高分子物理试题

高分子物理模拟试卷（一）

一、名词解释（5×3）θ溶剂等效自由连接链取向银纹特性粘度

二．选择题（10× 2）1．欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，其聚合度必

须增加倍。 A ．10 B ．20 C ．100

D ．50

2．某一结构对称结晶聚合物，T m =210℃，其结晶速度最快的温度在 ℃。A170 B115 C

－25 D210

3．测量重均分子量可选择以下哪种方法： A ．粘度法B ．端基滴定法C ．渗透压法D ．光

散射法

4．当一聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其第二维利系数A 2： A ．< 1/2 B ．>1/2

C ．>0

D ．<0

5．下列那种方法可以降低熔点： A.主链上引入芳环B.降低结晶度C.提高分子量D.加增

塑剂。

6. 下列方法可提高聚合物拉伸强度的是。A.提高支化度B.提高结晶度C.加入增塑剂D.橡

胶共混；.

7．大多数聚合物流体属于。 A ．膨胀性流体（,1n Kr

n σ=> ） B ．膨胀性流体（

,1n Kr n σ=< ） C ．假塑性流体（,1n Kr n σ=> ） D ．假塑性流体（

,1n Kr n σ=< ） 8、用模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。（2.2）

A 、粘壶与弹簧串连的kelvin 模型

B 、粘壶与弹簧串连的maxwell 模型

C 、粘壶与弹簧并连的kelvin 模型

D 、粘壶与弹簧并连的maxwell 模型

9.根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上移。A 左 B 右 C

上D 下

10.多分散高聚物下列平均分子量中最小的是

A 、n M

B 、w M

C 、z M

D 、

M η 四．填空题：（25 ×1） 1．聚合物在溶液中通常呈（1）构象，在晶体中呈（2）或

（3）构象。

2. 高聚物的静态粘弹性行为表现有（4）、（5）。

3. 高聚物在极高压力下可以得到的晶体类型是（6），在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”

现象的晶体类型是（7）。 4. 高聚物链段开始运动的温度对应的是该高聚物的（8）

温度。

5. 橡胶弹性是（9）弹性，弹性模量随温度的升高而（10），在拉伸时 (11) 热。

6.相对于脆性断裂，韧性断裂的断裂面较为 (12)，断裂伸长率较 (13)，而且断裂之前

存在 (14) 。

7.写出三种测定聚合物结晶度的测定方法: (15) 、 (16) 和 (17 ) 。

8、写出判定聚合物溶解能力的原则中的2个原则：（18）、（19）。

9.凝胶色谱法（GPC ）分离不同分子量的样品时，最先流出的是分子量（20）的部分，

是依据（21）机理进行分离的。 10.液晶分子中必须含有（22）的结构才能

够称为液晶，其长径比至少为（23）才有可能称为液晶，或者为（24）状，其轴至多为（25）。

三．排序题：（3 ×3）1．比较柔顺性：聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯

2．比较结晶难易程度：PE、PP、PVC、PS

3、比较下列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

五．简答题（5＋5＋5+6）1.构型和构象有何区别？全同立构聚丙烯能否通过化学键（C-C 单键）内旋转把〝全同〞变为〝间同〞，为什么？

2. 解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中，而线性的聚乙烯在室温下却不能?

3.在用凝胶渗透色谱技术（GPC）测定高聚物分子量分布时，为什么能用一条普适校正曲线将各种不同的高聚物的GPC图转换为分子量分布曲线？

4.下图是平均分子量相同但是分子量分布不同的同种聚

合物的粘度与剪切速率的关系示意图，请指出哪条曲线

代表分子量分布宽的聚合物，并解释原因。

六.画出非晶态聚合物在适宜的拉伸速率下，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）

高分子物理模拟试卷（一）参考答案

一、名词解释（每题３分，共１５分）

θ溶剂：在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中，其分子链段间的相互吸引力与溶剂化以及排斥体积效应所表现出的相斥力相等，无远程相互作用，高分子处于无扰状态，排斥体积为0，该溶液的行为符合理想溶液行为，此时溶剂的过量化学位为0，此时的溶液称为θ溶液。

等效自由连接链：将含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链视为一个含有Z个长度为b的链段组成的可以自由旋转的链，称为等效自由连接链。

取向：在某种外力的作用下，分子链或者其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。

银纹：聚合物在张应力的作用下，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。

特性粘度：高分子在c→0时，单位浓度的增加对溶液的增比浓度或相对粘度对数的贡献。其数值不随溶液浓度的大小而变化，但随浓度的表示方法而异。

二、选择（每题２分，共２０分）

1.A

2.B

3.D

4.C

5.B

6.B

7.D

8.B

9.B 10.A

三、填空（每空１分，共２５分）

1.无规线团锯齿形螺旋形

2.蠕变应力松弛

3.伸直链晶体球晶

4.玻璃化转变

5.熵增加放

6.粗糙长屈服

7.X射线衍射量热法（DSC、DTA）密度法

8.极性相近内聚能密度或者溶解度参数相近原则溶剂化原则哈金斯参数小于

1/2

9.大体积排除机理

10.长棒状 4 盘状 1/4

四、排序题(每题３分，共９分)

1.聚二甲基硅氧烷>聚乙烯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚碳酸酯

2.PE>PP>PVC>PS

3.聚碳酸酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯>聚乙烯>聚二甲基硅氧烷

五、简答题（５＋５＋５+６，共２１分）

1.首先写两者区别，强调构象是由于单键内旋转而引起，而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列。改变构象通过单键的内旋转即可达到，而改变构型需通过化学建的断裂与重组。（2分）

不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化，必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象，不能改变构型。（3分）

2.首先说明尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物，其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。（1分）而尼龙是极性的聚合物，如果置于极性溶剂之中，和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融，继而溶解。（2分）聚乙烯是非极性的聚合物，要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近，然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。（2分）

3.根据溶解度参数相近的原则，只有当两者溶解度参数之值相差小于1.7时，才有可能溶解。而戊烷和乙酸乙酯与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数的差值都大于1.7，所以不溶于戊烷和乙酸乙酯。（2.5分）但是当戊烷和乙酸乙酯的比为1：1混合时，这个混合溶剂的溶度参数为16.55，与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数非常接近，符合溶解度参数相近原则，故可以溶解。（2.5分）

4.曲线2代表分布宽的聚合物。（2分）

当切变速率小时，分布宽的聚合物含有较多特长的分子，形成的缠结的结构也较多，故粘度高。（2分）

当切变速率增大后，分布宽的试样中，由于缠结结构较多，容易被高的切变速率所破坏，出现“切力变稀”的剪切速率较小，而且越长的分子随切变速率的增加而对粘度下降的贡献越大。（2分）

六、（10分）

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）

画图：正确画出曲线得2分，并标明A 、Y 、B 三点得3分，

每写出一个信息得1分，共5分

《高分子物理》试题B

一、解释概念（15分，每题3分，要求每个概念回答20字以上）

1. 高斯链

2. 高分子合金

3. 蠕变

4. 熵弹性

5. 特性粘度与切粘度

二、选择答案（25分，每题1分）

1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。

A 、H. Staudinger,

B 、K.Ziegler, G .Natta,

C 、P. J. Flory,

D 、H. Shirakawa

2、下列聚合物中，（）是聚异戊二烯(PI)。

A 、 C

CH 2n CH CH 23

B 、

O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、O

C CH 2CH 2O O n O C

3、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（）。

A 、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。

B 、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。

C、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。

D、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。

4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（）。

A、聚丙烯，

B、聚异丁烯，

C、聚丁二烯，

D、聚苯乙烯

5、下列说法，表述正确的是（）。

A、工程塑料ABS树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。

B、ABS树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。

C、ABS树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。

D、ABS树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。

6、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（）。

A、聚氯乙烯，

B、聚氯丁二烯，

C、顺式聚丁二烯，

D、反式聚丁二烯

7、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构象为H31螺旋构象为（）。

A、聚乙烯，

B、聚丙烯，

C、聚甲醛，

D、聚四氟乙烯

8、关于聚合物球晶描述错误的是（）。

A、球晶是聚合结晶的一种常见的结晶形态。

B、当从浓溶液析出或由熔体冷结晶时，在存在应力或流动的情况下形成球晶。

C、球晶外形呈圆球形，直径0.5～100微米数量级。

D、球晶在正交偏光显微镜下可呈现特有的黑十字消光图像和消光同心环现象。9、若聚合度增加一倍，则自由连接链的均方末端距变为原值的（）倍。

A、0.5

B、1.414

C、2

D、410、（）是有序性最低的液晶晶型。

A、向列型，

B、近晶A型，

C、近晶C型，

D、胆甾型

11、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。

A、提高拉伸速度，

B、取向，

C、增塑，

D、加入碳酸钙

12、下列四种聚合物中，内聚能密度最大的为（）。

A、聚丙烯，

B、聚异丁烯，

C、聚丁二烯，

D、聚氯乙烯

13、下列四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为（）。

A、聚乙烯，

B、聚甲基丙烯酸甲酯，

C、无规立构聚丙烯，

D、聚氯乙烯

14、高分子溶液与小分子理想溶液比较，说法正确的是（）。

A、高分子溶液在浓度很小时，是理想溶液。

B、高分子溶液在θ温度时，△μ1E＝0，说明高分子溶液是一种真的理想溶液。

C、高分子溶液在θ条件时，△H

M 和△S

都不是理想值，不是理想溶液。

D、高分子溶液在θ条件时，高分子链段间与高分子链段和溶剂分子间相互作用不等。

15、（）可以快速、自动测定聚合物的平均分子量和分子量分布。

A 粘度法，

B 滲透压法，

C 光散射法，

D 凝胶渗透色谱(GPC)法

16、高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于（）。

A、材料固有性质

B、温度

C、外力大小

D、以上三者都有关系。

17、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（）。

⑴T g，⑵T m和平衡熔点，⑶分解温度T d，⑷结晶温度T c，⑸维卡软化温度，⑹

结晶度，⑺结晶速度，⑻结晶动力学

A、⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻

B、⑴⑵⑶⑷⑹⑺⑻

C、⑴⑵⑶⑷⑸

D、⑴⑵⑷⑹

18、对于同一种聚合物，在相同的条件下，流动性越好，熔融指数MI越（）；材料的

耐热性越好，则维卡软化点越（）。

A、高、高

B、低、低

C、高、低

D、低、高

19、下列聚合物的结晶能力最强的为（）。

A、高密度聚乙烯，

B、尼龙66，

C、聚异丁烯，

D、等规聚苯乙烯

20、你会选（）聚合物用作液氮罐的软密封。（液氮沸点为77K）

A、硅橡胶，

B、顺丁橡胶，

C、天然橡胶，

D、丁苯橡胶

21、在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（）。

Ａ、ζB升高、εB降低，B、ζB降低、εB升高，

C、ζB升高、εB升高，Ｄ、ζB降低、εB降低

22、粘弹性是高聚物的重要特征，在适当外力作用下，（）有明显的粘弹性现象。

A、T g以下很多

B、T g附近

C、T g以上很多

D、T f附近23、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（）。

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、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成

24、下列聚合物中，熔体粘度对温度最敏感的是（）。

A、PE

B、PP

C、PC

D、PB

25、聚合物溶度参数一般与其（）无关。

A、分子量

B、极性大小

C、分子间力

D、内聚能密度

三、回答下列问题（30分，每题6分）

1、聚丙烯中碳－碳单链是可以转动的，通过单键的转动能否把全同立构的聚丙烯变为“间同立构”的聚丙烯？说明理由。

2、为何称高分子链在其θ溶液中处于无扰状态？θ溶液与理想溶液有何区别？

3、分别示意绘出无规聚甲基丙烯酸甲酯、全同立构聚苯乙烯和交联聚乙烯的温度-形变曲线。并且在图形上标出特征温度，同时写出对应的物理含义。

4、示意画出聚合物动态粘弹性的温度谱，说明温度对聚合物内耗大小的影响。

5、示意绘出聚合物熔体在宽切变速率下的流动曲线，并用缠结理论作出解释。

四、计算题（20分，每题10分）

1．天然橡胶硫化后，网链平均分子量为6000，密度为0.90g/cm3。如果要把长度10cm，截面积0.26cm2的试样，在25℃下拉长25cm，问需要多大的力？（R=8.314J/Kmol）2．聚苯乙烯试样，已知160o C时粘度为103Pa·s，试估算T g（100o C）时和120o C时的粘度。聚甲基丙烯酸甲酯试样，已知240o C时粘度为200Pa·s，试估算250o C时和230o C 时的粘度。（已知聚甲基丙烯酸甲酯的粘流活化能为184kJ/mol，T g为100o C）

高分子物理试题及标准答案

（2006 —2007学年上学期）

为零切粘度，高聚物熔体处于第一牛顿区。

为表观粘度，高聚物熔体处于非牛顿区。

为无穷数粘度，高聚物熔体处于第二牛顿区。

（5分）

现有苯乙烯（S）和甲基丙烯酸甲酯（M）的三嵌段共聚物M-S-M

段的质量百分数为50%，在苯溶剂中S段的均方根长度为10.2nm

28′、键长为0. 15 nm，并假定内旋转不受位垒限制，求出共聚物中段的聚合度。

一、名词解释（每题1.5分，共15分）

键接异构——大分子链结构单元的键接顺序不同所引起的异构体。

双轴取向——取向单元沿两个相互垂直方向的取向，其面积增大，厚度减小。

脆性断裂——屈服前的断裂，拉伸中试片均匀形变，断面较平整。

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。

熔限——高聚物熔融开始至终了的温度区间。

力学状态——高聚物的力学性质随温度变化的特征状态；

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。

银纹质（体）——联系起两银文面的束状或高度取向的聚合物。

柔顺性—高分子链能够不断改变其构象的性质或高分子能够卷曲成无规线团的能力。

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。

二、填空（每题3分，共36分）

1. 自由结合链的均方末端距2fj h = nl 2 ，自由旋转链的均方末端距2fr h

= nl 2(1+cos θ)/(1-cos θ) ，等效自由结合链均方末端距2

h 等效= n e l e 2 。

2. 一般情况下，高聚物的结晶温度区域为 Tg-Tm_，在此区间较高温度下结晶可使高聚物的Tm 较高，熔限较窄，结晶尺寸较大。

3. 膜渗透压法测定的是数均Mn 分子量；凝胶色谱法（GPC ）测定可得到 Mn ， Mw ，

Mz ， M η ， d=Mw/Mn= Mz/ Mw ，从色谱柱中最先分离出来的是分子量较大的级

份。

4. PE 、等规PP 的溶解过程为先熔融，后溶胀，再溶解，硫化橡胶遇溶剂后只溶胀，

不溶解。

5. 良溶剂状态时，1E μ? <0 ，12χ

<1/2 ，2A >0 。

6. 动态粘弹性一般用储能模量（E ′），损耗模量(E ”) ，损耗因子（tan δ）等参数来

表征；从分子结构来讲，顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、丁基橡胶四种橡胶中内耗

最大的是丁基橡胶（IIR ）。

7. 大多数聚合物熔体属假塑性流体，，其n 值为 <1，表明它们具有剪切变稀

特性。 8. 橡胶弹性热力学方程为 TV

TV u S f T l l ??????=- ?

???????，交联橡胶的状态方程为 ()()220

/C N kT RT M σλλρλλ--=-=- ，当温度升高时橡胶弹性模量会

增大。

9. 共混高聚物是指两种或以上的高聚物通过物理或化学方法制备的高分子-高分子混合

物，其聚集态特征为亚微观非均相，宏观均相。

10. 玻璃态高聚物发生冷拉（强迫高弹形变）的温度区间是T b~T g，结晶聚合物的冷拉温度

区间是T b(T g)~ T m 。

11. 顺丁橡胶分子链的结构单元化学组成属碳链高聚物，键接结构属1-4键接，构型属

顺式构型。

12. 高密度PE与低密度PE相比，其支化度低，结晶度高，熔点高拉伸强度高，

冲击强度低。

三、问答题（49分）

1、试说明结晶高聚物的微观结构具有哪些特征？高结晶度材料的分子链应具备什么结构特

点？（10分）

答：1 ：（5分）

1)一条大分子穿过数个晶胞；

2)晶体中分子链取稳定构象，并构象固定；

3)晶胞的各向异性；

4)具有同质多晶现象；

5)结晶的不完善性。

2：链的对称性：高分子链的结构对称性越高，越容易结晶；（2分）链的规整性：规整性越高，越易结晶，键接顺序应规整，构型应是全同或间同立构；对于二烯类聚合物，反式的结晶能力大于顺式；（2分）链的柔顺性应适中：一定的柔顺性是结晶时链段向结晶表面扩散和排列所必需的。

高度结晶材料应同时具备以上三个要求，缺一不可。（1分）

2、请分别画出低密度PE，轻度交联橡胶的下列曲线，并说明理由。（10分）

（1）温度形变曲线（3分）

（2）蠕变及回复曲线（3分）

（3）应力-应变曲线（并标明拉伸强度）（4分）

答：（1）

图中：1为轻度交联橡胶的温度形变曲线；

2为低M低密度PE的温度形变曲线；

3为高M低密度PE的温度形变曲线；

a：低密度PE的T g ；b：轻度交联橡胶的T g；

c：低密度PE的T m；d：高分子量低密度PE的T f。

原因：因为是轻度交联，仍有明显的玻璃化转变，由于交联作用，没有熔融和粘流。

低密度PE由于结晶含量较少，有明显的玻璃化转变和熔融转变，对于低分子量的PE，其T f低于T m，所以熔融后直接进入粘流态；对于高分子量PE，其T f高于T m，有明显的粘流转变。

（2）图中：ε1：普弹形变；ε2：高弹形变；ε3：塑性形变。

轻度交联橡胶低密度PE

原因：轻度交联橡胶因交联键的限制，无明显的塑性形变，但有普弹形变和高弹形变；

低密度PE中的结晶部分类似于交联点，但由于结晶含量较低，所以在外力的作用下，除发生普弹和高弹形变外，非晶部分仍能发生塑性形变。

（3）

原因：轻度交联橡胶室温拉伸时应力-应变属高弹形变，无屈服和冷拉，一般来说，拉伸强度等于断裂强度；

低密度PE属低结晶度高聚物，拉伸时有屈服，有时有冷拉（与低密度PE的分子量大小有关），但应力应变曲线与高结晶度PE明显不同，即低密度PE冷拉不完全，屈服之前有明显的非线性区。

3、写出下列高聚物的结构式，比较Tg的高低，并说明理由。（9分）

（1）顺丁橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶、聚苯乙烯（3分）答：分子链的柔顺性愈好，其Tg越低；

（手工画结构式）

从上面的结构式可以看出，BR主链不含侧基，且有孤立双键，所以柔性最好，Tg 最低；PE与BR相比缺少孤立双键，柔性次之；CR中虽有孤立双键，但有极性侧基氯原子，柔性降低，Tg升高；PVC中无孤立双键，有极性侧基氯原子，柔性降低；聚苯乙烯中无孤立双键，有刚性侧基苯环，Tg最高。

既主链连含有孤立双键，柔性增加；侧基体积增大，或极性增大，柔性降低。

T g：顺丁橡胶<聚乙烯<氯丁橡胶< 聚氯乙烯<聚苯乙烯

（2）聚异丁烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯（3分）

（手工画结构式）

Si-O主链键长键角均大于C-C主链，且O上无取代基，取代基对称，所以柔性最好；

其余三者主链组成相同，侧基都对称，侧基极性甲基小于CL和氟原子，但氟原子体积小于氯原子，所以排列如下：

T g：聚二甲基硅氧烷<聚异丁烯<聚偏二氟乙烯<聚偏二氯乙烯

（3）聚苯撑、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（3分）

（手工画结构式）

主链苯环含量增加，Tg增大；酯基含量增加，Tg减小；

T g：聚对苯二甲酸乙二醇酯<聚碳酸酯<聚苯撑

4、画出模拟高聚物应力松弛过程的力学模型，给出应力松弛方程，并说明该模型适合于描述何种高聚物的应力松弛过程，为什么？（10分）

答：Maxwell模型：弹簧串联粘壶；（3分）

应力松弛方程：()0t t e τσσ-= η=η/E ：松弛时间（4分）

当t →∞时，ζ（t ）→0,应力可以完全松弛掉，所以只适合于模拟线型高聚物。

（3分）

5、试分析讨论分子结构、结晶、交联、取向对高聚物拉伸强度的影响。（10分）

答：（1）凡使分子柔性减小的因素及分子间力增大如生成氢键等都有利于高聚物拉伸强度

的提高；

分子量增大，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；（3分）

（2）结晶度提高，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；（3分）

结晶度相同时，结晶尺寸减小，拉伸强度提高；

结晶形态：球晶<串晶<伸直链晶片。

（3）随交联密度的提高，高聚物拉伸强度先增大后减小；（2分）

（4）平行于取向方向上拉伸强度增加，垂直于取向方向上拉伸强度减小。（2分）

一、选择题(多选题，每题2分，共20分)

1. Among following four polymers, which is the most rigid? ( B )。

(A) poly (dimethyle siloxane) (B) polyacrylonitrile

2. Among following methods, which can be used to measure crystallinity of polymers? ( A, B, C,

D )。

(A) Density method (B) WAXD (C) DSC (D) IR

3. 下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D )

(A)高支化度聚合物 (B)中支化度聚合物 (C)低支化度聚合物 (D)线性聚合物

4. For a solution under θ condition, which parameters are correct? ( B, C, D )

(A) χ1=0 (B) ?μE =0 (C) A 2=0 (D) u (exclusive volume)=0

5. 下面有关玻璃化转变的描述，正确的是( A, B, D, E )

(A)聚合物玻璃态与高弹态之间的转变 (B)链段由运动到冻结的转变 (C)分子链由冻结到运

动的转变 (D)自由体积由随温度下降而减少到不随温度发生变化的转变 (E)链段由冻结到

运动的转变

6．韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法正确的是（B, C, D ）。

(A) 与拉伸方向平行 (B) 有明显的双折射现象

7. 聚合物加工中的挤出胀大（巴拉斯效应）现象是由于（C, D ）

(A) 高分子熔体热胀冷缩

(B) 高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的流动能量时产生的不稳定流动

(D) 高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性形变，来不及完全松弛掉要回复

8. When a polymer is stressed in tension, the ( A) with the stretch rate increases。

(A) σB increases and εB decrease; (B) σB decrease and εB increase;

9. 粘弹性是高聚物的重要特征，在适当外力作用下，（C）有明显的粘弹性现象。

(A) T g以下很多(B) T g附近(C) T g以上很多(D) T f以上

10. Which are correct about Polystyrene-b-polybutadiene-b-polystyrene (SBS)

（A, B, D）:

(A) SBS is a thermoplastic elastomers (B) SBS is a block copolymer

(D) SBS is obviously two-phase structure, as the continuous phase PB, PS of the dispersed phase.

二、判断题(每题1.5分，共15分)

1. 聚丙烯分子链中碳－碳键是可以旋转的，因此可以通过单键的内旋转使全同立构聚丙

烯转变为间同立构聚丙烯。( ?)

2. Based on Avrami equation, when polymer forms spherulites (three-dimensional growth of the

crystals) with a heterogeneous nucleation mechanism, the Avrami exponent (n) should be 3.

( √)

3. For polymer blends with a UCST diagram, phase separation will take place when

temperature is below the UCST at any composition. ( ?)

4. For a polymer, the viscosity-average molecular mass is larger than its weight-average

molecular mass. ( ?)

5. 聚合物的取向态是一种热力学稳定状态。( ?)

6. The Maxwell element is good at predicting stress relaxation behavior of linear polymer.

( √)

7. 应力－应变曲线下的面积，反映材料的拉伸断裂韧性大小。( √)

8. WLF方程的适用温度范围为Tg～Tg＋50℃。( ?)

9. 橡胶试样快速拉伸，由于熵减小放热等原因导致温度升高。( √)

10. 高聚物的应力松弛现象，就是随时间的延长，应力逐渐衰减到零的现象。( ?)

三、将下列英文名词翻译成中文或中文名词翻译成英文，并简要解释之（每题3分，共15分）

1.Lower critical solution temperature

低临界共溶温度

对于两组份混合物(聚合物/溶剂或聚合物/聚合物)体系，当温度低于临界温度时，体系在所有组成范围内都呈均相状态，当温度高于临界温度时，体系在某些组成范围内会发生相分

离。

2.Polydispersity index

多分散指数

可用于表征聚合物的分子量分布。

3.物理交联点

Physical crosslink

橡胶网状结构中由永久闭合圈或缠结点引起的交联点。

4.Takayanagi model

高柳素夫模型

用橡胶相和塑料相排列而成的模型。

5.Apparent viscosity

表观粘度

大多数高聚物熔体或浓溶液的粘度是随着剪切应力或剪切速率的变化而变化的，因此，特定剪切速率下的粘度被称为表观粘度。

四、计算题（每题5分，共15分）

1. The fusion enthalpy of a polymer measured by differential scanning calorimetry (DSC) is 150 J/g, and the fusion enthalpy of its 100% crysallinity is 200 J/g. What the crystallinity of this polymer? What kind of crystallinity is it?

解：X c=150/200?100%=75%

为重量分数结晶度(weight-fraction crystallinity)

2．Young’s modulus for an elastomer at 25O C is 3MPa, What is the shear modulus? What is the stress if a sample 1cm?1cm?10cm is stretched to 25cm length at 100O C?

解：λ=25/10=2.5, 假设泊松比υ＝0.5, G=E/2(1+υ)=3/2(1+0.5)=1MPa

G=N0kT, G(100)=G(25)*373/298=1.25MPa,

σ=G*(λ-1/λ2)= 1.25*106* (2.5-1/2.52)]=2.93MPa

3. 在一次拉伸实验中，试样夹具之间试样的有效尺寸为：长50mm、宽10mm、厚4mm，若试样的杨氏模量为35MPa，问加负荷100N该试样应伸长多少。

解：E=σ/ε, ε=(l-l0)/ l0, σ=F/A0, σ=100/(4×10)=2.5Mpa,

ε=σ/E=2.5/35=0.07143, l-l0=50×0.07143=3.57mm

五、问答题(共35分)

1. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时，假如没有该聚合物的标样，但是有其它聚合物的标样，如何对所测聚合物的分子量进行普适标定？需要知道哪些参数？(8分)

参考答案：可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时，二者的特性粘数与分子量的乘积相等，即：

根据Mark-Houwink

所以需要知道被测聚合物和标样的K，a值(在GPC实验所用的溶剂中)

2. 聚合物纤维熔融纺丝时，在拉伸和冷却工序之后，通常还有一道热定形工序，从高分子物理的角度谈谈该工序的作用。(8分)

参考答案：

聚合物纺丝时，在拉伸过程中聚合物链产生取向，此时高分子整链和高分子链段都发生取向。但是，由于高分子取向是热力学不稳定状态，在放置过程中聚合物链发生松弛，倾向于发生解取向。聚合物链段的长度远小于整链长度，它的松弛时间也远小于整链长度的松弛时间。因此在放置过程中，聚合物链段的松弛非常容易发生，导致聚合物纤维的外形发生变化。热定形工序就是在一定温度下使聚合物链段发生快速的解取向，使得聚合物纤维在放置和使用过程中不易发生变形。

3. What is the time-temperature superposition principle？What is the significance of the principle? (7分)

参考答案：

对同一个力学松弛现象，既可以在较高温度下、较短时间内观察到，也可以在较低高温度下、较长时间内观察到。因此，升高温度与延长观察时间对分子运动是等效的，对高聚物的粘弹行为也是等效的。借助转换因子可将在某一温度下测定的力学数据转变成另一温度下的力学数据。

4. 影响聚合物力学内耗的因素是什么？(12分)

参考答案：

内耗的大小与高聚物本身的结构有关：分子链上没有取代基，链段运动的内摩擦阻力较小，内耗较小；有较大或极性的侧基，链段运动的内摩擦阻力较大,内耗较大;侧基数目很多，内耗就更大。

内耗受温度影响较大：Tg以下，高聚物受外力作用形变很小，只有键长和键角变化，速度很快，几乎跟得上应力的变化，内耗很小；温度升高，向高弹态过渡，由于链段开始运动，而体系粘度还很大，链段运动时受到摩擦阻力比较大，因此高弹形变显著落后于应力的变化，内耗也大；温度进一步升高，链段运动比较自由，内耗就变小了，因此在玻璃化转变区域出现内耗峰；温度继续升高，向粘流态过渡时，由于分之间互相滑移，因而内耗急剧增加。

内耗与频率的关系；频率很低时，高分子的链段运动完全跟得上外力的变化，内耗很小，高聚物表现出橡胶的高弹性；在频率很高时，链段运动完全跟不上外力的变化，内耗也很小，高聚物显得刚性，表现出玻璃态的力学性质；在中间区域，链段运动跟不上外力的变化，内耗在一定的频率范围出现极大值，这个区域中，材料的粘弹性表现得很明显。

一、选择题(多选题，每题2分，共20分)

4.下列相同分子量的聚合物，在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D )

(A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物

5. 下面有关玻璃化转变的描述，正确的是( A, B, D, E)

(A)聚合物玻璃态与高弹态之间的转变(B)链段由运动到冻结的转变(C)分子链由冻结到运动的转变(D)自由体积由随温度下降而减少到不随温度发生变化的转变(E)链段由冻结到运动的转变

6．韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法正确的是（B, C, D）。

(A) 与拉伸方向平行(B) 有明显的双折射现象

7. 聚合物加工中的挤出胀大（巴拉斯效应）现象是由于（C, D）

(A) 高分子熔体热胀冷缩

(B) 高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的流动能量时产生的不稳定流动

(D) 高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性形变，来不及完全松弛掉要回复

9. 粘弹性是高聚物的重要特征，在适当外力作用下，（C）有明显的粘弹性现象。

(A) T g以下很多(B) T g附近(C) T g以上很多(D) T f以上

二、判断题(每题1.5分，共15分)

1. 聚丙烯分子链中碳－碳键是可以旋转的，因此可以通过单键的内旋转使全同立构聚丙

烯转变为间同立构聚丙烯。( ?)

5. 聚合物的取向态是一种热力学稳定状态。( ?)

7. 应力－应变曲线下的面积，反映材料的拉伸断裂韧性大小。( √)

8. WLF方程的适用温度范围为Tg～Tg＋50℃。( ?)

9. 橡胶试样快速拉伸，由于熵减小放热等原因导致温度升高。( √)