高分子物理习题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,、非晶态聚合物的温度形变曲线一般表现出,种力学状态，分别为,。,2,、聚合物的熔融过程是热力学的,过程，而玻璃化转变不是热力学的平衡过程，是个,过程。,3,、聚合物分子运动的特点有,a,、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,法、,法和,法等。,5,、在外力作用下，聚合物在高弹态发生了,连段,取向，在粘流态发生,分子链,取向。,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（,D,）。,A,、材料固有性质,B,、温度,C,、外力大小,D,、以上三者都有关系。,1,判断：,1.,玻璃化温度是塑料的最低使用温度，又是橡胶的最高使用温度。（,F,）,2.,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。（,F,）,4.,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。（,F,）,6.,玻璃化转变是一个松驰过程。 （,T,）,2,练习,:,解：（,1,）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，,T,g,高。,将下列聚合物按,T,g,高低次序排列并解释原因：,T,g,：,-123 ,；,-70 ,；,-17,；,-80,3,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动这两种因素考虑,104 ,；,150,；,220,T,g,：,10 ,；,87,；,100,解释下列聚合物,T,g,温度高低次序的原因：,4,练习题,1.,示差扫描量热仪,(DSC),是高分子材料研究中常用的方法，常用来研究（ ）。,Tg,， ,Tm,， 分解温度,Td,， 结晶温度,Tc,， 维卡软化温度， 结晶度，,2.,处于高弹态的聚合物，可以运动的单元有（ ）,A.,链段,B,大分子链,C.,链节,D.,侧基,E.,支链,3.,下列（ ）因素会使,Tg,降低。,A,、引入刚性基团,B,、引入极性基团,C,、交联,D,、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（ ）。,A,、,0.5% B,、,1% C,、,2.5%,5,5.,下列各组聚合物的,Tg,高低比较正确的是（ ）。,A,、聚二甲基硅氧烷,顺式聚,1,4,丁二烯，,B,、聚丙稀,聚己内酰胺，,C,、聚己二酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯，,D,、聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,6.,聚丙烯酸甲酯的,Tg,为,3,，聚丙烯酸的,Tg,为,106,，后者,Tg,高的主要原因是是因为（ ）,。,A,、侧基的长度短,B,、存在氢键,C,、范德华力大,7.,结晶高聚物在,Tg,以上时（ ）。,A,、所有链段都能运动,B,、只有非晶区中的链段能够运动,C,、链段和整个大分子链都能运动,8.,判断：,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。（ ）,6,比较下列两组聚合物,Tg,的高低,1,组：前为聚丙烯酸甲酯，酯基具有一定的柔顺性，,Tg=3,；后为聚乙酸乙烯酯，,Tg=28,2,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,Tg=105,；聚甲基丙烯酸乙酯,Tg=65,；,聚甲基丙烯酸丁酯,Tg=21,；聚甲基丙烯酸辛酯,Tg=-20,。,7,形变,温度,T,g,T,f,图：同一聚合物品种,(PMMA),，同一测量条件下不同分子量时的温度形变曲线,问题,1,：判断,4,条曲线分子量的大小？, PET,（,267,）, PP,（,176,）, PE,（,137,）,顺,1,4,聚丁二烯（,12,）,解释：,Tm,Hm/Sm,（,1,）,PTFE,：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，,S,很小，所以,Tm,很高。,（,2,）,PET,：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，,S,较小，所以,Tm,较高。,（,3,）,PP,：由于有侧甲基，比,PE,的刚性大，,S,较小，因而,Tm,比,PE,高。,（,4,）顺,1,4,聚丁二烯：主链上孤立双键柔性好，,S,大，,Tm,很低。,12,练习题,1.,如果加一重物于交联橡皮筋，保持恒定的张力，当加热该橡胶时，重物位置如何变化？（ ）,A.,升高,B,降低,C,不变,2.,有关橡胶高弹性的描述正确的是（ ）？,A,弹性模量低,B,形变量较小,C,能弹性,D,压缩时放热,3.,产生高弹性的分子结构特征是 （ ）？,A,分子链具有一定柔性,B,分子之间具有强烈的相互作用,C,分子链之间化学键连接,D,常温下能够结晶,E,相对分子质量足够大,作业：,1,，,2,，,4,13,1.,关于聚合物的蠕变现象，正确的是（,A,）？,A.,蠕变是不能回复的；,B,外力去除后，交联聚合物的蠕变过程可以完全回复；,C,高温下蠕变不明显；,D,外力很大蠕变不明显,.,2.,下列说法正确的是（,D,）？,A,应力松弛是指恒定应变条件下,材料应力逐渐减小到零的现象,；,B,线形聚合物的应力可以松弛到,0,；,C,聚合物的刚性越大，应力松弛越慢；,D,温度低于,Tg,时，应力松弛很慢,.,3.,对理想弹性的描述正确的是（,ACE,）？,A.,形变的产生不需要时间；,B,形变是缓慢恢复的；,C,应力与应变成正比；,D,弹簧具有理想弹性；,E,形变量总是很大,.,练习题,14,1,、在适当外力作用下（ ）有明显的粘弹性现象。,A,、,Tg,以下很多,B,、,Tg,附近,C,、,Tg,以上很多,D,、,f,附近,2,、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,B,、杨氏模量和内耗,C,、杨氏模量和本体模量,3,、采用,Tg,为参考温度进行时温转换叠加时，温度高于,Tg,的曲线，,lgT,（ ）。,A,、负，曲线向左移,B,、正，曲线向右移,C,、负，曲线向右移,4,、蠕变与应力松弛速度（ ）。,A,、与温度无关,B,、随温度升高而增大,C,、随温度升高而减小,5.,有关内耗与温度的关系正确的是（ ）,A.,温度升高，内耗增大,B.,温度升高，内耗减小,C.,内耗在某一温度范围出现极大值,练习题,15,判断,：,1.,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。,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,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,Tg,Tg,100,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,16,例,1,： 有一粘弹体,已知其粘性系数,和高弹模量,E,分别为,510,8,Pas,和,10,8,Nm,-2,当初始应力为,10 Nm,-2,时求,: (1),达到松弛时间的残余应力为多少,? (2),松弛,10,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,17,例,2,： 已知,PIB,在,298K,时，其应力松弛到,10,5,N/m,2,约需,10,小时，试计算在,253K,时应力松弛到同一数值所需的时间。（,PIB,的,Tg,为,203K,）,WLF,方程,分别将,T=298K,和,T=253K,带入,WLF,方程,在,253K,达到同样的力学松弛需要,5234h,。,18,练习：有三种材料的应力,-,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？,哪种材料的伸长率最大？,哪种材料的断裂能最大？,判断顺丁橡胶、尼龙,6,、聚苯乙烯分别对应哪种材料的曲线？,19,已知聚甲基丙烯酸甲酯的应力松弛模量,E(t)-T,曲线如图所示，画出图中由,指示状态下应力,-,应变行为（其它测试条件同）。,(1),(2),(3),(4),Tb,Tg,Tf,1,2,3,4,曲线,思考题,20,1,、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（ ）。,A,、拉伸强度、断裂伸长率,B,、杨氏模量、断裂能,C,、屈服强度、屈服应力,D,、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（ ）。,、,B,升高、,B,降低，,B,、,B,降低、,B,升高，,C,、,B,升高、,B,升高， 、,B,降低、,B,降低，,3,、,在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（ ）。,、,B,升高、,B,降低，,B,、,B,降低、,B,升高，,C,、,B,升高、,B,升高， 、,B,降低、,B,降低,4.,在 （ ）温度范围内，玻璃态聚合物才具有典型的应力,-,应变曲线。,A,、,TbTTg B,、,TgTTf C,、,TgTTm,练习题,21,判断题：,1.,同一高聚物在不同温度下断裂强度不同（,T,）,2.,柔性非晶态聚合物只能发生韧性断裂（,F,）,3.,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。（,T,）,4.,材料在出现屈服之前发生韧性断裂。（,F,）,5.,非结晶聚合物冷拉只发生分子链取向不发生相变。（,T,）,6,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。（,F,）,22,1,、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（,A,）。,A,、与拉伸方向平行,B,、有明显的双折射现象,C,、分子链高度取向,D,、每个剪切带由若干个细小的不规则微纤构成,2,、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。,B,、银纹处密度为,0,，与本体密度不同。,C,、银纹具有应力发白现象。,D,、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（,A,）。,A,、,N/m,2, J/m,2,无量纲, S,-1,，,B,、,N, J/m,无量纲,无量纲,C,、,N/m,2, J,无量纲,无量纲,D,、,N/m,2, J, m, S,-1,4,、提高高分子材料拉伸强度的有效途径为（,B,）。,A,、增塑，,B,、取向，,C,、加入碳酸钙,练习,23,5.,下列高聚物拉伸强度较低的是（,B,）。,A,、线形聚乙烯,B,、支化聚乙烯,C,、聚酰胺,6,随应变速率的增加，高分子材料的脆韧转变温度将小,。,7.,高密度,PE,与低密度,PE,相比，其支化度,小,，结晶度,小,，熔点,小,拉伸强度,小,，冲击强度,大,。,8.,高聚物发生强迫高弹形变的条件是,，,。,9.,室温下，,PE,试样拉伸将发生,a,，,PS,试样拉伸将发生,b,。,A.,韧性断裂；,B.,脆性断裂,10.,下列方法中，能提高聚合物模量的是（,b,）,A.,提高支化程度；,B.,提高结晶度；,C.,加入增塑剂；,D.,与橡胶共混,11.,聚碳酸酯的应力,-,应变曲线属以下哪一类（,c,）。,A,、硬而脆,B,、软而韧,C,、硬而韧,24,1,、,分别画出等规,PP,、乙丙橡胶（乙烯,丙烯共聚物）及无规,PP,在,25,时的应力,应变曲线，并加以说明,思 考 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,25,