高分子物理试卷三答案

高分子物理试卷三答案

一、单项选择题（10分）

（下面每个小题只有一个答案是正确的，请将正确答案的编号填在右边的括号里。选对者得1分，不选、选错多选均不得分。）

1. 如果不考虑键接顺序，线形聚异戊二烯的异构种类数为（ C ）。

（A ）6 （B ）7 （C ）8

2. 全同聚乙烯醇的分子链所采取的构象是（ A ）。

（A ）平面锯齿链 （B ）扭曲的锯齿链 （C ）螺旋链

3. 下列聚合物中，不存在旋光异构体的是（ B ）。

（A ）PP （B ）PIB （C ）聚异戊二烯

4. 高聚物的黏流温度随相对分子质量的增大而（ B ）。

（A ）保持不变 （B ）上升 （C ）下降 （D ）先上升然后保持不变

5. 在聚合物的黏流温度以下，描述高聚物的表观黏度与温度之间关系的方程式是（ B ）。

（A ）Arrhenius 方程（B ）WLF 方程 （C ）Avrami 方程

6. 高聚物的流动模式是（ B ）。

（A ）分子链的整体迁移 （B ）链段的跃迁

（C ）端基的运动

7. 同一聚合物的下列三种不同的黏度，最大的是（ A ）。

（A ）零剪切黏度 （B ）表观黏度 （C ）无穷剪切黏度

8. 两试样的凝胶渗透色谱的淋出体积相等，则它们的下列参数相等的是( D )。

（A ）相对分子质量（B ）特性黏数 （C ）Huggins 参数（D ）流体力学体积

9. 下列实验方法，可以测量聚合物损耗模量的是（ B ）。

（A ） DSC （B ） DMA （C ） 拉伸实验

10. Maxwell模型可以用来描述（ C ）。

（A ） 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

二、多项选择题(20分)

(下面每个小题至少有一个答案是正确的，请将所有正确答案的编号填写在括号里。全选对者得2分，每错一个扣1分，每少选一个扣0.5分，但不做选择或所选答案全错者不得分。）

1. 下面能作为塑料使用的聚二丁烯有（ ABD ）。

（A ）全同1，2-丁二烯 （B ）间同聚1，2-丁二烯

（C ）顺式聚1，4-丁二烯 （D ）反式聚1，4-丁二烯

2. 高分子的二级结构包括（ AC ）。

（A ）构象 （B ）晶态结构

（C ）相对分子质量及其分布 （D ）键接方式

3. 高分子的三级结构包括（ ABD ）。

（A ）晶态结构 （B ）取向结构 （C ）多相结构 （D ）液晶态结构

4. 凝聚态结构可以采用哪些方法进行表征（ BCD ）。

（A ）广角X 射线衍射 （B ）红外光谱

（C ）电子显微镜 （D ）小角X 射线衍射

5. 下列实验方法，可以用来测定玻璃化转变温度的是（ ABC ）。

（A ）膨胀计法 （B ）DSC 法

（C ）DMA 法 （D ）解偏振光强度法

（E ）偏光显微镜法

6. 下列有关熔融指数的叙述，正确的是（ ABD ）。

（A ）可作为流动性好坏的指标 （B ）单位为克

（C ）单位与黏度单位相同 （D ）熔融指数越大，流动性越好

（D ）就是熔体黏度

7. 用WLF 方程计算聚合物的黏度时，其适用范围为（ E ）。

（A ）T g 以上 （B ）T f 以下

（C ）T g 以下 （D ）T f 以上

（E ）T f 以下，T g ~T g +100C ︒

8. 用膜渗透压法测定某聚合物的相对分子质量，以π对c 作图，得一直线，下列情况中RTc

直线斜率变大的有（ AE ）。

（A ）升高温度 （B ）降低温度 （C ）相对分子质量增大

（D ）相对分子质量减小 （E ）Huggins 参数减小

9. 凝胶渗透色谱测定中，可作为浓度检测器的有（ AB ）。

（A ）示差折光指数检测器 （B ）紫外检测器

（C ）光散射检测器 （D ）毛细管黏度检测器

10. 下列有关内耗现象的描述，正确的是（ ABCE ）。

（A ）由滞后现象引起的功的消耗

（B ）如果形变与应力同步，则没有内耗

（C ）内耗随频率的变化出现极大值

（D ）内耗随温度的升高而增大

（E ）滞后现象越严重，内耗越大

三、选择填空题（15分）

（下面每个小题均有多个答案，请将答案编号按要求的顺序填入空格内，顺序全对者得1.5分，其他情况一律不得分。）

1. 当主链由下列饱和单键组成时，其柔顺性的顺序为（ B ）>（ A ）>（ C ）。

（A ）—C —O — （B ）—Si —O — （C ）—C —C —

2. 下列高分子链的柔性顺序正确的是（ B ）>（ A ）>（ C ）>（ D ）

（A ）PP （B ）PE （C ）PVC （D ）PAN

3. 下列高分子结晶能力的强弱顺序是（ A ）>（ C ）>（ B ）

（A ）PE （B ）PVC （C ）PVDC

4. 处于高弹态下的聚合物，可以运动的单元有（ ABDE ）。

（A ）链段 （B ）链节 （C ）整个分子链 （D ）侧基 （E ）短支链

5. 下列高分子运动单元所对应的转变温度的大小顺序为（ A ）>（ C ）>（ B ）。

（A ）高分子链 （B ）侧基 （C ）链段

6. 有某聚合物三个试样，相对分子质量分别为M 1, M 2, M 3，若M 1>M 2>M 3，在相同条

件下，用膜渗透压法分别测定它们的相对分子质量，以π对c 作图，得到的直线的截距RTc

分别为截距1，截距2，截距3，则截距的大小顺序为（ C ）>（ B ）>（ A ）。

（A ）截距1 （B ）截距2 （C ）截距3

7. 下列聚丙烯酸钠溶液中，聚丙烯酸钠分子链的尺寸大小顺序为（ A ）>（ B ）>（ C ）。

（A ）0.1%的水溶液 （B ）0.3%的水溶液 （C ）加有氯化钠0.3%的水溶液

8. 同一聚合物以相同浓度溶于同温度下的不同溶剂中，渗透压为（ A ）>（ C ）>（ B ）。

（A ）良溶剂 （B ）不良溶剂 （C ）θ溶剂

9. 聚乙烯在三种不同的拉伸速度下进行拉伸，其杨氏模量的大小顺序为（ A ）>（ C ）>（ B ）。

（A ）1000 mm/min （B ）10mm/min （C ）100mm/min

10. 已知PS-环己烷体系（I ）、聚二甲基硅烷-乙酸乙酯体系（II ）及聚异丁烯-苯体系（III ）

︒︒︒︒的θ温度分别为35C 、18C 和24C ，那么于24C 下测得这三个体系的相互作用参数，

其大小顺序为（ A ）>（ C ）>（ B ）。

（A ）χ1(I) （B ）χ1(II) （C ）χ1(III)

四、名词解释（15分）

交联；液晶；玻璃化转变温度；熔融纺丝；时温等效

答：

交联：交联是指高分子链之间通过化学键键接形成三维空间网络结构。

液晶：液晶态是介于固体晶态和液体态之间的中间态，处于液晶态的物质称之为液晶。 玻璃化转变温度：玻璃化转变温度是非晶态聚合物或部分结晶聚合物中非晶相发生玻璃化转变所对应的温度。

熔融纺丝：熔融纺丝是指将聚合物加热熔融，然后由喷丝头喷成细流，经冷凝牵引成为纤维。

时温等效：同一个力学松弛现象，既可以在较高的温度下，在较短的时间内观察到，也可以在较低的温度下，在较长的时间内观察到。因此，升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的，对高聚物的黏弹行为也是等效的，这个等效性可以借助于一个转换因子a T 来实现，即借助于转换因子可以将在某一温度下测定的力学数据变成另一个温度下的力学数据，这就是时温等效。

五、简答题（12分）

1. 高分子的构型和构象有什么不同？等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构型范畴还是构象范畴？

答：构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。高分子链的构型是在合成过程中形成的，它不能被任何物理方法改变。而构象是围绕单键内旋转而形成的分子中的原子的各种空间排列的形态。等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构象范畴。

2. 将聚乙烯进行氯化，随着氯化度的增加，氯化聚乙烯的玻璃化温度上升，但当氯化度增加到一定程度后，玻璃化温度反而随着氯化度的增加而降低，为什么？

答：聚乙烯分子是非极性的，通过氯化引入氯原子后，变成了极性分子。氯化反应主要是氯原子取代氢原子的取代反应。在氯化初期，主要是发生一取代反应。随着取代的氯原子数目的增多，分子的极性增强，分子之间的相互作用也增强。同时随着取代氯原子的增多，空间位阻效应也越来越明显，阻碍分子链的内旋转。因此分子链的刚性增大，玻璃化温度升高。但是当氯化达到一定程度后，就会发生二取代反应，即已经发生一取代的叔碳原子上的氢原子再被氯原子取代。如果两个氯原子在同一碳原子上对称取代，则分子极性会部分抵消，而且分子链之间的距离也会增大，导致分子间力下降，分子链柔顺性反而上升。随着氯化反应的进行，氯原子在分子链上对称分布的比例增加，导致分子链柔性增大，玻璃化温度反而下降。

3. 通常情况下，为什么非晶态聚合物比晶态聚合物的溶解容易？

答：因为非晶态聚合物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因此，溶剂分子比较容易渗入聚合物内部使之溶胀和溶解；而晶态聚合物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用强，因此，溶剂分子深入聚合物内部很困难，加热到熔点附近才能溶解。所以，通常非晶态聚合物比晶态聚合物的溶解容易。

六、图示题（8分）

1. 在同一坐标上画出牛顿流体、假塑性流体、膨胀性流体的表观黏度与剪切速率之间的关系曲线。

解：

图1

见图1

说明：牛顿流体的黏度不随剪切速率而发生变化，为一常数，在黏度-剪切速率图上为一平行于剪切速率轴的直线；假塑性非牛顿流体的黏度随剪切速率的增大而降低；膨胀性流体的黏度随剪切速率的增大而增大。

2. 画出结晶聚合物拉伸至断裂时的应力－应变曲线，标明屈服强度、屈服伸长率、断裂强度和断裂伸长率，并标出开始产生细颈的位置。

解：

图中：σb ：断裂强度； σy ：屈服强度； εb ：断裂伸长率； εy ：屈服伸长率； A 点：开始产生细颈的位置。

七、说明题（10分）

1. 聚苯乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化转变温度相近，但在温度-形变曲线上，聚苯乙烯的高弹区温度范围却比聚甲基丙烯酸甲脂的窄，为什么？

答：聚苯乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度相近，说明它们的温度-形变曲线在相同的温度区域里经历玻璃化转变。但是聚甲基丙烯酸甲酯的极性比聚苯乙烯大，因此聚甲基丙烯酸甲酯分子之间的相互作用较强，其流动温度要比聚苯乙烯高，其温度-形变曲线在更高的温度下才发生流动转变，所以聚甲基丙烯酸甲酯的高弹区范围比聚苯乙烯宽。

2. 如果某种聚合物的玻璃化温度低于室温，通常可用作橡胶，而聚乙烯的玻璃化转变温度接近零下70︒C ，却只能用作塑料，为什么？

答：具有较低的玻璃化转变温度只是聚合物用作橡胶材料的结构特征之一，而要能够产生橡胶高弹性必须具备的另一结构特征，就是在常温下不易结晶。聚乙烯由于分子结构简单、对称性高、分子柔性好，常温下极易结晶，而且结晶度又较高。虽然其玻璃化转变温度很低，常温下非晶区处于高弹态，但是在晶格的束缚下，链段难以运动，在外力作用下呈现不出高弹形变，因此也就不能用作橡胶。正是由于其结晶特性，在其熔点以下均具有较好的力学性能，即较高的模量和强度，因此可用作塑料。

八、计算题（10分）

1. 在25︒C 的θ溶剂中，测得浓度为7.36×10-3g/mL的聚氯乙烯溶液的渗透压为0.248g /cm 2，求此试样的相对分子质量和第二维利系数A 2，并指出所得相对分子质量是何种平均值。 π1+A 2c ) 解：=RT (c M n

在θ溶剂中，A 2=0，则

π1

c =RT (Mn )

R =8. 478⨯104g ∙cm /(mol ∙K )

将已知数据代入上式：

M n =RTc /π=8. 478⨯104⨯298⨯7. 36⨯10-3/0. 248=7. 50⨯105, 为树均相对分子质量。