聚合物结构与性能部分复习题
聚合物结构与性能复习题（仅部分）
名称解释、概念区分
名称解释
大分子：是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。
聚合物分子：也叫高聚物分子，通常简称为高分子。就字面上它是一个由许多部分组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)； (2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现。
共聚物：由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。根据各种单体在共聚物分子链中排列方式，可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
结晶度：结晶部分在总体中所占的含量，分为重量结晶度和体积结晶度。
等同周期：高分子结晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离，又称为晶胞结构重复单元。
玻璃化转变温度：在受热或者受冷过程中，链段开始“解冻”或“冻结”的温度称为玻璃化转变温度。
熔融温度：结晶高聚物没有一个准确的熔点，它的熔融在较宽的温度下进行，此范围下的温度称为熔融温度。
取向度：指高聚物中的取向单元(分子链、构造单元、链段、微晶、微纤等)沿参考方向(如纤维中的纤维轴向)平行排列的程度
晶面指数：晶面指数是描述坐标轴的关系的一种符号。
概念区分
初期结晶与二次结晶：初期结晶是指液态或气态初步形成晶体的过程；二次结晶是指结晶后期发生在初晶结构不完善的部位，或者发生在初始晶残留下的非晶区内的结晶形象。
质量（重量）结晶度和体积结晶度：质量（重量）结晶度是指结晶部分的质量（重量）在总体中所占的质量（重量）百分数；体积结晶度是只结晶部分的体积在总体中所占的体积百分数。
应力与应变：应力是指受力物体截面内力的集度，即单位面积上的内力，；应变是指材料受到外力的作用引起受力物体内任一点（单元体）因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。应力=模量*应变
微构象与宏构象：微构象即主链构象，是指高分子主链中一个键所设计的原子或者原子团构象；宏构象是沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象，它决定高分子的形状。
端基和侧基：侧基是指高分子主链连接而分布在主链旁侧的化学基团；而端基是指聚合物分子的链端基团。
结晶过程与熔融过程：结晶过程是指物质从液态（溶液状态或者熔融状态）或气态形成形成新相，析出晶体的过程；熔融过程是高聚物在受热温度达到熔点Tm后，链段热运动程度剧烈，从固相变成熔融的相变过程。
无规共聚物与嵌段共聚物：无规共聚物是指单体M1，M2在大分子链上无规排列，两单体在主链上呈随机分布，没有一种单体能在分子链上形成单独的较长链段的聚合物；嵌段共聚物是指将两种或两种以上性质不的共聚物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。
大题部分（张老师题）
1、简单叙述由于高聚物分子链的高度不对称性造成的高聚物结晶结构的特点？答：由于分子链的高度不对称性，使得高聚物晶体多数为对称性很低的晶系，例如：①正交晶系（复晶胞a≠b≠c α=β=γ=90）。②三斜晶系。此外，分子链的高度不对称性和柔性将造成高聚物的聚集态结构要比小分子复杂得多。
2. 涤纶纤维的无定形区取向度(f
a )无法直接测定，一般通过测定结晶度(X
c
)、晶
区取向度(f
c
)、双折射(Δn)等参数，然后用公式间接求出。请给出获得这些参
数的仪器或方法，并给出计算f
a
的公式。
答：双折射法与X-ray法结合是测定非晶取向度的较好方法，即用X-射线衍射法可求出晶区取向度，再结合双折射法可算出非晶区取向度。公式如下：
式中，其中φ为结晶度；Δn c0和Δna0分别是晶区与非晶区的特征双折射；fc 和fa分别是晶区与非晶区的取向函数。所需要测试的参数的测试仪器和计算如下：先利用X-射线衍射仪测定晶区的取向度fc，再利用量热法测定结晶度φ，然后用偏光显微镜测定双折射Δn c0和Δna0，然后将相关数据代入上述三个公式
)。
即可求的涤纶纤维的无定形区取向度(f
a
3、概述结晶高聚物从低温到高温升温时，可能发生的热转变，其相应温度的名称；并给出转变的分子运动解释。
答、随着受热温度的增加，结晶高聚物可能发生的热转变有：玻璃化转变，对应的温度名称为玻璃化温度T g；熔融态转变，对应的温度名称为熔点T m；最后到达向粘流态转变，对应的温度名称为粘流温度T f。分子运动角度对发生的热转变解释如下：结晶高聚物由于含有非结晶部分，因此其温度形变曲线也会出现玻璃化转变，但由于结晶部分的存在，链段运动受到限制，模量下降较少。对于结晶度很高的材料也会不出现玻璃化转变，即在Tg-Tm之间并不出现高弹态，只有达到熔点Tm，结晶瓦解，链段热运动程度迅速增加，模量才迅速下降。为什么PE能制成高强高模纤维就是这个道理。若高聚物分子量较高Tm
4、请简述影响高聚物玻璃化转变温度的各种因素，并给出一种测试玻璃化转变温度的方法和简单原理。
答：影响玻璃化温度的因素有如下：①结构因素，包括链结构的影响、分子量的影响、共聚与共混的影响、交联的影响、结晶和取向的影响。②外界条件的影响，包括升温速率、外力、测量频率、结晶和取向的影响，压力影响。
可以通过DTA方法测量玻璃化温度，原理为高聚物在玻璃化转变时由于改变热容使DTA曲线基线平移，如图所示(材料研究方法课本p118图22)，得到DTA 曲线之后，以转折线的延线和基线延线的交点作为玻璃化温度Tg.
5、简单讨论高聚物的化学结构、超分子结构和测试条件对材料力学性能的的影
响。
答：1）化学结构的影响：①链结构的影响，化学结构的规整性好，材料的强度好。②分子量的影响，随着链原子数目(n) 的增大材料强度增大。③交联的影响，交联对分子量高而坚硬的高聚物的强度几乎没有影响。对于许多热固性树脂来说，交联后可以获得更好的强度。④分子间作用力的影响，分子间作用力愈强(极性基团)，高聚物的强度也愈高。
2）超分子结构影响：①单位立方体模型的影响，在串联模型中，两相的应力相等，应变为两相应变之和，在并联模型中，两相的应变相等，应力为两相应力之和，混合模型则可以看成并串联之间的组合。②结晶度对力学性能的影响，无论是并联模型或者串联模型，结晶度增大，E增大。③晶粒尺寸的影响，在结晶度一定时，晶粒的体积越小，纤维的强度越大。同时，晶粒的长径比越大，纤维的强度越大。④取向度的影响，可以简单理解为取向度越大强度越大。⑤织态结构的影响，高聚物中加入增塑剂、填料，以及高聚物共混物等复合材料都会影响其强度。
3）测试条件影响：①湿度的影响，湿度对纤维力学性能影响最严重的是初始模量，湿度增加，初始模量减少。②温度的影响，一般说来，随着温度的降低，材料的断裂强度有所提高。③试样夹持长度的影响，夹持长度越长，纤维的强度越低，伸长率越大。④拉伸速率的影响，拉伸速率越小，伸长率越高，强度越低，拉伸速率越大，伸长率越小，强度越高。
6、单轴取向聚合物纤维在拉伸性能测试中可获得断裂强度、断裂伸长率、初始模量等参数，简单给出断裂强度、断裂伸长率和初始模量的定义以及聚合物的化学结构、超分子结构和测试条件对这些参数的影响。(12分)
答：定义：断裂强度是纤维发生断裂时的应力；断裂伸长率是纤维断裂时的伸长量与原始长的比值，以百分数形式表示。初始模量是指当应变小1%时，它的应力应变关系基本符合Hook定律条件下的模量通。
影响：同题5
功能纤维部分复习题（徐老师题）
1、有机液体的污染来自哪几方面？
答、有机液体的污染主要来自源有三个方面：有机工业废水的排放，有机生活废水的排放，有机液体的泄露事故。有机液体的排放将造成资源浪费，污染水源、食物、环境，还将引发疾病等危害。
2、有机液体功能纤维的优点。
答：有机液体功能纤维有以下优点：①纤维具有纤细、柔软、比表面积大、吸油速率快、回收处理方便等特点，可根据需要通过纺织或非织造加工制成各种形态的制品。②通过调整制备工艺，可纺制具有不同超分子结构（如纤维轴向大分子取向度、纤维大分子侧基的序态分布）和形态结构（如赋予纤维特殊的微孔结构）的纤维，在保障纤维具有较好力学性能基础上，可有效增大纤维的吸附面积。
3、聚甲基丙烯酸系列非织造布的制备方法
答：聚甲基丙烯酸系列非织造布制备方法有三种：
第一种方法：以（甲基）丙烯酸酯为主要单体，结合丙烯腈或苯乙烯单体经过悬浮聚合法，合成甲基丙烯酸酯系列聚合物，再经熔融纺丝获得共聚物纤维，之后通过针刺法值得非制造布，技术路线图如下图。
第二种方法：
以甲基丙烯酸短链烷基酯为主要单体，结合其它单体，采用悬浮聚合法，通过控制聚合工艺过程，合成含潜在物理交联结构的甲基丙烯酸酯系聚合物，聚合物再与聚烯烃复合造粒、切粒，然后经过熔融纺丝法得到初生纤维后经过后整理得到具有吸附功能的纤维，再通过针刺法值得非制造布，技术路线图如下图。
第三种方法：
以甲基丙烯酸短链烷基酯为主要单体，结合其它单体，采用悬浮聚合法，通过控制聚合工艺过程，合成含潜在物理交联结构的甲基丙烯酸酯系聚合物，聚合物再与高熔融指数聚合物复合造粒、切粒，然后采用熔喷法值得非制造布，技术路线
图如下图。
高聚物结构与性能
1．聚合物表面改性 聚合物表面改性方法可以分为以下几种：化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。 （1）化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理，其具体方法包括化学氧化法、化学浸蚀法、化学法表面接枝等。 化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性。常用的氧化体系有：氯酸-硫酸系、高锰酸-硫酸系、无水铬酸-四氯乙烷系、铬酸-醋酸系、重铬酸-硫酸系及硫代硫酸铵-硝酸银系等，其中以后两种体系最为常用。 化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层，例如通过用脱脂棉蘸取有机溶剂，反复擦拭聚合物表面多次等。 聚合物表面接枝，是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层，从而达到显著的表面改性效果。 （2）光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。 光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应，如链裂解、交联和氧化等，从而提高了表面张力。 光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应。 （3）表面改性剂改性 采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法，它只需要在成型加工前将改性剂混到聚合物中，加工成型后，改性剂分子迁移到聚合物材料的表面，从而达到改善聚合物表面性能的目的。 （4）力化学处理是针对聚乙烯、聚丙烯等高分子材料而提出来的一种表面处理和粘接方法，该方法主要是对涂有胶的被粘材料表面进行摩擦，通过力化学作用，使胶黏剂分子与材料表面产生化学键结合，从而大大提高了接头的胶接强度。力化学粘接主要是通过外力作用下高分子键产生断裂而发生化学反应，包括力降解、力化学交联、力化学接枝和嵌段共聚等。（5）火焰处理就是在特别的灯头上，用可燃气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时处理，使其表面发生氧化反应而达到表面改性的效果。热处理是将聚合物暴露在热空气中，使其表面氧化而引入含氧基团。 （6）偶联剂是一种同时具有能分别与无机物和有机物反应的两种性质不同官能团的低分子化合物。其分子结构最大的特点是分子中含有化学性质不相同的两个基团，一个基团的性质亲无机物，易于与无机物表面起化学反应；另一个基团亲有机物，能与聚合物起化学反应，生成化学键，或者能互相融合在一起。偶联剂主要包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂两大类，其作用机理同表面活性剂的改性机理相同。 （7）辐照改性是聚合物利用电离辐射（直接或间接的导致分子的激发和电离）来诱发一些物理化学变化，从而达到改性的目的。等离子体表面改性是通过适当选择形成等离子体的气体种类和等离子体化条件，对高分子表面层的化学结构或物理结构进行有目的的改性。2．哪些物质能形成液晶，判断、表征 形成液晶物质的条件： （1）具有刚性的分子结构。 （2）分子的长宽比。棒状分子长宽比＞4左右的物质才能形成液晶态；盘状分子轴比＜1/4左右的物质才能呈现液晶态。 （3）具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的凝聚力。这种凝聚力通常是与结构中的强极性基团、高度可极化基团、氢键等相联系的。 液晶相的判断：各种液晶相主要是通过它们各自的光学形态即织构来识别的，即在正交偏光显微镜下可观察到各种不同的由双折射产生的光学图像，这些图像是由“畴”和向错构成的。
聚合物结构与性能题目
《聚合物结构与性能》习题集考试为开卷考试，但只能带课本，不能带任何资料，就是希望大家完全掌握下列知识，做合格高分子专业研究生！ 一、提高聚合物样品电镜下稳定性的方法 对样品进行支撑： 1.大目数电镜铜网，如 400目铜网； 2.无定型材料作支持膜：硝化纤维素（火棉胶），聚乙烯醇缩甲醛（PVF），或无定型碳；碳支持膜：通过真空蒸涂的办法，将碳沉积在光洁的载玻片或新剥离云母片表面，然后漂在蒸馏水表面，转移至铜网上。 二、提高聚合物样品成像衬度的方法有几个？ （1）染色：将电子密度高的重金属原子渗入聚合物的某些区域通过提高其电子密度来增大衬度的。从最终效果上染色分正染色和负染色。从作用机制上染色分化学反应和物理渗透。从手段上分直接染色和间接染色。 最常用的染色剂有：四氧化锇（OsO4）、四氧化钌（RuO4） 四氧化锇（OsO4）染色：四氧化锇染色是利用其与-C=C-双键以及-OH和-NH2基团间的化学反应，使被染色的聚合物含有重金属锇，从而使图像的衬度提高。 四氧化钌（RuO4）染色：四氧化钌染色是利用其对不同聚合物或同一聚合物的不同部位（如晶区和非晶区）的不同渗透速率，使不同
聚合物或同一聚合物的不同部位含有不同量的重金属钌，从而使图像的衬度提高。 （2）晶粒方向: 为得到清晰的衬度，可调整晶体样品的取向，使得除透射电子束外，只出现一个很强的衍射束，一般称为双光束情况 （3）调整样品厚度； (4) 结构缺陷； (5)一次电子与二次电子相位 三、何为橡胶的高弹性？高弹性的本质是什么？什么化学结构和聚集态结构的高分子能够作为橡胶材料？请用应力应变曲线表达出橡胶、塑料、有机纤维三者的区别。 橡胶的高弹性：小应力下的大形变、外力除去后可以恢复； 高弹性的本质是熵弹性。橡胶弹性是由熵变引起的，在外力作用下，橡胶分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向熵增大的状态，分子链由伸展再回复卷曲状态，因而形变可逆。 具有橡胶弹性的化学结构条件: （1）由长分子链组成 （2）分子链必须有高度的柔性 （3）分子链必须结合在一个交联网络之中 第一个条件是熵弹性的本源；第二个条件是分子链迅速改变构想的可能；第三个条件保证了可恢复性，这是橡胶材料不同于单分子链之处。 （4）具有橡胶弹性的凝聚态结构：无定形态。（橡胶的聚集态是指很多生胶分子聚集在一起时分子链之间的几何排列方式和堆砌
材料科学基础-习题集
https://www.360docs.net/doc/f516255652.html,/jxtd/caike/这个网址有很多东西,例如教学录像,你可以上去看看,另 外左下角有个“释疑解惑”，应该很有用 第一章材料结构的基本知识 习题 1．原子中的电子按照什么规律排列?什么是泡利不相容原理? 2．下述电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金 属? (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3．稀土元素电子排列的特点是什么?为什么它们处于周期表的同一空格内? 4．简述一次键与二次键的差异。 5．描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键? 6．为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高? 7．应用式(1-2)~式(1-5)计算Mg2+O2-离子对的结合键能，以及每摩尔MgO晶体的结合键能。假设离子半径为；；n=7。 8．计算下列晶体的离子键与共价键的相对比例 (1) NaF
(2) CaO 9．什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织 对性能的影响。 10．说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明稳态结构与亚稳态结构之 间的关系。 11．归纳并比较原子结构、原子结合键、原子排列方式以及晶体的显微组织等四个结构 层次对材料性能的影响。 第二章材料中的晶体结构 习题
第三章高分子材料的结构 习题 1．何谓单体、聚合物和链节?它们相互之间有什么关系?请写出以下高分子链节的结构式：①聚乙烯；②聚氯乙烯；③聚丙烯；④聚苯乙烯；⑤聚四氟乙烯。 2．加聚反应和缩聚反应有何不同? 3．说明官能度与聚合物结构形态的关系。要由线型聚合物得到网状聚合物，单体必 须具有什么特征? 4．聚合物的分子结构对主链的柔顺性有什么影响? 5．在热塑性塑料中结晶度如何影响密度和强度，请解释之。 6．为什么聚乙烯容易结晶，而聚氯乙烯则难以结晶? 为什么在热塑性塑料中完全结 晶不大可能?
聚合物改性复习题
1、聚合物改性的定义，改性的方法。 答：聚合物改性：通过各种化学的、物理的或二者结合的方法改变聚合物的结构，从而获得具有所希望的新的性能和用途的改性聚合物的过程。主要方法：共混改性、填充改性、复合材料、化学改性、表面改性。共混改性指两种或两种以上的聚合物经混合制成宏观均匀的过程。填充改性指人们在聚合物中添加填充剂有时只是为了降低成本，但也有很多时候是为了改善聚合物的性能。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。化学改性是通过化学反应改变聚合物的物理、化学性质的方法。表面改性：改善工件表面层的机械、物理或化学性能的处理方法。 2、化学改性（改变分子链结构）和物理改性（高次结构）的本质区别。 答： 第二章：基本观点： 1、共混物与合金的区别。 答：高分子合金不能简单等同于聚合物共混物，高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物、嵌段和接枝共聚物，而且一般言，高分子合金具有较高的力学性能。 2、共混改性的分类（熔融、乳液、溶液和釜内） 答：按照共混时物料的形态：熔融共混：机械共混的方法，最具工业价值，是共混改性的重点。溶液共混：用于基础研究领域，工业上用于涂料和黏合剂的制备。乳液共混：共混产品以乳液的形式应用。斧内共混：是两种或两种以上聚合物单体同在一个反应釜中完成其聚合过程，在聚合的同时也完成了共混。 3、共混物形态研究的重要性。 答：共混物的形态与共混物的性能密切相关，而共混物的形态又受到共混工艺条件和共混物组分配方的影响，所以，共混物的形态研究就成了研究共混工艺条件和共混组分分配与共混物性能的关系的重要中间环节。 4、共混物形态的三种基本类型——均相体系、非均相体系（海岛结构、海海结构） 答：一是均相体系。二是非均相体系（两相体系）：包括“海-岛结构”------连续相+分散相。“海-海结构”------两相均连续，相互贯穿。 5、相容性对共混物形态结构的影响。 答：在许多情况下，热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主要推动力。两种聚合物的相容性越好就越容易相互扩散而达到均匀的混合，过渡区也就宽广，相界面越模糊，相畴越小，两相之间的结合力也越大。有两种极端情况，其一是两种聚合物完全不相容，两种聚合物链段之间相互扩散的倾向极小，相界面很明显，其结果是混合较差，相之间结合力很弱，共混物性能不好。第二种极端情况是两种聚合物完全相容或相容性极好，这时两种聚合物可相互完全溶解而成为均相体系或相畴极小的微分散体系。这两种极端情况都不利于共混改性的目的(尤其指力学性能改性)。 一般而言，我们所需要的是两种聚合物有适中的相容性，从而制得相畴大小适宜、相之间结合力较强的复相结构的共混产物。 6、与形态有关的因素：相容性、分散度和均一性的概念和作用。 答：相容性（compatibility）----共混物各组分彼此互相容纳，形成宏观均匀材料的能力。作用：通过相容性的大小，可以反映共混物聚合物之间的相互容纳能力和共混物的形态。 分散度：两相体系中分散相物料的破碎程度，常用分散相颗粒的大小和平均粒径来表示。均一性：分散相物料分散的均匀程度，亦即分散相浓度的起伏大小。作用：分散度和均一性都是用于表征分散相的分散状况。 7、相容性的概念和相容性的8种判据。 答：A）溶解度参数（δ）相近原则：△H=0，最小，表明此时聚合物对相容性最好； δ是聚合物内聚能密度的平方根，δ越相近的聚合物对相容性越好。 B）共同溶剂原则（试验法）：通过实验确定聚合物相容性，方法简单，但是受到温度和浓度的影响较大，不够精确。 C）浊点法则：共混物由均相体系变为非均相体系时，共混物的透光率会发生变化，把该相转变点称为“浊点”。所以通过一定的方法测定浊点，可判断聚合物的相容性。 D）薄膜法：不同的聚合物折射率不同，将共混物制成均相溶液后制成薄膜，如果薄膜的透明度差且脆，则为不相容；反之，弱薄膜透明且有韧性，则相容性良好。缺点：误差较大，对折射率相同的聚合物，不能用此法。 E）显微镜法：目前分析共混物相容性的最准确，最直观，最有用的技术。对不相容或部分相容的体系，还可以进一步确定出分散相的颗粒大小、分布、形态和包藏结构等信息。用透射电镜观察共混物的相结构发现：即使是相容的共混体系，在微观下也是两相分布，而不是达到分子水平的混合。 F）Tg法则：比较科学、常用的方法，关键在于Tg的测定。Tg的测定方法： 动态力学法（DMA）（利用力学性质的变化） 机械分析法（利用力学性质的变化）
结构与性能(聚合物部分)整理
高聚物结构与性能 一、高聚物的分子结构 概念： 1大分子(macromolecule)；是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量 2聚合物分子(polymer molecule)；也叫高聚物分子，通常简称为高分子，它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现 3星形大分子(star macromolecule)；从一个公共的核伸出三个或多个臂(支链)的分子若从一个公共的核伸出三个或多个臂(支链)则称为星型高分子 则称为星型高分子 4共聚物(copolymer)；由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物 5共聚物分子(copolymer molecule)； 6构型(configuration)；是指分子中通过化学键所固定的原子的空间排列 7构象(conformation)；构象指一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子放置所产生的空间排布（由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~） 8链段(macromolecular segments)；高分子链上对应于伸直长度和柔性与该高分子链相同的自由连结链内一个统计单元的一段分子链 9高分子链的柔性(flexibility of polymer chain), 高分子链在绕单键内旋转自由度，内旋转可导致高分子链构象的变化，因为伴随着状态熵增大，自发地趋向于蜷曲状态，这种特性就称为高分子链柔性 10聚合度(degree of polymerization); 指聚合物大分子中重复结构单元的数目 11侧基(side group)；连接在有机物碳链上的取代基 12端基(end group)；聚合物分子链端的基团 13无规共聚物(random copolymer)；具有Bernoullian序列统计的统计聚合物（聚合物中组成聚合物的结构单元呈无规排列） 14嵌段共聚物(block copolymer)；由通过末端连接的均匀序列的嵌段组成的共聚物（聚合物由较长的一种结构单元链段和其它结构单元链段构成） 15统计共聚物(statistic copolymer)；通过聚合反应的统计处理给出单体单元在共聚物分子中的序列 16交替共聚物(alternating copolymer)单体单元A和单体单元B在共聚物分子中交替分布
聚合物加工工程习题及答案
绪论 1，材料的四个要素是什么？高分子材料的定义是什么？制造高分子材料的关键因素是什么？ 四个要素：材料的制备（加工），材料的结构，材料的性能和材料的使用性能 高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成）在成型设备中，受一定温度和压力的作用融化，然后通过模塑成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。 关键因素是适宜的材料组成，正确的成型方法，合理的成型机械及模具。 2，结合形变温度曲线讨论高聚物的状态变化与成型加工的关系（影响状态变化的因素有哪些？温度是如何影响的？成型加工技术是如何从形变中出发进行选择的？） 影响状态变化的因素：聚合物的分子结构，聚合物的体系组成，聚合物所受的压力以及环境温度。第十页图7 3，高分子化合物的成型加工性能包括哪些性能？具体是什么？ 可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形变的能力 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力 可延展性：材料在一个或两个方向上受到压延或拉伸的形变能力 可纺性：材料通过成型而形成连续固体纤维的能力 第一章 6，聚合物在成型过程中为什么会发生取向？成型时的取向产生的原因及形式有哪几种？取向对高分子材料制品的性能有何影响？ 在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链会发生取向。 原因：由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同，由于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。 高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。 非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向；结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向 高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加。 5，何谓聚合物的二次结晶和后结晶？ 二次结晶：是指在一次结晶后，在残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程 后结晶：是指一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程 第五章 1，材料的混合油哪三种基本运动形式？聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主？为什么？ 有分子扩散，涡流扩散，体积扩散
2010年聚合物结构分析习题
《聚合物结构分析》基础习题 。 第二章红外光谱 1、红外光谱试验中有哪几种制样方法？分别适应于哪种类型的样品？对于那些易于溶解 的聚合物可以采用哪一种制样方法？对于那些不容易溶解的热塑性聚合物可以采用哪一种制样方法？对于那些仅仅能在溶剂中溶胀的橡胶样品，可以采用哪一种制样方法？ 对于粘稠的低聚物和黏合剂可以采用哪种方法制样？ 2、红外光谱仪中常用的附件有哪些？各自的用途是什么？ 3、红外光谱图的表示方法，即纵、横坐标分别表示什么？ 4、记住书中表2-1中红外光谱中各种键的特征频率范围。 5、名词：红外光谱中基团的特征吸收峰和特征吸收频率，官能团区，指纹区，透过率，吸光度，红外二向色性，衰减全反射，光声效应 6、红外光谱图中，基团的特征频率和键力常数成___正比____，与折合质量成___反比____。 7、官能团区和指纹区的波数范围分别是1300-4000cm-1和400-1300cm-1。 9、论述影响吸收谱带位移的因素。 10、在红外谱图中C=O的伸缩振动谱带一般在1650-1900cm-1，该谱带通常是含C=O 聚合物的最强谱带；记住表2-2中C=O在不同分子中红外光谱图上对应的吸收谱带的位置。对于聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸甲酯来说，按C=O的伸缩振动谱带波数高低，依次是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯。 12、为什么可以用红外光谱技术来判断两种聚合物的相容性？p14 13、对于伸缩振动，氢键会使基团的吸收频率下降，谱带变宽；对于弯曲振动，氢键会使基团的吸收频率升高，谱带变窄。
14、共轭效应会造成基团的吸收频率降低。 16、叙述傅立叶变换红外光谱仪工作原理。会画图2-7的原理图。 17、简述红外光谱定量分析的基础。p25 19、接枝共聚物和相应均聚物的共混物的红外谱图是相同的，可以用共混物模拟接枝共聚物。 22、如何用红外光谱鉴别（1）PMMA和PS；（2）PVC和PP；（3）环氧树脂和不饱和聚酯。 24、写出透过率和吸光度的定义式，并标明各符号意义。 第三章激光拉曼散射光谱法 2、与红外光谱相比，拉曼光谱有什么优缺点？ 3、名词：拉曼散射，瑞利散射，斯托克斯线，反斯托克斯线，拉曼位移， 4、红外吸收的选择定则是分子振动时只有伴随有分子偶极矩发生变化的振动才能产生红外吸收；拉曼活性的选择定则是分子振动时只有伴随有分子极化度发生变化的振动才能产生红外吸收。 5、对多数吸收光谱，只有频率和强度两个基本参数，但对激光拉曼光谱还有一个重要参数，即去偏振度或退偏振比。 7、如果一个化合物的红外和拉曼光谱中没有波数相同的谱带，说明该化合物具有对称中心。 8、拉曼光谱在聚合物结构研究中有哪些应用？ 第四章紫外光谱
第七章 高分子的结构 习题与思考题
第七章高分子的结构 习题与思考题 1．高分子的结构有何特点？高分子结构可以分为哪些结构层次？各结构层次包括哪些内容？它们对聚合物的性能会产生什么影响？ 特点：①链式结构：结构单元103-105数量级 ②链的柔顺性：内旋转产生非常多的构象 ③多分散性，不均一性，长短不一。 ④结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 ⑤凝聚态结构的复杂性：包括晶态、非晶态，球晶、串晶、单晶、伸直链晶等。 ⑥可填加其它物质改性。 分为：链结构和聚集态结构。 内容：链结构分为近程结构和远程结构。近程结构主要涉及分子链化学组成、构型、构造；远程结构主要涉及分子链的大小以及它们在空间的几何形态。聚集态结构包 括晶态、非晶态、液晶态、取向态结构及织态结构等。 影响：高分子结构中各个结构层次不是孤立的，低结构层次对搞结构层次的形成具有较大影响，近程结构决定了高分子的基本性能，而聚集态结构直接影响高分子的使 用性能。 2．写出线型聚异戊二烯的各种可能构型。 顺式1，4-加成反式1，4-加成1，2－加成全同立构1，2－加成间同立构 1，2－加成无规立构3，4－加成全同立构3，4－加成间同立构3，4－加成无规立构 3．名词解释 （1）构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 （2）构象：由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态 （3）链柔性：高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能 （4）内聚能密度：：单位体积的内聚能，CED = ?E/Vm。内聚能是克服分子间作用力，把1mol液体或固体分子移至分子引力范围之外所需的能量 （5）结晶形态：试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度xcm)或者体积分数(体积结晶度xcv)。 （6）取向：聚合物取向是指在某种外力作用下分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列 （7）液晶：一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体结构特有的一维或二维有序排列，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态 4．聚合物的构型和构象有何区别？假若聚丙烯的等规度不高，能否通过改变构象的方法来提高其等规度？全同立构聚丙烯有无旋光性？ 构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。构象由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 不行。等规度指的是全同或间同立构单元所占的百分数。所以改变等规度必须是同构改变构型才能来改变。没有旋光性 5．从结构的角度出发，比较下列各组中聚合物的性能差异。 （1）高密度聚乙烯与低密度聚乙烯。 高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯，结晶度较低
2013年聚合物结构及性能测试试题集 2
《聚合物结构及性能测试》基础习题 第一篇波谱分析 第一章红外光谱 1、红外光谱试验中有哪几种制样方法？分别适应于哪种类型的样品？对于那些易于溶解 的聚合物可以采用哪一种制样方法？对于那些不容易溶解的热塑性聚合物可以采用哪一种制样方法？对于那些仅仅能在溶剂中溶胀的橡胶样品，可以采用哪一种制样方法？ 对于粘稠的低聚物和黏合剂可以采用哪种方法制样？ 2、红外光谱图的表示方法，即纵、横坐标分别表示什么？ 3、记住书中红外光谱中各种键的特征频率范围。 6、红外光谱图中，基团的特征频率和键力常数成___正比____，与折合质量成___反比____。 7、官能团区和指纹区的波数范围分别是1300-4000cm-1和400-1300cm-1。 9、论述影响吸收谱带位移的因素。 10、在红外谱图中C=O的伸缩振动谱带一般在1650-1900cm-1，该谱带通常是含C=O 聚合物的最强谱带；对于聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸甲酯来说，按C=O的伸缩振动谱带波数高低，依次是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯。 12、为什么可以用红外光谱技术来判断两种聚合物的相容性？ 13、对于伸缩振动，氢键会使基团的吸收频率下降，谱带变宽；对于弯曲振动，氢键会使基团的吸收频率升高，谱带变窄。 14、共轭效应会造成基团的吸收频率降低。 16、接枝共聚物和相应均聚物的共混物的红外谱图是相同的，可以用共混物模拟接枝共聚物。 17、如何用红外光谱鉴别（1）PMMA和PS；（2）PVC和PP；（3）环氧树脂和不饱和聚酯。 19、写出透过率和吸光度的定义式，并标明各符号意义。 、问答题 1. 某化合物的红外谱图如下。试推测该化合物是否含有羰基 (C＝O)，苯环及双键 (＝C＝C＝)？为什么？ 2.简单说明下列化合物的红外吸收光谱有何不同? A. CH3-COO-CO-CH3 B. CH3-COO-CH3
高聚物结构与性能的关系
高聚物结构与性能的关系 1. 高聚物的结构 按研究单元的不同分类，高聚物结构可分为两大类：一类为高聚物的链结构，即分子内的结构，是研究一个分子链中原子或基团之间的几何排列；另一类为高聚物的分子聚集态结构，即分子间的结构，是研究单位体积内许多分子链之间的几何排列。对高聚物材料来说，链结构只是间接影响其性能，而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。 1.1 高聚物链结构 高聚物的链结构包括近程结构和远程结构。近程结构是指结构单元的化学组成、立体异构、连接顺序、以及支化、交联等；远程结构是指高分子链的构象、分子量等。 高聚物链结构是决定高聚物基本性质的主要因素，各种高聚物由于链结构不同其性质则完全不同。例如，聚乙烯柔软容易结晶，聚苯乙烯硬而脆不能结晶；全同立构聚丙烯在常温下是固休，可以结晶，而无规立构聚丙烯在常温下则为粘稠的液体等。 1.2 高聚物的聚集态结构 高聚物的分子聚集态结构包括晶态、非晶态、液晶态、取向态等；高聚物的分子聚集态结构是在加工成型过程中形成的，是决定高聚物制品使用性能的主要因素。即使具有相同链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件的不同，其成型品的使用性能就有很大差别。例如，结晶取向程度不同直接影响纤维和薄膜的力学性能；结晶大小和形态不同可影响塑料制品的耐冲击强度，开裂性能和透明性。 因此对高聚物材料来说，链结构只是间接影响其性能，而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。研究高聚物分子聚集态结构的意义就在于了解高聚物分子聚集态结构的特征，形成条件及其与材料性能之间的关系，以便人为地控制加工成型条件得到具有预定结构和性能的材料，同时为高聚物材料的物理改性和材料设计建立科学基础。 2.高聚物结构与力学性能的关系 2.1链结构与力学性能的关系 不同的高聚物，有不同的分子结构，当然会显示出不同的材料性能出来。聚
聚合物结构与性能
1、分析HIPS结构组成、加工原理、结构特点与性能 高抗冲聚苯乙烯，是将少量聚丁二烯接技到聚苯乙烯基体上。具有“海岛结构”，基体是塑料，分散相是橡胶 .具有诸多的特性 : ①耐冲击聚苯乙烯为热塑性树脂； ②无臭、无味、硬质材料、成形后尺寸安定性良好； ③有优秀的高介电性绝缘性； ④为非晶质低吸水性材料； ⑤其光泽性良好易于涂装。 2、分析ABS结构组成、结构特点、性能 ABS树脂是丙烯酸、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。共聚的方式是无规共聚与接枝共聚相结合：它可以是以丁苯橡胶为主链，将苯乙烯、丙烯腈接在支链上；也可以是丁腈橡胶为主链，将苯乙烯接在支链上；也可以以苯乙烯-丙烯腈的共聚物为主链，将丁二烯和丙烯腈接在支链上等等。ABS三元接枝共聚物兼有三种组分的特性。其中丙烯腈有氰基，能使聚合物耐化学腐蚀，提高制品的抗张强度和硬度；丁二烯能使聚合物呈现橡胶状的韧性，这是材料抗张强度增强的主要因素；苯乙烯的高温流动性能好，便于加工成型，且可改善制品的表面光洁度，是一种性能优良的热塑性塑料。 3、聚合物的增韧增强 增韧：①橡胶增韧，如通过橡胶增韧苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂，制备性能优良的ABS工程塑料。②刚性无机填料增韧，如纳米碳酸钙粒子增韧高密度聚乙烯。③热塑性塑料增韧，如热塑性塑料增韧双马来酰亚胺树脂。④液晶聚合物增韧，如热致性液晶聚合物增韧环氧树脂。 增强：添加无机纳米粒子如TiO2、SiO2、Al2O3、CaCO3 等和橡胶纳米粒子以及蒙脱土等片状硅酸盐等形成聚合物基纳米复合材料；添加纤维状填料如碳纤维、石墨纤维、硼纤维和单晶纤维-晶须或短玻璃纤维等。 4、PE结构、材料的加工原理 聚乙烯的分子是长链线型结构或支结构，为典型的结晶聚合物。在固体状态下，结晶部分与无定型共存。结晶度视加工条件和原处理条件而异，一般情况下，密度高结晶度就越大。LDPE结晶度通常为
结构与性能(聚合物部分)习题
一：高聚物的分子结构 结晶度：结晶部分在总体中所占的含量，分为重量结晶度和体积结晶度。 大分子：是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。 聚合物分子：也叫高聚物分子，通常简称为高分子。就字面上它是一个由许多部分组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现。 星形大分子：若从一个公共的核伸出三个或多个支链，则称为星型高分子。据文献报导，从不同单体已经合成了每个核具有128个臂的星型高分子。假如所有的臂都是等长的，这样的星型高分子称做是规整的。在臂的末端带有多官能度的星型高分子还可以再加其他的单体，生成的高分子做为二级支化的星型高分子，如果所有支化点具有同样的官能度和支化点间链段是等长的，则叫做树枝链共聚物：由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。根据各种单体在共聚物分子链中排列方式，可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。 构造；一个分子的构造是指分子中原子和键的序列而不考虑其空间排列。例如：高分子单体、单体单元和键接结构；分子链的共聚序列(无规共聚物，交替共聚物，梯度共聚物，嵌段共聚物）。 构型(configuration): 是指分子中通过化学键所固定的原子的空间排列。例如：要改变分子的构造和构型必须经过化学键的断裂和重组。 构象(conformation)；空间中的原子或原子团排列在一个具有一定构型的分子的单键上，称为构象。“构象”是有机化学的名词，表示在单键周围的原子和原子基团的旋转产生的空间排列。链段(macromolecular segments)； 高分子链的柔性(flexibility of polymer chain), 分子链能够改变其构象的性质 聚合度(degree of polymerization); 大分子、低聚物分子、嵌段或分子链中单体单元的数目。聚合物分子链中连续出现的重复单元(或称链节)的次数 统计共聚物(statistic copolymer)；通过聚合反应的统计处理给出单体单元在共聚物分子中的序列。交替共聚物(alternating copolymer): -ABABABAB- or (AB)n 单体单元A和单体单元B在共聚物分子中交替分布。它本身是统计共聚物的一种特殊情况。交替共聚物是一种共聚物，包含两种以交替顺序排列的单体单元。 二：高聚物的晶态结构 晶胞；与晶格向对应的晶体结构叫晶胞。即把具体内容还原给晶格，晶格就成了晶胞。晶胞可看成晶体的最小重复单元。晶胞有规则的平移，就能构成具有各种外形的晶体。高聚物的一个重要特点就是高聚物的晶胞由高聚物的一部分组成，如重复单元等，链段等还原给晶格，晶格就成了晶胞。晶胞可看成晶体的最小重复单元。晶胞有规则的平移，就能构成具有各种外形的晶体。高聚物的一个重要特点就是高聚物的晶胞由高聚物的一部分组成，如重复单元等，链段等 晶面指数；晶体对Ｘ-射线的衍射，能够当作Ｘ-射线被这些晶面的反射来处理。因此，有必要对于每种晶面组根据对坐标轴的关系给予一定的符号，称为晶面指数。 晶系；六个晶胞参数组成的平行六面体可有七种类型，每种类型称为一种晶系，实际上的晶体只能属于这七种可能的晶系。由于分子链的高度不对称性，使得高聚物晶体多数为对称性很低的晶系。球晶：由共同中心发出的由板条，纤维状或层状晶体组成的多晶，近似球形的形态。 树枝状晶；由片晶或纤维状晶体组成的树状结晶体。 折叠链晶体；由于晶片的厚度比伸直链分子长度小的多，人们进一步设想晶片中的分子链必定是以垂直于晶片平面的方向来回折叠的，这就是所谓的折叠链片晶。
聚合物结构与性能
一、名词解释（5个） 聚合物分子（高聚物分子，通常简称为高分子）：(1)这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节) (2)并且只有一种或少数几种链节(3)这些需要的链节多重重复重现。 长周期：在纤维轴方向片晶和非晶能重复出现的最短距离，即片晶和非晶的平均厚度之和缚结分子：连结至少两个晶体的分子。 初期结晶：是指液态或气态初步形成晶体的过程 预先成核：晶核预先存在，成核速率与时间无关。 二、概念的区别与联系（4对） 1、微构象与宏构象 微构象：分子中的一小部分由于一个或数个键的内旋转所引起的构象。 宏构象：表示在单键周围的原子和原子基团的旋转产生的空间排列。 2、玻璃化转变温度与熔融温度 玻璃化转变温度：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。熔融温度：晶体物质由固态向液态转变时固液两相共存的温度。 3. 应力与应变 应力：受力物体截面上内力的集度，即单位面积上的内力。 应变：物体内任一点因各种作用引起的相对变形。 4、质量结晶度与体积结晶度 质量结晶度：X-射线被高聚物中原子散射的强度与原子所处的状态无关，原子的聚集状态只决定衍射线的位置与形状，不影响总强度。因此可以认为非晶部分的质量与结晶部分的质量之比，等于非晶部分的衍射强度与结晶部分的衍射强度之比。即()。理论上，只要知道晶区和非晶区衍射的X射线的总强度，就可计算结晶度。在实际工作中，只能在一定的角度范围收集衍射强度数据，无法收集到样品衍射或散射X射线的总强度。这样，在所收集的数据中，晶区或非晶区对衍射强度的贡献可能偏高或偏低。所以，应加入比例常数即，，式中，K为比例常数。 体积结晶度：用X-射线衍射法体积结晶度。根据微原纤结构模型即可测得结晶度式中，D为晶片厚度，L为长周期。 三、球晶的光学性质与其内部结构的关系 在正交偏光显微镜下，球晶呈现特有的黑十字消光图像及明暗相间的消光环，其中黑十字消光图像反映的是球晶中晶片的径向生长，消光环反映的是球晶中晶片的扭曲生长。 四、什么是超分子结构？超分子结构参数有哪些？用简述或图示法说明用X-射线图确定超分子结构参数的基本依据。 答：超分子结构：高分子链之间通过强的或弱的相互作用所形成的聚集体。 结构参数：1.结晶度 2. 取向度 3 .晶粒尺寸 4.长周期 X-射线可测定质量结晶度和体积结晶度。 假设：X-射线被高聚物中原子散射的强度与原子所处的状态无关，原子的聚集状态只决定衍射线的位置与形状，不影响总强度。因此可以认为非晶部分的质量与结晶部分的质量之比，等于非晶部分的衍射强度与结晶部分的衍射强度之比。 理论上，只要知道晶区和非晶区衍射的X射线的总强度，就可根据上式计算结晶度。在实际工作中，只能在一定的角度范围收集衍射强度数据，无法收集到样品衍射或散射X射线的总强度。这样，在所收集的数据中，晶区或非晶区对衍射强度的贡献可能偏高或偏低。所以，
聚合物结构与性能考试
《聚合物结构与性能》考试复习提纲 1、通过人类五次产业革命的学习给予了我们哪些启发？ ①科技发展越来越快，对人类社会的影响也越来越大 ②科学技术成为推动国家发展不可或缺的因素 ③近代科学技术更多地关注在纳米以及生物、宇宙等未知领域 ④随着科学的发展，人们更关注新型材料的研究，为人类更好的服务 2、通过对21世纪人类所面临的八大领域问题的了解，你对人类未来前景有什么看法？ ①新技术的产生和发展往往是“连锁反应”，全面爆发，相互激发，形成技术的“群体革命”，可以看出所有革新都是为了生活的更好，只有适应大自然，合理改造自然。才是出路之所以在！ ②出现一些问题是很正常的，应考虑走低碳的可持续发展道路，这样才能长治久安 3、为什么说新型材料科学与工程是发展八大领域的先导？ ①新材料是人类文明的基石，为各领域提供材料基础，各领域的发展离不开材料，材料是 八大领域发展的先导。 ②新材料的产生深刻影响了人类的生产生活方式。材料对国民经济和国防建设起着关键的 支撑作用，而新材料是高技术领域的重要组成部分。 ③材料科学每前进一小步，人类文明就前进一大步。 4、表述四大材料各自的特征及不同功能，请用材料中电子的行为来论述其内在机理。 ①金属材料 特点：导电性能优良，强度、硬度高，高温变形，耐磨，加工性能好等。 内在机理：原子核较重，核外电子云较密集，金属原子最外层电子处于自由运动状态，每个电子可和若干个电子随时作用形成金属键。 ②无机非金属材料 特点：耐高温、耐腐蚀、韧性低、可塑性差、加工困难、强度高、电学特性和光学特性。内在机理：电子被束缚在个别原子上，不可自由移动，故呈现脆性。 ③高分子材料 特点：高分子材料按特性分为橡胶、塑料、纤维、涂料、粘合剂等，不同材料有各自的特性内在机理：分子量大，分子量分布具有多分散性，合成制备方法、成型加工工艺多样化。④复合材料 特点：在一个特定的基体中，填充有一种或多种填充体，既能保留原组分或材料的主要特色，并通过复合效应获得原组分所不具备的性能，可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。 功能机理：各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同要求。
21聚合物材料的动态力学性能测试
实验15 聚合物材料的动态力学性能测试 在外力作用下，对样品的应变和应力关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。动态力学分析能得到聚合物的动态模量( E′)、损耗模量(E″)和力学损耗(tanδ)。这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。同时，动态力学分析对聚合物分子运动状态的反应也十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其他条件的变化的特性可得到聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等。 1. 实验目的 （1）了解聚合物黏弹特性，学会从分子运动的角度来解释高聚物的动态力学行为。 （2）了解聚合物动态力学分析(DMA)原理和方法，学会使用动态力学分析仪测定多频率下聚合物动态力学温度谱。 2. 实验原理 高聚物是黏弹性材料之一，具有黏性和弹性固体的特性。它一方面像弹性材料具有贮存械能的特性，这种特性不消耗能量；另一方面，它又具有像非流体静应力状态下的黏液，会损耗能量而不能贮存能量。当高分子材料形变时，一部分能量变成位能，一部分能量变成热而损耗。能量的损耗可由力学阻尼或内摩擦生成的热得到证明。材料的内耗是很重要的，它不仅是性能的标志，而且也是确定它在工业上的应用和使用环境的条件。 如果一个外应力作用于一个弹性体，产生的应变正比于应力，根据虎克定律，比例常数就是该固体的弹性模量。形变时产生的能量由物体贮存起来，除去外力物体恢复原状，贮存的能量又释放出来。如果所用应力是一个周期性变化的力，产生的应变与应力同位相，过程也没有能量损耗。假如外应力作用于完全黏性的液体，液体产生永久形变，在这个过程中消耗的能量正比于液体的黏度，应变落后于应力90o，如图2-61(a)所示。聚合物对外力的响应是弹性和黏性两者兼有，这种黏弹性是由于外应力与分子链间相互作用，而分子链又倾向于排列成最低能量的构象。在周期性应力作用的情况下，这些分子重排跟不上应力变化，造成了应变落后于应力，而且使一部分能量损耗。图2-61(b)是典型的黏弹性材料对正弦应力的响应。正弦应变落后一个相位角。应力和应变可以用复数形式表示如下。 σ*=σ0exp(iωt) γ*=γ0 exp[i (ωt-δ) ] 式中，σ0和γ0为应力和应变的振幅；ω是角频率；i是虚数。用复数应力σ*除以复数形变γ*，便得到材料的复数模量。模量可能是拉伸模量和切变模量等，这取决于所用力的性质。为了方便起见，将复数模量分为两部分，一部分与应力同位相，另一部分与应力差一个90o 的相位角，如图2-61(c)所示。对于复数切变模量 E*=E′+i E″(2－60) 式中 E′=∣E*∣cosδ E″=∣E*∣sinδ 显然，与应力同位相的切变模量给出样品在最大形变时弹性贮存模量，而有相位差的切变模量代表在形变过程中消耗的能量。在一个完整周期应力作用内，所消耗的能量△W与所贮存能量W之比，即为黏弹性物体的特征量，叫做内耗。它与复数模量的直接关系为
聚合物结构与性能
1. 假定PMMA 样品由相对分子质量100000和400000两个单分散组分以1:2的质量比组成，求它的n M 和w M ，并计算分布指数d 。 解：假定A 的质量为1，B 的质量为2，则 n M =∑∑i i i n M n =∑i i M N =B B A A M N M N + =B B A A M n n M n n 总总+ =100000400000210000011000001?++400000400000210000014000002?+ =200000 w M =∑∑i i i i M n M n 2=∑i i M w =B B A A M w M w + =4000003210000031?+?=300000 5.1200000300000===n w M M d 2. 简述凝胶渗透色谱的体积排除机理。 答：凝胶渗透色谱的核心部件是一根装有多孔性颗粒的柱子。假定颗粒内部的空洞体积为i V ，颗粒的粒间体积为0V ，（0V V i +）是色谱柱内的空间。假如高分子的体积比空洞的尺寸大，任何空洞它都进不去，只能从颗粒的粒间流过，其淋出体积0V V e =。假如高分子的体积很小，远远小于所有的空洞尺寸，则淋出体积。i e V V V +=0假如高分子的体积是中等大小，则高分子可进入较大的孔而不能进入较小的孔，这样，它不但可以在粒间体积扩散还可以进入部分空洞体积中去，因此它的淋出体积e V 大于0V 而小于（0V V i +），以上说明淋出体积e V 仅仅由高分子尺寸和颗粒的孔的尺寸决定，由此看来，高分子的分离完全是由于
体积排除效应所致，故称为体积排除机理。 一、简答题 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。 答：不能。全同立构和间同立构是两种不同的立体构型，构型是分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。单键的内旋转只能改变构象不能改变构型。所以通过单键的转动不能把全同立构的聚丙烯变为“间同立构”的聚丙烯。 2.为何采用均方末端距和均方回转半径而不是直接用平均末端距或平均回转半径以及轮 廓长度来描述高分子的尺寸？ 答：因为柔性的高分子链在不断地热运动，它的形态是瞬息万变的，所以只能用平均值来表示，又因为末端距h是矢量，它的数值可正可负，所以要取h得平方的平均