高分子物理习题.ppt

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1、11、非晶态聚合物的温度形变曲线一般表现出、非晶态聚合物的温度形变曲线一般表现出 种力种力学状态，分别为学状态，分别为 。2、聚合物的熔融过程是热力学的、聚合物的熔融过程是热力学的 过程，而玻过程，而玻璃化转变不是热力学的平衡过程，是个璃化转变不是热力学的平衡过程，是个 过程。过程。3、聚合物分子运动的特点有、聚合物分子运动的特点有a、运动单元的多重性，、运动单元的多重性，b、，c、。4、测定玻璃化转变温度的常用的方法有、测定玻璃化转变温度的常用的方法有 法、法、法和法和 法等。法等。5、在外力作用下，聚合物在高弹态发生了、在外力作用下，聚合物在高弹态发生了 连段连段 取向，取向，在粘流态发生

2、在粘流态发生 分子链分子链 取向。取向。练习题练习题6.高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于（D ）。）。A、材料固有性质、材料固有性质 B、温度、温度 C、外力大小、外力大小 D、以、以上三者都有关系。上三者都有关系。2判断：判断：1.玻璃化温度是塑料的最低使用温度，又是橡胶的最高使玻璃化温度是塑料的最低使用温度，又是橡胶的最高使用温度。（用温度。（F ）2.聚合物发生粘性流动时，形变是不可逆的。（聚合物发生粘性流动时，形变是不可逆的。（T ）3.聚合物的高弹变形是瞬间发生的。（聚合物的高弹变形是瞬间发生的。（F ）4.玻璃态是高分

3、子链段运动的状态。（玻璃态是高分子链段运动的状态。（F）5.玻璃化转变温度的大小与外界条件无关。（玻璃化转变温度的大小与外界条件无关。（F ）6.玻璃化转变是一个松驰过程。玻璃化转变是一个松驰过程。（T）3练习:解：（解：（1）主要从链的柔顺性次序考虑，其次序是：）主要从链的柔顺性次序考虑，其次序是：SiO CO CC偏氯乙烯，因为链间有极性力，偏氯乙烯，因为链间有极性力，Tg高。高。将下列聚合物按将下列聚合物按Tg高低次序排列并解释原因：高低次序排列并解释原因：Tg：-123；-70；-17；-804从侧基的极性和大分子主链上有芳杂环影响链的从侧基的极性和大分子主链上有芳杂环影响链的内旋转运

4、动这两种因素考虑内旋转运动这两种因素考虑104；150；220Tg：10；87；100 解释下列聚合物解释下列聚合物Tg温度高低次序的原因：温度高低次序的原因：5练习题1.示差扫描量热仪示差扫描量热仪(DSC)是高分子材料研究中常用的方是高分子材料研究中常用的方法，常用来研究（法，常用来研究（）。Tg，Tm，分解温度分解温度Td，结晶温度结晶温度Tc，维卡软化温度，维卡软化温度，结晶度，结晶度，2.处于高弹态的聚合物，可以运动的单元有（处于高弹态的聚合物，可以运动的单元有（）A.链段链段 B大分子链大分子链 C.链节链节 D.侧基侧基 E.支链支链3.下列（下列（）因素会使）因素会使Tg降低。

5、降低。A、引入刚性基团、引入刚性基团 B、引入极性基团、引入极性基团 C、交联、交联 D、加入增塑剂加入增塑剂4.所有聚合物在在玻璃化转变时，自由体积分数均等于所有聚合物在在玻璃化转变时，自由体积分数均等于（）。A、0.5%B、1%C、2.5%65.下列各组聚合物的下列各组聚合物的Tg高低比较正确的是（高低比较正确的是（）。A、聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷顺式聚顺式聚1,4丁二烯，丁二烯，B、聚丙稀、聚丙稀聚己内酰胺，聚己内酰胺，C、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，D、聚氯乙烯、聚氯乙烯聚偏二氯乙烯聚偏二氯乙烯6.聚丙烯酸甲酯的聚丙烯酸甲酯的Tg

6、为为3，聚丙烯酸的，聚丙烯酸的Tg为为106，后者，后者Tg高的主要原因是是因为（高的主要原因是是因为（）。A、侧基的长度短、侧基的长度短 B、存在氢键、存在氢键 C、范德华力、范德华力大大7.结晶高聚物在结晶高聚物在Tg以上时（以上时（）。）。A、所有链段都能运动、所有链段都能运动 B、只有非晶区中、只有非晶区中的链段能够运动的链段能够运动 C、链段和整个大分子链都能运、链段和整个大分子链都能运动动8.判断：判断：根据自由体积理论聚合物的自由体积随温度的降根据自由体积理论聚合物的自由体积随温度的降低而减小。（低而减小。（）7比较下列两组聚合物Tg的高低1组：前为聚丙烯酸甲酯，酯基具有一定的柔

7、顺性，组：前为聚丙烯酸甲酯，酯基具有一定的柔顺性，Tg=3；后为聚乙酸乙烯酯，后为聚乙酸乙烯酯，Tg=282组：酯基为柔性取代基，酯基越长，柔性越好。聚甲基丙烯组：酯基为柔性取代基，酯基越长，柔性越好。聚甲基丙烯酸甲酯酸甲酯Tg=105；聚甲基丙烯酸乙酯；聚甲基丙烯酸乙酯Tg=65；聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸丁酯丁酯Tg=21；聚甲基丙烯酸辛酯；聚甲基丙烯酸辛酯Tg=-20。8形变形变温度温度TgTf图：同一聚合物图：同一聚合物品种品种(PMMA)，同一测量条件下同一测量条件下不同分子量时的不同分子量时的温度形变曲线温度形变曲线问题1：判断4条曲线分子量的大小？F PET（267）PP（176）

8、PE（137）顺顺1,4聚丁二烯（聚丁二烯（12）解释：解释：TmHm/Sm（1）PTFE：由于氟原子电负性很强，原子间的斥力很：由于氟原子电负性很强，原子间的斥力很大，分子链的内旋转很困难，大，分子链的内旋转很困难，S很小，所以很小，所以Tm很高。很高。（2）PET：由于酯基的极性，分子间作用力大，所以：由于酯基的极性，分子间作用力大，所以H大；另一方面由于主链有芳环，刚性较大，大；另一方面由于主链有芳环，刚性较大，S较小，较小，所以所以Tm较高。较高。（3）PP：由于有侧甲基，比：由于有侧甲基，比PE的刚性大，的刚性大，S较小，较小，因而因而Tm比比PE高。高。（4）顺）顺1,4聚丁二烯：

9、主链上孤立双键柔性好，聚丁二烯：主链上孤立双键柔性好，S大，大，Tm很低。很低。13练习题练习题1.如果加一重物于交联橡皮筋，保持恒定的张力，当加热如果加一重物于交联橡皮筋，保持恒定的张力，当加热该橡胶时，重物位置如何变化？（该橡胶时，重物位置如何变化？（）A.升高升高 B 降低降低 C 不变不变2.有关橡胶高弹性的描述正确的是（有关橡胶高弹性的描述正确的是（）？）？A 弹性模量低弹性模量低 B 形变量较小形变量较小 C 能弹性能弹性 D 压压缩时放热缩时放热3.产生高弹性的分子结构特征是产生高弹性的分子结构特征是 （）？）？A 分子链具有一定柔性分子链具有一定柔性 B 分子之间具有强烈的相互

10、作用分子之间具有强烈的相互作用 C 分子链之间化学键连接分子链之间化学键连接 D 常温下能够结晶常温下能够结晶 E 相对分子质量足够大相对分子质量足够大作业：作业：1，2，4141.关于聚合物的蠕变现象，正确的是（关于聚合物的蠕变现象，正确的是（A ）？）？A.蠕变是不能回复的；蠕变是不能回复的；B 外力去除后，交联聚合物外力去除后，交联聚合物的蠕变过程可以完全回复；的蠕变过程可以完全回复；C 高温下蠕变不明显；高温下蠕变不明显；D 外外力很大蠕变不明显力很大蠕变不明显.2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（D ）？）？A 应力松弛是指恒定应变条件下应力松弛是指恒定应变条件下材料应力逐渐减小

11、到材料应力逐渐减小到零的现象零的现象；B 线形聚合物的应力可以松弛到线形聚合物的应力可以松弛到0；C 聚合物聚合物的刚性越大，应力松弛越慢；的刚性越大，应力松弛越慢；D 温度低于温度低于Tg时，应力松弛很慢时，应力松弛很慢.3.对理想弹性的描述正确的是（对理想弹性的描述正确的是（ACE ）？）？A.形变的产生不需要时间；形变的产生不需要时间；B 形变是缓慢恢复的；形变是缓慢恢复的；C 应力与应变成正比；应力与应变成正比；D 弹簧具有理想弹性；弹簧具有理想弹性；E 形变量总是很大形变量总是很大.练习题练习题151、在适当外力作用下（、在适当外力作用下（）有明显的粘弹性现象。）有明显的粘弹性现象。

12、A、Tg以下很多以下很多 B、Tg附近附近 C、Tg以上很多以上很多 D、f附附近近2、利用扭摆实验，可测得聚合物材料的（、利用扭摆实验，可测得聚合物材料的（）。）。A、动态切变模量和内耗、动态切变模量和内耗 B、杨氏模量和内耗、杨氏模量和内耗 C、杨氏模量和本体模量杨氏模量和本体模量3、采用、采用Tg为参考温度进行时温转换叠加时，温度高于为参考温度进行时温转换叠加时，温度高于Tg的曲线，的曲线，lgT（）。）。A、负，曲线向左移、负，曲线向左移 B、正，曲线向右移、正，曲线向右移 C、负，曲、负，曲线向右移线向右移4、蠕变与应力松弛速度（、蠕变与应力松弛速度（）。）。A、与温度无关、与温度无

13、关 B、随温度升高而增大、随温度升高而增大 C、随温度、随温度升高而减小升高而减小5.有关内耗与温度的关系正确的是（有关内耗与温度的关系正确的是（）A.温度升高，内耗增大温度升高，内耗增大 B.温度升高，内耗减小温度升高，内耗减小 C.内耗在某一温度范围出现极大值内耗在某一温度范围出现极大值 练习题练习题16判断判断：1.粘弹性材料的粘弹性材料的储能模量、损耗模量与内耗都随频率增加而增大。储能模量、损耗模量与内耗都随频率增加而增大。2.在室温下橡胶只能发生高弹形变，塑料只能发生普弹形变在室温下橡胶只能发生高弹形变，塑料只能发生普弹形变6.有关滞后现象的描述正确的是（）？A 刚性聚合物的滞后现象

14、比柔性聚合物明显；B 频率越高，滞后现象越明显；C 滞后现象随频率的变化出现极大值；D 在Tg附近滞后现象严重.7.关于WLF方程，说法正确的为（）。A、严格理论推导公式 B、Tg参考温度，几乎对所有聚合物普遍适用 C、温度范围为TgTg100 D、WLF方程是时温等效原理的数学表达式8.Maxwell模型可以用来模拟（）。A 线形聚合物的蠕变行为；B 交联聚合物的蠕变行为 C 线形聚合物的应力松弛行为;D 交联聚合物的应力松弛行为 9.Kelvin 模型可以用来模拟（）。A 线形聚合物的蠕变行为；B 交联聚合物的蠕变行为 C 线形聚合物的应力松弛行为;D 交联聚合物的应力松弛行为17例例1：

15、有一粘弹体有一粘弹体,已知其粘性系数已知其粘性系数和高弹模量和高弹模量E分别为分别为5108Pas和和108Nm-2,当初始应力为当初始应力为10 Nm-2时时求求:(1)达到松弛时间的残余应力为多少达到松弛时间的残余应力为多少?(2)松弛松弛10秒钟时的残余应力为多少秒钟时的残余应力为多少?解:(1)松弛时间当达到松弛时间时,(2)当t=10s时,18 例例2：已知已知PIB在在298K时，其应力松弛到时，其应力松弛到105N/m2约需约需10小时，小时，试计算在试计算在253K时应力松弛到同一数值所需的时间。（时应力松弛到同一数值所需的时间。（PIB的的Tg为为203K）WLF方程分别将T

16、=298K和T=253K带入WLF方程在253K达到同样的力学松弛需要5234h。19 练习：有三种材料的应力练习：有三种材料的应力-应变曲线如下图所示应变曲线如下图所示哪种材料的弹性模量最高？哪种材料的弹性模量最高？哪种材料的断裂强度最高？哪种材料的断裂强度最高？哪种材料在断裂前没有明显的塑性变形？哪种材料在断裂前没有明显的塑性变形？哪种材料的伸长率最大？哪种材料的伸长率最大？哪种材料的断裂能最大？哪种材料的断裂能最大？判断顺丁橡胶、尼龙判断顺丁橡胶、尼龙6、聚苯乙烯分别对应哪种材、聚苯乙烯分别对应哪种材料的曲线？料的曲线？20已知聚甲基丙烯酸甲酯的应力松弛模量已知聚甲基丙烯酸甲酯的应力松弛

17、模量E(t)-T曲线如图所示，曲线如图所示，画出图中由画出图中由指示状态下应力指示状态下应力-应变行为（其它测试条件应变行为（其它测试条件同）。同）。(1)(2)(3)(4)TbTgTf 1234 曲线曲线思考题思考题211、拉伸实验中，应力应变曲线初始部分的斜率和曲线、拉伸实验中，应力应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的（下的面积分别反映材料的（）。）。A、拉伸强度、断裂伸长率、拉伸强度、断裂伸长率 B、杨氏模量、断裂能、杨氏模量、断裂能 C、屈服强度、屈服应力、屈服强度、屈服应力 D、冲击强度、冲击能、冲击强度、冲击能2、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（、在聚甲基

18、丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（）。）。、B升高、升高、B降低，降低，B、B降低、降低、B升高，升高，C、B升高、升高、B升高，升高，、B降低、降低、B降低，降低，3、在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（）。）。、B升高、升高、B降低，降低，B、B降低、降低、B升高，升高，C、B升高、升高、B升高，升高，、B降低、降低、B降低降低4.在在 （）温度范围内，玻璃态聚合物才具有典型的应）温度范围内，玻璃态聚合物才具有典型的应力力-应变曲线。应变曲线。A、TbTTg B、TgTTf C、TgTTm 练习题练习题22判断题：判断题：1.1.同

19、一高聚物在不同温度下断裂强度不同（同一高聚物在不同温度下断裂强度不同（T T ）2.2.柔性非晶态聚合物只能发生韧性断裂（柔性非晶态聚合物只能发生韧性断裂（F F ）3.3.脆性断裂是发生在屈服点之前，断裂面光滑，韧性断裂脆性断裂是发生在屈服点之前，断裂面光滑，韧性断裂发生在屈服点之后，断裂面粗糙。（发生在屈服点之后，断裂面粗糙。（T T ）4.4.材料在出现屈服之前发生韧性断裂。材料在出现屈服之前发生韧性断裂。（F F）5.5.非结晶聚合物冷拉只发生分子链取向不发生相变。（非结晶聚合物冷拉只发生分子链取向不发生相变。（T T ）6 6银纹实际上是一种微小裂缝，裂缝内密度为零。因此，银纹实际上

20、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。（它很容易导致材料断裂。（F F ）231、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点可看到剪切带现象，说法错、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点可看到剪切带现象，说法错误的是（误的是（A ）。）。A、与拉伸方向平行、与拉伸方向平行 B、有明显的双折射现象、有明显的双折射现象 C、分子链高度取向、分子链高度取向 D、每个剪切带由若干个细小的不规、每个剪切带由若干个细小的不规则微纤构成则微纤构成2、关于银纹，下列说法错误的是（、关于银纹，下列说法错误的是（A ）。）。A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。、银纹是高度取向的高分子微纤构成。B、银纹处密度为、银纹处

21、密度为0，与本体密度不同。，与本体密度不同。C、银纹具有应力发白、银纹具有应力发白现象。现象。D、银纹具有强度，与裂纹不同。、银纹具有强度，与裂纹不同。3、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（A）。A、N/m2,J/m2,无量纲无量纲,S-1，B、N,J/m,无量纲无量纲,无量纲无量纲 C、N/m2,J,无量纲无量纲,无量纲无量纲 D、N/m2,J,m,S-14、提高高分子材料拉伸强度的有效途径为（、提高高分子材料拉伸强度的有效途径为（B ）。）。A、增塑，、增塑，B、取向，、取向，C、加入碳酸钙、加入碳酸钙练习练习245.下列高聚

22、物拉伸强度较低的是（下列高聚物拉伸强度较低的是（B）。）。A、线形聚乙烯、线形聚乙烯 B、支化聚乙烯、支化聚乙烯 C、聚酰胺、聚酰胺6随应变速率的增加，高分子材料的脆韧转变温度随应变速率的增加，高分子材料的脆韧转变温度将小将小 。7.高密度高密度PE与低密度与低密度PE相比，其支化度相比，其支化度 小小 ，结晶，结晶度度 小小 ，熔点，熔点 小小 拉伸强度拉伸强度 小小 ，冲击强度冲击强度 大大 。8.高聚物发生强迫高弹形变的条件是高聚物发生强迫高弹形变的条件是 ，。9.室温下，室温下，PE试样拉伸将发生试样拉伸将发生 a ，PS试样拉伸将发生试样拉伸将发生 b 。A.韧性断裂；韧性断裂；B.

23、脆性断裂脆性断裂10.下列方法中，能提高聚合物模量的是下列方法中，能提高聚合物模量的是（b ）A.提高支化程度；提高支化程度；B.提高结晶度；提高结晶度；C.加入增塑剂；加入增塑剂；D.与橡胶共混与橡胶共混11.聚碳酸酯的应力聚碳酸酯的应力-应变曲线属以下哪一类（应变曲线属以下哪一类（c）。A、硬而脆、硬而脆 B、软而韧、软而韧 C、硬而韧、硬而韧251 1、分别画出等规分别画出等规PP、乙丙橡胶（乙烯、乙丙橡胶（乙烯丙烯共聚物）丙烯共聚物）及无规及无规PP在在25时的应力时的应力应变曲线，并加以说明应变曲线，并加以说明 思思 考考 题题2、试比较非晶态高聚物的强迫高弹行和结晶高聚物的冷、试比较非晶态高聚物的强迫高弹行和结晶高聚物的冷拉和成颈，并指出强迫高弹形变产生的条件拉和成颈，并指出强迫高弹形变产生的条件3、研究玻璃态聚合物大形变，常采用什么实验方法？说明、研究玻璃态聚合物大形变，常采用什么实验方法？说明聚合物两种断裂的特点，并画出两种断裂的应力应变曲线聚合物两种断裂的特点，并画出两种断裂的应力应变曲线 三种聚合物的应力应变曲线三种聚合物的应力应变曲线