中上述样品的链均方根末端为56.7nm，计算刚性比值σ （3） 由自由旋转链的均方末端距求均方旋转半径。 3.已知聚次甲基的聚合度为104，链的刚性因子?＝6.5，试计算：聚次甲基链在孤立无扰状态时的理论最大拉伸比 λmax为多大? 4. 已知PE的结晶密度为1000KgM-3，无定形PE的密度为865KgM-3，计算密度为970KgM-3的 W 线形PE和密度为917KgM-3的支化PE的fc.并解释为什么两者的结晶度相差这么大? 5. 假定聚丙烯于30℃的甲苯溶液中，测得无扰尺寸h/M?20?12?835?10?4nm，而刚性因子 ??h02/h2fr??12?1.76，试求： (1) 此聚丙烯的等效自由取向链的链段长； (2) 当聚合度为1000时的链段数。 7 高分子物理习题 6．由文献查得涤纶树脂的密度ρC=1.5×103Kg·m-3 和 ρa=1.335×103Kg·m-3，内聚能 △E=66.67KJ·mol-1(单元)。今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m3的涤纶试样，重量为2.92×10-3Kg，试由以上数据计算涤纶树脂试样的结晶度fcV、fcW和内聚能密度。 第二部分 溶液与分子量测定 一、名词解释： 溶胀、溶解、溶度参数、θ温度、θ溶剂、Huggins参数、排斥体积、溶胀平衡、平衡溶胀比、第二维利系数、多分散系数、特性黏数 二、选择： 1.在常温下，下列聚合物溶解最困难的是（ ）。 A非晶态非极性聚合物 B非晶态极性聚合物 C晶态非极性聚合物 D晶态极性聚合物 2.高分子与溶剂混合的实际过程中，体系的体积变化为（ ）。 A Vm>0 B △Vm<0 C △Vm=0 D 不确定 3.逐步沉淀法分级，最先得到的聚合物级分的相对分子质量（ ）。 A最大 B最小 C居中 D不确定 4.非极性聚合物溶解在非极性溶剂中，混合热△Hm为（ ）。 A △Hm>0 B △Hm<0 C △Hm=0 D不确定 5.下列实验方法可测量聚合物溶度参数的是（ ）。 A.DSC法 B.膨胀计法 C.密度法 D.稀溶液黏度法 6.极性聚合物溶解在极性溶剂中，混合热△Hm为（ ）。 A. △Hm>0 B. △Hm<0 C. △Vm=0 D.不确定 7.在θ状态下，高分子溶液的Huggins参数χ1为（ ）。 Aχ1>0 Bχ1<0 C χ1=0 Dχ1=1/2 8.在良溶剂中，高分子溶液的第二维利系数A2为（ ）。 A A2>0 B A2 <0 C A2=0 D A2=1/2 9.在良溶剂中，高分子链的扩张因子α为（ ）。 A α>1 B α<1 C α=1 D 1>α>0 10.某聚合物下列平均相对分子质量数值最小的是（ ）。 A z均相对分子质量 B黏均相对分子质量 C重均相对分子质量 D数均相对分子质量 11.普通高分子的特性黏数随溶液浓度的增大而（ ）。 A增大 B不变 C降低 D不确定 12.高分子的特性黏数随相对分子质量越大而（ ）。 A增大 B不变 C降低 D不确定 8 高分子物理习题 13.下列聚合物分级方法中效率最高的是（ ）。 A柱上溶解法 B 逐步沉淀法 C梯度淋洗法 14.聚合物的相对分子质量越大，其临界共熔温度Tc（ ）。 A越大 B没影响 C越小 D不确定 15.梯度淋洗法分级，最先得到的聚合物级分的相对分子质量（ ）。 A最大 B最小 C居中 D不确定 16.下列情况下，交联聚合物在溶剂中的平衡溶胀比最大的是（ ） A高度交联聚合物 B中度交联聚合物 C轻度交联聚合物 D不确定 17.高分子溶解在良性溶剂中，此时（ ）。 A T>θ, χ1>1/2 B T<θ, χ1>1/2 C T>θ, χ1<1/2 D T<θ, χ1<1/2 18.下列方法中，测得同一高分子样品的平均相对分子质量最大的是（ ）。 A端基分析法 B稀溶液黏度法 C光散射法 D膜渗透压法 19.聚合物相对分子质量愈大，其凝胶渗透色谱的淋出体积（ ） A越大 B越小 C不变 D不确定 20.下列相同相对分子质量的聚合物试样，在相同条件下用稀溶液黏度法测得的特性黏数最大的是（ ） A高支化度聚合物 B中支化度聚合物 C低支化度聚合物 D线型聚合物 21.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相对分子质量最大的 B相对分子质量最小 C居中 D不确定 三、判断 1.高分子的溶液的性质随浓度的不同而不同。（ ） 2.交联聚合物的交联度越大，其溶胀度越大。（ ） 3.高分子θ溶液是理想溶液。（ ） 4.高分子稀溶液中，高分子的外排斥体积总是大于零。( ) 5.膜渗透压法是利用稀溶液的依数性测定溶质相对分子质量的方法。( ) 6.增塑聚合物属于高分子浓溶夜范畴。( ) 7.交联聚合物只能溶胀，不能溶解。( ) 8.聚合物与溶剂的溶度参数愈接近，愈能溶解。( ) 9.聚合物的相对分子质量愈大，其溶解度愈大。（ ） 10.聚合物与溶剂的溶度参数愈接近，其在溶液中愈伸展，流体力学体积愈大。( ) 11.若聚合物与溶剂间能生成氢键，则有利于聚合物的溶解。( ) 12.高分子稀溶液不是热力学稳定体系。（ ） 13.高分子溶液在θ状态下，溶剂过量化学位等于零。( ) 14.高分子稀液在θ状态下，高分子的排斥体积等于零。( ) 15.高分子溶液的温度愈高，溶剂化作用愈强，高分子链愈伸展。( ) 16.高分子在良溶剂稀溶液中的扩张因子α，排斥体积u，Huggins参数χ1和第二维利系数A2等，只与高分子的相对分子质量，溶剂与溶质的性质以及溶液的温度有关。（ ） 17.聚丙烯腈即可以用熔融纺丝又可以用溶液纺丝。（ ） 18.所有共混聚合物都达不到分子水平的互溶。（ ） 19.溶剂选择合适，PP在常温下也可以溶解。（ ） 20.端基分析法利用稀溶液依数性测定溶质相对分子质量的方法。（ ） 21.沸点升高和冰点降低法是利用稀溶液依数性测定溶质相对分子质量的方法。( ) 22.膜渗透法可以测定高分子溶液的θ温度。( ) 9 高分子物理习题 23.MH方程中的常数K和α与聚合物，溶剂，温度有关。( ) 24.用稀释法测定高分子在溶液中的特性黏数，用奥氏黏度计比乌氏黏度计更方便。（ ） 25.聚合物是很多同系物的混合物。( ) 26.高分子的相对分子质量越大，其临界共溶温度Tc愈高。( ) 27.高分子液晶溶液具有高浓度，低黏度的性质。（ ） 28.θ温度下，高分子溶液为理想溶液。（ ） 29.θ温度没有相对分子质量的依赖性，而临界共熔温度ＴＣ有相对分子质量的依赖性。（ ） 30.对于非极性高聚物，溶剂的溶度参数δ1与高聚物δ2的越接近，溶剂越优良。（ ） 31.任何结晶高聚物不用加热，都可溶解于其良溶剂中。( ) 32.高分子溶液的特性黏数随溶液浓度的增加而增大。( ) 33.聚乙烯醇溶于水中，纤维素与聚乙烯醇的极性结构相似，所以纤维素也能溶于水。( ) 34.高分子溶液的混和熵大于理想溶液的混合熵。（ ） 35.高分子溶液在极稀的条件下是理想溶液。( ) 四、问答： 1.什么是溶度参数δ? 聚合物的δ怎样测定? 根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在其δ相近的溶剂中? 2.试讨论高分子溶液在高于、等于、低于?温度时，其热力学性质各如何?高分子在溶液中的尺寸形态又如何? 3.试讨论聚合物的θ温度及其实验测定方法。 4.什么叫高分子θ溶液？它与理想溶液有和本质区别？ 5.Huggins参数χ1的物理意义如何？在一定温度下χ1值与溶剂性质的关系如何？在一定溶剂中χ1 值与混合热及温度的关系如何？ 6.Huggins参数χ1的物理意义是什么？当聚合物和温度选定后，χ1值与溶剂性质有什么关系？当聚合物和溶剂选定以后，χ1值与温度有什么关系？分子尺寸与温度又有什么关系？ 7试述高聚物的相对分子质量和相对分子质量分布对物理机械性能及加工成型的影响. 10 高分子物理习题 8.与小分子化合物相比，高聚物的溶解过程有何特点？晶态，非晶态，和交联聚合物的溶解行为有何不同？ 9.聚合物溶剂选择原则是什么？ 10.简述溶胀法测定聚合物的溶度参数的原理和方法。 2 11.Flory－Huggins高分子 溶液理论，有下式成立 △μ1=RT[㏑（1－?2）+（1－1/x）?2+χ1 ?2] （1）说明式中的物理符号意义；（2）定量说明χ1对高分子在溶剂中溶解性能的影响； （3）举例说明获得χ1的实验方法。 12.试举出可判定聚合物的溶解性好坏的三种热力学参数，并讨论当 它们分别为何值时，溶剂是良溶剂，θ溶剂，劣溶剂。 13.M-H方程中的常数K和α与哪些因素有关？如何确定K和α？ 14.什么是极性相近原则，溶剂化原则和溶度参数相近原则？这三种原则有何区别和联系？ 15. 二氯乙烷δ1=19.8，环己酮δ1=20.2，聚氯乙烯δ2=19.20。显然，二氯乙烷δ1要比环己酮δ1更接近聚氯乙烯δ2，但实际上前者对聚氯乙烯的溶解性能并不好，而后者则是聚氯乙烯的良溶剂，为什么？ 16.解释下列现象：（1）丁腈橡胶的耐油性好（指非极性的机油）；（2）球鞋长期与机油接触会越来越大；（3）尼龙袜溅上一滴40%硫酸会出现孔洞；（4）聚乙烯醇溶于热水。 17.为什么聚四氟乙烯难以找到合适的溶剂溶解？ 18.在θ溶剂中大分子链处于无扰状态，如何理解？ 11 高分子物理习题 19.简述高分子稀溶液理论中的排斥体积效应。 20.简述凝胶渗透色谱的体积排除机理。 五、计算： 1.假定某聚合物试样中含有三个组分，其相对分子质量分别为1万、2万和3万，今测得该试样的数均相对分子质量为2万、重均相对分子质量为2.3万，试计算此试样中各组分的摩尔分数和质量分数。 2.一个聚合物样品由相对分子质量为10000、30000和100000三个单分散组份组成，计算下述混合物的MW和Mn。 (1) 每个组份的分子数相等； (2)每个组份的重量相等。 3.在25℃的θ溶剂中，测得浓度为7.36×10-3g/mL的聚氯乙烯溶液的渗透压为0.248g/cm2，求此试样的相对分子质量和第二维里系数A2，并指出所得相对分子质量是怎样的平均值。 4. 用平衡溶胀法可测定丁苯橡胶的交联度。试由下列数据计算该试样中有效链的平均相对分子质量Mc。所用溶剂为苯，温度为25℃，干胶重0.1273g，溶胀体重2.116g，干胶密度为0.941g/mL，苯的密度为0.8685g/mL，?1?0.398。 5. 从渗透压数据得聚异丁烯(Mn?2.5×105)环己烷溶液的第二维里系数为6.31×10-4．试计算浓度为1.0×10-5g／L的溶液之渗透压(25℃)． 12 高分子物理习题 6. 将分子量分别为105和104的同种聚合物的两个级分混合时，试求： （1）10g分子量为104的级分与1g分子量为105的级分相混合时，计算Mn、Mw、Mz； （2）10g分子量为105的级分与1g分子量为104的级分相混合时，计算Mn、Mw、Mz； （3）比较上述两种计算结果，可得出什么结论？ 7. 已知某聚合物的特性粘度与分子量符合??0.03M0.54式，并有M1?10和M2?10两单分 5散级分。现将两种级分混合，欲分别获得Mn?55,000和Mw?55,000及M??55,000的三种试样。试求每种试样中两个级分的重量分数应取多少？ 第三部分 分子运动与热性能 一、名词解释： 玻璃化转变温度、.黏流温度、.松弛过程、松弛时间、次级转变、耐热性、.热稳定性。 二、选择： 1.结晶高聚物在玻璃化温度以上时，（ ） A整个大分子链和链段都能运动 B. 所有链段都能运动 C.只有非晶区中的链段能运动 2.在玻璃化温度以下，随着温度的降低，高聚物的自由体积将（ ）。 A 保持不变 B 上升 C下降 D 先上升后保持不变 3.处于高弹态的下的高聚物，下列哪些单元不能运动（ ）。 A 整个分子 B 链段 C 链节 D 支链 4.处于玻璃态的高聚物，下列哪些单元可以运动（ ）。 A整个分子 B 链段 C 链节 D 支链和链段 5.下列三种高聚物中，玻璃化温度最低的是（ ）。 A聚乙烯 B聚甲醛 C聚二甲基硅氧烷 6.无规共聚物的玻璃化温度通常( )。 A介于两相应均聚物之间 B比相应的均聚物都高 C比相应的均聚物都低 7.在共轭二烯烃中,反式异构体的玻璃化温度比顺式( )。 A高 B低 C无差别 13 高分子物理习题 8.按照自由体积理论,在玻璃态时,高聚物的自由体积分数为 ( )。 A 0.025﹪ B 0.25﹪ C 2.5﹪ 9.增加分子极性,聚合物的玻璃化温度将( )。 A升高 B下降 C保持不变 10.下列聚合物中玻璃化温度最高的是（ ）。 A聚甲基丙烯甲酯 B聚甲基丙烯乙酯 C聚甲基丙烯丙酯 D聚甲基丙烯丁酯 11.PS中苯基的摇摆不属于（ ）。 A.次级松弛 B.Tβ转变 C.Tα转变 三、判断： 1.根据自由体积理论,聚合物的自由体积随着温度的降低而减少.( ) 2.玻璃化转变所对应的分子运动是整个高分子链的运动。（ ） 3.升温或降温速率越快，测得聚合物玻璃化温度Tg越高。（ ） 4.玻璃化温度随相对分子质量的增大而不断升高。（ ） 5.线型的结晶高聚物，处于玻璃化温度以上时，链段就能运动，处于熔点以上时，链段和整个分子链都能运动。（ ） 6.两种聚合物共混后，共混物形态呈海岛结构，这时共混物只有一个Ｔg。（ ） 7.聚合物的Tg的大小与测定方法无关，是一个不变的数值。（ ） 8.分子中含有双鍵的聚合物，Tg较高。（ ） 9.作为塑料，其使用温度都在玻璃化温度以下，作为轮胎用的橡胶，其使用温度都在玻璃化温度以上。（ ） 10.晶态聚合物处于Tg以上时，链段就能运动，处于Tf以上时，整个分子链也能运动。（ ） 11.高分子链的相同侧基的数目越多，玻璃化转变温度越高，因此聚偏二氯乙烯的玻璃化转变温度高于聚氯乙烯的玻璃化转变温度。（ ） 四、问答： 1.简术聚合物的分子运动特点. 2.试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变. 3.试从分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和二种转变，并说明Tg在选择材料上的应用。 4.试解释下列各组聚合物玻璃化温度差异的原因： （1）聚乙烯（约150K）和聚丙烯（约250K）； （2）聚氯乙烯（354K）和聚偏二氯乙烯（249K） （3）聚丙烯酸甲酯（约280K）和聚丙烯酸乙酯（249K） （4）顺式1，4-聚丁二烯（165K）和1，2-聚丁二烯（265K） 14 高分子物理习题 5.（1）解释下列聚合物Tg温度高低次序的原因： CH3SiCH3OCH2CH3CCH3ClCH2CCl，，， CH2O Tg:?120?C Tg:?70?C Tg:?17?C Tg:?50?C （2） 预计下列聚合物Tg温度高低的次序： CH2CH2CHCH3CHCH2CHCNCH2CHCl， CH3， CH3， ， OCCH3OCOO， CH3， 6.试讨论非晶、结晶、交联和增塑高聚物的温度形变曲线的各种情况（考虑相对分子质量、结晶度、交联度和增塑剂含量不同的各种情况）。 7. 下图为三组热机械曲线，是由不同结构和相对分子质量的同一聚合物，但恒定外力作用下得到的．试讨论这三组曲线各属什么结构? 同一组中各曲线所代表样品的相对分子质量大小顺序如何? ε T 高聚物的温度-形变曲线图 15 高分子物理习题 8. 在热机械曲线上，为什么PMMA的高弹区范围比PS的大? (已知PMMA的Tg?378K， Tf?433-473K；PS的Tg?373K，Tf?383-423K) 9. 假如从实验得到如下一些高聚物的热－机械曲线，如下列图，试问它们各主要适合作什么材料（如塑料、橡胶、纤维等）？为什么？ ε ε B A -60 0 40 20 60 100 140 180 TT ε ε D C 20 210 T 80 100 T 图 高聚物的温度-形变曲线 10. 怎样解释：聚合物Tg开始时随相对分子质量增大而升高，当相对分子质量达到一定值之后，Tg变为与相对分子质量无关的常数； 11.从化学结构角度讨论以下各对聚合物为什么存在Tg的差别． (1)CH2CH2(150K) 和CH2CHCH3(2) CH2CHCOOCH3 (283K) 和 CH2CHOCOCH3 (350K)(250K)(3) CH2CH2O(232K) 和 CH2CHOH(358K)CH3(4)CH2CHCOOC2H516 (249K) 和 CH2CH2CHCOOCH3(378K) 高分子物理习题 12. 从结构出发排列出下列各组高聚物Tg顺序并简要说明理由。 （1） （2） （3） （4） 13.解释为什么高速行驶中的汽车内胎易爆破. 第四部分 熔体流变性 一、名词解释： 牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、熔融指数、剪切黏度、零切黏度、切力变稀 17 高分子物理习题 二、选择： 1.聚合物熔体下列现象中不属于弹性现象的是（ ）。 A挤出物胀大现象 B爬杆现象 C不稳定流动现象 D剪切现象 2.对于假塑性流体，随着剪切速率的增加，其表观黏度（ ） A先增后降 B增加 C减少 D不变化 3.下列材料哪种更易从模头挤出（ ） A 假塑性液体 B.胀塑性流体 C.牛顿流体 4.在设计制造外径为5cm管材的模头时，应选择哪种内径的模头（ ） A. 小于5cm B.5cm C.大于5cm 5.聚合物熔体的爬杆效应是因为（ ） A. 普弹形变 B.高弹形变 C.黏流 6.剪切黏度随剪切速率的增大而减小的流体属于（ ）。 A假塑性流体 B胀塑性流体 C牛顿流体 7.大多数聚合物熔体都属于（ ）。 A 牛顿流体 B 假塑性非牛顿流体 C胀塑性非牛顿流体 D 宾汉流体 8.聚合物的分子链越柔顺，其黏流活化能越（ ）。 A高 B低 C不确定 9.当高聚物的相对分子质量足够大时，高聚物的黏流活化能随相对分子质量增大而（ ）。 A 增大 B保持不变 C减小 D先增大后减小 10.在聚合物的黏流温度以下，描述高聚物的表观黏度与温度之间关系的方程式是（ ）。 A Arrhenius方程 B WLF 方程 C Avrami方程 11.熔融指数的单位是( ). A克 B泊 C秒 12.下列因素中,引起聚合物爬杆效应的是( ). A弹性行为 B黏性行为 C温度效应 13.高聚物的流动模式是( ). A分子链的整体迁移 B链段的跃迁 C端基的运动 14.降低柔性聚合物的熔体粘度的有效措施是（ ） A 升高温度 B 降低温度 C 提高螺杆转速 D 降低螺杆转速 三、判断： 1.熔融指数是聚合物熔体粘度的另一种表示方法,单位也是泊。 ( ) 2.聚合物的流动与小分子在本质上是相同的,即通过分子的整体跃迁而实现。( ) 3.聚合物黏流温度的定义虽然明确,但聚合物往往没有一个明确的黏流温度。( ) 4.高分子的流动伴有高弹形变,这部分形变是可以回复的。( ) 5.聚合物的黏流活化能越大，则其熔体黏度越高。( ) 6.聚合物的黏流活化能随相对分子质量的增大而增大。（ ） 7.用WLF方程描述聚合物熔体的黏度与温度的关系。（ ） 8.刚性高分子的表现黏度随剪切速率增加而明显下降。（ ） 四、问答： 1.熔融指数与相对分子质量有什么关系，简述之。 18 高分子物理习题 2.为什么高聚物的流动活化能与相对分子质量无关？ 3.解释下图中几种高聚物的熔融黏度与剪切力及温度关联曲线． 图中：1．PC(聚碳酸酯)； 2．PE； 3，PMMA 高聚物的熔融黏度与剪切力及温度关系 4.什么是牛顿流体？绝大多数高聚物的熔体与浓溶液在什么条件下是牛顿流体，什么条件下不是牛顿流体，为什么会有此特点？高聚物熔体在外力作用下除流动外，还有何特性？哪些因素使这一特征更明显？ 五、计算： 1.已知PE和PMMA流动活化能?E?分别为41.8kJ. mol-1和192.3 kJ. mol-1，PE在473K时的粘度?(473)?91Pa?s；而PMMA在513K时的粘度?(513)?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。 19 高分子物理习题 2. 已知增塑PVC的Tg为338K，Tf为418K，流动活化能?E??8.31kJ?mol?1，433K时的粘度为5Pa. s。求此增塑PVC在338K和473K时的粘度各为多大？ 第五部分 力学性质 一、名词解释： 高弹性、弹性模量、泊松比、应力、应变、熵弹性、蠕变、应力松弛、时温等效原理、滞后、力学内耗（力学损耗）、粘弹性、力学松弛、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、银纹、屈服、脆性断裂、韧性断裂、应力集中、剪切带、强迫高弹形变、强迫高弹性、松弛时间、松弛过程。 二、选择： 1.杨式模量的单位是（ ） A N B N/m2 C比例常数，没单位 2.下列力学性能，不能通过拉伸实验得到的是（ ） A断裂强度 B断裂伸长率 C杨式模量 D冲击强度 3.高分子材料的脆性断裂是指（ ） A屈服前的断裂 B断裂伸长率小于100% C拉伸强度小于某一值 4.高聚物发生强迫高弹形变的温度范围是（ ） A断裂应力小于屈服应力 B断裂应力大于屈服应力 C断裂应力等于屈服应力 5.非晶态高聚物发生强迫高弹形变的温度范围是（ ） A Tg～Tf之间 B Tb～Tf之间 C Tb～Tg之间 6.在银纹体内，分子链的取向方向与外力（ ） A一致 B垂直 C不确定 D 45° 7.聚合物的相对分子质量增加，则冲击强度（ ） A增大 B减小 C不变 8.分子链的支化度增加，拉伸强度一般（ ） A增大 B减小 C不变 9.韧性聚合物在拉伸过程中产生的剪切带（ ） A与外力方向平行 B与外力方向垂直 C大体上与外力成45°夹角 10.下列聚合物力学状态中模量最大的是（ ）。 A黏流态 B高弹态 C玻璃态 11.聚碳酸酯的应力－应变曲线属于以下哪一类（ ） A硬而脆 B软而韧 C硬而韧 12.应力的单位是（ ） A N B N/m2 C比例常数，没单位 20 高分子物理习题 13.冲击强度的单位不可能是（ ） A. J/m2 B. N/m2 C.kg·cm/cm2 D.J/m 14.关于银纹的描述正确的有（ ） A银纹就是裂缝 B.银纹会产生应力集中 C.银纹一旦产生，则不可恢复 D.银纹一定引起破坏 15.聚合物的强迫高弹形变的分子机理是（ ） A.链段的运动 B.键角的改变 C.键长的改变 D.分子间的滑移 16.橡胶的使用温度范围是（ ） A. Tg～Tf之间 B. Tf以上 C. Tg以上 17.橡胶类物质的弹性模量随温度的上升而（ ） A增加 B下降 C不变 18.橡胶在伸长的过程中会（ ） A吸热 B放热 C无热量变化 19.平衡溶胀度是指交联高聚物在溶胀平衡时与溶胀前的（ ） A体积比 B长度比 C重量比 20.在其他条件相同的情况下，橡胶的交联密度越大，溶胀度则（ ） A越小 B越大 C不变 21.聚合物与溶剂间的相互作用参数越小，则溶胀度越（ ） A越小 B越大 C不变 22.橡胶的泊松比（ ）。 A 0 B 0.5 C 1 D -1 23.对于橡胶，拉伸模量是剪切模量的（ ）倍 A 2 B 3 C 4 D 5 24.理想高弹体在形变过程中，保持（ ） A 内能不变 B 熵不变 C 分子链的构象不变 D 自由能不变 25.下列因素中，与理想高弹体的弹性直接相关的参数是（ ） A 体积 B 内能 C熵 D 自由能 26.下列关于聚合物蠕变现象的描述，不正确的是（ ） A 在一定的温度和较小的恒定外力作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象 B外力除去后，交联聚合物在蠕变过程中产生的形变可以完全回复 C外力除去后，线形聚合物在蠕变过程中产生的形变可以完全回复 D高温下，蠕变不明显 27.应力可以松弛到零的是（ ） A交联高聚物 B线形高聚物 C所有高聚物 28.Maxwell模型可以用来描述（ ） A.线型高聚物的蠕变过程 B.交联高聚物的应力松弛过程 C.线形高聚物的应力松弛过程 D.交联高聚物的蠕变过程 29.Voigt模型可以用来描述（ ） A线形高聚物的蠕变过程 B.线形高聚物的应力松弛 C交联高聚物的蠕变过程 D.交联高聚物的应力松弛 30.利用时温等效原理做叠合曲线时，计算移动因子的方程是（ ） A. WLF方程 B.Arrhenius方程 C.Avrami方程 D.Mark-Houwink方程 21 高分子物理习题 31.含有增塑剂的PVC绳捆缚物品，开始很紧，后来变松，这种现象属于（ ）。 A蠕变 B 应力松弛 C滞后 D.内耗 32.下列聚合物的内耗大小排列顺序正确的是（ ） A.SBR>NBR>BR B. NBR> BR >SBR C NBR>SBR> BR 33.以下材料哪个内耗最小（ ） A.天然橡胶 B.丁苯橡胶 C.顺丁橡胶 D.丁腈橡胶 34.粘弹性表现最明显的温度是（ ） A 35.对于分子运动而言，时温等效原理是指（ ） A.降低温度与延长观察时间等效 B.升高温度与缩短观察时间等效 C.降低频率与延长观察时间等效 D.升高频率与延长观察时间等效 三、判断： 1.玻璃态高聚物的强迫高弹形变与橡胶的高弹形变本质上是一样的。（ ） 2.脆化温度可以看成是聚合物发生韧性断裂的最低温度。（ ） 3.当聚合物的断裂强度高于屈服强度时,则会发生脆性断裂。（ ） 4.银纹和剪切带同属于塑性形变。（ ） 5.银纹就是裂缝。（ ） 6.聚合物的模量与温度有关，与拉伸速率无关。（ ） 7.银纹实际上是一种微小裂缝，裂缝内密度为零，因此它很容易导致材料断裂。（ ） 8.分子间作用力强的聚合物，一般具有较高的强度和模量。（ ） 9.同一高聚物，在不同温度下测得的断裂强度不同。（ ） 10.对聚合物拉伸强度的影响，提高温度与降低拉伸速率是等效的。（ ） 11.温度由低变高，材料的宏观断裂形式由脆性转为韧性；应变速度由慢变快，宏观断裂形式又 由韧性变为脆性。（ ） 12.分子链支化程度增加，使分子间的距离增加，因此高聚物的拉伸强度增加。（ ） 13.随聚合物结晶度增加，抗张强度和抗冲强度增加。（ ） 14.线型柔性的非晶态高聚物只能是韧性断裂。（ ） 15.理想橡胶的泊松比为1。（ ） 16.橡胶热力学方程式的物理意义是：橡胶的张力仅是由于其变形时熵发生变化所引起的。（ ） 17.汽车行驶时外力能够促进轮胎中的天然橡胶结晶，从而提高了轮胎的强度。（ ） 18.橡胶拉伸时放热。（ ） 19.交联高聚物的应力松弛现象，就是随时间的延长，应力逐渐衰减到零的现象。（ ） 20.聚合物在橡胶态时，黏弹性表现最为明显。（ ） 21.除去外力后，线性聚合物的蠕变能完全回复。（ ） 22.高聚物在室温下受到外力作用而发生变形，当去掉外力后，形变没有完全回复，这是因为整个分子链发生了相对移动的结果。（ ） 23.对橡胶制品而言，内耗总是愈小愈好。（ ） 24.温度升高，内耗增加。（ ） 25.高聚物在应力松弛过程中，无论线形还是交联聚合物的应力都不能松弛到零。（ ） 26.Kelvin模型可用来模拟非交联高聚物的蠕变过程。( ) 27.橡胶是弹性体，塑料是粘弹性体。（ ） 22 高分子物理习题 28.增加外力作用频率与缩短观察时间是等效的。（ ） 四、问答： （一）高弹性 1.在橡胶下悬一砝码，保持外界不变，升温时会发生什么现象？ 2.橡胶高弹性的特点是什么？其弹性本质和普通固体物质有什么不一样？ 3.分别在尺寸相同的交联和未交联顺丁橡胶样条上悬挂一个质量相同的砝码，之后升高温度，两个橡胶条的长度如何变化？为什么？ 4.为什么顺式聚丁二烯可以用作橡胶，而反式聚丁二烯却不能？ 5.今有B-S-B型、S-B-S型及S-I-S型、I-S-I型四种嵌段共聚物，问其中那两种可用作热塑性橡胶，为什么？（I代表异戊二烯） （二）粘弹性 1.举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后及内耗，以及它们对高分子材料的使用存在的利弊。 （三）固体力学性能 1.试讨论提高高分子材料抗张强度的途径。 2.提高高分子材料冲击强度的途径？ 23 高分子物理习题 3.画出聚合物的典型应力—应变曲线，并在曲线上标出下列每一项：a．抗张强度；b伸长率；c．屈服点，d．模量． 4. 说明下列不同聚合物的应力—应变曲线的基本类型． 5.研究玻璃态高聚物的大形变常用什么实验方法，说明高聚物中两种断裂类型的特点并画出两种 断裂的典型应力—应变曲线． 6.下列几种高聚物的冲击性能如何？如何解释？（T （1）聚异丁烯；（2）聚苯乙烯；（3）聚苯醚；（4）聚碳酸酯；（5）ABS；（6）聚乙烯。 五、计算： 1.一橡胶试样在25℃，应力为1.5×106N/㎡时的伸长比为2.5，试计算： （1）每立方厘米中的网络数目，假定橡胶为理想网络； （2）在25℃伸长比为1.5时所需的应力； （3）在100℃伸长比为2.5时所需的应力。 24 高分子物理习题 2. 已知丁苯橡胶未交联时数均分子量Mn=3×104, 交联后当Mc=104时,问在低拉伸倍率下的杨氏模量为多大?又当Mc=5×103时杨氏模量为多大?设拉伸均在298K下进行,此时SBR的密度 ??9?102kg?m?3。 3.一交联橡胶试片，长2.8cm，宽1.0cm，厚0.2cm，重0.518g，于25℃时将它拉伸一倍，测定张力为1.0公斤，估算试样的网链的平均相对分子质量。 4.将某种硫化天然橡胶在300K进行拉伸，当伸长一倍时的拉力为7.25×105N·m-2，拉伸过程中试 样的泊松比为0.5，根据橡胶弹性理论计算： (1)10-6m3体积中的网链数N; (2)初始弹性模量E0和剪切模量G0 ; (3)拉伸时每10-6m3体积的试样放出的热量? 5.一块理想弹性体，其密度为9.5×102kg·m-3，起始平均相对分子质量为105，交联后网链相对分 子质量为5×103g/mol，若无其它交联缺陷，只考虑链末端校正．试计算它在室温(300K)时的剪切模量。 6.某硫化橡胶的摩尔质量Mc?5000 g/mol，密度ρ=103kg·m-3现于300K拉伸一倍时，求： (1)回缩应力σ ? (2)弹性模量E 。 25 高分子物理习题 7.聚异丁烯的应力松弛模量,在25℃和测量时间为1h下是3×105N·m-2.试用时-温等效转换曲线估计：(1)在-80℃和测量时间为1h的应力松弛模量为多少； (2)在什么温度下,使测定时间为10-6h, 与-80℃测量时间为1h,所得到的模量值相同? 8.对聚异丁烯(PIB)在25℃10小时的应力松弛达到模量106达因／厘米2．利用WLF方程，求在－20℃下要达到相同的模量需要多少时间．（已知PIB Tg=－70℃） 9.25℃下进行应力松弛实验，聚合物模量减少至105N/m3需要107h。用WLF方程计算100℃下模量减少到同样值需要多久？假设聚合物的Tg是25℃。 10. 一PS试样其熔体黏度在160℃时为102Pa·s，试用WLF方程计算该样在120℃时的黏度． 11.聚苯乙烯在同样的应力下进行蠕变，求在423K时比393K和378K的蠕变快多少？已知聚苯乙烯的玻璃化温度为358K。 电学部分 名词解释：驻极体 介电常数 介电损耗 26