10. 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。( ? ) 四、计算题（每题5分，共15分）

3. 在一次拉伸实验中，试样夹具之间试样的有效尺寸为：长50mm、宽10mm、厚4mm，若试样的杨氏模量为35MPa，问加负荷100N该试样应伸长多少。 解：E=σ/ε, ε=(l-l0)/ l0 , σ=F/A0 , σ=100/(4×10)=2.5Mpa,

ε=σ/E=2.5/35=0.07143, l-l0=50×0.07143=3.57mm

五、问答题 (共35分)

1. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时，假如没有该聚合物的标样，但是有其它聚合物的标样，如何对所测聚合物的分子量进行普适标定？需要知道哪些参数？(8分)

参考答案：可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时，二者的特性粘数与分子量的乘积相等，即：

log?[η1]M1?=log?[η2]M2? 1?a1K11logM1?log根据Mark-Houwink方程有：logM2? 1+a21+a2K2所以需要知道被测聚合物和标样的K，a值(在GPC实验所用的溶剂中)

2. 聚合物纤维熔融纺丝时，在拉伸和冷却工序之后，通常还有一道热定形工序，从高分子物理的角度谈谈该工序的作用。(8分) 参考答案：

聚合物纺丝时，在拉伸过程中聚合物链产生取向，此时高分子整链和高分子链段都发生取向。但是，由于高分子取向是热力学不稳定状态，在放置过程中聚合物链发生松弛，倾向于发生解取向。聚合物链段的长度远小于整链长度，它的松弛时间也远小于整链长度的松弛时间。因此在放置过程中，聚合物链段的松弛非常容易发生，导致聚合物纤维的外形发生变化。热定形工序就是在一定温度下使聚合物链段发生快速的解取向，使得聚合物纤维在放置和使用过程中不易发生变形。

3. What is the time-temperature superposition principle？What is the significance of the principle? (7分)

参考答案：

对同一个力学松弛现象，既可以在较高温度下、较短时间内观察到，也可以在较低高温度下、较长时间内观察到。因此，升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的，对高聚物的粘弹行为也是等效的。借助转换因子可将在某一温度下测定的力学数据转变成另一温度下的力学数据。

4. 影响聚合物力学内耗的因素是什么？(12分) 参考答案：

内耗的大小与高聚物本身的结构有关：分子链上没有取代基，链段运动的内摩擦阻力较小，内耗较小；有较大或极性的侧基，链段运动的内摩擦阻力较大,内耗较大;侧基数目很多，内耗就更大。

内耗受温度影响较大：Tg以下，高聚物受外力作用形变很小，只有键长和键角变化，速度很快，几乎跟得上应力的变化，内耗很小；温度升高，向高弹态过渡，由于链段开始运动，而体系粘度还很大，链段运动时受到摩擦阻力比较大，因此高弹形变显著落后于应力的变化，内耗也大；温度进一步升高，链段运动比较自由，内耗就变小了，因此在玻璃化转变区域出现内耗峰；温度继续升高，向粘流态过渡时，由于分之间互相滑移，因而内耗急剧增加。

内耗与频率的关系；频率很低时，高分子的链段运动完全跟得上外力的变化，内耗很小，高聚物表现出橡胶的高弹性；在频率很高时，链段运动完全跟不上外力的变化，内耗也很小，高聚物显得刚性，表现出玻璃态的力学性质；在中间区域，链段运动跟不上外力的变化，内耗在一定的频率范围出现极大值，这个区域中，材料的粘弹性表现得很明显。

高分子物理期末考试试题3卷参考答案

一 名词解释（每题2分，共10分）：

1.玻璃化转变：是分子链段获得了足够的能量，以协同方式开始运动，不断改变构象，所导致的一系列物理性质如形变，模量，比体积，比热，密度，粘度，折光指数，介电常数等发生突变或不连续变化的过程。

2．时－温等效原理：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。 3．构型：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。

4.熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。

5.应力集中:如果材料存在缺陷,受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化,使缺陷附近局部范围内的应力急剧地增加,远远超过应力平均值,这种现象称为应力集中. 二、简答题（每题5分，共40分）：

1.聚丙烯腈只能用溶液纺丝，不能用熔融纺丝，而涤纶树脂可用熔融纺丝。为什么？ 答：聚丙烯腈带有强极性的腈基，分子间作用力极大，熔点极高，以至于高于分解温度，所以不能采用熔融纺丝，而只能进行溶液纺丝；而聚酸结构中不含强极性取代基，分子间作用力小，熔点较低，所以可以用熔融法纺丝。 2．聚合物有哪些层次的结构? 答：高分子链的结构（一级结构）：单个高分子链中原子或基团的几何排列情况。包含一次结构和二次结构。 高分子的聚集态结构（二级结构):指具有一定构象的高分子链通过范德华力或氢键的作用，聚集成一定规则排列的高分子聚集体结构。

高分子的一次结构：研究的范围为高分子的组成和构型，指的是单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构，故又称化学结构或近程结构。

高分子的二次结构：研究的是整个分子的大小和在空间的形态，又称远程结构。 3．什么是溶胀？什么是溶解？试从分子运动的观点说明线型聚合物和交联聚合物溶胀的最终状态的区别。

答：溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀称为溶胀。

溶解是溶质分子和溶剂分子相互混合的过程。线型高分子分子溶胀后由于能分散于溶剂中而溶解，而交联高分子因其化学键束缚，不能进一步使交联的分子拆散，只能溶胀，不能溶解。

4.根据对材料的使用要求，有哪些途径可改变聚合物的Tg。

答：(1)改变主链或取代基的组成。主链中引入芳杂环或极性侧基均可提高Tg；（2）加入增塑剂；（3）控制分子量；（4）适度交联；（5）共聚-内增塑作用；（6）共混等。 5.试判别在半晶态聚合物中，发生下列转变时，熵值如何改变？并解释其原因： （1）Tg转变；（2）Tm转变；（3）形成晶体；（4）拉伸取向。 答：（1）Tg转变时熵值增大，因链段运动使大分子链的构象数增加； （2）Tm转变时熵值增大，理由同（1），另外晶格破坏也使分子的混乱度增加； （3）形成结晶时熵值减小，因大分子链规整排列，构象数减少； （4）拉伸取向时熵值减小，理由同（3）。

6．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： χ1<1/2 ， A2>0 ，溶胀因子α>1为良溶剂；

χ1>1/2 ， A2< 0 α<1为不良溶剂； χ1=1/2 ， A2=0 ，α=1为θ溶剂。

7.聚合物分子量分布的测定方法

答：(1) 利用聚合物溶解度的分子量依赖性，将试样分成分子量不同的级分，从而得到试样的分子量分布，如沉淀分级、柱上溶解分级和梯度淋洗分级。

(2) 利用高分子在溶液中的分子运动性质，得到试样的分子量分布，如超速离心沉降速度法。

(3) 利用高分子颗粒大小的不同，得到试样的分子量分布，如凝胶渗透色谱法、扩散速度法、热扩散法、区域熔融法、透析法以及电子显微镜法等。

8.如何判别高分子的相容性？ 答：（1）观察共混体系的透光率，相容的均相体系是透明的；非均相体系呈现浑浊。但如两种聚合物的折光率相同或微区尺寸远小于可见光波长，即使是不相容的分相体系，表现上却仍然为透明的。

（2）共混聚合物的玻璃化温度Tg是判断相容性的最通用和最有效的方法。a，完全相容的共混体系只有一个Tg，且介于两个共混聚合物各自的Tg1和Tg2之间。b、相分离的非均相体系则有两个Tg。要的能

三、选择题（在下列各小题的备选答案中，请把你认为正确答案的题号填入题干的括号内。少选、多选不给分。每题1.5分，共15分） 1．结晶型聚合物的结晶温度范围是 c 。

A．Tb～Tg； B．Tm～Td； C．Tg～Tm； D．Tg～Td 2．结晶聚合物在结晶过程中 B 。

A．体积增大； B．体积缩小； C．体积不变

3.（ C ）是指熔融成型或浓溶液成型中，高聚物的分子链段或其他添加剂沿剪切流动的运动方向排列。

A、拉伸取向 B、双轴取向 C、流动取向 D、单轴取向 4.下列哪种结晶形态具有黑十字消光图像的（ B ）。

A、纤维状晶 B、球晶 C、单晶 D、树枝晶

5．结晶聚合物随着结晶度增加，其 a 、c 、 d 、g 是增大的，而 b 、 e 降低。 A．比重； B．伸长率； C．熔点； D．抗冲击强度； E．抗拉强度； F．硬度； G．刚度

6.制备纺丝溶液时，对所用溶剂的要求：(A B C D)

A 溶剂必须是聚合物的良溶剂，以便配成任意浓度的溶液。 B 溶剂有适宜的沸点，这对于干法纺丝尤为重要。 C 尽量避免采用易燃，易爆和毒性大的溶剂。

D 溶剂来源丰富，价格低廉，回收简单，在回收过程中不分解变质。7

7.Tg温度标志着塑料使用的 B 和橡胶使用的 A 。前者常表征塑料的 C ，后者表征橡胶的 D 。

A.最低温度 B.最高温度 C.耐热性 D.耐寒性.

8.在聚合物的力学松弛现象中，A和D属于静态粘弹性，B和 C属于动态粘弹性。

A.蠕变 B.力学损耗 C.滞后 D.应力松弛 9.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

10.下列哪种力学模型可以模拟交联高聚物的蠕变过程 B 。 A. MAXWELL模型 B . VOINT模型 C. 四元件模型 D. 多元件模型 四、填空题（每空1分，共15分）

1．运动单元具有多重性: 侧基 ， 支链 ， 链节 ， 链段和整个分子 等。

2 .按照制备方法，液晶可分为 溶致型 和 热致型 。 3. 一硫化橡胶试样在周期性交变拉伸作用下，应变落后于应力变化的现象称为 滞后 现象，对应于同一应力值，回缩时的应变 大于 拉伸时的应变；拉伸曲线下的面积表示 外力做的功 ，回缩曲线下的面积表示 回缩力 ，两个面积之差表示 力学损耗 。

4．分子量的分级方法 逐步降温分级法 ， 逐步沉淀分级法 ， 溶解分级法 ， 梯度淋洗法 等。

一、选择题(多选题，每题2分，共20分)

1. Among following four polymers, which is the most rigid? ( B )。 (A) poly (dimethyle siloxane) (B) polyacrylonitrile (C) polystyrene (D) polyethylene

2. Among following methods, which can be used to measure crystallinity of polymers? ( A, B, C, D )。

(A) Density method (B) WAXD (C) DSC (D) IR

5. 下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D )