高分子物理期末复习.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑高分子物理期末复习 1、 银纹：聚合物在张应力的作用下，在材料某些薄弱的地方展现应力集中而产 生的局部的塑性形变和取向，以至于在材料的外观或者内部垂直于应力方向展现微细凹槽的现象 2、 脆性断裂——屈服前的断裂，拉伸中试片平匀形变，断面较平整 3、 熔限——高聚物熔融开头至终了的温度区间 4、 时温等效原理——升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据 5、 应力松弛：在恒定温度和形变标尺不变的处境下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐步衰减的现象、 某一布局对称的结晶聚合物，其Tm=210℃，其结晶速度最快的温度在 B A．170℃ B．115℃ 2．对比结晶难易程度： 1. PE、PP、PVC、PS （PE>PP>PVC>PS） 3、对比以下聚合物的玻璃化温度： 聚乙烯 聚二甲基硅氧烷 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚碳酸酯 （聚碳酸酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯>聚乙烯>聚二甲基硅氧烷） 画出非晶态聚合物在适合的拉伸速率下，在玻璃化转变温度以下30度时的应力－应变曲线，并指出从该曲线所能获得的信息。

10） 从该图可以获得的信息有： 聚合物的屈服强度（Y点强度） 聚合物的杨氏模量（OA段斜率） 聚合物的 断裂强度（B点强度） 聚合物的断裂伸长率（B点伸长率） 聚合物的断裂韧性（曲线下面积） 玻璃化转变温度 由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开头向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度聚合物在玻璃化转变时，除了力学性能外，大量物理性质如比体积、膨胀系数、比热、导热系数、密度、折光率、介电常数等，也都有很大变化它是塑料使用的 上限温度，橡胶使用的下限温度 蠕变 蠕变是指在确定的温度和较小的恒定应力作用下，材料的应变随时间的增加而增大的现象蠕变与温度上下和外力大小有关聚合物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定性和长期负载才能，有重要的实用性 34）应力松弛 在恒定温度和形变保持不变的处境下，聚合物内部的应力随时间增加而逐步衰减的现象线型聚合物产生应力松弛的理由，可理解为试样所承受的应力逐步消耗于抑制链段 及分子链运动的内摩擦阻力上概括说，在外力作用下，高分子链段沿外力方向被迫伸张，因而产生内部应力，以与外力相抗衡但是，通过链段热运动调整分子构象，以致缠结点散开，分子链产生相对滑移，逐步恢复其蜷曲的原状，内应力逐步消释，与之相平衡的外力当然也逐步衰减，以维持恒定的形变。

交联聚合物整个分子不能产生质心位移的运动，故应力只能松弛到平衡值 35）滞后 在确定温度和循环(交变)应力作用下，试样应变滞后于应力变化的滞后现象由于发生滞后现象，在每一循环变化中，都要以热的形式损耗掉的能量 材料疲乏 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坏形式在低于屈服应力或断裂应力的周期应力作用下，材料内部或其外观应力集中处引发裂纹并促使裂纹传播，从而导致最终的破坏 挤出胀大 挤出胀大现象又称巴拉斯效应，是指熔体出模孔后，挤出物的截面积比模孔截面积大的现象挤出物胀大现象也是聚合物熔体弹性的表现至少有两方面因素引起其一是聚合物熔体在外力作用下进入模孔，入口处流线收敛，在滚动方向上产生速度梯度，因而分子受到拉伸力产生拉伸弹性形变，这片面形变一般在经过模孔的时间内还来不及完全松弛，出模孔之后，外力对分子链的作用解除，高分子链就会由伸展状态重新回缩为蜷曲状态，形变回复，发生出口膨胀另一个理由是聚合物在模孔内滚动时由于切应力的作用，表现出法向应力效应，法向应力差所产生的弹性形变在出模孔后回复，因而挤出物直径胀大 简述聚合物分子的运动及其特点。

答案要点: (1)运动单元的多重性，包括：高分子链的整体运动，链段运动，链节、支链、侧基的运动，晶区内分子运动2)分子运动的时间凭借性理由在于不同的运动单元的运动均需要抑制摩擦力，不成能瞬时完成3)分子运动的温度凭借性不同温度下表现出不同的运动特征玻璃态：分子运动限于振动和短程的旋转运动；玻璃－橡胶转变区：模量下 降好多，链段为运动；橡胶滚动区：既呈现橡胶弹性又呈现滚动性；液体滚动区，整个分子链成为运动单元 18．简述高分子聚合物玻璃化转变的自由体积理论 答案要点: 玻璃化转变是高分子链段运动的松驰过程自由体积理论认为，液体或固体，它的整个体积包括两片面：一片面是分子本身占据的，称为占有体积；另一片面是分子间的空隙，称为自由体积，它以大小不等的空穴无规分布在聚合物中，供给了分子运动的空间，是分子链可能通过转动而调理构象在玻璃化温度以下，链段运动被冻结，自由体积也处于冻结状态，其空穴尺寸和分布根本上固定聚合物在玻璃化温度下，自由体积供给的空间缺乏以使聚合物链发生构象调整，随温度升高，聚合物体积膨胀只是由于分子振动、键长的变化，即分子占有体积的膨胀而在玻璃化温度以上，自由体积开头膨胀，为链段运动供给保证，链段由冻结进入运动状态。

19．影响Tg的因素是什么？通过什么手段可以调理聚合物的Tg？ 影响Tg的因素：（1）主链的柔顺性；（2）取代基；（3）构型；（4）分子量；（5）链间相互作用；（6）作用力；（7）测验速度 调理手段：（1）增塑 降低Tg2）共聚 取决于共聚方法，共聚组成及共聚单体的化学布局3）交联 提高Tg4）共混 由共混物的相容性抉择假设热力学互容，那么共混物的Tg与一致组分无规共聚物的Tg一致，即介于相应聚合物的Tg之间 20．聚合物结晶的必要条件是什么？如何影响聚合物的结晶 ？ 答案要点:聚合物结晶的必要条件是分子布局的对称性和规整性，这也是影响其结晶才能、结晶速度主要布局因素此外，结晶还需要温度和时间 影响因素：（1）链的对称性和规整性：分子链的对称性和规整性越高，越易于结晶2）分子量：分子量大，熔体粘度增大，链运动才能降低，限制了链段向晶核的分散排列，聚合物结晶速度变慢3）共聚物：与共聚单体的布局、共聚物组成、共聚物分子链对称性和规整性均有关无规共聚物结晶才能降低假设两种共聚物的均聚物结晶布局一致，这种共聚物也可以结晶嵌段聚合物的各个嵌段根本保持根本保持相对独立性，其中能结晶的嵌段将形成自己的晶区。

.简述聚合物粘弹性现象 答案要点: 高分子材料的力学行为在通常处境下总是或多或少表现为弹性与粘性相结合的特性，而且弹性与粘性的付出随外力作用的时间而异，这种特性称之为粘弹性粘弹性的本质是由于聚合物分子运动具有松弛特性包括：（1）蠕变 指在确定温度、确定应力的作用下，聚合物的形变随时间的变化称为蠕变2）应力松弛 在确定温度、恒定应变的条件下，试样内的应力随时间的延长而逐步减小的现象称为应力松弛3）滞后现象 在确定温度和交变应力的作用下，试样应变滞后于应力变化的现象其中，蠕变、应力松弛属于静态粘弹性，滞后属于动态粘弹性 简述时温等效原理 答案要点:从分子运动的松弛性质可以知道，同一个力学松弛现象，即可在较高温度下、较短的时间内查看到，也可以在较低温度下、较长时间内查看到因此，升高温度与延长时间对分子运动是等效的，对聚合物的粘弹性为业是等效的这就是时温等效原理 26．简述脆性断裂和韧性断裂的识别及相互关系 答案要点:断裂试样不显示有明显的推迟形变，断裂面光滑，相应的应力－应变关系是线性的或很接近线性，断裂应变值低于5％，且所需能量也不大而所谓韧性，通常有大得多的形变，且形变在试样方向可以是不平匀的，如发生断裂，试样断面粗糙，常显示有外延的形变，应力－应变关系非线性，消耗能量很大。

27．影响聚合物强度的主要因素是什么？如何影响与变更强度？ 答案要点:主要影响因素：（1）高分子材料强度上限取决于主链化学键力和分子间作用力故一般处境下，增加分子极性或形成氢键可以提高强度主链含有芳杂环的聚合物，其强度和模量比脂肪族的高分子链支化程度增加，分子间距离增加，作用力减小，聚合物拉伸强度降低2）适度交联可有效增加分子链间联系，使分子链间不易滑移适度交联，材料强度增高；过度交联，强度反而下降3）结晶度升高，强度增加，但太高，材料将发脆球晶的布局对强度影响较大取向可大幅提高材料强度4）增塑剂的参与降低强度此外，低温柔高应变速率下，聚合物倾向脆性断裂温度越低，应变速率越高，断裂强度越大 巩固途径：如在聚合物基体中参与其次种物质，形成复合材料，显著提高材料力学强度，称为“巩固”作用，能提高聚合物基体力学强度的物质称为巩固剂或活性填料按填料的形态，可分为粉状和纤维状两种巩固机理：填料与高分子链间的较强相互作用 298K时聚苯乙烯的剪切模量为1.25×109N?m-2，泊松比为0.35,求其拉伸模量(E)和本体模量(B)是多少？并对比三种模量的数值大小 99?2E?2G(1??)?2?1.25?10(1?0.35)?3.38?10N?m解: E3.38?109B???3.75?109N?m?23(1?2?)3(1?2?0.35) ∴ 本体模量(B) > 拉伸模量(E) > 剪切模量(G) 有三种材料的应力-应变曲线如下图。

(1)哪种材料的弹性模量最高？ 应(2)哪种材料的伸长率最大？ 力(3)哪种材料的韧性最高？ 材料I (4)哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？ (5)判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别材料II 对应哪种材料的曲线？ 材料III 0 答：（1）材料Ⅰ；（2）材料Ⅲ；（3）材料 应变ε Ⅱ；（4）材料Ⅰ；（5）顺丁橡胶对应材料 Ⅲ，尼龙6对应材料Ⅱ；酚醛塑料对应材料Ⅰ 试以松弛的观点解释为什么聚合物的Tg会随升降温速度的提高而升高？ 答：玻璃化转变不是热力学上的相转变,而是一个松弛过程，即Tg与测量过程有关当温度变化过快时，聚合物链的运动跟不上温度变化，展现滞后现象，从而造成测得的玻璃化温度随升降温速度的提高而升高 σ Avrami指数 ？ 位移因子？ 应力松弛：在恒定温度和形变保持不变的处境下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐步衰减的现象玻璃化温度：玻璃态与高弹态之间的转变即玻璃化转变，所对应的转变温度泊松比：材料横向单位宽度的裁减与纵向单位长度的增加之比值 6.表观粘度：与牛顿粘度定义相类比，将非牛顿流体的粘度定义为剪切应力与剪切速率之比，其值称为表观粘度，即。

熔限：结晶高聚物有一个较宽的熔融温度范围，这个温度范围就叫熔限 5. 熔点：高聚物结晶片面完全熔化的温度 6. 剪切粘度：液体内部抵挡在切应力作用系发生薄层滚动的内摩擦力，称为剪切粘度 7. 高聚物的屈服：聚合物在外力作用下产生的塑性变形 滞后现象：高聚物在交变应力作用下，形变落后于应力变化的现象 4 . 内耗：假设形变的变化落后于应力的变化，发生之后现象，那么每一循环变化中就要消耗功，称为内耗 应力松弛：在恒定温度和形变标尺不变的处境下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐步衰减的现象 冷拉：结晶高聚物和玻璃态聚合物的拉伸过程都体验弹性变形，屈服，进展大形变以及应变硬化等阶段，拉伸的后阶段都呈现。