2022年2022年聚合物流变学复习题参考答案 .pdf

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1、第1 页 （共14 页）1 聚合物流变学复习题参考答案一、名词解释（任选5 小题，每小题2 分，共 10 分）：1、蠕变：在一定温度下，固定应力，观察应变随时间增大的现象。应力松弛：在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。或应力松弛：在一定温度下，固定应变，观察应力随时间衰减的现象。2、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 T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。3、熔体破裂：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏的现象。挤出胀大：对粘弹性聚合物熔体流出管口时

2、，液流直径增大膨胀的现象。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、非牛顿流体：凡不服从牛顿粘性定律的流体。牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体。6、假塑性流体：流动很慢时，剪切粘度保持为常数，而随剪切速率或剪切应力的增大，粘度反常地减少 剪切变稀的流体。膨胀性流体：剪切速率超过某一个临界值后，剪切粘度随剪切速率增大而增大，呈剪切变稠效应，流体表观“体积”略有膨胀的的流体。7、粘流活化能：在流动过程中，流动单元（即链段）用于克服位垒，由原位置跃迁到附近

3、“空穴”所需的最小能量。8、极限粘度：假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）。9、断裂韧性K1C：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标，sbCEcK21，其中，b为脆性材料的拉伸强度；C为半裂纹长度；E为材料的弹性模量；s为单位表面的表面能。 10、拉伸流动：当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。或拉伸流动：质点速度仅沿流动方向发生变化的流动。剪切流动：质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化的流动。11、法向分量：作用力的方向与作用面垂直即称为应力的法向分量。剪切分量：作用力的方向与作用面平行即称为应力的剪

4、切分量。12、粘流态：是指高分子材料处于流动温度（Tf）和分解温度（Td）之间的一种凝聚态。13、宾汉流体：在流动前存在一个剪切屈服应力y。只有当外界施加的应力超过屈服应力才开始流动的流体。14、稳定流动：流动状态不随时间而变化的流动。15、疲劳断裂：材料在一个应力水平低于其断裂强度的交变应力作用下，经多次循环作用而断裂。16、蠕变断裂：材料在一个低于其断裂强度的恒定应力的长期作用下发生断裂，也叫做静态疲劳。17、环境应力开裂：材料在腐蚀性环境（包括溶剂）和应力的共同作用下发生开裂。 18、磨损磨耗：一种材料在与另一种材料的摩擦过程中，其表面材料以小颗粒形式断裂下来。19、疲劳 : 材料或构件

5、在周期应力（交变载荷）的作用下断裂或失效的现象。20、疲劳强度：当试验应力降低到试样承受循环次数107以上而不发生疲劳断裂，则称该应力为无限次循环下不发生疲劳破坏的持久极限Sr，也称疲劳极限或疲劳强度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第2 页 （共14 页）21、脆性断裂屈服前的断裂，拉伸中试片均匀形变，断面较平整。22、力学状态高聚物的力学性质随温度变化的特征状态；23、银纹（又称裂纹）：聚合物在张应力的作用

6、下，在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性形变和取向，以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象。24、银纹质（体）联系起两银文面的束状或高度取向的聚合物。25、零切黏度剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率。26、Boltzmann 原理聚合物的力学松弛行为是其整个受力历史上诸松弛过程的线性加和的结果。27、非牛顿性指数：幂律公式nsK中的 n 是表征流体偏离牛顿流动的程度的指数，称为非牛顿指数。28、粘弹性：外力作用下，高聚物材料的形变行为兼有液体粘性和固体弹性的双重特性，其力学性质随时间变化而呈现出不同的力学松弛现象的特性称为粘弹性。29、表观粘度

7、：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/)(sa。屈服与断裂：屈服现象与屈服点普弹性、高弹性、强迫高弹性粘弹性与熵弹性脆化温度与耐寒性应力集中与应力松弛28、拉伸强度与断裂强度29、冲击强度与抗弯强度30、出口膨胀与颈缩31、银纹与裂纹二、简答题（可任选答8 题，每题 5 分，共 40 分） ：第一章绪论1、简述聚合物流变行为的特征是什么？聚合物流变行为的多样性和多元性、聚合物形态对温度和时间的依赖性，是两个表现特性。聚合物分子结构构象的复杂性是这些特性表现的根本原因。2、何为粘弹性？为什么聚合物具有明显的粘弹性？举例介绍塑料制品应用和塑料

8、加工中的粘弹性现象？答案 1 力学性质随时间变化的现象称为力学松弛现象或粘弹性 现象， 粘弹性 现象主要包括蠕变、应力松弛两类静态力学行为和滞后、内耗两类动态力学行为答案 2 力学行为在通常情况下总是或多或少表现为弹性与粘性相结合的特性，而且弹性与粘性的贡献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。例如塑料雨衣挂在钉子上，由于自身重量作用会慢慢伸长，取下后不能完全恢复。橡胶松紧带开始使用时感觉比较紧，用过一段时间后越来越松。第二章基本物理量和线性粘性流动1、简述线性弹性变形的特点。1、变形小在线性弹性变形中，只涉及聚合物分子中化学键的拉伸、键角变

9、化和键的旋转。因此，其变形量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第3 页 （共14 页）很小，变形时不涉及链段的运动或整个分子链的位移。2、变形无时间依赖性变形是瞬间发生的，且不随时间而变化。3、变形在外力移除后完全回复变形能完全回复，且也是瞬时完成的，无时间依赖性。4、无能量损失外力在变形时转化成材料的内能贮存起来。外力释放后，内能释放使材料完全回复。在整个变形和回复过程中无能量损失。因此，线性弹性也称为能弹性。

10、5、应力与应变成线性关系：=E2、聚合物的粘性流动有何特点?为什么？与低分子物相比，聚合物的粘性流动（流变行为，主要是指聚合物熔体，而不包括聚合物溶液）具有如下特征：1 聚合物熔体流动时，外力作用发生粘性流动，同时表现出可逆的弹性形变。2 聚合物的流动并不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果。3 它的流变行为强烈地依赖于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等外界条件的影响。4 绝大数高分子成型加工都是粘流态下加工的，如挤出，注射，吹塑等。5 弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性。之所以出现以上的特点，主要原因有：1.高分子的流动是通过

11、链段的协同运动来完成的2.高分子的流动不符合牛顿流体的流动规律。第三章熔体流动和弹性1、列举改善下列高分子材料力学性能的主要途径：1）提高结构材料的抗蠕变性能； 材料在其Tg 以下使用 使大分子产生交联 主链引入芳杂环或极性基团2）减小橡胶材料的滞后损失；提高硫化胶的交联密度,则减小滞后损失, 胶料中炭黑用量与滞后损失成正比。与橡胶相容性好的增塑剂有利于降低滞后损失。这些效果成为轮胎胶料配方的选择原则。3）提高材料的拉伸强度；在主链上加入芳环，主链有芳环，其强度和模量都提高交联增加了分子链间的联系，使分子链不易滑移，拉伸强度提高取向使分子链平行排列，断裂时破坏主链化学键的比例大大增加，从而强度

12、大为提高，因而拉伸取向是提高聚合物强度的主要途径。4. 添加增强剂。增强剂主要是碳纤维，玻璃纤维等纤维状的物质 4 ）提高材料的冲击强度。自由体积越大，冲击强度越高。结晶时体积收缩，自由体积减少，因而结晶度太高时材料变脆。支化使自由体积增加，因而冲击强度较高。2、聚合物的结晶熔化过程与玻璃化转变过程本质上有何不同？试从分子运动角度比较聚合物结构和外界条件对这两个转变过程影响的异同。聚合物的结晶熔化过程是随着温度的升高，聚合物晶区的规整结构遭受破坏的过程。从熔点的热力学定义出发，熔点的高低是由熔融热H 与熔融熵 S 决定的。一般的规律是，熔融热H 越大，熔融熵S 越小，聚合物的熔点就越高。聚合物

13、的玻璃化转变过程是随温度升高，分子链中链段运动开始，由此会导致一系列性质的突变。因此，分子链的柔性越好，链段开始运动所需要的能量越低，其玻璃化温度就越低。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第4 页 （共14 页）3、试述温度和剪切速率对聚合物剪切粘度的影响。并讨论不同柔性的聚合物的剪切粘度对温度和剪切速率的依赖性差异。答： （一）随着温度的升高，聚合物分子键的相互作用力减弱，粘度下降。但是各种聚合物熔体对温度的敏

14、感性不同。聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，绮粘度随剪切速率的增加而下降。（二）柔性高分子如PE、POM 等，它们的流动活化能较小，表观粘度随温度变化不大，温度升高100，表观粘度也下降不了一个数量级，故在加工中调节流动性时，单靠改变温度是不行的，需要改变剪切速率。否则，温度提得过高会造成聚合物降解，从而降低制品的质量。4、解释如下现象： 1）聚合物的Tg开始时随分子量增大而升高，当分子量达到一定值之后，Tg变为与分子量无关的常数；2）聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致Tg下降。6、两个牵伸比相同的聚丙烯的纺丝过程中，A用冰水冷却，B用 333K的热水冷却。成丝后将这两种聚

15、丙烯丝放在363K的环境中，发现两者的收缩率有很大不同。哪一种丝的收缩率高？说明理由。7、提高聚合物的耐热性的措施有哪些？其中哪些是通过改变聚合物的分子结构而实现的？提高聚合物耐热性的措施主要措施有：提高分子中原子间的键能；增加分子中的环结构和共轭程度；增加分子链间的交联程度；增加分子的取向度和结晶度；加入稳定剂。8、试述影响聚合物粘流温度的结构因素。1.分子链越柔顺，粘流温度越低；而分子链越刚性，粘流温度越高。2.高分子的极性大，则粘流温度高，分子间作用越大，则粘流温度高。3. 分子量分布越宽，粘流温度越低。4.相对分子质量愈大，位移运动愈不易进行，粘流温度就要提高。5.外力增大提高链段沿外

16、力方向向前跃迁的几率，使分子链的重心有效地发生位移，因此有外力对粘流温度的影响，对于选择成型压力是很有意义的。6.延长外力作用的时间也有助于高分子链产生粘性流动，增加外力作用的时间就相当于降低粘流温度。9、按常识，温度越高，橡皮越软；而平衡高弹性的特点之一却是温度愈高，高弹平衡模量越高。这两个事实有矛盾吗？为什么？不矛盾。原因： 1.温度升高，高分子热运动加剧，分子链趋于卷曲构象的倾向更大，回缩力更大，故高弹平衡模量越高； 2.实际形变为非理想弹性形变，形变的发展需要一定是松弛时间，这个松弛过程在高温时比较快，而低温时较慢， 松弛时间较长， 如图。按常识观察到的温度越高，橡皮越软就发生在非平衡

17、态，即 t30 时， Ea 不再增大，因此聚合物超过一定数值后， Ea 与相对分子质量无关。17. 解释为什么高速行驶中的汽车内胎易爆破. 解：汽车高速行驶时，作用力频率很高，Tg 上升，从而使橡胶的Tg 接近或高于室温。内胎处于玻璃态自然易于爆破。18、举例说明和区分以下的聚合物熔体的流动类型：1）层流和湍流；2）稳定与不稳定流动；3）等温与非等温流动；4）剪切流动与拉伸流动；5）压力流动与拖曳流动。1Re4000 湍流2 如正常操作的挤出机中，塑料熔体沿螺杆螺槽向前流动属稳定流动如在注射模塑的充模过程中，塑料熔体的流动属于不稳定流动3 塑料成型的实际条件下，聚合物熔体的流动一般都呈现非等温

18、状态.一是由于成型工艺有要求将流程各区域控制在不同的温度下；二是粘性流动过程中有生热和热效应4 质点速度仅沿流动方向发生变化质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化5 如运转滚筒表面对流体的剪切摩擦而产生流动。压延成型片材等即为拖曳流动塑料熔体注射成型和挤塑成型等，在流道内的流动属于压力梯度引起的剪切流动19、何为不稳定流动？聚烯烃熔体不稳定流动的类型有哪些？举例说明提高流动稳定性的措施。1 凡流体在输送通道中流动时，流动状态都随时间而变化的流动。2 波浪形鲨鱼皮形竹节形螺旋形不规则破碎形3PMMA 于 170、同应力下发生不稳定流动，降低剪切应力, 提高流动稳定性. 20、解释聚合物熔体离

19、模膨胀原因，简述影响因素。液体流出管口时，液流的直径并不等于管子出口端直径，对粘弹性聚合物熔体，液流直径增大膨胀。后一种现象称为挤出物胀大. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第7 页 （共14 页）影响因素：1）口模长径比L/D 一定， 剪切速率 Le 或 B。在发生熔体破裂的临界剪切速率之前有个最大值 Bmax，而后 B 值2）在低于临界下，温度T Le 或 d/D。但 Bmax 随 T而，。3）在低于发生熔

20、体破裂的临界剪切应力c下， ， B，在高于 c 时， B4）当恒定时， L/D Le 或 B；在 L/D 超过某一数值时B 为常数5）离模膨胀随熔体在口模内停留时间t 呈指数关系减小。 因停留期间高分子的弹性变形得到逐渐恢复，使正压力有效减小6） 6）分子量Mn Le 或 B；分子量分布分布窄 Le 或 B。7）非牛顿性非牛顿指数n Le 或 B。8）弹性模量E 或剪切模量G E 或 G Le 或 B。21、简述影响熔体破裂的因素。试分析塑料熔体在注射充模流动过程中产生熔体破裂的原因及对制品质量的影响。影响因素：1）模头流道流线化；2）出口流道的横截面积；3）螺杆转速；4）口模定型区的温度；5

21、）聚合物分子量和聚合物熔体粘度；6）外润滑剂。聚合物在加工过程中流动会出现不稳定现象,其根源是高分子的长链在分子水平上缠结,导致高粘、慢松弛和高法向应力1 ,当剪切速率超过临界剪切速率时,挤出物表面变得粗糙、失去光泽、粗细不均和扭曲,成为波浪形、 竹节形或周期性螺旋形,在极端严重的情况下,甚至会断裂成为形状不规则的碎片或圆柱 ,即出现熔体破裂现象。聚丙烯(PP)在发泡成型过程中,常因挤出物发生“ 熔体破裂 ” 而使发泡失败。熔体破裂现象对发泡体的表观质量和泡体结构影响巨大22、高聚物熔体产生弹性效应的本质是什么？高聚物熔体在外力作用下进行粘性流动，流动的同时会伴随一定量的高弹形变，这部分高弹形

22、变是可逆的，外力消失以后，高分子链又蜷曲起来，因而整个形变要恢复一部分。23、高聚物熔体弹性效应有哪些表现？它们对高聚物制品的性能各有什么影响？(入口效应法向应力 效应 ,挤出胀大 效应 ,不稳定流动和熔体破裂现象、无管虹吸效应法向应力效应高聚物在孔内流动时，由于切应力的作用，表现为法向应力效应，法向应力差产生的弹性形变在出口模后回复，因而挤出物胀大L/R 较大（即管子较长）时。粘性流体 11=22 ，无弹性行为，出口流体缩小变细。粘弹性流体 11-22 0 ，出口流体膨胀，压力差越大，膨胀比越大。不稳定流动和熔体破裂现象实验表明，高分子熔体从口模挤出时，当挤出速率（或剪切应力）超过某一临界剪

23、切速率（或临界剪切应力 c） ，容易出现弹性湍流，导致流动不稳定，挤出物表面粗糙，失去光泽，类似于橘子皮。随挤出速率进一步增大，先后出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形畸变，最后导致完全无规则的熔体破裂。挤出胀大现象是高分子液体具有弹性的典型表现。从弹性形变角度看，熔体在进入口模前的入口区受到强烈拉伸作用，发生弹性形变。这种形变虽然在口模内部流动时得到部分松弛，但由于高分子材料的松弛时名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 24 页 - - - - - - - -

24、 - 第8 页 （共14 页）间一般较长， 直到口模出口处仍有部分保留，于是在挤出口模失去约束后，发生弹性恢复， 使挤出物胀大。无管虹吸效应该现象也与高分子液体的弹性行为有关。液体的这种弹性使之容易产生拉伸流动，拉伸液流的自由表面相当稳定，因而能够产生稳定的连续拉伸形变，具有良好的纺丝和成膜能力。24、何为挤出胀大现象？举例说明减少胀大比的措施。液体流出管口时，液流的直径并不等于管子出口端直径，对粘弹性聚合物熔体，液流直径增大膨胀。挤出温度升高，或挤出速度下降，或体系中加入填料而导致高分子熔体弹性形变减少时，挤出胀大现象明显减轻，从而使胀大比减少。第四章流变断裂1、简述超过屈服应力后应力一般略

25、有下降的原因。这种应力下降的现象称为应力软化，是材料屈服的特征。从微观讲，在应力超过屈服应力后，应力已足以克服链段运动所需克服的势垒，链段开始运动，甚至发生分子链之间相互滑移，故超过屈服应力后应力一般略有下降。2、超过屈服后发生断裂的现象一般称为韧性断裂。韧性断裂可能会有几种不同的情况出现？各称什么断裂？A、在屈服强度达到后应变发展不大时就发生断裂，断裂时的应力低于屈服应力y 。这种材料韧性很小，其强度应以屈服应力表示。这种韧性断裂称为“ 非应变硬化断裂” 。B、屈服后应力基本不变，而应变不断增大，在试样的某些部位截面则突然缩小，形成一个细颈。形成细颈后继续拉伸时，或细颈部分不断变得更细，或细

26、颈直径不变，出现细颈的肩部被拉伸成细颈部，但细颈越来越长，这时应力近似恒定，这种现象称为冷拉伸，在冷拉伸后应力会出现上升现象，称为应力硬化，这种断裂也称为“应变硬化断裂”。3、试述外界条件对断裂行为的影响。1）温度的影响。在温度升高过程中，材料发生脆-韧转变。两曲线交点对应的温度称脆性-韧性断裂转变温度 TB 。2）应变速率的影响。在高应变速率下，分子链段不能运动，因而表现出脆性。而在低应变速率下，分子链段有足够的时间运动，因而表现出韧性。3）应力性质的影响。在不同性质应力作用下，同一材料可表现出不同的断裂行为。4）冲击速度的影响。韧性材料随着应变速率提高，将会由塑性断裂转变为脆性断裂。5）取

27、向的影响。若冲击力平行材料取向方向，与各向同性的聚合物相比，有较高的冲击强度。反之，若冲击力垂直取向方向，则抗冲击性能变差。4、聚合物的屈服有哪些特点？1）高聚物屈服点前形变是完全可以回复的，屈服点后高聚物将在恒应力下 “塑性流动” ，即链段沿外力方向开始取向。2）高聚物在屈服点的应变相当大，剪切屈服应变为10%-20% （与金属相比）。3）屈服点以后，大多数高聚物呈现应变软化，有些还非常迅速。4）屈服应力对应变速率和温度都敏感。它随温度升高较快下降。5）当温度高于玻璃化温度时屈服应力很快趋于0。6）结晶聚合物屈服后， 可形成细颈， 并发生相变化， 原有结晶破坏， 重新形成新的结晶。7）屈服发

28、生时，拉伸样条表面产生“银纹”或“剪切带”, 继而整个样条局部出现“细颈”。5、简述聚合物材料的增强途径与机理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第9 页 （共14 页）增强途径：增强改性的基本思想是用填充、混合、复合等方法，将增强材料加入到聚合物基体中，提高材料的力学强度或其它性能。增强机理：活性粒子吸附大分子，形成链间物理交联，活性粒子起物理交联点的作用。起到均匀分布负载，降低橡胶发生断裂的可能性，从而起到增

29、强作用。6、试述影响聚合物冲击强度的因素。（1）高分子的结构（2）外界条件1）温度的影响2）冲击速度的影响3）取向的影响7、简述聚合物的增韧改性。（1）分子量提高，冲击强度提高。（2）对结晶聚合物， 影响冲击强度主要是结晶形态。控制结晶聚合物在冷却结晶过程中，生成小球晶，会提高冲击强度。PE和 PP的结晶度在（ 4050）%，室温下有很好冲击韧性。（3）共混、共聚、填充改性8、简述聚合物的增韧机理。（ 1）银纹机理：增韧作用主要来自海岛型弹性体微粒作为应力集中物与基体间引发大量银纹，从而吸收大量冲击能；同时，大量银纹间应力场相互干扰，降低了银纹端应力，阻碍了银纹的进一步发展（ 2）银纹 -剪切

30、带机理：橡胶粒子作应力集中物，在外力作用下诱发大量银纹和剪切带，吸收能量。（ 3）刚性粒子增韧机理：1）刚性有机填料（或粒子）增韧2）刚性无机填料（或粒子）增韧3）刚性、弹性填料（或粒子）混杂填充增韧9、至少从5 个方面对比总结脆性断裂与韧性断裂的区别。1、断裂面形状和断裂能是区别脆性断裂和韧性断裂重要指标。脆性断裂：断裂面光滑，断裂能小。韧性断裂：试样断面粗糙，断裂能大。2、脆性断裂由所加应力的张应力分量引起；而韧性断裂则由切应力分量引起。3、脆性和韧性极大的依赖于试验条件，主要是温度和测试速率。4、材料中的缺口对脆韧转变影响显著，尖锐的缺口可以使断裂从韧性变为脆性。5、试样发生脆性或者韧性

31、断裂与材料组成有关，另外，同一材料是发生脆性或韧性断裂还与温度 T 和拉伸速率有关。10、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。答：研究玻璃态高聚物的大形变常用拉力机对高聚物样品进行拉伸和冲击实验。韧性断裂特点： 断裂前对应塑性；沿长度方向的形变不均匀，过屈服点后出现细颈；断裂伸长 （b）较大；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第10 页 （

32、共14 页）断裂时有推迟形变；应力与应变呈非线性，断裂耗能大；断裂面粗糙无凹槽；断裂发生在屈服点后，一般由剪切分量引起；对应的分子运动机理是链段的运动。（2）脆性断裂：断裂前对应弹性；沿长度方向形变均匀，断裂伸长率一般小于5；断裂时无推迟形变，应力 -应变曲线近线性，断裂能耗小；断裂面平滑有凹槽；断裂发生在屈服点前；一般由拉伸分量引起的；对应的分子机理是化学键的破坏。11、说明高聚物中两种断裂的特点，并画出两种断裂的应力-应变曲线。答：高聚物的破坏有两种形式，脆性断裂和韧性断裂。脆和韧是借助日常生活用语，没有确切的科学定义， 只能根据应力 -应变曲线和断面的外貌来区分。 若深入研究，两种有以下

33、不同：（1）韧性断裂特点：断裂前对应塑性；沿长度方向的形变不均匀，过屈服点后出现细颈；断裂伸长（）较大；断裂时有推迟形变；应力与应变呈非线性，断裂耗能大；断裂面粗糙无凹槽；断裂发生在屈服点后，一般由剪切分量引起；对应的分子运动机理是链段的运动。（2）脆性断裂：断裂前对应弹性；沿长度方向形变均匀，断裂伸长率一般小于5；断裂时无推迟形变，应力 -应变曲线近线性，断裂能耗小；断裂面平滑有凹槽；断裂发生在屈服点前；一般由拉伸分量引起的；对应的分子机理是化学键的破坏。脆性断裂与韧性断裂的应力-应变曲线见下图。应力-应变曲线12、聚合物的许多应力 -应变曲线中，屈服点和断裂点之间的区域是一平台。这平台区域

34、的意义是什么？温度升高或降低能使平台的尺寸增加或减少？答:(1)平台区域是强迫高弹形变，在外力作用下链段发生运动。对结晶高分子，伴随发生冷拉和细颈化，结晶中分子被抽出，冷拉区域由于未冷却部分的减少而扩大，直至整个区域试样处于拉伸状态。（2）平台的大小与温度有很大的关系。温度较低时，聚合物是脆的，在达到屈服点之前断裂，不出现平台，因此温度降低，平台区变小。13、要使脆性较大的非晶态聚合物增韧，而又不至于过多地降低材料的模量和强度，采用什么方法？举例说明。1.升高环境压力则在使材料变韧的同时，强度也得到提高，材料变得强而韧例如：塑料的非弹性体增韧改性技术2.采用淬火，或添加成核剂，如在聚丙烯中添加

35、草酸酞作为晶种，都有利于均匀小球晶生成，从而可以提高材料强度和韧性。3.脆性聚合物的橡胶粒子增韧，需合适的胶粒尺寸和粒子间的平均距离。例如：抗冲聚苯乙烯HIPS 最佳粒子大小是23m 材料增韧改性的关键是提高材料抵抗裂纹扩展的能力。14、熔融温度对球晶大小有什么影响？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第11 页 （共14 页）14. 熔融温度高和熔融时间长，则结晶速率慢，结晶尺寸大；相反，熔融温度低，时间短则结

36、晶速率快，晶体尺寸小而均匀。15、在橡胶下悬一砝码，保持外界不变，升温时会发生什么现象？15.橡胶会变得软化，伸长率加剧。第五章1、试述开炼机的工作原理。答：工作原理两辊筒相对回转，物料与辊筒表面之间的摩擦和粘附作用，以及物料之间的粘接作用，被拉入两辊之间间隙，受强烈剪切和挤压，变成料片；特点：劳动强度大，生产效率低，操作条件差，但是它比较机动灵活，投资小，适用于变化较多的场合。开炼机的两个滚筒的速比：前比后（1：1.15-1.27 ）2、简述开炼机的辊筒间压力分布情况。答：1）压力极值点的位置物料内压力沿流道长度方向的分布如图 9-6 所示，在- 的双辊筒间隙距段，物料在双辊筒表面的拖曳和压

37、力作用下行进。图中可见，流道内物料压力存在一个极大值，两个极小值。极大值位置：在最小辊距前 =-处，辊筒间物料内的压力取极大值Pmax。两个极小值：一个在 =处，P=0。此点为物料脱辊的位置，亦称出料处（脱辊时，物料内的压力为常压）。另一极小值在 =-处， P=0。此处为物料刚进入辊隙处（亦称吃料处）。此处物料尚未承受辊筒压力，压力为大气压在最小辊距处 =0，物料内压力并非极大值，仅为最大压力的一半Pmax/2。物料中最大压力是在物料进入最小辊距之前的一段距离上达到的。由Pmax=0.535 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

38、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第12 页 （共14 页）3、简述物料在压延机辊简间隙的压力分布。物料受压区域在 a-d之间，称钳住区。辊筒开始向物料施压的点a 称始钳住点， p=0。物料受压终点 d 称终钳住点，p=0。两辊筒中心的边线的中点o，称中心钳住点，p=pmax/2。最大压力点 b，p=pmax 4、简述物料在压延辊筒间隙的流速分布。(1)在最大压力处b 和终钳住点d 物料流速vx 等于辊筒表面线速度v，vx=v 。速度分布为直线，没有速度梯度。(2)从 bo，接触辊筒表面的物料速度vx=v 外，

39、随着与辊筒表面距离的增加，vx 逐渐增大，速度分布呈凸状曲线，在o 点速度梯度达到最大值。过o点后速度梯度逐渐变小。(3)从 b 向左，因挤压力变小，摩擦力作用明显，中心层速度逐渐变小，直到负值，出现局部环流。5、简述物料在压延中的粘弹效应。(1)高聚物是一种粘弹体，兼有粘性和弹性两种性质。在压延过程中物料的形变包括不可逆形变（粘性流动）和可回复形变（弹性形变）。(2)高分子材料受外力作用后，开始产生弹性形变，需经过一定时间后（通常等于材料最大松驰时间），才能从弹性形变经高弹性变形转变为粘性流动；外力消除后，又需要经过一定时间后才能回复到稳定状态。(3)物料的粘弹效应与材料的松驰时间及成型工艺

40、条件（速度、温度）密切相关。6、简述压延机的压延效应及其产生的原因。物料在压延过程中，在通过压延辊筒间隙时受剪切力作用，大分子作定向名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第13 页 （共14 页）排列，以致制品物理力学性能会出现纵、横方向差异的现象（即沿片材纵向(沿着压延方向 )的拉伸强度大、伸长率小、收缩率大；而沿片材横向(垂直于压延方向)的拉伸强度小、伸长率大、收缩率小） ，这种现象就叫做压延效应。产生这种现象

41、的原因主要是由于高分子链及针状或片状的填料粒子，经压延后产生了取向排列。7、简述挤出机压缩熔化段固体物料的熔化过程。(1)与料筒表面接触的固体粒子由于料筒的传导热和摩擦热的作用，首先熔化，并形成一层薄膜，称为熔膜。(2)这些不断熔融的物料，在螺杆与料筒的相对运动的作用下，不断向螺纹推进面汇集，形成旋涡状的流动区，称为熔池。(3)在熔池的前边充满着受热软化和半熔融后粘结在一起的固体粒子和尚未完全熔结和温度较低的固体粒子, 这两种粒子统称为固体床。(4)熔融区内固相与液相的界面称为迁移面。8、简述熔体在挤出机均化段的流动形式。9、试述实行稳定挤出过程的一些流变学考虑。答： （1）为稳定挤出，首先要

42、求尽量减少不稳定源。匀化计量段入口处的压力P1 应尽可能保持稳定，这要求加料口供料速度必须均匀。（2）要实现稳定挤出，在其它条件不变的情况下，应适当地减少螺槽深度h 和减少机筒与螺杆突棱的间隙 。（3）调节机头流通系数可调节挤出过程的稳定性。一般小口径机头K 值较小，u 值较小，易实现稳定挤出。（4）物料粘度越大，挤出不稳定系数u 越小，因此在保证质量的前提下，适当降低挤出温度，有助于稳定挤出。（5）适当增加螺杆长度L（即增加 L/D） ，也使不稳定系数 u 下降。由于被加工物料具有松弛特性，因此若在加料口处物料发生压力波动，但经过长螺杆L，至匀化计量段会得到较多的松弛、变弱，从而使挤出过程稳

43、定。10、简述挤出工艺条件对产品质量的影响答：主要是温度和剪切作用，料温高，小，利于塑化，出料速度大，但机头口模温度高，则形状稳定性下降，制品收缩率上升，制品发黄、有气泡，挤出不正常。料温下降，则高，机头压力大，挤出物密实，形状稳定性好,但离模膨胀变大。料温过低，则粘度过大，功率消耗变大。口模和模芯温度不能相差太大，挤出物就会出现内翻或外翻。转速n 上升，剪切力上升，有利于塑化、混合，且粘度下降，混合效果好。但由于压力也相应增大，后期流量反而减小。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

44、- - 第 13 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第14 页 （共14 页）11、试述开炼机的工作原理。答：两辊筒相对回转，物料与辊筒表面之间的摩擦和粘附作用，以及物料之间的粘接作用，被拉入两辊之间间隙，受强烈剪切和挤压，变成料片；只有当物料与辊筒的接触角小于或等于摩擦角 时，物料才能被拉入辊隙中去，才能保证开炼机的正常操作。由于两辊温度和速度差异，使物料包在一个辊上，物料每次重新返回两辊间时，与上方积料有部分被带入，不断更新界面。经多次反复剪切和挤压发热以及辊筒加热，使物料软化，达到混合和塑化物料的目的。第六章注射流变分析1、简述对塑料塑化的要求。答： （1）塑料熔体进

45、入模腔之前要充分塑化；即达到规定的成型温度。（2）塑化料各处的温度要均匀一致。（3）热分解物的含量降到最小值。2、简述塑化热效率E的定义及其影响因素。影响因素：（1）注射机料筒长度提高，则E （2）料筒传热面积提高，则E （3）受热时间，则E （4）热扩散速度，则E （5）剪切应力，剪切速率，则E 3、简述注射机螺杆作用及其特点。作用： （1）送料；（2）塑化；（3）传压；（4）排气；（ 5）压实；（6）注射特点： （1）加料段较长； （2）均化段较短； （3）螺槽较深；（ 4）只有预塑化作用4、简述注射机料筒温度选定的原则。保证塑料塑化良好，能顺利充模，不致于引起塑料的降解。一般Tf(m)

46、T 筒1）B. 膨胀性流体（ = kn，n1）D. 假塑性流体（ = kn，n1)B、牛顿流体 (nK切，n=1) C、假塑性流体 (nK切，n1)D、宾哈流体 (Ky切) 29、在注射成型中能最有效改善聚甲醛熔体流动性的方法是（C ）A、增大分子量；B、提高加工温度；C、提高注射速率30、橡胶产生弹性的原因是拉伸过程中_B_。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第17 页 （共14 页）a.内能的变化；b.熵变

47、；c.体积变化。31、可以用时温等效原理研究聚合物的粘弹性，是因为_A_ 。a.高 聚物的分子运动是一个与温度、时间有关的松弛过程；b. 高聚物的分子处于不同的状态；c.高 聚物是由具有一定分布的不同分子量的分子组成的。32、高分子材料的应力松弛程度与_ C_有关。a.外力大小；b.外力频率；c.形变量。33、同一种聚合物的三种不同熔体粘度，其大小顺序为：（C ）（ B ）（ A ）（A）无穷剪切粘度；（ B）表观粘度；（ C）零切粘度34、将下列三种聚合物用同样的外力拉伸到一定长度后，保持各自的应变不变，经过相当长的时间后测定其应力，则其大小顺序为：（C ）（ B）（ A）（A）理想弹性体；

48、（ B）线形聚合物；（ C）交联聚合物35、剪切粘度随剪切速率的增大而减小的流体属于：( A ) （A） 假塑性流体；（B）胀塑性流体；（C）宾汉流体36、在聚合物的粘流温度以上，描述表观粘度与温度之间关系的方程式是：（B）（A） Arrhenius （阿伦尼乌斯）方程；（B）WLF 方程；（ C）Arami 方程37、Voigt 模型可以用来描述：（ A ）（A） 交联高聚物的蠕变过程；（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）线形高聚物的蠕变过程38、处在粘流态的聚合物，能够运动的单元有：（ C ）（A）链节；（ B）侧基；（ C）链段；（ D）整个分子；（E）

49、支链39、假塑性流体的熔体粘度随剪切应力的增大而：( B ) （A） 增大；（ B）减小；（ C）不变40、聚合物的粘流活化能越大，则其熔体粘度：（ B ）（A） 越大；（ B）对温度越敏感；（C）对剪切速率越敏感41、结晶度增加，以下哪种性能增加（B ） 。A、透明性B、抗张强度C、冲击强度42、WLF 方程不能用于（B ） 。A、测粘度B、测结晶度C、测松弛时间42、四元件模型用于模拟（B ） 。A、应力松弛B、蠕变C、内耗43、高聚物的应力-应变曲线中哪个阶段表现出强迫高弹性（A ） 。A、大形变B、应变硬化C、断裂45、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

50、、纤维46、高聚物为假塑性流体，其粘度随剪切速率的增加而（B ） 。A、增加B、减少C、不变47、非结晶性高聚物的应力-应变曲线不存在以下哪个阶段（B ） 。A、屈服B、细颈化C、应变软化48、对交联高聚物，以下的力学松弛行为哪一条正确（A ） 。A、蠕变能回复到零B、应力松弛时应力能衰减到零C、可用四元件模型模拟49、PET 淬火样品处于（A ） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 24 页 - - - - - - - - - 第18 页 （共14 页）